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壳牌为新能源电传动系统量身打造出了专属产品

2021-01-26 18:21:32

在中国明确2030年前二氧化碳排放达到峰值、2060年前碳中和目标的大背景下,交通行业作为二氧化碳排放大户,其减排需求愈发急迫,全面电动化或成为交通行业脱碳的重要突破口。

然而迄今为止,汽车制造商主要配套为内燃机车辆开发的润滑产品,市面上多数润滑油不能为电动汽车提供最佳性能和效率。壳牌在2019年5月成功推出乘用车E-Fluids系列产品的基础上进行组合拓展,目前已经能满足从乘用车、厢式货车到大型卡车和公共汽车等电动汽车制造商的需求,为新能源电传动系统量身打造出了专属产品。

随着新能源汽车驱动电机技术的不断发展,驱动电机越来越向高转矩密度、高功率密度的方向发展,这些都与电机的散热方式紧密相关,高效的散热能力可以提高电机的持续功率和持续扭矩。

从电动汽车的直观表现来看,高效的散热能力提高了电机的爬坡能力、加速能力,降低了电机的重量,实现了铁心的轻量化,或者在电机有效质量不增加的情况下增加了额定功率和峰值功率;降低了动力总成的空间体积及重量,有效提高了驱动电机的功率密度,从而降低整车重量,提高整车性能以及效率。

事实上,在高功率密度和高转矩密度的指标下,电机温升是最难攻克的环节,且伴随着驱动集成化的发展趋势,如今的二合一、三合一、多合一、集成式混动系统、轮毂电机也对系统的散热能力提出了更高的要求。

对新能源汽车驱动电机的冷却系统来说,水是很好的冷却介质。国内新能源汽车技术路线主要采用水冷的方式,但是由于电机高温部分主要集中在绕组端部,流体介质无法直接接触高温点、无法直接冷却热源,绕组处的热量需经过槽内绝缘层、电机定子才能传递至外壳被水带走,传递路径长、散热效率低,且各部件之间的配合公差也影响了传递路径的热阻大小。因为有热阻的存在,从绕组到水冷机壳,存在温度梯度,绕组无法直接冷却,导致温度堆积形成局部热点。

为了进一步提高电机的散热能力,需要直接冷却热源来提升冷却效率。而油本身因为局部不导磁、不易燃、不导电、导热好的特性,对电机磁路无影响,因此散热效率更高的油冷技术成为研究热点,国内外一些研究机构及企业大力发展喷油冷却方式,对电机绕组端部实现喷油冷却。

与市场上比较普遍的水冷技术相比,油冷技术的优势在于绝缘性能良好、冷却油沸点比水高、凝点比水低,使冷却油在低温下不易结冰、高温下不易沸腾。油冷电机对端部裸露面积更大的扁线绕组电机的冷却效果更明显,能够主动冷却到内部转子部件;同时有利于电机与变速箱的集成,提高轴承的润滑冷却效果、环境温度较低时加热变速箱油提高润滑搅拌效率。

当前阶段,油冷电机在技术与应用上已经有了一定的经验积累。而随着市场与配套技术的进一步成熟,整车对驱动系统的功率密度与低温环境下续航里程的要求进一步提高,油冷电机在某些应用场合如持续功率密度要求高、安装空间苛刻、轴承油封可靠性要求高,尤其是超高速电机领域会取得进一步应用并体现出巨大竞争力。

大多数OEM新型设计结构由油冷电机和减速箱组成高度集成电驱系统,以实现结构紧凑、重量低、功率高等目标,而电机的高速旋转所带来的大量热量又会造成电机效率下降,因此油冷电机技术的发展,可以显著提高电机的冷却效果,同时兼顾电机定子甚至转子的冷却。油品直接冷却不仅能够有效地降低电机运行温度,而且能够减少电机核心部件的成本,提高电机的输出效率。

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