idtechex探討電動汽車中的油式熱管理策略

據(jù)外媒報道，在電動汽車中對各種部件進(jìn)行熱管理，以保持最佳運行溫度，具有重要意義。使用水乙二醇型冷卻劑進(jìn)行主動冷卻，是主要的電池?zé)峁芾聿呗?但是，滿足傳動系統(tǒng)中其他部件的熱需求，尤其是電機和電力電子設(shè)備，對電動汽車的運行也很關(guān)鍵。

(圖片來源：idtechex)

電池的最佳工作溫度大約在15-30°c，而電機和電力電子設(shè)備的運行溫度更高，通常在60°c以上。這意味著電機和逆變器通常處于相對于電池的單獨冷卻回路上，盡管這些部件之間可以相互作用并傳遞熱量，以實現(xiàn)最佳車輛效率。不同制造商對電機內(nèi)部熱量的處理方式各不相同，通常包括水乙二醇式和/或油冷式電機選項。

采用水套是一種常見方法，使水乙二醇冷卻劑在定子外部的套管中流動。這有助于冷卻定子中的銅繞組，從而產(chǎn)生用于驅(qū)動轉(zhuǎn)子的電場。有些制造商采用了交替的水冷式幾何結(jié)構(gòu)，例如奧迪在轉(zhuǎn)子中心和水套處使用了水冷通道，從而對轉(zhuǎn)子進(jìn)行更有效的熱控制。水乙二醇的主要局限性在于其具有導(dǎo)電性，無法與電氣元件直接接觸。因此，油式冷卻有了用武之地。

傳統(tǒng)的內(nèi)燃機車輛慣于在變速箱中使用機油進(jìn)行潤滑，在電動汽車中也是如此。然而，在電機中也可以用油來直接冷卻轉(zhuǎn)子或定子繞組。這需要一定的幾何形狀，可能也要保留水套。最重要的優(yōu)勢在于，通過直接接觸，可以更有效地除去電機內(nèi)部組件中的熱量，同時提供潤滑。如果取消水套，還可能使電機的尺寸更小、功率密度更高。2022年上半年，在電動汽車市場上油冷式電機占據(jù)主導(dǎo)地位，約占50%的市場份額。

油冷的缺點在于增加了額外的組件。通常情況下，仍需保留水乙二醇回路，以去除油中的熱量，并與車輛熱系統(tǒng)的其余部分相互作用。盡管如此，性能優(yōu)勢還是超越了復(fù)雜性。據(jù)idtechex預(yù)測，油式冷卻的市場份額將逐漸增大，而純水套冷卻電機仍將占據(jù)重要地位。idtechex的最新報告《2023-2033年電動汽車的熱管理》提供了未來10年的預(yù)測，并按空氣、油或水乙二醇式冷卻電機進(jìn)行細(xì)分。

直接油冷逆變器?

目前，電機中主要采用油式冷卻策略，而逆變器硅igbt或碳化硅mosfet，幾乎總是通過逆變器模塊一側(cè)或兩側(cè)的水乙二醇冷卻板來進(jìn)行冷卻。然而，制造商也在關(guān)注直接用油來冷卻逆變器。逆變器通常與電機一起封裝在驅(qū)動單元中，因此去除驅(qū)動單元中的水乙二醇管可以簡化驅(qū)動系統(tǒng)，同時在電機和逆變器內(nèi)提供直接進(jìn)行油式冷卻的優(yōu)勢。

事實上，2020年9月創(chuàng)建的singleoilcnl項目，旨在通過去除水乙二醇系統(tǒng)，并直接使用潤滑油來冷卻電機和逆變器，開發(fā)更高密度的驅(qū)動系統(tǒng)。該項目將持續(xù)到2023年2月，參與該項目的包括dana、diabatix、lubrizol、西門子和flanders make。

idtechex預(yù)測，到2042年，電動汽車市場(包括陸地、海洋和空中)的產(chǎn)值將達(dá)到2.6萬億美元。因此，即使油冷僅占據(jù)很小的市場份額，仍將為材料配方商和供應(yīng)商提供重要機會。