一文学懂新能源汽车冷却系统

开垦者

新能源插电式混合动力（包含增程式）汽车冷却系统主要有驱动电机冷却，发动机冷却，动力电池冷却。其中纯电动汽车由于没有发动机，从而只有动力电池，驱动电机冷却。 本文主要讲驱动电机，发动机以及动力电池冷却系统。
一冷却系统的组成
电机及控制系统的冷却系统主要由冷却液、膨胀水箱、电动水泵、散热器、冷却风扇等组成。

1.冷却液

具有防腐蚀、防水垢和防冻的作用，可使冷却系统始终处于最佳工作状态。冷却液由水、防冻剂和添加剂三部分组成。根据防冻剂成分的不同，冷却液可分为酒精型、甘油型和乙二醇型等。其中，乙二醇易溶于水，可与水以任意比例混合，形成各种冰点的冷却液。乙二醇型冷却液还添加了少量抗泡剂、防腐剂等综合添加剂，具有沸点高、泡沫倾向低、黏温性能好、防腐、防垢等特点，是目前应用较广泛的冷却液。



(2)膨胀水箱: 可为冷却液的排气、膨胀和收缩提供受压容积，也可作为冷却系统的冷却液加注端。

(3)电动水泵:冷却液循环的动力部件。

(4)散热器:由进水室、出水室、散热片及散热器芯等四部分构成。冷却液在散热器芯内流动，气在散热器外通过。热的冷却液因向空气散热而降温，冷空气则因吸收冷却液散出的热量而升温。

(5)冷却风扇:通常与散热器安装在一起， 运转时吸进空气，并使空气通过散热器的电子部件。其作用是通过提高流经散热器的空气流速和流量，来增强散热器的散热能力，加速冷却液的冷却过程。根据驱动电机、电机控制器、空调等的相关参数，VCU可通过控制冷却风扇的高速继电器和低速继电器，对冷却风扇进行两挡调速。
二发动机冷却系统

发动机冷却系统的功用就是使工作中的发动机得到适度的冷却，从而保持发动机在最适宜的温度范围内工作。另外，冷却系统还为空调暖风系统提供热源。现代汽车多采用封闭式强制循环水冷却系统，即用水泵强制地使冷却水在冷却系统中进行循环流动，使发动机中高温零件的热量先传给冷却液，然后散发到大气中。

发动机工作时，水泵将冷却液压入发动机气缸体水套，然后流入气缸盖水套，吸收机体热量。此后冷却液分为两路，如下图, 一路为大循环，即冷却液流经散热器冷却后，进入装在机体水泵进口处的节温器，流向水泵进水口;另一路为小循环，即冷却液不经散热器冷却而直接进入节温器后的水泵进水口。



一般地，冷却液在其温度低于85℃时进行小循环；当冷却液温度高于85℃时，部分冷却液进行大循环;当冷却液温度达到102 (±3) ℃时， 冷却液全都流经散热器参加大循环。冷却液小循环是常开的，这样可使冷却系统的温度保持在一个较高的水平， 以改善发动机的热效率。同时，确保冷却系统始终有冷却液在循环，防止发动机温度过高或过低。
三
驱动电机冷却系统

电机的功率极限能力往往受电机的温升极限制，永磁电机的性能随着温度升高而降低。提高电机散热能力能立竿见影的提高功率密度，且随着电动汽车不断发展，电机功率密度和高转矩密度不断提高，因此冷却效率越高越好。



电驱动系统冷却方式通常指电驱动系统中电机的冷却方式，主要就两种方式，即液冷和风冷，其中液冷包括油冷和水冷。



前桥和后桥上的驱动电机及电机控制器是通过低温循环管路而进行液冷的，见下图。定子和转子上都有冷却液流过。尤其是附带的转子内部冷却，在持续功率输出和再现峰值功率方面具有重要意义。

(1)风冷

用空气作为媒介使需要冷却的物体温度降低的方式。风冷的改善措施通常是增大需冷却物体的表面积，或者是提高单位时间内空气流过物体的速率。常用的风冷设备有散热器、冷却风扇等。

(2)液冷

以高比热容的液体为传输介质，将新能源汽车设备产生的热量带走，使之冷却的方式。液冷的改善措施通常是开发高效率、多功能的冷却液。常用的液冷设备有膨胀水箱、电动水泵等。
四
动力电池冷却系统

1.动力电池的水冷冷却方式

水冷冷却方式是电动汽车动力电池冷却普遍采用的一种方式,其结构如图所示。



动力电池总是在不断地充电、放电，在这个热力学过程中会放出热量。当动力电池温度过高时，除了老化外，最重要的是还会使得相关导体上的电阻增大，这会导致电能不转换为功，而是转换成热量损耗掉。所以动力电池系统必须进行冷却。当然，动力电池不仅仅需要冷却降温，也需要加热。冷却系统的作用就是通过冷却液循环为动力电池进行散热，并且通过热交换管理模块及整车管路在适当的时候给动力电池加热。

如图所示的是动力电池内部冷却系统部件结构排布:水冷板布置于下箱体和模组之间;口琴管布置方向同模组方向;连接管路采用尼龙管并用快接头连接;水冷板与模组之间铺设导热硅胶垫;水冷板底部采用弹性支撑;连接管路布置水温传感器。冷却液流向从1处分两支路流入，从2处汇合流出。



2.动力电池的风冷冷却方式

风冷冷却方式在电动汽车上应用并非主流，动力电池的风冷冷却方式是利用来自空调系统的冷气来冷却动力电池。以空调压缩机为制冷源，与密封管路、空气(冷热交换介质)和风扇一起构成一-种主动式风冷散热方案。



在动力电池总成壳体内，蒸发器与承载冷量的空调管路关联并进行“ 热量交换”电芯产生的热量，通过围绕模组设定的封闭管路内的空气进行“ 冷量交换”并循环至驾驶舱内的冷凝器。以此往复，电芯产生的热量，在动力电池总成壳体内的风扇、管路、承载冷量的空气交互作用下，进行主动式风冷热管理。

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关于新能源汽车冷却系统，特别是针对新能源插电式混合动力及纯电动汽车的冷却系统，其关键组成部分包括驱动电机冷却系统、发动机冷却系统以及动力电池冷却系统。其中，电机及控制系统的冷却系统主要由冷却液、膨胀水箱、电动水泵、散热器及冷却风扇等基本构成。冷却液具有防腐蚀、防水垢和防冻功能，保证系统始终处于最佳工作状态。其类型多样，包括酒精型、甘油型和乙二醇型等，其中乙二醇因其与水任意混合的特性，在冷却液制备中广泛应用。在实际运行中，各冷却系统协同工作，确保电机、电池及发动机在合适温度下运行，从而保障车辆性能与安全。

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