新能源汽车热管理电子水泵和电子油泵

时间: 2024-07-30 02:47:20 |   作者: 蒸汽洗车机

  新能源汽车热管理复杂度提升带动水泵单车用量增长，机械泵向电子泵的技术升级带动水泵单价增长。相对于燃油车，新能源汽车单车所需水泵数量从 1 个增加至 2-3 个，混合动力汽车单车用量可达 4 个以上。根据国内新能源车的出货趋势和预测，未来五年，电子泵市场有望达到百亿规模。电子水泵市场，由以前的“弱、小、散”局面向规模化生产趋近，TOP5品牌市场占比超过60%。主要为原先国内外机械水泵供应商及热管理零部件供应商转型电子水泵，包括博世、皮尔博格、爱信、博格华纳、大陆等国际Tier 1以及富奥股份、富临精工、银轮股份、圣龙股份、惠山泵业等自主厂商。在国内乘用车市场，自主品牌主机厂已实现国产化；外资/合资主机厂还保留博世、电装、爱信、麦格纳的部分份额。

  目前电子水泵竞争局势较为激烈，产品性价比成为核心竞争力，对供应商的成本、品质、良率控制能力提出高要求。

  未来的发展机会，其实是集中于大功率的电子水泵和电子油泵的新增应用市场。

  冷却方式依据其介质不同，可分为风冷、水冷、油冷。新能源汽车目前主要是采用水冷和油冷。

  优点：较好的冷却介质，具有很大的比热和导热系数，无毒、不助燃、无爆炸危险;可提高材料利用率，成本低。

  水冷是目前最广泛的冷却方式。水冷系统一般由水冷机壳、水泵、散热器、管道等部件组成，其工作原理是，在水泵的推动下，水流通过冷却物体表面，在吸收了热量后，再回到散热器将热量散发到大气中。水冷系统散热效率较高，技术难度较低，已实现大规模产业化。

  ①水冷属于间接冷却：随着电机功率密度提升，水冷不足以达到良好的散热效果，需要出示直接冷却热源来提升冷却效率，而油本身不导电不导磁，对电机磁路无影响，可作为电机直接冷却热源。

  ②油作为冷却介质的优势：油的沸点高、凝点低、高温不易沸腾、低温不易凝结，适合使用的范围更广阔，且不易相变；

  ③有利于电机与变速箱的集成，提高轴承的润滑冷却效果、环境和温度较低时加热变速箱油提高润滑搅拌效率。

  电机的圆周运动，通过机械装置使水泵内部的隔膜做往复式运动，从而压缩、拉伸泵腔（固定容积）内的空气，在单向阀作用下，在排水口处形成正压；在抽水口处形成真空，从而与外界大气压间产生压力差。在压力差的作用下，将水压入进水口，再从排水口排出。在电机传递的动能作用下，水持续不断的吸入、排出，形成较稳的流量。

  电子水泵主要由泵壳、叶轮、密封圈、电机总成、轴承、转子、控制器、控制座等组成。工作时ECU根据水温等反馈信号，通过PWM调节占空比的大小，控制器通过电气指头连接线束，然后根据占空比大小控制电机驱动叶轮和转子，进而实现冷却液循环，确保对冷却液流量的精确控制；密封圈是保证泵壳、电机壳、控制器座和后盖之间的密封性；泵壳、电机壳、后盖是将电子水泵的内部元件密封在一个无尘环境，确保电子水泵工作可靠性。

  相较于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；因为其良好的绝缘性，油冷可以直接在电机内部进行接触散热，效果更加好，因此也成为驱动电机散热首选。

  随着电驱动系统向高转速、高功率、扁线及多合一的发展，电机的单机散热需求快速上升，而系统集成化的发展的新趋势限制了通过外表面加速散热的路径，油冷电机凭借高冷却效率、高绝缘性与较小体积的优势成为技术演进方向。

  扁线电机相对于圆线，除了在效率、功率密度、散热、体积重量等方面具有优势外，由于扁铜线间隙较大，冷却油易于渗透进入扁线绕组端部，带走中间层导体的热量，与油冷优势互补，推动了油冷应用的渗透。

  考虑到轻量化、减少相关成本、提高效率等因素，车企及电驱动厂商纷纷加速驱动电机、电机控制器、减速器向“三合一”驱动总成演进，电驱系统“多合一”及整车高压化的迅速发展对散热需求提升，散热效率更加高的油冷更适用。

  电子油泵在油冷中，相当于电子水泵在水冷体系的作用。电子水泵除了电驱系统冷却外，还能够适用于座舱空调、电池包冷却等场景，电子油泵主要集中应用于电驱系统（或悬架系统）。

  亚迪仰望U8亮相后，保时捷Panamera蔚来ET9也相继使用上了液压悬架并加以宣传，主动式液压悬架又重新步入大众视野。

  液压悬架的基础原理是利用帕斯卡原理，向减震器内充入或放出液压油，不仅实现阻尼的变化还能直接改变减震器的长短。

  相比于之前普遍采用的空气悬架方案，液压悬架在举升力度和举升行程层面，都有更好的优势。空气悬架的工作所承受的压力一般在5-10bar左右，而液压悬架的工作所承受的压力则在70bar左右。举升行程也可以 达到200mm，超过常见空气悬架的150mm。运动车型或改装车市场，主动式液压悬架有着非常明显的优势。

  性能参数：电子泵的主要核心参数包括：尺寸、效率、NVH（噪声、振动与声振粗糙度）、成本、寿命、重量、性能、防护等级、工作稳定等。

  高效率：电子水泵/油泵工作电流大，控制电路设计不好很容易导致效率太低，目前高效电子泵效率可达50%以上。

  噪音控制：以电子水泵为例 ，噪音大多数来源于水力机械部分和电机转子，并且应该要依据模态分析避免其在广域运行范围内与车辆结构产生共振。

  高可靠性：电子水泵/油泵负责多个重要回路及器件的冷却，若发生故障，会造成电机限功率运行，在行驶过程中带来极大危险，需要涵盖一系列的技术性能要求和验证项目保证其可靠性，虽然结构并不复杂，但是要做到大批量供货并在长期运行过程中的稳定性并不容易。

  电子泵核心难点是在保证高可靠性的情况下，追求效率、体积与成本等指标的综合最优。企业如何通过技术和工艺尽可能拓宽性能极限，成了考核企业产品竞争力的一个方向。

  多浦乐始于2005年，微型电子泵解决方案供应商，并荣获“国家级高新技术企业”、“专精特新小巨人 ”企业等多项荣誉。产品80%出口欧美高端市场，是行业内拥有16,000㎡⾃有产权现代化工厂的实力企业，多浦乐汽车电子泵可做到耐高低温-40℃-125℃，6~32V宽电压运行。主要使用在于汽车发动机冷却循环、汽车发动机预热、汽车暖风循环、电动汽车驱动电机冷却、混合动力汽车电机冷却、纯电动汽车电池循环制冷、汽车空调循环、直流高压液冷充电桩冷却等。拥有符合CNAS国家实验室认定标准的四大专业实验室，具备20年以上行业经验的工程师团队，获得60余项国家专利，研发实力丰沛雄厚。为国内外有名的公司提供新能源汽车热管理系统泵解决方案、汽车空调水冷泵解决方案、驻车加热器(汽车预热)循环泵解决方案等，欢迎专业技术人员一起讨论学习。