戴興武

摘要：社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展下，汽車已逐漸成為人們的主要代步工具，但汽車尾氣排放會(huì)給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重污染，基于這一背景，新能源汽車應(yīng)運(yùn)而生。新能源汽車的動(dòng)力來(lái)源是電力，減少對(duì)石油、天然氣等不可再生能源的消耗，緩解我國(guó)資源短缺的現(xiàn)象。但就現(xiàn)階段新能源汽車應(yīng)用情況來(lái)看，長(zhǎng)時(shí)間工作后汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱情況，如何快速冷卻驅(qū)動(dòng)電機(jī)，是新能源汽車發(fā)展中面臨的難題。本文就此展開(kāi)探究，以期為相關(guān)企業(yè)提供參考。

關(guān)鍵詞：新能源汽車;驅(qū)動(dòng)電機(jī);冷卻技術(shù)

引言：

新能源汽車不再使用石油作為動(dòng)力來(lái)源，緩解了尾氣排放對(duì)環(huán)境的壓力，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)汽車低排放甚至零排放的構(gòu)想。但在新能源汽車電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，容易產(chǎn)生一定熱量，如不能及時(shí)將熱量進(jìn)行疏散，可能會(huì)引發(fā)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行問(wèn)題，甚至導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。因此，研究人員對(duì)此展開(kāi)探究，將電動(dòng)機(jī)運(yùn)行維持在溫度較為穩(wěn)定的條件下，不僅有效降低了熱量升高對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響，也在一定程度延長(zhǎng)了新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的使用年限。

一、新能源汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段而言，我國(guó)相關(guān)部門意識(shí)到新能源汽車開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的重要性，積極與新能源汽車制造企業(yè)展開(kāi)合作，在共同設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，制定出了一系列新能源汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)，不僅有效提高了新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的設(shè)計(jì)合理性，也減少了因設(shè)計(jì)科學(xué)性缺失而導(dǎo)致的一系列安全問(wèn)題。新能源汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是在原有設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)加大對(duì)基礎(chǔ)類、產(chǎn)品類、和通用類等方面的研究力度，進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)框架。在此過(guò)程中，相關(guān)部門應(yīng)加大對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)效果性能的檢測(cè)力度，如重點(diǎn)監(jiān)測(cè)接口與互換性，在確保試驗(yàn)方法合理的情況下，降低系統(tǒng)運(yùn)行噪聲，提高電磁兼容性[1]。另一方面，相關(guān)部門還需結(jié)合新能源汽車的綜合特性，制定新能源汽車制造的通用標(biāo)準(zhǔn)，為其他新能源汽車制造企業(yè)提供發(fā)展參考，促進(jìn)該行業(yè)的整體發(fā)展。

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的創(chuàng)新，設(shè)計(jì)人員在原有功能的基礎(chǔ)上，豐富了電機(jī)的結(jié)構(gòu)與形式，賦予了驅(qū)動(dòng)電機(jī)新的功能。以新型永磁無(wú)刷電機(jī)為例，設(shè)計(jì)人員將其雙定子型、記憶型等電機(jī)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行整合，并以此展開(kāi)研究，為驅(qū)動(dòng)電機(jī)研發(fā)出新的功能。新型驅(qū)動(dòng)電機(jī)不僅能將有限空間進(jìn)行高效利用，降低高結(jié)構(gòu)材料的損耗，還具有驅(qū)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，充分發(fā)揮新能源汽車的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。受此啟發(fā)，設(shè)計(jì)人員還可對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的鐵心材料進(jìn)行置換，用非晶合金代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硅鋼片，從而有效提高驅(qū)動(dòng)電機(jī)的應(yīng)用效果，使其具備低碳、環(huán)保的雙重優(yōu)勢(shì)，以此來(lái)降低甚至消除汽車廣泛應(yīng)用對(duì)環(huán)境造成的污染，為我國(guó)環(huán)保工作提供助力。

二、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)冷卻技術(shù)

（一）材料設(shè)計(jì)方面的冷卻技術(shù)

