Die versteckten Motoren in jedem Elektrofahrzeug
Ein Elektrofahrzeug enthält viel mehr Elektromotoren als der, der die Räder antreibt. Allein für das Wärmemanagementsystem können vier bis acht motorisierte Geräte verwendet werden: Eine elektrische Hochspannungs-Kühlmittelpumpe zirkuliert Glykol durch den Batterie- und Leistungselektronikkreislauf, ein elektrischer Wechselstromkompressor, der die Kühlkreisläufe der Kabine und der Batterie versorgt, elektrische Kühlmittelventile, eine sekundäre Niederspannungspumpe für den Kabinenheizkreis, und in einigen Architekturen eine spezielle Batteriekühlpumpe und eine E-Motor-Kühlpumpe mit unabhängigen Kreisläufen. Zusammen, Diese Hilfsmotoren verbrauchen bei kalten Umgebungstemperaturen 1–3 kW der Batterieenergie – genug, um die Reichweite im Winter um 15–25 % zu reduzieren..
Die Validierung dieser Motoren erfordert eine grundlegend andere Testphilosophie als die Prüfung von Traktionsmotoren. Die Leistungsstufen sind bescheiden (100 Darin 5 kW), Die Betriebsumgebungen sind jedoch schwierig: Der Motor der Kühlmittelpumpe läuft vollständig im Kühlmittel eingetaucht und ohne Wellendichtung; Der Kältemittelkompressormotor arbeitet in einem hermetisch abgedichteten Gehäuse bei einem Druck von 10–30 bar und einer Kältemitteltemperatur von 80–120 °C; beide müssen überleben 10+ Jahre und 10,000+ thermische Zyklen ohne Leckage oder Isolationsfehler. In diesem Leitfaden werden die wichtigsten Prüfpunkte und Prüfstandanforderungen für jeden wichtigen Wärmemanagement-Motortyp beschrieben.
Prüfung des Kühlmittelpumpenmotors
Bei EV-Kühlmittelpumpen handelt es sich fast ausschließlich um Nassrotor-Zentrifugalpumpen: Motorrotor und Laufrad sitzen in der Flüssigkeit, durch ein dünnes Spaltrohr vom Stator getrennt (typischerweise Edelstahl oder PEEK). Es gibt keine Wellendichtung, Daher hängt die Zuverlässigkeit der Leckage vollständig von der Integrität des Gehäuses und der Statorkapselung ab.
1. Hydraulische und elektrische Leistungskarte
Der Prüfstand misst die Förderhöhe der Pumpe (Druckanstieg, in kPa), Durchflussmenge (L/min über Coriolis oder Ultraschall-Durchflussmesser), und Wellenleistung (abgeleitet aus der Motoreingangsleistung abzüglich der gemessenen Motorverluste) über den gesamten Betriebsgeschwindigkeitsbereich. Das Diagramm der hydraulischen Effizienz bestätigt, dass die Pumpe die Durchflussanforderungen bei Systemdruckabfall mit der angegebenen Spannung und Temperatur des Kühlmittels erfüllt. Die Tests werden bei Kühlmitteltemperaturen von −30 °C durchgeführt (Kaltstart) bis +90°C (Thermal-Runaway-Szenario) um Viskositätseffekte zu erfassen.
Schlüsselkennzahlen: Strömungsgeschwindigkeit innerhalb 5% der Spezifikation bei Nennspannung und 25°C; Gesamtwirkungsgrad der Pumpe und des Motors am Auslegungspunkt > 40% (kleine Pumpen) Zu > 60% (größer 500 W+-Einheiten).
2. IP-Bewertung und Dichtheitsprüfung
Kühlmittelpumpenmotoren müssen IP67 oder IP68 gemäß IEC erfüllen 60529. Der Prüfstand übt pneumatischen Druck aus (typischerweise 1,5-facher Betriebsdruck, Minimum 300 kPa) an den Kühlmittelkreislauf und überwacht gleichzeitig den Druckabfall 5 Minuten. Elektrische Anschlüsse werden gemäß IEC gleichzeitig Salzsprühnebel ausgesetzt 60068-2-11. Die Dosenintegrität wird durch Helium-Leckerkennung für sicherheitskritische Schaltkreise überprüft.
3. Lebenszeit und thermische Zyklenausdauer
Beim beschleunigten Lebensdauertest wechselt die Kühlmitteltemperatur zwischen –40 °C und +95 °C mit einer Geschwindigkeit von 1–3 Zyklen pro Stunde, während die Pumpe kontinuierlich läuft 80% der Nenngeschwindigkeit. Traglasten (tragen kann, Radialkräfte vom Laufrad) und die Kompatibilität mit der Glykolchemie tragen beide zum Ende der Lebensdauer bei. Die Bank überwacht den Motorstrom, Wellenvibration (über die Antriebsstrom-FFT), und Durchflussmenge durchgehend. Ein Lagerschaden zeigt sich als erhöhtes Rauschen im Stromspektrum bei Lagerschadenfrequenzen.
