Испытание двигателя системы терморегулирования электромобиля: Насос охлаждающей жидкости, Холодильный компрессор, и проверка привода

Скрытые двигатели внутри каждого электромобиля

Электромобиль содержит гораздо больше электродвигателей, чем тот, который приводит в движение колеса.. Одна только система терморегулирования может использовать от четырех до восьми моторизованных устройств.: высоковольтный электрический насос охлаждающей жидкости, циркулирующий гликоль через аккумулятор и контур силовой электроники, электрический компрессор переменного тока, обслуживающий контуры охлаждения кабины и аккумулятора, электрические клапаны охлаждающей жидкости, вторичный низковольтный насос контура отопителя салона, а в некоторых архитектурах — специальный насос охладителя аккумулятора и насос охлаждения электронного двигателя с независимыми контурами.. Вместе, эти вспомогательные двигатели потребляют 1–3 кВт энергии аккумулятора при низких температурах окружающей среды — этого достаточно, чтобы сократить запас хода в зимнее время на 15–25 %..

Валидация этих двигателей требует принципиально иной философии тестирования, чем тестирование тяговых двигателей.. Уровни мощности скромные (100 В это 5 кВт), но условия эксплуатации суровые: двигатель насоса охлаждающей жидкости работает полностью погруженным в охлаждающую жидкость без уплотнения вала; двигатель компрессора хладагента работает внутри герметичного корпуса при давлении 10–30 бар и температуре хладагента 80–120°C.; оба должны выжить 10+ лет и 10,000+ термические циклы без утечек или нарушений изоляции. В этом руководстве описаны ключевые элементы испытаний и требования к стенду для каждого основного типа двигателя с терморегулированием..

Испытание двигателя насоса охлаждающей жидкости

Насосы охлаждающей жидкости электромобилей почти всегда представляют собой центробежные конструкции с мокрым ротором.: Ротор двигателя и рабочее колесо находятся внутри жидкости, отделен от статора тонкой крышкой (обычно нержавеющая сталь или PEEK). Нет уплотнения вала, поэтому надежность утечки полностью зависит от целостности банки и герметизации статора..

1. Карта гидравлических и электрических характеристик

Испытательный стенд измеряет напор насоса (повышение давления, в кПа), скорость потока (л/мин через кориолисовый или ультразвуковой расходомер), и мощность на валу (получено из входной мощности двигателя за вычетом измеренных потерь двигателя) во всем диапазоне рабочих скоростей. Карта гидравлической эффективности подтверждает, что насос соответствует требованиям по расходу при перепаде давления в системе при заданном напряжении и температуре теплоносителя.. Испытания проводятся при температуре теплоносителя от −30°C. (холодный старт) до +90°С (сценарий теплового выхода из-под контроля) для улавливания эффектов вязкости.

Ключевые показатели: скорость потока в пределах 5% спецификации при номинальном напряжении и температуре 25°C; общий КПД насос-двигателя в расчетной точке > 40% (маленькие насосы) к > 60% (больше 500 W+ единиц).

2. Степень защиты IP и проверка на утечку

Двигатели насосов охлаждающей жидкости должны соответствовать IP67 или IP68 согласно IEC. 60529. Испытательный стенд применяет пневматическое давление (обычно 1,5× рабочее давление, минимум 300 кПа) в контур охлаждающей жидкости, одновременно отслеживая падение давления 5 минуты. Электрические клеммы одновременно подвергаются воздействию солевого тумана согласно МЭК. 60068-2-11. Целостность банки проверяется методом обнаружения утечек гелия для цепей, критически важных для безопасности..

3. Срок службы и устойчивость к термическому циклированию

В ходе ускоренных испытаний на срок службы температура охлаждающей жидкости изменяется от -40°C до +95°C со скоростью 1–3 цикла в час., при этом насос работает постоянно 80% номинальной скорости. Несущие нагрузки (можно носить, радиальные силы от рабочего колеса) и химическая совместимость гликоля способствуют завершению срока службы.. Стенд контролирует ток двигателя, вибрация вала (через текущее БПФ привода), и скорость потока по всему. Неисправность подшипника проявляется в увеличении шума в спектре тока на частотах дефекта подшипника..

