Testowanie silnika z systemem zarządzania temperaturą w pojazdach elektrycznych: Pompa płynu chłodzącego, Sprężarka czynnika chłodniczego, i walidacja siłownika

Ukryte silniki w każdym pojeździe elektrycznym

Pojazd elektryczny zawiera o wiele więcej silników elektrycznych niż ten napędzający koła. Sam system zarządzania ciepłem może wykorzystywać od czterech do ośmiu urządzeń z napędem silnikowym: elektryczna pompa płynu chłodzącego wysokiego napięcia tłocząca glikol przez akumulator i pętlę elektroniki mocy, elektryczną sprężarkę klimatyzacji obsługującą obwody chłodzenia kabiny i akumulatora, elektryczne zawory chłodziwa, wtórna pompa niskiego napięcia do obwodu ogrzewania kabiny, a w niektórych architekturach dedykowana pompa chłodnicza akumulatorowa i pompa chłodząca silnik elektryczny z niezależnymi obwodami. Razem, te silniki pomocnicze zużywają 1–3 kW energii akumulatora w niskich temperaturach otoczenia — co wystarcza, aby zmniejszyć zasięg w zimie o 15–25%.

Walidacja tych silników wymaga zasadniczo odmiennej filozofii testów niż testowanie silników trakcyjnych. Poziomy mocy są skromne (100 W to 5 kW), ale środowiska operacyjne są trudne: silnik pompy płynu chłodzącego pracuje całkowicie zanurzony w płynie chłodzącym, bez uszczelnienia wału; silnik sprężarki czynnika chłodniczego pracuje w hermetycznie zamkniętej obudowie pod ciśnieniem 10–30 barów i temperaturą czynnika chłodniczego 80–120°C; oboje muszą przetrwać 10+ lata i 10,000+ cykle termiczne bez wycieków i uszkodzeń izolacji. W tym przewodniku przedstawiono najważniejsze elementy testowe i wymagania dotyczące stanowiska badawczego dla każdego głównego typu silnika zarządzającego temperaturą.

Testowanie silnika pompy płynu chłodzącego

Pompy płynu chłodzącego do pojazdów elektrycznych to prawie wyłącznie konstrukcje odśrodkowe z mokrym wirnikiem: wirnik silnika i wirnik znajdują się wewnątrz płynu, oddzielony od stojana cienką puszką (zazwyczaj stal nierdzewna lub PEEK). Nie ma uszczelnienia wału, dlatego niezawodność wycieku zależy całkowicie od integralności puszki i hermetyzacji stojana.

1. Mapa wydajności hydraulicznej i elektrycznej

Stanowisko badawcze mierzy wysokość podnoszenia pompy (wzrost ciśnienia, w kPa), natężenie przepływu (L/min za pomocą Coriolisa lub przepływomierza ultradźwiękowego), i moc na wale (obliczona na podstawie mocy wejściowej silnika minus zmierzone straty silnika) w całym zakresie prędkości roboczych. Mapa sprawności hydraulicznej potwierdza, że ​​pompa spełnia wymagania przepływowe przy spadku ciśnienia w układzie przy określonym napięciu i temperaturze chłodziwa. Testy przeprowadzane są przy temperaturach płynu chłodzącego od -30°C (zimny start) do +90°C (scenariusz ucieczki termicznej) w celu uchwycenia efektów lepkości.

Kluczowe wskaźniki: natężenie przepływu w 5% specyfikacji przy napięciu znamionowym i temperaturze 25°C; całkowita sprawność silnika pompy w punkcie projektowym > 40% (małe pompki) Do > 60% (większy 500 Jednostki W+).

2. Stopień ochrony IP i testowanie szczelności

Silniki pomp płynu chłodzącego muszą spełniać wymagania IP67 lub IP68 zgodnie z normą IEC 60529. Stanowisko badawcze przykłada ciśnienie pneumatyczne (zazwyczaj 1,5 × ciśnienie robocze, minimum 300 kPa) do obiegu chłodziwa, monitorując spadek ciśnienia 5 protokół. Zaciski elektryczne są jednocześnie poddawane działaniu mgły solnej zgodnie z IEC 60068-2-11. Integralność puszki jest weryfikowana poprzez wykrywanie wycieków helu w obwodach o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa.

3. Wytrzymałość na całe życie i cykle termiczne

Przyspieszony test żywotności cyklicznie zmienia temperaturę płynu chłodzącego w zakresie od –40°C do +95°C z szybkością 1–3 cykli na godzinę, podczas gdy pompa pracuje nieprzerwanie przy godz 80% prędkości znamionowej. Obciążenia łożyskowe (można nosić, siły promieniowe z wirnika) i kompatybilność chemiczna glikolu przyczyniają się do wycofania produktu z eksploatacji. Stanowisko monitoruje prąd silnika, drgania wału (poprzez prąd napędu FFT), i natężenie przepływu w całym zakresie. Awaria łożyska objawia się zwiększonym szumem w widmie prądu przy częstotliwościach uszkodzeń łożysk.

