理论教育 纯电动汽车冷却系统发展与实现

纯电动汽车冷却系统发展与实现

时间:2023-08-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:内燃机汽车冷却系统发展过程中有液冷、风冷两种方式。液冷汽车的冷却系统通过发动机中的管道和通路进行液体的循环。较流行的是选用直流无刷风机、无须ECU的电子冷却风扇。由于不仅考虑了冷却系统的功能实现,还兼顾了系统的能耗,使得系统的复杂程度较高,通过较多的四通阀、三通阀来连接,控制上也更为复杂,对系统的要求更高。图1-40电动汽车冷却系统1.国际自动机械工程师学会把汽车自动驾驶分为几个级别?

纯电动汽车冷却系统发展与实现

内燃机汽车冷却系统发展过程中有液冷、风冷两种方式。

(1)液冷。液冷汽车的冷却系统通过发动机中的管道和通路进行液体的循环。当液体流经高温发动机时会吸收热量,从而降低发动机的温度。液体流过发动机后,转而流向热交换器(或散热器),液体中的热量通过热交换器散发到空气中。

(2)风冷。某些早期的汽车采用风冷技术,现代的汽车几乎不使用这种方法了。这种冷却方法不是在发动机中进行液体循环,而是通过发动机缸体表面附着的铝片对汽缸进行散热。一个大功率的风扇向这些铝片吹风,使其向空气中散热,从而达到冷却发动机的目的。

因为大多数汽车采用液冷方式,所以本文将着重对液冷系统进行说明。汽车中的冷却系统中有大量管道。从泵开始逐一考察整个系统,后文将对系统的各个部件进行详细说明。泵将液体输送至发动机缸体后,液体便开始在汽缸周围的发动机通道里流动。接着,液体又通过发动机的汽缸盖返回。恒温器位于液体流出发动机的位置。如果恒温器关闭,则液体将经过恒温器周围的管道直接流回到泵。如果恒温器打开,液体将首先流入散热器,然后再流回泵。加热系统也有一个单独的循环过程。该循环从汽缸盖开始输送液体,使其流经加热器风箱,然后又流回泵。对于配备有自动变速器的汽车,通常会有一个独立的循环过程来冷却内置于散热器的变速器油液。变速器油液由变速器通过散热器内另一个热交换器抽吸得到。汽车可以在远低于0℃到远高于38℃的宽泛温度范围内工作。冷却的基本原理:冷却液经过水泵加压后,被输送到电机控制器,经过电机控制器后冷却液进入了PDU中,经PDU后进入驱动电机,最后从驱动电机回到散热器进行散热,经过散热后的冷却液再次进入水泵,并以此方式不断循环带走系统中多余的热量。

因此,不管使用何种液体对发动机进行降温,其必须具有非常低的凝固点、很高的沸点,以及能吸收大量热量。水是吸收热量最有效的液体之一,但水的凝固点太高,不适用于汽车发动机。大多数汽车使用的液体是水和乙二烯乙二醇的混合液(C2H6O2),也称为防冻液。通过将乙二烯乙二醇添加到水中,可以显著提高沸点、降低凝固点。

在纯电动汽车的使用过程中,由于各电器系统中功率的损耗会产生大量的热量,为了维持系统的正常工作,需要维持这些温度在一定的范围之内,因此设计了冷却系统来对这些易于发热的系统进行冷却,降低工作温度。在电动汽车系统中,主要发热部件有驱动电机、电机控制器和PDU,PDU中的主要发热组件为OBC和DC/DC直流转化模块。

从市场看,纯电动汽车驱动电机散热都是采用液冷方式,由冷却风扇配水箱散热器和冷却水泵,通过冷却液循环完成电动机散热。其中,不同于内燃机汽车,纯电动汽车在冷却风扇选择上倾向于电子冷却风扇。

根据控制方式不同,纯电动汽车驱动电机的电子冷却风扇有智能温控风扇和非温控风扇之分。非温控风扇通电即工作,转速固定。智能温控风扇以单片机的电子控制技术为核心,可以接受并转换PWM信号,并可以实现CAN总线控制。

有的智能温控风扇需要外接ECU,风扇的控制策略程序写在其单片机上,ECU和风扇对应,不能与市场上其他品牌风扇通用。有的智能温控风扇则把控制程序写在风扇电机上,无须ECU控制器,通用性强。当然,这两种风扇都有无刷和有刷的区别。较流行的是选用直流无刷风机、无须ECU的电子冷却风扇。

总的来说,电动汽车冷却系统(见图1-40)有以下的特点。(www.daowen.com)

(1)较多地从能量角度考虑,通过电机余热利用、电机及电池温度分级控制等方面,尽可能地优化能量利用及系统的热性能。

(2)由于不仅考虑了冷却系统的功能实现,还兼顾了系统的能耗,使得系统的复杂程度较高,通过较多的四通阀、三通阀来连接,控制上也更为复杂,对系统的要求更高。

国内电动汽车的冷却系统构型相对简单,电力电子装置和电池包的冷却循环独立控制,控制也较简单,在能量优化控制上还有较大的提升空间。

图1-40 电动汽车冷却系统

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