Pruebas del motor del sistema de gestión térmica de vehículos eléctricos: Bomba de refrigerante, Compresor refrigerante, y validación del actuador

Los motores ocultos dentro de cada vehículo eléctrico

Un vehículo eléctrico contiene muchos más motores eléctricos que el que mueve las ruedas.. El sistema de gestión térmica por sí solo puede utilizar de cuatro a ocho dispositivos motorizados.: una bomba de refrigerante eléctrica de alto voltaje que hace circular glicol a través de la batería y el circuito electrónico de potencia, Un compresor de aire acondicionado eléctrico que sirve a los circuitos de refrigeración de la cabina y de la batería., válvulas eléctricas de refrigerante, una bomba secundaria de bajo voltaje para el circuito de calefacción de la cabina, y en algunas arquitecturas, una bomba enfriadora de batería dedicada y una bomba de enfriamiento de motor eléctrico con circuitos independientes. Juntos, Estos motores auxiliares consumen entre 1 y 3 kW de la energía de la batería a temperaturas ambiente frías, suficiente para reducir la autonomía en invierno entre un 15 y un 25 %..

La validación de estos motores requiere una filosofía de prueba fundamentalmente diferente a la de las pruebas de motores de tracción.. Los niveles de potencia son modestos (100 En que 5 KW), pero los entornos operativos son severos: el motor de la bomba de refrigerante funciona completamente sumergido en refrigerante sin sello del eje; El motor del compresor de refrigerante funciona dentro de una carcasa herméticamente sellada a una presión de 10 a 30 bar y una temperatura del refrigerante de 80 a 120 °C.; ambos deben sobrevivir 10+ años y 10,000+ Ciclos térmicos sin fugas ni fallos de aislamiento.. Esta guía describe los elementos de prueba clave y los requisitos del banco para cada tipo importante de motor de gestión térmica..

Prueba del motor de la bomba de refrigerante

Las bombas de refrigerante para vehículos eléctricos son casi exclusivamente diseños centrífugos de rotor húmedo: El rotor del motor y el impulsor se encuentran dentro del fluido., Separado del estator por una lata delgada. (típicamente acero inoxidable o PEEK). No hay sello del eje, por lo que la confiabilidad de las fugas depende completamente de la integridad de la lata y del encapsulado del estator..

1. Mapa de rendimiento hidráulico y eléctrico

El banco de pruebas mide la altura de la bomba. (aumento de presión, en kPa), tasa de flujo (L/min mediante Coriolis o caudalímetro ultrasónico), y potencia del eje (Derivado de la potencia de entrada del motor menos las pérdidas medidas del motor.) en todo el rango de velocidad de funcionamiento. El mapa de eficiencia hidráulica confirma que la bomba cumple con los requisitos de flujo en la caída de presión del sistema con el voltaje y la temperatura especificados del refrigerante.. Las pruebas se realizan a temperaturas del refrigerante de -30 °C. (arranque en frio) a +90°C (escenario de fuga térmica) para capturar los efectos de la viscosidad.

Métricas clave: tasa de flujo dentro 5% de especificación a tensión nominal y 25°C; eficiencia total del motor de la bomba en el punto de diseño > 40% (bombas pequeñas) a > 60% (más grande 500 W+ unidades).

2. Clasificación IP y pruebas de fugas

Los motores de la bomba de refrigerante deben cumplir con IP67 o IP68 según IEC 60529. El banco de pruebas aplica presión neumática. (normalmente 1,5 veces la presión de funcionamiento, mínimo 300 kPa) al circuito de refrigerante mientras se monitorea la caída de presión 5 minutos. Los terminales eléctricos están sujetos simultáneamente a niebla salina según IEC 60068-2-11. La integridad de la lata se verifica mediante la detección de fugas de helio en circuitos críticos para la seguridad.

3. Resistencia al ciclismo térmico y de por vida

La prueba de vida acelerada realiza ciclos de temperatura del refrigerante entre −40 °C y +95 °C a una velocidad de 1 a 3 ciclos por hora., mientras la bomba funciona continuamente a 80% de velocidad nominal. Cargas de rodamientos (puede usar, Fuerzas radiales del impulsor.) y la compatibilidad química del glicol contribuyen al final de su vida útil.. El banco monitorea la corriente del motor., vibración del eje (a través de la corriente FFT del variador), y caudal a lo largo. Una falla en el rodamiento se muestra como un aumento de ruido en el espectro actual en las frecuencias de defectos del rodamiento..

