油冷技術、高效油冷、油量管理、算法預測、材料兼容

隨著新能源汽車向高功率、高轉速、高集成化方向發展，傳統殼體間接水冷技術因熱阻大、冷卻效率不足、無法有效冷卻軸承，難以滿足電機溫升控制需求，限制電驅高速和高功率密度的提升。

油液直接冷卻能通過對各個發熱部位針對性散熱，提高定、轉子冷卻效率，控制軸承溫升。

油液直接冷卻設計的核心問題在于：

1）如何預測無固定通道下的油液流動路徑，實現油冷精準設計？

2）如何設計高效油冷結構，提升電機冷卻性能，大幅提升電機輸出性能？

3）如何精確控制冷卻油量，實現冷卻流量的精準高效管理？

4）如何開發與油液兼容性高的電機材料，實現油液環境下電機可靠運行？

通過以上問題的研究，目標是開發高效、經濟、可靠的電機油直冷結構和方案，支持電機高速高功率運行

1、多方法多場耦合仿真優化

結合粒子法仿真、CFD流體仿真、有限體積熱仿真、多維熱網絡仿真方法，構建電機定子復雜空間-轉子復雜旋轉下混合仿真優化方法，實現電機油冷流動傳熱高效仿真優化，實現油液流動路徑的高效預測與溫升的準確計算，為油冷結構正向設計奠定基礎。

2、創新冷卻結構設計

1）繞組噴淋：直接噴射冷卻油至扁線繞組端部，兼顧結構簡單化與冷卻高效化。

2）轉子直冷：兼顧轉子冷卻與定子繞組內圓冷卻設計。

3）新型油冷：通過近槽油冷、槽內油冷、浸沒油冷等新型油冷結構設計，進一步提高油直冷效率。

3、智能化油量管理

基于溫升模型實時調整油泵流量與冷卻策略，動態平衡散熱需求與能耗。定轉子實時溫度估算，支持流量調節預測，實現電機冷卻安全可控。

4、與油液兼容的電驅材料體系構建

基于油液老化篩選和可靠性試驗驗證，結合材料特性，構建與油液兼容的電驅材料選用體系，支撐電機安全可靠運行。

1、方法創新

構建電機定子復雜空間-轉子復雜旋轉下混合仿真優化方法，結合試驗數據多目標尋優定參，仿真標定效率提高40%；

通過神經網絡與熱路相結合的定轉子溫度估算算法，實現油冷電機溫度實時監控，預測精度達到±8℃。

2、結構提效

通過集成式定子油冷結構開發，結合熱點仿真預測技術，在噴油組件成本降低60%前提下，冷卻性能提高10%。

3、精細控制

通過油量精細化管理策略，結合發電-驅動工況區別動作，實測油泵CLTC功耗降低了14W。

結合本文分析結果指導工程實踐中的一款混合動力電驅的油冷電機設計和油冷系統開發，油冷結構開發一次性驗證達標，持續輸出功率與峰值占比達到70%，轉子溫度估算精度±8℃，油泵CLTC功耗從24W降低至10W以內，材料兼容性滿足要求。

油液直接冷卻技術通過高效冷卻結構創新與冷卻系統精細化管理設計，解決了高功率密度電機的散熱難題，推動電驅系統向更高性能、更低能耗方向發展。未來趨勢包括：

1）高效油冷結構的不斷創新：槽內油冷、浸沒油冷、磁鋼直冷結構的發展對于電機冷卻性能的提升。

2）智能化冷卻控制升級：溫升預測技術與AI算法動態調節冷卻參數相結合，實現冷卻系統能效最優。

3）材料與工藝突破：開發耐高溫、低粘度油品、兼容性強的材料應用體系及高精度油路加工技術，降低系統成本。

油直冷技術已成為電驅系統升級的核心方向，其市場滲透率與技術成熟度將隨高速高功率密度電機需求增長而快速提升。

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作者｜TMC組委會

審核｜鄧亞兵

編輯｜原敬鑫