夏云濤

上海申龍客車(chē)有限公司 上海 201108

引言

電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展證明了時(shí)代的進(jìn)步，但是現(xiàn)階段在研制和開(kāi)發(fā)電動(dòng)客車(chē)時(shí)，冷卻系統(tǒng)對(duì)于整車(chē)的質(zhì)量卻起到嚴(yán)重的影響。電動(dòng)客車(chē)在行駛過(guò)程中，冷卻系統(tǒng)不僅要保證車(chē)輛整體的溫度，還要負(fù)責(zé)車(chē)輛的安全，一旦冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，就會(huì)直接影響到駕駛員以及乘客的人身安全。在研究電動(dòng)客車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)對(duì)整車(chē)的作用時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先分析各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

1 電動(dòng)客車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

在電動(dòng)客車(chē)的正常使用中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)由于為整車(chē)提供質(zhì)量，因此需要產(chǎn)生較大的功率，并且對(duì)應(yīng)的發(fā)熱程度較大，一旦冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，影響到制冷活動(dòng)就會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛行駛的故障，甚至產(chǎn)生安全事故。為了可以提升電動(dòng)客車(chē)行駛安全，必須要設(shè)計(jì)使用效率較高并且保證行駛安全，需要從冷卻系統(tǒng)入手，選擇合理的冷卻裝置，獲得穩(wěn)定效果。一般來(lái)說(shuō)，都是通過(guò)采集電機(jī)、電機(jī)控制器、散熱器等進(jìn)出水溫度，作為監(jiān)控溫度的主要指標(biāo)，同時(shí)結(jié)合了風(fēng)扇以及風(fēng)冷風(fēng)機(jī)等，來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)體能耗的降低，帶動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行。當(dāng)空氣和冷卻液溫度達(dá)到了30℃時(shí)，在1KW的輸入功率下，提供1.6KW的冷卻能力，能夠有效地實(shí)現(xiàn)制冷效果。圖1為常見(jiàn)的電動(dòng)客車(chē)?yán)鋮s裝置。

圖1 電動(dòng)客車(chē)?yán)鋮s裝置

目前的電動(dòng)客車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)發(fā)展已經(jīng)獲得了成功，但是卻仍舊存在著幾點(diǎn)問(wèn)題影響了客車(chē)運(yùn)行的質(zhì)量，首先是電動(dòng)客車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)中，冷卻裝置的完善性，在一些電動(dòng)汽車(chē)研制開(kāi)發(fā)時(shí)，由于價(jià)位的原因，會(huì)在冷卻系統(tǒng)方面進(jìn)行一定的削弱。其次是在實(shí)際的研發(fā)中，電動(dòng)冷卻機(jī)的工作邏輯也有待完善。電動(dòng)冷卻系統(tǒng)的質(zhì)量對(duì)于整車(chē)的質(zhì)量影響重大，目前應(yīng)該加大對(duì)電動(dòng)冷卻系統(tǒng)的研制，解決現(xiàn)階段存在的一些問(wèn)題，獲得有效的成功，這樣才能夠保證電動(dòng)冷卻系統(tǒng)獲得更好的進(jìn)步，電動(dòng)客車(chē)也可以進(jìn)一步推廣使用。

2 電動(dòng)客車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 電機(jī)雙冷卻裝置構(gòu)成內(nèi)容

電動(dòng)客車(chē)當(dāng)中，一般使用的電機(jī)雙冷卻裝置主要包含了溫度采集以及控制器，還有液冷系統(tǒng)的散熱水箱、電子風(fēng)扇、水泵以及水溫傳感器等。這些裝置共同組成了測(cè)溫系統(tǒng)，還能夠通過(guò)采集電機(jī)對(duì)水泵以及風(fēng)機(jī)等裝置進(jìn)行啟動(dòng)與停止的控制。電動(dòng)客車(chē)?yán)鋮s裝置中，判斷實(shí)時(shí)溫度的方式是采集散熱水箱中，進(jìn)出水溫度，以此來(lái)達(dá)到控制電子風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的效果。散熱水箱中的進(jìn)出水，可以直接反映出機(jī)箱的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況，當(dāng)水溫在穩(wěn)定范圍內(nèi)，就可以進(jìn)行正常的散熱和車(chē)輛行駛，當(dāng)水溫過(guò)熱時(shí)，就需要加大制冷的力度將溫度控制在合理的范疇。電機(jī)液冷裝置的構(gòu)成部件包含了膨脹水箱、散熱水箱以及進(jìn)出水溫傳感器和電子風(fēng)扇、水泵等。其中，電機(jī)風(fēng)冷裝置還包含了車(chē)內(nèi)的空濾器、電機(jī)以及風(fēng)機(jī)等。在進(jìn)行溫度采集時(shí)，主要依靠的是ECU、散熱器進(jìn)出水溫傳感器以及電機(jī)溫度信號(hào)等，這些裝置的應(yīng)用能夠有效把控客車(chē)內(nèi)部的各項(xiàng)設(shè)備溫度。

