I motori nascosti all'interno di ogni veicolo elettrico
Un veicolo elettrico contiene molti più motori elettrici di quello che ne muove le ruote. Il solo sistema di gestione termica può utilizzare da quattro a otto dispositivi motorizzati: una pompa elettrica del liquido di raffreddamento ad alta tensione che fa circolare il glicole attraverso la batteria e il circuito dell'elettronica di potenza, un compressore elettrico AC a servizio dei circuiti di raffreddamento della cabina e della batteria, valvole elettriche del refrigerante, una pompa secondaria a bassa tensione per il circuito del riscaldamento cabina, e in alcune architetture una pompa di refrigerazione della batteria dedicata e una pompa di raffreddamento del motore elettrico con circuiti indipendenti. Insieme, questi motori ausiliari consumano 1–3 kW di energia della batteria a temperature ambiente fredde, sufficienti a ridurre l'autonomia invernale del 15–25%.
La validazione di questi motori richiede una filosofia di test fondamentalmente diversa rispetto ai test sui motori di trazione. I livelli di potenza sono modesti (100 In questo 5 KW), ma gli ambienti operativi sono severi: il motore della pompa del liquido di raffreddamento funziona completamente immerso nel liquido di raffreddamento senza guarnizione dell'albero; il motore del compressore del refrigerante funziona all'interno di un alloggiamento sigillato ermeticamente a una pressione di 10–30 bar e una temperatura del refrigerante di 80–120°C; entrambi devono sopravvivere 10+ anni e 10,000+ cicli termici senza perdite o guasti all'isolamento. Questa guida delinea gli elementi chiave dei test e i requisiti del banco per ciascun principale tipo di motore a gestione termica.
Test del motore della pompa del liquido di raffreddamento
Le pompe del liquido di raffreddamento EV sono quasi esclusivamente centrifughe a rotore bagnato: il rotore del motore e la girante si trovano all'interno del fluido, separato dallo statore da una lattina sottile (tipicamente acciaio inossidabile o PEEK). Non è presente alcuna guarnizione dell'albero, quindi l'affidabilità delle perdite dipende interamente dall'integrità della scatola e dall'incapsulamento dello statore.
1. Mappa delle prestazioni idrauliche ed elettriche
Il banco prova misura la prevalenza della pompa (aumento della pressione, in kPa), portata (L/min tramite Coriolis o flussometro a ultrasuoni), e potenza dell'albero (derivato dalla potenza in ingresso del motore meno le perdite misurate del motore) in tutta la gamma di velocità operativa. La mappa dell'efficienza idraulica conferma che la pompa soddisfa i requisiti di flusso alla caduta di pressione del sistema con la tensione e la temperatura specificate del liquido di raffreddamento. I test vengono eseguiti a temperature del liquido di raffreddamento comprese tra -30°C (partenza a freddo) a +90°C (scenario di fuga termica) per catturare gli effetti della viscosità.
Metriche chiave: portata all'interno 5% delle specifiche alla tensione nominale e a 25°C; efficienza totale del motore della pompa al punto di progettazione > 40% (piccole pompe) A > 60% (più grande 500 Unità W+).
2. Classificazione IP e test di tenuta
I motori delle pompe del liquido di raffreddamento devono soddisfare IP67 o IP68 secondo IEC 60529. Il banco di prova applica la pressione pneumatica (tipicamente 1,5× pressione operativa, minimo 300 kPa) al circuito del liquido di raffreddamento monitorando la caduta di pressione 5 minuti. I terminali elettrici sono contemporaneamente soggetti a nebbia salina secondo IEC 60068-2-11. L'integrità della scatola viene verificata mediante il rilevamento delle perdite di elio per i circuiti critici per la sicurezza.
3. Durata e resistenza al ciclismo termico
Il test di durata accelerato modifica la temperatura del liquido di raffreddamento tra −40 °C e +95 °C a una velocità di 1–3 cicli all'ora, mentre la pompa funziona continuamente a 80% della velocità nominale. Carichi sui cuscinetti (può indossare, forze radiali dalla girante) e la compatibilità chimica del glicole contribuiscono entrambi alla fine del ciclo di vita. Il banco monitora la corrente del motore, vibrazione dell'albero (tramite la corrente FFT del convertitore), e portata ovunque. Un cedimento del cuscinetto si manifesta con un aumento del rumore nello spettro attuale alle frequenze dei difetti del cuscinetto.