新能源汽車是高科技技術(shù)下的產(chǎn)物，其電池、電動(dòng)機(jī)制作過(guò)程都涉及到了許多高新技術(shù)，包括其車身材料在內(nèi)，也需要高新技術(shù)的支持才能完成制作。就材料層面而言，新能源汽車材料選取對(duì)重量提出了嚴(yán)格要求，選取輕質(zhì)材料進(jìn)行車身制作，在合金、復(fù)合材料等優(yōu)質(zhì)輕型材料的組合下，新能源汽車車身結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化，自身質(zhì)量也減輕40%左右，這一改變有效降低了驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行所消耗的能量，從根本上避免電機(jī)過(guò)熱的問(wèn)題。新能源汽車輪胎多采用高彈滯材料，將其制作成高氣壓子午線輪胎，這樣的輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程所承受的阻力較少，約為普通輪胎的1/2，與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還對(duì)汽車底部進(jìn)行流線化設(shè)計(jì)，將其行駛所受空氣阻力降低的到原來(lái)的一半，從而降低汽車行駛對(duì)能源的消耗，達(dá)到減輕驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作壓力的目的。

（二）部件選型方面的冷卻技術(shù)

新能源汽車的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)型汽車的冷卻結(jié)構(gòu)相似，主要應(yīng)用到散熱器、水泵與風(fēng)扇等部件，要提高電機(jī)驅(qū)動(dòng)冷卻系統(tǒng)的應(yīng)用效果，設(shè)計(jì)人員還需從部件選型方面入手，優(yōu)化電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的部件選型設(shè)計(jì)，不僅要保證其應(yīng)用質(zhì)量，還需對(duì)成本消耗、空間布局等進(jìn)行充分考慮，提高冷卻系統(tǒng)部件的匹配性，提高新能源汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用水平。

首先是散熱器的選擇，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合散熱器在冷卻系統(tǒng)中的應(yīng)用效果，提高對(duì)其選型工作的重視程度。散熱器的作用對(duì)象是冷卻水，在散熱器工作下，冷卻水的溫度逐漸下降，達(dá)到一定水平后由水泵進(jìn)行循環(huán)，重新投入應(yīng)用。為提高散熱器工作效率，設(shè)計(jì)人員可選用管帶式散熱器作為驅(qū)動(dòng)冷卻系統(tǒng)的組成部分，這類散熱器中設(shè)置有波浪形散熱翹片，還配備了扁平水管，二者經(jīng)由焊接相連，使氣流受百葉窗配置影響而出現(xiàn)紊亂，從而達(dá)到提升散熱器應(yīng)用效果的目的。除此之外，管帶型散熱器成本較低，能在一定程度上為相關(guān)企業(yè)節(jié)約制造成本。水泵是驅(qū)動(dòng)電機(jī)冷卻系統(tǒng)中必不可少的循環(huán)裝置，在水泵的作用下，冷卻水才能完成強(qiáng)制循環(huán)，為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的應(yīng)用安全提供保障[2]。傳統(tǒng)汽車運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)使水泵運(yùn)行受到影響，因此無(wú)法充分發(fā)揮應(yīng)用效果，但新能源汽車彌補(bǔ)了這一弊端，研究人員使用無(wú)刷直流電水泵，完成了對(duì)傳統(tǒng)水泵的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高水泵的運(yùn)行效率，也有效避免了電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)水泵應(yīng)用效果的影響。結(jié)合這一特點(diǎn)，新能源汽車能根據(jù)實(shí)際需求對(duì)水泵運(yùn)行進(jìn)行控制，降低能源損耗，提高汽車行駛安全性。作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)冷卻系統(tǒng)三大組成部分之一，風(fēng)扇在新能源汽車安全行駛中占據(jù)著極其重要的地位。在進(jìn)行風(fēng)扇選型設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員首先要考慮風(fēng)扇提供的風(fēng)量大小，確保其能支持冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)行，同時(shí)還要保證風(fēng)力大小足以克服阻力。風(fēng)扇對(duì)散熱器芯部覆蓋率的大小影響散熱器工作效果，因此對(duì)風(fēng)扇直徑大小進(jìn)行選型是，還要確保其對(duì)散熱器芯部覆蓋率達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，是散熱器能夠正常運(yùn)行。另一方面，設(shè)計(jì)人員還可為風(fēng)扇增設(shè)護(hù)風(fēng)罩，降低回流對(duì)散熱器運(yùn)行的影響。結(jié)構(gòu)方面，可選擇帶有金屬嵌件的復(fù)合型塑料風(fēng)扇，不僅能減少成本損耗，也能有效降低安裝難度。部件選型中根據(jù)風(fēng)扇與水泵的運(yùn)用可將其分為風(fēng)冷與水冷兩大類，風(fēng)冷散熱的電機(jī)會(huì)使用自帶同軸風(fēng)扇，使機(jī)體內(nèi)部形成內(nèi)風(fēng)路循環(huán)或外風(fēng)路循環(huán)，利用風(fēng)扇帶來(lái)的風(fēng)量達(dá)到冷卻電機(jī)的目的。而水冷散熱的電機(jī)，會(huì)使用管道和通路將冷卻液引入定子或轉(zhuǎn)子空心導(dǎo)體內(nèi)部，在冷卻液循環(huán)流動(dòng)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子產(chǎn)生的熱量能隨水消散。躍嶺公司為適應(yīng)汽車綠色發(fā)展時(shí)代主題，面向未來(lái)新能源汽車產(chǎn)業(yè)而積極投資研究新能源開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。依靠自身品牌及資源優(yōu)勢(shì)，推出了22寸輕量化水冷旋壓鋁合金卡巴輪轂，完成新能源汽車?yán)鋮s技術(shù)的創(chuàng)新與完善。與水冷相同，油冷也是現(xiàn)階段新能源汽車電機(jī)冷卻中常用的一種冷卻劑，冷卻油的靈敏熱平衡力較強(qiáng)，熱傳導(dǎo)能力也優(yōu)于傳統(tǒng)水冷，能將引擎處維持在最佳工作溫度。再加上油冷電動(dòng)機(jī)的工作溫度區(qū)間較為寬泛，能有效防止沸騰開(kāi)鍋現(xiàn)象，提高冷卻系統(tǒng)工作效率。油冷電機(jī)環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)，及時(shí)在低溫環(huán)境下也不用添加防凍劑輔助冷卻，還能有效降低氣蝕、水垢、電解等腐蝕概率，與橡膠管也有良好的相容性。