2.2 雙冷卻裝置連接方式

電動(dòng)客車(chē)的冷卻裝置一般都是由以下幾個(gè)部分構(gòu)成的，首先是電機(jī)液冷裝置，這一裝置中主要通過(guò)不同的膠管和散熱水箱進(jìn)行通氣口與鋼管注水口的連接，并在膨脹水箱的另一個(gè)連接部位能夠?qū)崿F(xiàn)硅橡膠管以及三通鋼管的聯(lián)合。具體使用的過(guò)程里，能夠在不同的部分綜合形成一種循環(huán)，帶動(dòng)冷卻活動(dòng)的開(kāi)展。而接下來(lái)的電機(jī)風(fēng)冷裝置則是由空調(diào)風(fēng)通過(guò)硅橡膠管連入到不銹鋼管當(dāng)中，構(gòu)成一種風(fēng)口循環(huán)，保證帶動(dòng)熱量的流動(dòng)。最后是在溫度采集以及控制機(jī)構(gòu)中，一般都是通過(guò)ECU以及CAN的總線，來(lái)讀取散熱水箱等部位的運(yùn)行狀況，并且進(jìn)行輔助控制。結(jié)合繼電器，可以對(duì)水箱中散熱風(fēng)扇的啟停和轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。從圖2中可以看到冷卻系統(tǒng)的控制器以及保險(xiǎn)盒。

目前在電動(dòng)客車(chē)的冷卻系統(tǒng)中布置相對(duì)散熱器，可以按照氣流的方向，采用吹風(fēng)式的風(fēng)扇，或者是采用吸風(fēng)式風(fēng)扇，這兩種風(fēng)扇由于工作原理的不同，因此布置形式略有差距。吹風(fēng)式風(fēng)扇由于處于自然的環(huán)境中，可以由大氣氣流帶動(dòng)一部分熱量消散在空氣中，而吸風(fēng)式風(fēng)扇不同，吸風(fēng)式風(fēng)扇會(huì)由于系統(tǒng)自身工作原理的限制造成工作效率難以提升。因此使用吹風(fēng)式風(fēng)扇的情況較多，這種方式還可以大大提升電機(jī)的使用壽命，具有較為深遠(yuǎn)的影響。

圖2 冷卻系統(tǒng)的控制器以及保險(xiǎn)盒

2.3 電動(dòng)風(fēng)扇控制方式

控制電動(dòng)風(fēng)扇能夠促進(jìn)電機(jī)的溫度穩(wěn)定，目前我國(guó)使用較多的電動(dòng)客車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)中，采用有刷電機(jī)的電動(dòng)風(fēng)扇，都是依靠CAN總線獲得發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部水位，并且再通過(guò)電動(dòng)風(fēng)扇控制輸出信號(hào)，影響風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。電動(dòng)風(fēng)扇的使用，要考慮到水溫狀況的監(jiān)視，并且電壓的輸出會(huì)影響到電機(jī)的額定電壓，風(fēng)扇控制器的輸出狀況也會(huì)影響到氣溫的變化。風(fēng)扇跟隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而工作，但在電機(jī)使用時(shí)，風(fēng)扇控制器的輸出端信號(hào)又會(huì)發(fā)生改變，進(jìn)而影響到電扇的實(shí)際使用效率。為了解決此問(wèn)題，需要加強(qiáng)不同裝置之間的控制聯(lián)系，保證風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的可控性和穩(wěn)定性。

2.4 電機(jī)冷卻系統(tǒng)工作邏輯

電機(jī)冷卻系統(tǒng)工作的邏輯會(huì)影響到整車(chē)的運(yùn)行狀況，為了解決現(xiàn)存的一些使用問(wèn)題，需要針對(duì)性的開(kāi)展電機(jī)冷卻系統(tǒng)工作邏輯的修復(fù)，保證有效啟動(dòng)水泵、風(fēng)扇以及各類的溫度調(diào)控裝置，帶動(dòng)冷卻液循環(huán)的合理進(jìn)行。電機(jī)冷卻系統(tǒng)工作邏輯主要分為以下三個(gè)部分：首先是水泵工作邏輯，電機(jī)冷卻系統(tǒng)中，水泵存在的意義在于保證液冷散熱系統(tǒng)的循環(huán)，同時(shí)為整車(chē)內(nèi)部的電機(jī)溫度做出調(diào)控作用[1]。而在時(shí)間中，水泵的工作狀態(tài)是具有一定觸發(fā)條件的，以此來(lái)節(jié)約能源降低能耗。一般觸發(fā)的條件為電機(jī)溫度高于電機(jī)控制器的溫度，如果電機(jī)沒(méi)有運(yùn)行時(shí)，觸發(fā)的條件則變成了電機(jī)溫度在60℃以上。如果電機(jī)冷卻系統(tǒng)的水泵停止工作，那么所需要的條件則是電機(jī)溫度小于電機(jī)控制器的溫度。目前為了保證電機(jī)的裝置安全，一般都將水泵單次工作時(shí)間控制在一分鐘以上。

