新电磁炉低速加热一会就停(电磁炉加热一会就自动停止加热)

新电磁炉低速加热一会就停(电磁炉加热一会就自动停止加热)

首页家电维修电磁炉更新时间:2022-01-20 14:26:37

对于传统车来说,发动机可以在最高车速,持续工作。只要油箱有油,道路允许,无论是30分钟,还是30小时都可以撑下去。

但你们知道吗?电动车竟然有两个最高车速:一个叫最高车速,一个叫30分钟最高车速。

电动车在最高车速上的持续时间,别说30分钟了,有可能连30秒钟都撑不住。

数据来源:工信部公告

今天我们就来聊聊,为什么让电动车一跑高速,就被传统车吊打。

欢迎观看本期文章视频内容:

电动车,只能10秒真男人?!高速为什么总是感觉动力不行?

1 峰值功率和额定功率

光滑斜面上滚动的小球,只出现在物理考卷上,真实世界里并没有。所有能量转换的过程,效率不可能达到100%。这个过程里损耗掉的能量,往往会以热能,这种熵值最高的形式存在。

对于功率越大,性能越好的机器来说,散热,就越重要。

阿里把服务器放到张北的风口,微软把服务器浸到挪威的海里,和宝马的工程师给M的发动机上机油中冷,进气中冷是同样的道理。电机性能想要猛,散热冷却必须稳。

阿里在张北的服务器

如果热量的堆积和释放,能达到平衡,那系统就可以持续工作。如果堆积的速度超过了释放的速度,那总有一个地方会过热,最终坏掉。很遗憾,发动机是可以达到这样的平衡,而电机,不可以。

这是一台永磁同步电机,满功率运作的时候,在绕组上,会通过巨大的交变电流,可以到五六百安培

我们之前聊了这么多,关于扁线绕组技术,说穿了,就是在有限的定子截面积里,多塞一些电线。目的就是为了把铜线,原本就不高的电阻,再降低那么一丢丢。因为这一丢丢电阻的差异,在巨大的电流下,会产生更多的热量,也就是效率损失。

我们强调电机效率的时候,一般关注的是高效率区间。这个时候绕组里的电流不是很大

但强调性能的时候,关注的是最外面的这条线。这时候的电流,那可就大了。

要是这热量不能及时带走,可能会把绕组上这薄薄的绝缘层烧坏,那就匝间短路了,电机彻底坏掉。

定子不坏,转子也可能要出问题。转子在交变的磁场里混,其实和在电磁炉上差不多,本身就会因为涡流,产生大量的热量。如果不及时把热量带走,那转子这个金贵的永磁体,就可能会,退磁。

那期8层hair-pin绕组的节目里我们说,这个转子就是一块很强的磁铁,如果一旦退磁,它就吸不起硬币,更驱动不了车子了。

那怎么办呢?只能把公式里的这个t降低。就是限制功率呗。

这样的结果就是,你会听说一个电机有两个功率:

额定功率 和 峰值功率。

按照额定功率,车就可以一直跑下去。但是在峰值功率上工作,一般电机也就撑个10多秒,就要降到额定功率,等一段时间后才能再上到峰值功率。弄得跟打游戏发大招一样,需要回蓝,有技能冷却时间。