Prüfung des Motors eines elektrischen Scrollkompressors
Der elektrische AC-Kompressor verwendet einen hermetisch abgedichteten PMSM- oder IPM-Motor, der in einer Kältemittelatmosphäre läuft. Das Testen dieser Motoren kombiniert die Kältemittelsystemtechnik mit der Charakterisierung von Elektromotoren, Dies erfordert spezielle Sicherheitsmaßnahmen und Instrumente.
4. COP und Effizienz unter Betriebsbedingungen
Die Kompressorleistungsbank simuliert die Kondensations- und Verdampfungsdrücke eines realen Kältemittelkreislaufs (Verwendung eines Gasverstärkers auf der Hochdruckseite und eines Gegendruckreglers auf der Niederdruckseite). Motoreingangsleistung (elektrisch) Die Differenz der Kältemittel-Enthalpie im Verdichter ergibt den Leistungskoeffizienten (POLIZIST). Tests umfassen den gesamten Geschwindigkeitsbereich (1,000–9.000 U/min typisch) und der im Kompressorkennfeld angegebene Druckverhältnisbereich, bei Kältemitteltemperaturen von −10°C bis +60°C Ansaugung.
Schlüsselkennzahlen: COP ≥ 2.5 im Standard-A-Rating-Zustand (IEC 60335-2-34 Referenzzyklus); isentropische Effizienz > 70% am Entwurfspunkt.
5. Isolationswiderstand in der Kältemittelatmosphäre
Kältemittel und Kompressoröl verschlechtern die Wicklungsisolierung anders als Luft. Das Motorisolationssystem muss einen Wert von 2×Umax bestehen + 1,000 V AC-Hipot-Test nach 24-stündigem Einweichen des Kältemittels bei Nenndruck und Nenntemperatur. IEC 60335-2-34 erfordert außerdem einen Feuchtigkeitskonditionierungstest. Für die genaue Messung des Isolationswiderstands in einem Druckbehälter sind durchgehende elektrische Verbindungen erforderlich, die für den Betriebsdruck ausgelegt sind.
Prüfung des Batterie-Wärmemanagement-Aktuators
6. Charakterisierung von Kühlmittelregelventilen und Pumpenmotoren
Proportionale Kühlmittelregelventile verwenden kleine bürstenlose Gleichstrom- oder Schrittmotoren zur Positionierung des Ventilelements. Der Prüfstand misst die Positionsgenauigkeit (Encoder-Feedback vs. befohlene Position), Haltemoment unter Differenzdruck, und Sprungantwort (Zeit von 0% Zu 100% reisen). Bei der Lebensdauerprüfung wird das Ventil zyklisch durchlaufen 500,000 Zu 1,000,000 Auf-Zu-Zyklen bei Betriebsdruck und Betriebstemperatur, Überwachung der Positionswiederholgenauigkeit und des Wicklungswiderstands auf Verschlechterung.
7. Akustischer Lärm im Kabinenwärmekreislauf
Geräusche von Wärmemanagementmotoren sind eine bedeutende NVH-Quelle in Elektrofahrzeugen, denen die Maskierungswirkung eines ICE fehlt. Die Wasserpumpe der Kabinenheizung, insbesondere, ist im Leerlauf bei sehr niedrigen Drehzahlen hörbar. Bei der akustischen Prüfung wird die Pumpe in eine standardisierte schalltote Montagevorrichtung eingebaut und der A-bewertete Schalldruckpegel bei gemessen 0.3 M. Magnetisches Rauschen der PWM-Schaltfrequenz und ihrer Harmonischen, sowie hydraulische Geräusche aufgrund der Laufradschaufelfrequenz, werden durch Ordnungsanalyse getrennt.
Was das für die Prüfstandsauswahl bedeutet
Die Prüfung von Wärmemanagement-Motoren umfasst ein breites Spektrum an Spezialisierungen: Fluidhandhabungssysteme für den Kühlmittelpumpentest, Kältemitteldruckbehälter für den Kompressortest, und präzise akustische Gehäuse für NVH. Eine modulare Bankarchitektur, die die Last neu konfigurieren kann (hydraulisch vs. Gasdynamik) und Instrumentierung (Fluss vs. akustisch vs. Position) rund um eine gemeinsame Motorantriebs- und Datenerfassungsplattform reduziert die Kapitalkosten für Programme, die mehrere Wärmemanagement-Motortypen abdecken.
Unser Engineering-Team unterstützt Motortestprogramme für das Wärmemanagement von der Prototypencharakterisierung bis zum Produktions-End-of-Line-Screening. Um die Testanforderungen für die Motoren Ihres EV-Thermosystems zu besprechen, Sprechen Sie mit unserem Engineering-Team.
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