純電動汽車是當今新能源汽車的重要趨勢，驅(qū)動電機也向著更高轉(zhuǎn)矩密度、更高功率密度的方向不斷邁進。集成油冷電驅(qū)系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)緊湊、低成本、高效率已經(jīng)成為電機功率密度技術(shù)發(fā)展的趨勢之一。

電驅(qū)系統(tǒng)集成

1、新能源汽車電驅(qū)總成發(fā)展趨勢

乘用車電驅(qū)動總成由簡單物理集成向機﹣電﹣熱深度集成。

扁線電機、油冷技術(shù)、高速減速器、碳化硅器件、兼容800V電壓平臺、功能安全、硬件加密等核心零部件與關(guān)鍵技術(shù)逐步應(yīng)用于三合一總成產(chǎn)品，系列化、規(guī)格化、功率轉(zhuǎn)矩可擴展的三合一總成產(chǎn)品不斷增加，多電機耦合、多擋變速器等構(gòu)型開始在乘用車電驅(qū)動總成中涌現(xiàn)。

驅(qū)動電機的峰值功率、有效比功率、峰值轉(zhuǎn)速等性能持續(xù)提升。

新型油冷或油水復合冷卻技術(shù)方案占比增多。

扁線電機更多的應(yīng)用于新能源汽車上。

2、油冷電驅(qū)系統(tǒng)

高功率密度和高轉(zhuǎn)矩密度是電機發(fā)展長期的趨勢，但電機的功率極限能力往往受電機的溫升極限限制，最常見的永磁電機的性能隨著溫度上升而衰減，因此提高電機冷卻散熱能力能立竿見影的提高功率密度。提高功率密度的三種技術(shù)手段包括：電磁設(shè)計優(yōu)化、電磁材料更新、系統(tǒng)熱管理性能提升。

（1）驅(qū)動電機冷卻方式

電機的冷卻，按冷卻介質(zhì)可以分為風冷、液冷（水冷和油冷）兩大類。

風冷：利用機殼外部的一些散熱鰭片，通過流動的氣流將熱量帶走，散熱效率相對較低。

水冷：在電機機殼中增加水道，通過熱交換的方式將熱量帶走，已成為目前主流的冷卻方式。

油冷：其優(yōu)勢在于油品具有不導電、不導磁，具有良好的絕緣性能，可以直接接觸電機內(nèi)部組件，深入到轉(zhuǎn)子、定子繞組內(nèi)部進行更完全的熱交換，使得散熱效率更高。

（2）三合一驅(qū)動系統(tǒng)油冷方案

三合一集成電驅(qū)系統(tǒng)將驅(qū)動電機、電機控制及減速器集成在一起，減小了整個電驅(qū)系統(tǒng)的質(zhì)量和體積，有效的降低了電驅(qū)系統(tǒng)及整車的制造成本，已經(jīng)成為當今廣泛運行的電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)。三合一集成電驅(qū)系統(tǒng)的冷卻一般分為風冷、水冷和油冷，其中油冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、冷卻效率高是一種優(yōu)良的電驅(qū)冷卻方式。

油冷電驅(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括：油泵、油濾、熱交換器。

工作原理：電驅(qū)冷卻油通過油泵從電驅(qū)油底殼進入油冷器，在油冷器內(nèi)與整車的冷卻液進行熱交換后對電機進行冷卻，再回流至電驅(qū)油底殼。

3、油冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

油冷技術(shù)，對于轉(zhuǎn)子來說，有浸油冷卻、油冷軸；對于定子，有浸油冷卻、繞組噴淋冷卻、槽內(nèi)冷卻等技術(shù)路線。

（1）定子軛部油孔

Tesla ModelY-定子油槽+端部油環(huán)噴淋：鐵芯疊片錯疊，有利于槽內(nèi)繞組散熱，流阻會增大。

聯(lián)電鐵芯油槽：采用并聯(lián)+串聯(lián)方式，鐵芯和槽內(nèi)繞組散熱好，流阻會增大。

小鵬油冷扁線電機：鐵芯中間進油和一側(cè)進油:從一側(cè)進油，噴淋上兩個繞組端部的油溫會有差異，可以從油孔設(shè)計上考慮繞組溫度的平衡。

（2）定子凸耳結(jié)構(gòu)

油管直噴對噴淋角度有要求，容易產(chǎn)生局部熱點，槽內(nèi)繞組溫度相對較高。

（3）創(chuàng)新型油冷結(jié)構(gòu)

創(chuàng)新型的油冷結(jié)構(gòu)包括：博格華納的向心式油冷技術(shù)、Lucid Air motor的齒內(nèi)直冷技術(shù)、舍弗勒的槽內(nèi)油冷技術(shù)、馬勒的“沉浸式”冷卻技術(shù)、雷諾CMF的轉(zhuǎn)子直噴技術(shù)。

4、油冷電驅(qū)系統(tǒng)發(fā)展趨勢

由于油冷電機的優(yōu)勢，很多企業(yè)已經(jīng)開始對其進行研究，企圖占領(lǐng)技術(shù)制高點，如特斯拉、本田、豐田、通用、日產(chǎn)、比亞迪、上汽等先進車企，代表車型為豐田普銳斯2017款、寶馬i3、雪佛蘭Volt等。

油冷技術(shù)的應(yīng)用還可以使電機的尺寸更緊湊，降低對部分零件的要求，如軸承、油封，使其設(shè)計開發(fā)難度及成本大大降低，讓產(chǎn)品更具競爭力。油冷系統(tǒng)直接冷卻熱源（繞組）的冷卻方式，其散熱效率高，并可顯著提升功率密度，是下一代電機冷卻系統(tǒng)的趨勢。

但復雜的油路系統(tǒng)設(shè)計以及較高的工藝水平，同時也限制了油冷技術(shù)的發(fā)展。對于油冷電機來說，“油”冷卻介質(zhì)的要求也有很多，例如清潔度、油品兼容性、散熱冷卻效率（粘度，低溫流動性，比熱容，閃點等指標）、對多種金屬的腐蝕性，尤其是高溫腐蝕、抗泡性能對散熱循環(huán)管路的氣穴腐蝕等等，都制約著油冷技術(shù)發(fā)展，也是今后技術(shù)發(fā)展需要突破的壁壘。