Test del motore del compressore Scroll elettrico
Il compressore elettrico CA utilizza un motore PMSM o IPM ermeticamente sigillato che funziona in atmosfera refrigerante. Il test di questi motori combina l'ingegneria del sistema refrigerante con la caratterizzazione del motore elettrico, che richiede misure di sicurezza e strumentazione specializzate.
4. COP ed efficienza in condizioni operative
Il banco prestazioni del compressore simula le pressioni di condensazione ed evaporazione di un vero circuito frigorifero (utilizzando un booster di gas sul lato alta e un regolatore di contropressione sul lato bassa). Potenza assorbita dal motore (elettrico) rispetto alla differenza di entalpia del refrigerante nel compressore fornisce il coefficiente di prestazione (POLIZIOTTO). I test coprono l'intervallo di velocità (1,000–9.000 giri/min tipico) e l'intervallo del rapporto di pressione specificato nella mappa del compressore, a temperature del refrigerante da −10°C a +60°C di aspirazione.
Metriche chiave: COP ≥ 2.5 alla condizione standard di rating A (CEI 60335-2-34 ciclo di riferimento); efficienza isoentropica > 70% al punto di progettazione.
5. Resistenza di isolamento in atmosfera refrigerante
Il refrigerante e l'olio del compressore degradano l'isolamento degli avvolgimenti in modo diverso dall'aria. Il sistema di isolamento del motore deve superare un 2×Umax + 1,000 Test di tensione V CA dopo un'immersione del refrigerante per 24 ore alla pressione e alla temperatura nominali. CEI 60335-2-34 richiede anche un test di condizionamento dell'umidità. La misurazione accurata della resistenza di isolamento all'interno di un recipiente pressurizzato richiede connessioni elettriche passanti classificate per la pressione operativa.
Test dell'attuatore di gestione termica della batteria
6. Caratterizzazione della valvola di controllo del refrigerante e del motore della pompa
Le valvole proporzionali di controllo del refrigerante utilizzano piccoli motori CC o passo-passo senza spazzole per posizionare l'elemento valvola. Il banco prova misura la precisione della posizione (feedback dell'encoder rispetto a. posizione comandata), coppia di mantenimento sotto pressione differenziale, e risposta al gradino (tempo da 0% A 100% viaggio). Il test a vita esegue il ciclo della valvola 500,000 A 1,000,000 cicli di apertura-chiusura alla pressione e alla temperatura di esercizio, monitorare la ripetibilità della posizione e la resistenza dell'avvolgimento per verificarne il degrado.
7. Rumore acustico nel circuito termico della cabina
Il rumore proveniente dai motori di gestione termica è una fonte significativa di NVH nei veicoli elettrici, che non hanno l'effetto mascherante di un ICE. La pompa dell'acqua del riscaldatore della cabina, in particolare, è udibile al minimo a velocità molto basse. I test acustici collocano la pompa in un dispositivo di montaggio anecoico standardizzato e misurano l'SPL ponderato A 0.3 M. Rumore magnetico dalla frequenza di commutazione PWM e sue armoniche, così come il rumore idraulico derivante dalla frequenza di passaggio delle pale della girante, sono separati dall'analisi dell'ordine.
Cosa significa per la selezione del banco prova
I test sui motori di gestione termica abbracciano un'ampia gamma di specializzazioni: sistemi di movimentazione dei fluidi per il test della pompa del liquido di raffreddamento, recipienti a pressione idonei per il refrigerante per il test del compressore, e cabine acustiche di precisione per NVH. Un'architettura da banco modulare in grado di riconfigurare il carico (idraulico vs. gasdinamico) e strumentazione (flusso rispetto a. acustico vs. posizione) attorno a una piattaforma comune di azionamento del motore e di acquisizione dati riduce il costo di capitale per i programmi che coprono più tipi di motori di gestione termica.
Il nostro team di ingegneri supporta i programmi di test dei motori per la gestione termica, dalla caratterizzazione del prototipo allo screening di fine linea di produzione. Per discutere i requisiti di test per i motori del sistema termico dei veicoli elettrici, parla con il nostro team di ingegneri.
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