IDTechEx: моторы с масляным охлаждением стали доминирующим видом на рынке электромобилей в 1 полугодии 2022 года

Согласно отчету IDTechEx, в первой половине 2022 года моторы с масляным охлаждением стали доминирующей формой на рынке электромобилей, заняв 50% рынка. Обратной стороной масляного охлаждения является добавление дополнительных компонентов, и, как правило, водно-гликолевой контур все еще существует для отвода тепла от масла и взаимодействия с остальной частью тепловой системы автомобиля.

Несмотря на это, преимущества в производительности перевешивают сложность, говорят в IDTechEx. IDTechEx прогнозирует, что нефть получит еще большую долю рынка, при этом двигатели с чисто водяным охлаждением останутся в значительной степени.

Масляное охлаждение стало доминирующей формой охлаждения двигателей электромобилей в 2022 году. Источник: IDTechEx – «Тепловой менеджмент для электромобилей 2023-2033».

Технология управления температурным режимом для электромобилей имеет решающее значение для поддержания работы различных компонентов при оптимальной температуре. Активное охлаждение с помощью охлаждающих жидкостей водно-гликолевого типа является доминирующей стратегией терморегулирования батареи. Но если оптимальная рабочая температура аккумулятора аналогична человеческой (~15–30°C), то оптимальные рабочие температуры для двигателей и силовой электроники выше, причем рабочая температура часто превышает 60°C.

Обычно это означает, что двигатели и инвертор находятся в отдельном контуре охлаждения от аккумулятора, хотя они могут взаимодействовать для передачи тепла между собой для оптимальной эффективности автомобиля. Способы борьбы с нагревом внутри двигателя различаются у разных производителей, при этом варианты обычно подразделяются на двигатели с водно-гликолевым и/или масляным охлаждением.

Водяная рубашка — это широко используемый метод, при котором водно-гликолевая охлаждающая жидкость течет в рубашке вокруг статора снаружи. Это помогает охладить медные обмотки статора, которые генерируют электрические поля, используемые для привода ротора. Некоторые из них используют альтернативную геометрию водяного охлаждения; например, Audi использует канал водяного охлаждения через центр ротора, а также водяную рубашку, что позволяет более эффективно контролировать температуру ротора.

Основным ограничением водного гликоля является его электропроводность; это ограничивает его использование, так что его нельзя использовать в прямом контакте с электрическими компонентами. Здесь на помощь приходит масляное охлаждение.

Масло можно использовать в электродвигателе для непосредственного охлаждения обмоток ротора или статора. Это можно сделать в нескольких конфигурациях, при этом водяная рубашка может остаться, но основное преимущество заключается в том, что прямой контакт означает, что тепло можно более эффективно отводить от внутренних компонентов двигателя, а масло также обеспечивает смазку. Если отказаться от водяной рубашки, это также может привести к созданию двигателя меньшего размера и, следовательно, более энергоемкого.

Инверторы. Хотя масляное охлаждение в настоящее время является доминирующей тепловой стратегией для электродвигателей, инверторные Si IGBT или SiC MOSFET почти всегда охлаждаются водно-гликолевыми холодными пластинами на одной или обеих сторонах инверторных модулей. Однако существует некоторый интерес к прямому масляному охлаждению инвертора.

Поскольку инвертор обычно устанавливается вместе с двигателем в приводном блоке, можно предположить, что устранение необходимости в водно-гликолевом контуре внутри приводного блока упростит систему привода и при этом обеспечит преимущества прямого масляного охлаждения внутри двигателя и инвертора. , - отмечает IDTechEx.

Для изучения этой стратегии был сформирован консорциум. Проект называется SingleOilCnL и направлен на разработку систем привода более высокой плотности за счет исключения водно-гликолевой системы и охлаждения двигателя и инвертора непосредственно смазочным маслом. В этот проект входят Dana, Diabatix, Lubrizol, Siemens и Flanders Make. Проект стартовал в сентябре 2020 года и продлится до августа 2023 года.

IDTechEx считает, что это многообещающий подход, особенно учитывая, что рынок электромобилей продолжает развиваться в сторону более эффективно интегрированной трансмиссии. Хотя этот подход не был принят, и IDTechEx не ожидает, что он станет доминирующей стратегией в ближайшем будущем, этот подход имеет многообещающие перспективы.