汽車電動水泵效率分析

劉孟 楊曉荷

摘 要：本文介紹了汽車電動水泵（以下簡稱電動水泵）的效率計算方法，對控制器、電機(jī)、流體的效率測試方法及優(yōu)化方案進(jìn)行了簡要概述。

關(guān)鍵詞：電動水泵;效率;簡要概述

1 前言

國六排放標(biāo)準(zhǔn)政策落地，新能源汽車市場逐步擴(kuò)大，電動水泵作為新能源汽車熱管理系統(tǒng)的重要部件，發(fā)揮著不可替代的作用。電動水泵的效率對整個熱管理系統(tǒng)的功耗及冷卻效果起著至關(guān)重要的作用，分析電動水泵的效率具有重要意義。

2 總成效率

電動水泵主要有控制器、電機(jī)、流體三部分組成，控制器驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子按照設(shè)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，轉(zhuǎn)子帶動葉輪以相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)冷卻介質(zhì)循環(huán)。電動水泵的效率有控制器、電機(jī)、流體共同決定。

3 控制器效率

電動水泵控制器是電動水泵的核心，一方面負(fù)責(zé)驅(qū)動電機(jī)，同時也負(fù)責(zé)和整車控制器ECU進(jìn)行交互?？刂破鞯男蕼y試一般需要使用功率分析儀等設(shè)備。

電動水泵控制器的效率與控制器自身的設(shè)計密切相關(guān)?？刂破髟谖打?qū)動電機(jī)運(yùn)行時的靜態(tài)電流應(yīng)該盡量小，必要時應(yīng)該增加控制器的低功耗模式（即休眠模式）。另外，控制器電路板上的布線方式，也會影響其效率，比如12V600W的電動水泵，控制器的硬件設(shè)計（包括布線規(guī)則、散熱仿真等）需要更加仔細(xì)斟酌。此外，軟件算法的設(shè)計都可能影響控制器的效率。目前，大部分控制器的效率可以達(dá)到90%以上，再進(jìn)一步提升需要控制器設(shè)計更為嚴(yán)謹(jǐn)。

4 電機(jī)效率

電動水泵電機(jī)作為電動水泵的關(guān)鍵部分，實現(xiàn)電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。電機(jī)的效率測試需要使用功率分析儀和測功機(jī)等設(shè)備。

要提高電機(jī)效率，本質(zhì)是要降低電機(jī)損耗，電機(jī)的損耗分為機(jī)械損耗和電磁損耗。電流通過定子會產(chǎn)生銅損耗，而硅鋼片中的磁場會引發(fā)渦流從而帶來磁滯損耗，氣息磁場高次諧波會產(chǎn)生負(fù)載上的雜散損耗，轉(zhuǎn)子和軸轉(zhuǎn)動過程中會有磨損損耗。

電機(jī)的鐵損，可以使用質(zhì)量好的硅鋼片，降低磁滯上的損耗，或者加長鐵芯長度，能降低了磁通密度，還可以增加絕緣涂層，另外熱處理工藝也很關(guān)鍵。電機(jī)的通風(fēng)性能比較重要，溫度高了，損耗會增加，可以使用對應(yīng)的冷卻結(jié)構(gòu)或者外加的冷卻方式來減少電機(jī)的溫升，降低摩擦上的損耗。

5 流體效率

電動水泵流體部分主要包括葉輪和泵殼，通過葉輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)冷卻介質(zhì)循環(huán)。流體的效率測試和傳統(tǒng)機(jī)械泵原理相同，在傳統(tǒng)機(jī)械泵性能臺架上，由外部電動機(jī)通過皮帶輪拖動葉輪按照一定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，測試流體效率。

流體部分屬于流體力學(xué)領(lǐng)域，機(jī)械結(jié)構(gòu)對流體部分的效率影響較大。提高葉輪、導(dǎo)葉流道表面的光潔度，增加葉輪出口寬度，減小葉輪出口絕對速度等都可以提高流體部分的效率。

6 小結(jié)

電動水泵作為整車用電器的一種，對冷卻系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用。電動水泵的效率對系統(tǒng)的功耗及冷卻效果至關(guān)重要。分析電動水泵的效率，一方面可以通過試驗直觀地了解電動水泵總成及各部分的效率;另一方面，目前計算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展，仿真分析可以在設(shè)計初期對產(chǎn)品進(jìn)行初步評估和優(yōu)化，控制器算法仿真、電機(jī)仿真、CFD分析等技術(shù)手段可以較真實地反映對應(yīng)部件的設(shè)計參數(shù)，仿真數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)相結(jié)合，相互驗證、共同評估，多方面、多層次、多角度對產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，提升產(chǎn)品性能及可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：劉孟（1991-），男，河南西峽人，本科，主要從事電動水泵控制器試驗工作。