其次是液冷電子風(fēng)扇的工作邏輯，電動(dòng)客車(chē)依靠液冷電子風(fēng)扇促進(jìn)液冷散熱，這種裝置實(shí)際工作中需要符合一定的條件，才可以發(fā)揮出自身作用。液冷電子風(fēng)扇啟動(dòng)的前提條件是散熱水箱中進(jìn)水的溫度已經(jīng)超過(guò)了45℃，或者進(jìn)水溫度遠(yuǎn)大于出水的溫度，這時(shí)電子風(fēng)扇會(huì)進(jìn)行低速的運(yùn)轉(zhuǎn)。低速運(yùn)轉(zhuǎn)目的在于利用較少的能源來(lái)進(jìn)行排熱工作，當(dāng)?shù)退俎D(zhuǎn)動(dòng)不能夠滿足排熱需求時(shí)，隨著溫度的提升就會(huì)加快電子風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。電子風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，會(huì)隨著溫度的提升呈現(xiàn)出直線的增長(zhǎng)，當(dāng)水溫度達(dá)到了60℃以上，就會(huì)達(dá)到轉(zhuǎn)速的一個(gè)較大值[2]。

最后電動(dòng)客車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)的使用還體現(xiàn)出風(fēng)冷風(fēng)機(jī)工作邏輯，電動(dòng)客車(chē)風(fēng)冷風(fēng)機(jī)的存在，目的在于把控各項(xiàng)設(shè)備溫度，同時(shí)構(gòu)成了風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的重要部分，風(fēng)冷風(fēng)機(jī)的工作邏輯是一個(gè)較為復(fù)雜的邏輯，在風(fēng)機(jī)工作時(shí)，需要保證電機(jī)的溫度已經(jīng)高達(dá)100℃，或者是電機(jī)及時(shí)沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)，溫度也大于110℃。風(fēng)冷風(fēng)機(jī)的散熱效果較為明顯，同時(shí)也是電動(dòng)客車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)。當(dāng)內(nèi)部電機(jī)溫度下降到了95℃以下時(shí)，就會(huì)關(guān)閉。風(fēng)冷風(fēng)機(jī)的使用還會(huì)受到驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度以及電機(jī)控制器溫度的影響，綜合考慮到各項(xiàng)因素，風(fēng)冷風(fēng)機(jī)裝置是目前電動(dòng)客車(chē)內(nèi)部最有效的降溫措施之一。同時(shí)，還降低了車(chē)輛運(yùn)行的危險(xiǎn)性，保證車(chē)輛在夏季高溫天氣下的安全行駛。

3 電動(dòng)客車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)對(duì)整車(chē)的作用

電動(dòng)客車(chē)的冷卻系統(tǒng)應(yīng)用，已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并且在當(dāng)前仍舊處于不斷的研制開(kāi)發(fā)。電動(dòng)客車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)采用的大量散熱方式以及散熱流程，都是從傳統(tǒng)客車(chē)散熱方式上脫胎而來(lái)的，因此電動(dòng)客車(chē)?yán)鋮s效果與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)客車(chē)要更好。電動(dòng)客車(chē)由于使用清潔能源，在能耗、環(huán)保等方面都有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，而冷卻系統(tǒng)則是影響到車(chē)體自身質(zhì)量的重要因素。首先，電動(dòng)客車(chē)?yán)鋮s協(xié)同對(duì)于車(chē)輛來(lái)說(shuō)，有延長(zhǎng)使用壽命的效果，電機(jī)冷卻質(zhì)量直接影響車(chē)輛運(yùn)行效果，電動(dòng)客車(chē)?yán)鋮s還會(huì)一定程度上影響到車(chē)內(nèi)乘客的乘坐舒適度。其次，使用有效的冷卻系統(tǒng)大大提升了電動(dòng)客車(chē)行駛安全，降低了由于電機(jī)過(guò)熱引發(fā)一系列燃油泄漏以及車(chē)輛自燃事故發(fā)生的幾率，對(duì)于我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)[3]。最后，電動(dòng)客車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)的研制對(duì)于整車(chē)來(lái)說(shuō)，還提供了新的研究進(jìn)步方向，除了車(chē)輛的速度、能耗以及載客量以外，還可以從冷卻系統(tǒng)入手，降低車(chē)輛的成本，提升車(chē)輛的品質(zhì)，性價(jià)比更高的電動(dòng)客車(chē)會(huì)擁有更加廣闊的銷(xiāo)售市場(chǎng)，帶動(dòng)電動(dòng)客車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展以及進(jìn)步，推進(jìn)我國(guó)交通事業(yè)朝向清潔化進(jìn)一步發(fā)展。

4 結(jié)論

綜上所述，在現(xiàn)階段的實(shí)際研究與使用過(guò)程當(dāng)中，電動(dòng)客車(chē)已經(jīng)為實(shí)際的生活帶來(lái)了大量的便利，并且能夠在節(jié)約資源、帶動(dòng)環(huán)保的同時(shí)，提升電動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。新能源的客車(chē)設(shè)計(jì)初衷是提升運(yùn)行水平，而客車(chē)中的冷卻系統(tǒng)是影響客車(chē)質(zhì)量的關(guān)鍵部分。