（三）溫度控制方面的冷卻技術(shù)

促進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)高效運(yùn)行是新能源汽車的重要發(fā)展目標(biāo)，但在效率提升過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的溫度也會(huì)迅速上升，從而導(dǎo)致電機(jī)故障的出現(xiàn)，同時(shí)也會(huì)增加電力消耗量，造成額外的能源損耗。為了降低電機(jī)溫度，設(shè)計(jì)人員注重于提高冷卻水的應(yīng)用效果，對(duì)水泵、風(fēng)扇等部件的應(yīng)用時(shí)長(zhǎng)管控有所欠缺，以至于設(shè)備運(yùn)行耗電量明顯上升，也無(wú)法達(dá)到良好的冷卻效果?；谶@一點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)從熱量控制與能源節(jié)約雙重角度進(jìn)行分析，確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最優(yōu)冷卻溫度，并將其溫度控制在最優(yōu)冷卻溫度區(qū)間內(nèi)，在節(jié)約電能的同時(shí)，也能起到冷卻驅(qū)動(dòng)電機(jī)的作用。調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)冷卻溫度不同，那么新能源汽車對(duì)電量的消耗也會(huì)呈現(xiàn)不同變化，通過(guò)對(duì)新能源行駛過(guò)程中耗電總量的變化幅度進(jìn)行調(diào)查分析可知，當(dāng)環(huán)境溫度高于40°C時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的冷卻值較小，相應(yīng)的，耗電量也維持在較低水平，當(dāng)環(huán)境溫度低于40°C時(shí)，已知車輛行駛耗電量較小，那么系統(tǒng)溫度也應(yīng)該隨環(huán)境溫度而降低，從而可以判斷，新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)最佳冷卻溫度應(yīng)為40°C。但考慮到新能源汽車的應(yīng)用條件存在差異，適合其工作環(huán)境的最佳溫度也會(huì)產(chǎn)生一定變化，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合新能源汽車的實(shí)際應(yīng)用情況，判斷驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最佳冷卻溫度，并為電機(jī)溫度超出可控范圍的情況提出有效解決措施，冷卻水溫度控制策略是控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度的有效方法，設(shè)計(jì)人員通過(guò)對(duì)比最佳冷卻溫度與冷卻水實(shí)際溫度，計(jì)算出較為準(zhǔn)確的差值，并以差值為依據(jù)，控制冷卻系統(tǒng)中的水泵，將其運(yùn)作效率維持在合理范圍，從而減少冷卻水與最佳冷卻溫度之間的溫度差，最終達(dá)到降低驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度的目的。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于最佳冷卻溫度時(shí)，其工作效率會(huì)維持在較高的狀態(tài)，設(shè)計(jì)人員可依據(jù)溫度控制，向車輪處的傳輸電池進(jìn)行能量輸出，輸出量大約為66.1%左右。接著按照水泵定排量控制措施的指導(dǎo)，再向車輪傳輸60.5%的電池能量，達(dá)成提高冷卻系統(tǒng)工作效率的目的[3]。這就要求相關(guān)設(shè)計(jì)人員充分了解冷卻水溫度控制這一方法，對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度進(jìn)行有效控制，降低其運(yùn)行過(guò)程中的能力損耗，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化系統(tǒng)效率的構(gòu)想。

