Test de moteur du système de gestion thermique EV: Pompe à liquide de refroidissement, Compresseur réfrigérant, et validation des actionneurs

Les moteurs cachés à l’intérieur de chaque véhicule électrique

Un véhicule électrique contient beaucoup plus de moteurs électriques que celui qui entraîne les roues. Le système de gestion thermique à lui seul peut utiliser quatre à huit appareils motorisés: une pompe de liquide de refroidissement électrique haute tension faisant circuler le glycol à travers la boucle de la batterie et de l'électronique de puissance, un compresseur de climatisation électrique desservant les circuits de refroidissement de l'habitacle et de la batterie, vannes électriques de liquide de refroidissement, une pompe secondaire basse tension pour le circuit de chauffage de l'habitacle, et dans certaines architectures, une pompe de refroidissement de batterie dédiée et une pompe de refroidissement de moteur électrique avec circuits indépendants. Ensemble, ces moteurs auxiliaires consomment 1 à 3 kW d'énergie de la batterie à des températures ambiantes froides, suffisamment pour réduire l'autonomie hivernale de 15 à 25 %.

La validation de ces moteurs nécessite une philosophie de test fondamentalement différente de celle des tests de moteurs de traction.. Les niveaux de puissance sont modestes (100 Dans ceci 5 kw), mais les environnements d'exploitation sont sévères: le moteur de la pompe à liquide de refroidissement fonctionne entièrement immergé dans le liquide de refroidissement sans joint d'arbre; le moteur du compresseur de réfrigérant fonctionne à l'intérieur d'un boîtier hermétiquement fermé à une pression de 10 à 30 bars et une température de réfrigérant de 80 à 120 °C; les deux doivent survivre 10+ années et 10,000+ cycles thermiques sans fuite ni défaut d'isolation. Ce guide décrit les principaux éléments de test et les exigences du banc pour chaque type majeur de moteur de gestion thermique..

Test du moteur de la pompe à liquide de refroidissement

Les pompes de liquide de refroidissement EV sont presque exclusivement des conceptions centrifuges à rotor humide: le rotor du moteur et la turbine se trouvent à l'intérieur du fluide, séparé du stator par une fine boîte (généralement en acier inoxydable ou en PEEK). Il n'y a pas de joint d'arbre, la fiabilité des fuites dépend donc entièrement de l'intégrité du boîtier et de l'encapsulation du stator.

1. Carte des performances hydrauliques et électriques

Le banc d'essai mesure la hauteur de pompe (augmentation de la pression, en kPa), débit (L/min via Coriolis ou débitmètre à ultrasons), et puissance à l'arbre (dérivé de la puissance d'entrée du moteur moins les pertes mesurées du moteur) sur toute la plage de vitesse de fonctionnement. La carte d'efficacité hydraulique confirme que la pompe répond aux exigences de débit à la chute de pression du système avec la tension et la température spécifiées du liquide de refroidissement.. Les tests sont effectués à des températures de liquide de refroidissement de −30°C (démarrage à froid) à +90°C (scénario d'emballement thermique) pour capturer les effets de viscosité.

Indicateurs clés: débit à l'intérieur 5% de spécification à tension nominale et 25°C; efficacité totale pompe-moteur au point de conception > 40% (petites pompes) à > 60% (plus grand 500 Unités W+).

2. Indice IP et tests de fuite

Les moteurs de pompe à liquide de refroidissement doivent être conformes à IP67 ou IP68 selon la CEI 60529. Le banc d'essai applique une pression pneumatique (généralement 1,5 × pression de fonctionnement, minimum 300 kPa) au circuit de liquide de refroidissement tout en surveillant la chute de pression 5 minutes. Les bornes électriques sont simultanément soumises au brouillard salin conformément à la CEI 60068-2-11. L'intégrité de la boîte est vérifiée par détection de fuite d'hélium pour les circuits critiques pour la sécurité.

3. Durée de vie et endurance aux cycles thermiques

Le test de durée de vie accéléré fait varier la température du liquide de refroidissement entre −40 °C et +95 °C à raison de 1 à 3 cycles par heure., tandis que la pompe fonctionne en continu à 80% de vitesse nominale. Charges portantes (peut porter, forces radiales de la roue) et la compatibilité chimique du glycol contribuent toutes deux à la fin de vie. Le banc surveille le courant du moteur, vibrations de l'arbre (via le courant d'entraînement FFT), et le débit partout. Une défaillance de roulement se manifeste par une augmentation du bruit dans le spectre actuel aux fréquences de défauts de roulement..

