轮式车辆电传动系统冷却传热特性研究

大功率混合动力车辆由于功率流和热流传递规律复杂,且各热源部件的发热量大,对动力系统热量管理提出了更高的要求,如何在保证大功率混合动力特种车辆正常工作的前提下,提高能量的利用率,发挥混合动力车辆节能优势,成为混合动力车辆热量管理研究的目的所在。本文以某电传动特种车辆为研究对象,建立车辆各热源部件生热计算模型,针对对车辆常用四种工况,计算了不同车速时各热源部件的生热量,设计了高低温双循环回路。根据轮毂电机三维温度场的仿真结果,以车辆各个工况下最大发热量为参考点,对各工况下冷却系统所需的冷却风量和冷却液参数进行了计算,并根据计算所得到的冷却风量和冷却液流量的最大值对冷却系统所需风扇和水泵进行了选型。对轮毂电机内部结构进行适当简化,并建立了电机三维模型。建立了电机内部铜损、铁损、转子涡流损耗计算模型,等效绝缘体的物性参数计算模型,端部散热系数计算模型和定、转子间气隙等效导热系数计算模型。针对车辆正常行驶、越野行驶和爬坡行驶三种工况下轮毂电机最大发热量时的情况,利用CFX软件对不同工况下,不同进水温度下电机内部温度场进行了仿真分析,得到了冷却水流量不变时,各工况下轮毂电机所允许的最大进口水温。以各工况下最大发热量时所设计冷却系统参数为边界条件,计算并得到了此时电机内部温度场分布情况,验证了当前冷却系统低温循环回路中电机支路的设计正确性。利用KULI软件建立了车辆冷却系统一维仿真模型,对正常行驶、越野行驶和爬坡行驶三种工况下最大发热量时的情况进行了仿真计算,得到了三种工况下各热源部件的散热情况,验证了整个冷却系统设计的合理性。搭建试验台,对冷却系统部件进行了试验研究,分别测试了斜翅片波纹型散热器实际换热性能和轮毂电机在模拟120km/h正常行驶时的工作特性和内部绕组所能达到的最高温度。