（四）能量管理方面的冷卻技術(shù)

與傳統(tǒng)型汽車不同，新能源汽車主要依靠蓄電池儲(chǔ)蓄電量，再經(jīng)其作用驅(qū)動(dòng)汽車行駛。為保證汽車行駛效果，不僅要求蓄電池為新能源汽車提供足夠的動(dòng)力，其比能量與比功率也應(yīng)保持在較高水平。除此之外，為減少蓄電池的更換頻率，選取新能源汽車的蓄電池時(shí)需對(duì)其使用年限進(jìn)行調(diào)查，盡可能選取使用壽命長(zhǎng)的蓄電池進(jìn)行應(yīng)用。另一方面，為控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度，也為了確保蓄電池應(yīng)用效果，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)新能源汽車中的蓄電池進(jìn)行系統(tǒng)化的管理。新型技術(shù)的推動(dòng)下，汽車制造業(yè)不僅完成了汽車動(dòng)力來(lái)源的革新，還為新能源汽車增設(shè)了能量管理系統(tǒng)，在該系統(tǒng)的職能管理下，新能源汽車的應(yīng)用效果獲得了明顯提升。。在新能源汽車蓄電池能量管理過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需對(duì)車輛運(yùn)行全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，重點(diǎn)關(guān)注其子系統(tǒng)運(yùn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)車輛運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，并提出針對(duì)性的改進(jìn)意見(jiàn)。蓄電池相關(guān)設(shè)備故障可能會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電機(jī)無(wú)效做功，不僅無(wú)法充分發(fā)揮新能源汽車的良好形成，反而會(huì)造成額外的能源消耗，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度上升，甚至出現(xiàn)安全事故，給用戶生命安全造成威脅。針對(duì)這一問(wèn)題，新能源汽車制造企業(yè)在蓄電池能量管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與試行過(guò)程中，可建立起完善的系統(tǒng)模型，對(duì)其管控效果進(jìn)行詳細(xì)記錄，并交由專業(yè)人士分析其運(yùn)行中存在的問(wèn)題與弊端，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率;另一方面，企業(yè)可在新能源汽車開(kāi)發(fā)過(guò)程中適當(dāng)引用微處理器，將其作為核心電子控制單元，提高蓄電池能力管理系統(tǒng)工作效果，降低驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度過(guò)高帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，為新能源汽車的應(yīng)用與發(fā)展提供有效助力。

下表1是現(xiàn)階段已開(kāi)發(fā)出新能源汽車的冷卻技術(shù)應(yīng)用情況，可為新能源汽車?yán)鋮s技術(shù)的發(fā)展提供實(shí)例參考：

結(jié)束語(yǔ)：

結(jié)合全文可知，新能源汽車在我國(guó)擁有良好的發(fā)展趨勢(shì)，但驅(qū)動(dòng)電機(jī)冷卻技術(shù)水平不高是其發(fā)展過(guò)程中的重大阻力。新能源汽車制造企業(yè)結(jié)合常用電機(jī)類型，更新驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)方式，從材料方面入手，降低驅(qū)動(dòng)電機(jī)冷卻系統(tǒng)的降溫效果;還要嚴(yán)格控制運(yùn)行溫度，確保汽車行駛中不會(huì)因驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度過(guò)高發(fā)生事故;最后要提高蓄電池能量管理效果，為汽車安全行駛提供保障，也為我國(guó)新能源汽車的應(yīng)用與發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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