Prueba del motor del compresor scroll eléctrico

El compresor de CA eléctrico utiliza un motor PMSM o IPM herméticamente sellado que funciona en una atmósfera refrigerante.. Las pruebas de estos motores combinan la ingeniería del sistema refrigerante con la caracterización del motor eléctrico., lo que requiere medidas de seguridad e instrumentación especializadas..

4. COP y eficiencia en condiciones de operación

El banco de rendimiento del compresor simula las presiones de condensación y evaporación de un circuito frigorífico real. (usando un refuerzo de gas en el lado alto y un regulador de contrapresión en el lado bajo). Potencia de entrada del motor (eléctrico) versus la diferencia de entalpía del refrigerante a través del compresor da el coeficiente de rendimiento (POLICÍA). Las pruebas abarcan el rango de velocidad (1,000–9.000 rpm típico) y el rango de relación de presión especificado en el mapa del compresor, a temperaturas de refrigerante de −10 °C a +60 °C de succión.

Métricas clave: COP ≥ 2.5 en la condición de clasificación A estándar (CEI 60335-2-34 ciclo de referencia); eficiencia isentrópica > 70% en el punto de diseño.

5. Resistencia de aislamiento en atmósfera refrigerante

El refrigerante y el aceite del compresor degradan el aislamiento del devanado de manera diferente que el aire. El sistema de aislamiento del motor debe pasar un 2×Umax + 1,000 Prueba de hipotensión de V CA después de un remojo de refrigerante de 24 horas a presión y temperatura nominales. CEI 60335-2-34 también requiere una prueba de acondicionamiento de humedad. La medición precisa de la resistencia del aislamiento dentro de un recipiente presurizado requiere conexiones eléctricas de paso clasificadas para la presión de funcionamiento..

Prueba del actuador de gestión térmica de la batería

6. Caracterización de la válvula de control del refrigerante y del motor de la bomba

Las válvulas de control de refrigerante proporcionales utilizan pequeños motores CC o paso a paso sin escobillas para posicionar el elemento de la válvula.. El banco de pruebas mide la precisión de la posición (retroalimentación del codificador vs.. posición comandada), par de retención bajo presión diferencial, y respuesta al paso (tiempo desde 0% a 100% viajar). La prueba de vida útil hace que la válvula pase por 500,000 a 1,000,000 Ciclos de apertura y cierre a presión y temperatura de funcionamiento., Monitoreo de la repetibilidad de la posición y la resistencia del devanado para detectar degradación..

7. Ruido Acústico en el Circuito Térmico de Cabina

El ruido de los motores de gestión térmica es una fuente importante de NVH en los vehículos eléctricos, que carecen del efecto de enmascaramiento de un ICE. La bomba de agua del calentador de cabina., En particular, Es audible al ralentí a velocidades muy bajas.. Las pruebas acústicas colocan la bomba en un dispositivo de montaje anecoico estandarizado y miden el SPL ponderado A en 0.3 metro. Ruido magnético de la frecuencia de conmutación PWM y sus armónicos., así como ruido hidráulico debido a la frecuencia de paso de las palas del impulsor., están separados por análisis de orden.

Qué significa esto para la selección del banco de pruebas

Las pruebas de motores de gestión térmica abarcan una amplia gama de especializaciones: Sistemas de manejo de fluidos para la prueba de la bomba de refrigerante., Recipientes a presión aptos para refrigerante para la prueba del compresor., y recintos acústicos de precisión para NVH. Una arquitectura de banco modular que puede reconfigurar la carga (hidráulico vs.. dinámica de gases) e instrumentación (flujo versus. acústico vs.. posición) alrededor de una plataforma de adquisición de datos y accionamiento de motor común reduce el costo de capital para programas que cubren múltiples tipos de motores de gestión térmica.

Nuestro equipo de ingeniería respalda los programas de pruebas de motores de gestión térmica, desde la caracterización del prototipo hasta la evaluación de final de línea de producción.. Para analizar los requisitos de prueba para los motores del sistema térmico de su vehículo eléctrico., habla con nuestro equipo de ingeniería.