新能源汽车驱动电机油冷散热系统技术

随着新能源汽车行业的快速发展，对于驱动电机的峰值功率、运行效率、响应速度和振动噪音等多项性能提出了更高的要求，从而驱动电机也逐步走向油冷化、扁线化、多合一集成化。 

驱动电机油冷散热 

油冷可直接接触驱动电机内部，是首选散热方式。驱动电机冷却系统主要可分为风冷和液冷两大类。风冷散热采用空气作为冷却介质，通过空气对流散热，其构造简单、成本低，运行维护方便，但冷却效果一般，主要运用于小功率级别的电动车。液冷散热又可以分为冷却水和油两种，水冷成本低且无污染，但由于电机内绝缘的需求，水冷只能在电机壳外壁水套内进行散热；而油冷因为其良好的绝缘性，可以直接在电机内部进行接触散热，效果更佳，因此也成为驱动电机散热首选。

上图：电机的油冷方式

通过空心电机轴间接油冷效果更佳。油冷根据是否对内部电磁线绕组等部分进行冷却，可以分为直接油冷和间接油冷。直接油冷有浸油和喷油式两类，浸油式即利用油的绝缘特性，直接将油通入电机内部，浸没定转子，这种方法能有效增强电机内部的传热系数，但浸油式会使转子在运行过程中与油发生摩擦，降低电机效率；喷油式是利用油泵将变压器油喷到转子上设计的固定叶片，通过叶片的旋转作用，将变压器油飞溅到电机定子绕组端部等部件进行冷却。而间接油冷则是冷却油通过空心电机轴和电机外壳体进行循环散热，可直接去除电机内部热量，并且与转子摩擦损耗较小，优势较为明显。 

驱动电机扁线化

高功率的需求以及规模效应的到来，使得扁线电机将成为行业主流。以往驱动电机电磁线绝大多数均为圆铜线，由于圆线精度要求等各方面要求相对较低，且小批量的时候可以使用人工，所以经济性相对较好。随着新能源汽车时代的到来，电机正逐步走向高功率、高转速，对于电机的工作效率要求越来越高，因此扁线电机正在成为行业主流，2021 年扁线电机渗透率已经达到 27%，后续随着电机行业规模效应的进一步提升，扁线电机将会持续快速渗透。

上图（左）：圆线结构示意图

上图（右）：扁线结构示意图

扁线电机满槽率更高，驱动效率更好。扁线与圆线最大区别在于两者横截面有所不同，由圆线所组成的电磁线绕组满槽率较低，而扁线所组成的电磁线绕组缝隙更小，满槽率较高。根据相关信息统计，在相同的空间内，扁线电机可以多填充 20%～30%的导线，即可以提高约 20%的槽满率,从而使整机最高效率提高 2%左右。同时，我们也可以发现使用扁线电机，其高功率区间更大，对于电池续航的效果更加友好。

上图（左）：圆线电机和扁线电机导体界面分布图

上图（右）：圆线电机和扁线电机的热模拟结构

驱动电机多合一集成化

电驱系统优势明显，符合当前发展趋势。多合一电驱系统是指将驱动电机、电机控制器、减速器、直流变换器、车载充电器、高压配电盒等零部件集成，共用壳体线束等部件，实现轻量化、更低的成本、更高的效率。电驱系统集成后，相比原来分散式体积会缩小，节省车内空间，有利于车企进行模块化设计，降本增效。同时，以市面上集成度较多的三合一为例（即驱动电机+电机控制器+减速器），集成化可以共用油冷散热，减速器内润滑油可以充当电机内冷却油，优势更加明显。

上图（左）：电驱动系统集成零部件

上图（右）：三合一电驱系统

审核编辑：黄飞