这也导致为什么我们一开始说,电动车的30分钟最高车速,和最高车速往往不一样。

我们之前说过,电动车动力的通货膨胀越来越严重了。确实如此,但这是在低速段。一台车连最大功率,最高车速都要有两个,跑高速跑赛道,肯定就拉跨了。

电动车想要向更高端发展,成为真正的性能车,就一定要把这个电机冷却的问题解决。

2 水冷和油冷

大概在2018年之前,电动车还挣扎在300至400km的续驶里程,这时候对动力性需求不太大

车上用的永磁同步电机,峰值功率大多低于180kW,峰值功率的持续时间,也基本不超过10s。唯一加速算得上快的Model S,用的还是异步电机。

峰值功率不大,持续时间不长,所以电机上个水冷也就够了。要像发动机一样,加个水套,就能满足散热需求。

但冷却液和定子绕组之间,是隔了一层金属的套子的。在这里有个衡量散热能力的值,叫做对流换热系数。水套电机一般能做到1000~2000W/m2K,也就够了。

但是现在电动车动辄4s以内的加速,如果还要追求赛道性能,就需要电机能长时间工作在峰值功率。

电机不仅在我们把电门踩到底时满负荷工作,踩刹车时的动能回收,也是在大功率工作的区区十秒的峰值功率持续时间,显然不够看了。

怎么办?功率要做大,电阻已经尽可能低了,持续时间还要尽可能长。那这些热量注定会产生,工程师必须从散热的角度,想办法。

水冷方式,绕组和冷却液中间,隔了一层水套,热量的传导肯定会慢。一脚电门下去,里面的绕组已经热了,也只能等热量老老实实,传到外面的冷却液。有水套这个瓶颈在,外面的冷却液流的再快,配再大的散热器,都没有用。

那要么直接把冷却液浇在绕组上?但绕组里是通着电的,要是绝缘性能不够好,就直接短路了。

但是,ATF油,就是自动变速器油的绝缘性能很好。只要把齿轮润滑系统和冷却系统打通,就能用一套油,干两件活了。

3 常见的油冷形式

其实,想要把油直接浇到绕组上,最方便的,肯定是浇在端部,毕竟它露在外面。

所以一开始的油冷,都是直接在端部浇油。中间这段的水套没了,就在定子的外面浇上油。这属于第一代的油冷方案,定子不需要做大的更改。

但是缺点也是很明显的。绕组端部的发热,只占总体绕组约40%左右。还剩下60%的热量,就闷在定子的最深处。

想象一下,穿着毛裤赤膊跑步,外面是冷了但里面还是热的,你说你难受不,刚刚说的问题,还是会发生。

那能不能往里直接通油呢?

恐怕不太行。扁线绕组的存在,就是为了把定子中间空隙的部分,全部填满,不留空隙。已经不可能往里面通油。哪怕圆线绕组里有一些小小的缝隙,但因为阻力太大,流量太小,也不合适。

要知道现在油冷电机上的配备的油泵电机,已经有200W峰值功率。对于电动车来说,这是一个不可忽略的附件能耗。

而且流到这部分的油,势必会往下流到转子上面。转子在飞速旋转,油流进去会造成阻力,也就影响了整个电机的效率。

所以工程师必须设计出阻力可控,但又能很快带走定子热量的方法。

定子里面不能通油,直接喷在外面效率又太低,那能不能在定子铁芯里面通油?我们凑近看一看。

定子不是一块铁铸成的,其实是由一片一片很薄的铁片,叠起来的。在绕组部分的外面,如果设计合理的结构,让油在这里流通,那效果虽然比不上直接淋在里面的绕组上,但铁芯和绕组紧紧抱在一起,效果应该也不错。

中美两个国家的工程师,都想到了类似的方案。我这里有两台,已经拆开来的电机定子,右边这是特斯拉Model 3,圆线绕组 油冷。左边这个是智己L7,扁线电机 油冷。

特斯拉的方案里,油是沿着中间的孔道往上走,进入这一根根的毛细管之后,流到端部,然后淋到绕组上面。

智己的方案,则更巧妙一些。外面看不出,为了便于理解我们看下数模。通过内部网格状的结构,实现油既往上面走,又往两边走。从两边出来之后,喷淋到Hair-pin绕组上面。

这两个方案,效果究竟怎么样?我们会专门做一期,做个仿真。用数字,来说明一切。

最后总结一下,电机天生有个毛病,峰值功率持续时间不长,额定功率只有峰值功率一半,导致高速性能比不上汽油车。

随着电动车性能要求原来越高,电机原来和发动机一样的水套冷却,还有只喷在端部绕组的油冷方案,都已经不能满足要求了。

在定子设计之初,就融合油冷需求,在中间和端部同时油冷的方案,会是今后高性能电机的,主流选择。

给大家留一个,小小的问题。绕组的温度既然这么重要,可是这扁线绕组,被结结实实地闷在定子里,电机控制器是怎么知道,每时每刻定子绕组的温度是多少的?总不见得再和上次那个扭矩传感器一样,用无线通讯发出来?

知道答案的同学,可以在评论区写出来哦。

绿芯频道,最硬核的新能源科普。我们下期再见~

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