Test du moteur du compresseur électrique à spirale

Le compresseur électrique AC utilise un moteur PMSM ou IPM hermétiquement fermé fonctionnant dans une atmosphère réfrigérante.. Les tests de ces moteurs combinent l'ingénierie des systèmes réfrigérants avec la caractérisation des moteurs électriques, qui nécessite des mesures de sécurité et des instruments spécialisés.

4. COP et efficacité dans les conditions de fonctionnement

Le banc de performances des compresseurs simule les pressions de condensation et d'évaporation d'un circuit réfrigérant réel (en utilisant un surpresseur de gaz du côté haut et un régulateur de contre-pression du côté bas). Puissance d'entrée du moteur (électrique) par rapport à la différence d'enthalpie du réfrigérant à travers le compresseur donne le coefficient de performance (FLIC). Les tests couvrent toute la plage de vitesse (1,000–9 000 tr/min typique) et la plage de rapport de pression spécifiée dans la carte du compresseur, à des températures de réfrigérant de −10°C à +60°C d'aspiration.

Indicateurs clés: COP ≥ 2.5 à la condition standard de notation A (CEI 60335-2-34 cycle de référence); efficacité isentropique > 70% au point de conception.

5. Résistance d'isolation dans une atmosphère réfrigérante

Le réfrigérant et l’huile du compresseur dégradent l’isolation des enroulements différemment de l’air.. Le système d'isolation du moteur doit passer un test de 2×Umax + 1,000 Test hipot V AC après un trempage de réfrigérant de 24 heures à la pression et à la température nominales. CEI 60335-2-34 nécessite également un test de conditionnement d'humidité. La mesure précise de la résistance d'isolement à l'intérieur d'un récipient sous pression nécessite des connexions électriques traversantes conçues pour la pression de fonctionnement..

Test de l'actionneur de gestion thermique de la batterie

6. Caractérisation de la vanne de régulation du liquide de refroidissement et du moteur de pompe

Les vannes de régulation proportionnelles du liquide de refroidissement utilisent de petits moteurs à courant continu ou pas à pas sans balais pour positionner l'élément de vanne.. Le banc de test mesure la précision de la position (retour de l'encodeur vs. position commandée), couple de maintien sous pression différentielle, et réponse par étapes (temps à partir de 0% à 100% voyage). Les tests de durée de vie font passer la vanne 500,000 à 1,000,000 cycles d'ouverture-fermeture à la pression et à la température de fonctionnement, surveillance de la répétabilité de la position et de la résistance de l'enroulement pour déceler toute dégradation.

7. Bruit acoustique dans la boucle thermique de la cabine

Le bruit des moteurs de gestion thermique est une source NVH importante dans les véhicules électriques, qui n'ont pas l'effet masquant d'un ICE. La pompe à eau du chauffage d'habitacle, en particulier, est audible au ralenti à très basse vitesse. Les tests acoustiques placent la pompe dans un support de montage anéchoïque standardisé et mesurent le SPL pondéré A à 0.3 m. Bruit magnétique de la fréquence de commutation PWM et ses harmoniques, ainsi que le bruit hydraulique provenant de la fréquence de passage des pales de la turbine, sont séparés par analyse des commandes.

Ce que cela signifie pour la sélection des bancs d'essai

Les tests de moteurs de gestion thermique couvrent un large éventail de spécialisations: systèmes de traitement des fluides pour le test de la pompe à liquide de refroidissement, Récipients sous pression classés réfrigérants pour le test du compresseur, et enceintes acoustiques de précision pour NVH. Une architecture de banc modulaire capable de reconfigurer la charge (hydraulique vs. dynamique des gaz) et instruments (flux vs. acoustique vs. position) autour d'une plate-forme commune d'entraînement de moteur et d'acquisition de données, réduit les coûts d'investissement pour les programmes couvrant plusieurs types de moteurs de gestion thermique.

Notre équipe d'ingénierie prend en charge les programmes de tests de moteurs de gestion thermique, depuis la caractérisation du prototype jusqu'au contrôle de fin de ligne de production.. Pour discuter des exigences de test pour les moteurs de votre système thermique EV, parlez à notre équipe d’ingénieurs.