Испытание двигателя электрического спирального компрессора

В электрическом компрессоре переменного тока используется герметичный двигатель PMSM или IPM, работающий в атмосфере хладагента.. Испытание этих двигателей сочетает в себе проектирование системы хладагента с определением характеристик электродвигателей., что требует специальных мер безопасности и оборудования..

4. КПД и эффективность в условиях эксплуатации

Стенд производительности компрессора моделирует давление конденсации и испарения реального контура хладагента. (использование газового усилителя на стороне высокого давления и регулятора противодавления на стороне низкого давления). Входная мощность двигателя (электрический) Разница в энтальпии хладагента в компрессоре дает коэффициент производительности. (КС). Тесты охватывают весь диапазон скоростей (1,000–9000 об/мин типично) и диапазон степени сжатия, указанный в карте компрессора, при температуре хладагента от −10°С до +60°С на всасывании.

Ключевые показатели: КС ≥ 2.5 в стандартном состоянии класса А (МЭК 60335-2-34 эталонный цикл); изэнтропический КПД > 70% в точке проектирования.

5. Сопротивление изоляции в атмосфере хладагента

Хладагент и компрессорное масло разрушают изоляцию обмоток иначе, чем воздух.. Система изоляции двигателя должна соответствовать требованиям 2×Umax. + 1,000 Испытание Hipot напряжением переменного тока после 24-часовой выдержки в хладагенте при номинальном давлении и температуре.. МЭК 60335-2-34 также требуется испытание на кондиционирование влаги. Для точного измерения сопротивления изоляции внутри сосуда под давлением требуются сквозные электрические соединения, рассчитанные на рабочее давление..

Испытание привода управления температурой батареи

6. Характеристики клапана управления охлаждающей жидкостью и двигателя насоса

В пропорциональных регулирующих клапанах охлаждающей жидкости используются небольшие бесщеточные двигатели постоянного тока или шаговые двигатели для позиционирования элемента клапана.. Испытательный стенд измеряет точность позиционирования (обратная связь энкодера и. командная позиция), удерживающий момент при перепаде давления, и переходной процесс (время от 0% к 100% путешествовать). Испытания на весь срок службы проводят клапан через 500,000 к 1,000,000 циклы открытия-закрытия при рабочем давлении и температуре, контроль повторяемости положения и сопротивления обмотки на предмет ухудшения.

7. Акустический шум в тепловом контуре кабины

Шум двигателей с терморегулированием является значительным источником шума и шума в электромобилях., которым не хватает маскирующего эффекта ICE. Водяной насос отопителя кабины, в частности, слышно на холостом ходу на очень низких оборотах. В ходе акустических испытаний насос помещается в стандартное безэховое монтажное приспособление и измеряется уровень звукового давления по шкале А при 0.3 м. Магнитный шум от частоты переключения ШИМ и ее гармоник, а также гидравлический шум от частоты вращения лопаток крыльчатки., разделены анализом заказа.

Что это означает для выбора испытательного стенда

Испытания двигателей с терморегулированием охватывают широкий спектр специализаций.: системы подачи жидкости для испытания насоса охлаждающей жидкости, сосуды под давлением с номинальным хладагентом для испытания компрессора, и прецизионные акустические корпуса для NVH. Модульная архитектура скамейки, позволяющая перенастроить нагрузку (гидравлический против. газодинамический) и приборы (поток против. акустический против. позиция) Использование общего привода двигателя и платформы сбора данных снижает капитальные затраты на программы, охватывающие несколько типов двигателей с терморегулированием..

Наша команда инженеров поддерживает программы испытаний двигателей с терморегулированием, от определения характеристик прототипа до проверки на конечном этапе производства.. Чтобы обсудить требования к испытаниям двигателей тепловой системы вашего электромобиля., поговорите с нашей командой инженеров.