Testowanie silnika elektrycznej sprężarki spiralnej

Elektryczna sprężarka klimatyzacji wykorzystuje hermetycznie uszczelniony silnik PMSM lub IPM pracujący w atmosferze czynnika chłodniczego. Testowanie tych silników łączy inżynierię układu chłodniczego z charakterystyką silnika elektrycznego, co wymaga specjalistycznych środków i oprzyrządowania bezpieczeństwa.

4. COP i wydajność w warunkach pracy

Tabela wydajności sprężarek symuluje ciśnienia skraplania i parowania w rzeczywistym obiegu czynnika chłodniczego (za pomocą wzmacniacza gazu po stronie wysokiego ciśnienia i regulatora przeciwciśnienia po stronie niskiego ciśnienia). Moc wejściowa silnika (elektryczny) w porównaniu z różnicą entalpii czynnika chłodniczego w sprężarce daje współczynnik wydajności (POLICJANT). Testy obejmują zakres prędkości (1,000–9 000 obr/min typowo) oraz zakres współczynnika ciśnień określony na mapie sprężarki, przy temperaturach czynnika chłodniczego od -10°C do +60°C na ssaniu.

Kluczowe wskaźniki: COP ≥ 2.5 w standardowym stanie klasy A (IEC 60335-2-34 cykl referencyjny); wydajność izentropowa > 70% w punkcie projektowym.

5. Rezystancja izolacji w atmosferze czynnika chłodniczego

Czynnik chłodniczy i olej sprężarkowy degradują izolację uzwojeń w inny sposób niż powietrze. System izolacji silnika musi przejść przez 2×Umax + 1,000 Test wysokiego napięcia AC po 24-godzinnym zanurzeniu czynnika chłodniczego w znamionowym ciśnieniu i temperaturze. IEC 60335-2-34 wymaga również testu kondycjonowania wilgocią. Dokładny pomiar rezystancji izolacji wewnątrz zbiornika pod ciśnieniem wymaga przelotowych połączeń elektrycznych przystosowanych do ciśnienia roboczego.

Testowanie siłownika zarządzania temperaturą akumulatora

6. Zawór sterujący chłodziwem i charakterystyka silnika pompy

Proporcjonalne zawory sterujące chłodziwem wykorzystują małe bezszczotkowe silniki prądu stałego lub silniki krokowe do pozycjonowania elementu zaworowego. Stanowisko testowe mierzy dokładność pozycji (sprzężenie zwrotne z enkoderem vs. dowodzone stanowisko), moment trzymający przy różnicy ciśnień, i odpowiedź na krok (czas od 0% Do 100% podróż). Testowanie żywotności cyklicznie przełącza zawór 500,000 Do 1,000,000 cykle otwierania i zamykania przy ciśnieniu i temperaturze roboczej, monitorowanie powtarzalności położenia i odporności uzwojenia na degradację.

7. Hałas akustyczny w pętli termicznej kabiny

Hałas wytwarzany przez silniki odprowadzające ciepło jest znaczącym źródłem NVH w pojazdach elektrycznych, którym brakuje efektu maskującego ICE. Pompa wody nagrzewnicy kabiny, zwłaszcza, jest słyszalny na biegu jałowym przy bardzo niskich prędkościach. Testy akustyczne umieszczają pompę w znormalizowanym bezechowym uchwycie montażowym i mierzą SPL ważony A przy 0.3 M. Szum magnetyczny wynikający z częstotliwości przełączania PWM i jej harmonicznych, jak również hałas hydrauliczny wynikający z częstotliwości przechodzenia łopatek wirnika, są rozdzielane metodą analizy zamówień.

Co to oznacza dla wyboru stanowiska testowego

Testowanie silników z zarządzaniem temperaturą obejmuje szeroki zakres specjalizacji: systemy transportu płynów do testu pompy płynu chłodzącego, zbiorniki ciśnieniowe z czynnikiem chłodniczym do testu sprężarki, i precyzyjne obudowy akustyczne dla NVH. Modułowa architektura stołu warsztatowego, która umożliwia rekonfigurację obciążenia (hydrauliczny vs. dynamika gazu) i oprzyrządowanie (przepływ vs. akustyczny vs. pozycja) wokół wspólnej platformy napędów silnikowych i gromadzenia danych zmniejsza koszty inwestycyjne programów obejmujących wiele typów silników z zarządzaniem temperaturą.

Nasz zespół inżynierów wspiera programy testów silników z zarządzaniem temperaturą, od charakterystyki prototypu po kontrolę końca linii produkcyjnej. Aby omówić wymagania testowe dla silników systemu termicznego EV, porozmawiaj z naszym zespołem inżynierów.