纯电动汽车电机驱动系的冷却系统设计与研究.pdf

河北工业大学
硕士学位论文
纯电动汽车电机驱动系的冷却系统设计与研究
姓名:乐智
申请学位级别:硕士
专业:机械工程
指导教师:周荣
2010-12
河北工业大学硕士学位论文

纯电动汽车电机驱动系的冷却系统设计与研究

摘要

随着能源的紧缺以及人们对环境保护的诉求,近年来电动汽车得到了迅猛的发展。那
么电机作为电动汽车的“心脏”,其性能直接决定了电动汽车的性能。其中一个关键的问
题是电机及其控制器的散热。电机在运行过程中产生的热对电机的物理、电气和力学特性
有着重要影响,当温度上升到一定程度时,电机的绝缘材料会发生本质上的变化,最终使
其失去绝缘能力,另一方面,随着电机温度的升高,电机中的金属构件强度和硬度也会逐
渐下降。由电子元器件构成的控制器,同样会由于温度过高而导致电子器件的性能下降,
出现不利影响,如过高温度会导致半导体结点、电路损害,增加电阻,甚至烧坏元器件。
本文中针对某型电动汽车驱动系统的冷却系统进行了设计和研究。首先,本文对电动
汽车的驱动电机以及其控制器散热板,使用 UG 软件建立了它们的三维模型。在不影响仿
真分析精度的前提下,对三维模型进行了简化。将三维模型生成的文件导入 Ansys/Fluent
软件,设置边界条件,分析了电机壳体以及控制器散热板的温度场。根据它们的温度场分
布,对电机冷却水道和控制器散热板中的水道进行了重新优化设计。优化设计后的分析结
果表明,电机壳体及其控制器温度有明显降低。
经过对电机及控制器散热板的温度场分析之后,对电动汽车的整个冷却系统部件进行
了选型设计,包括散热器、水泵、风扇等。选型设计完成之后,对冷却系统布置各种方案
进行了对比研究。并建立了整个冷却系统的数学模型,使用 Matlab/Simulink 软件对冷却
系统的进行了特性仿真。通过对整个冷却系统的台架试验数据结果,并与仿真结果对比分
析表明,仿真结果满足要求。
关键词:建模,ug,ansys/fluent,冷却,仿真,试验










i
纯电动汽车电机驱动系的冷却系统设计与研究

DESIGN AND RESEARCH ON THE COOLING SYSTEM
OF PURE ELECTRIC VEHICLE MOTOR DRIVE SYSTEM

ABSTRACT

With the energy shortage and the demands of the people on environmental protection,
electric vehicles has been rapid development in recent years. And the motor as the "heart" of
electric vehicle, whose performance determine the performance of electric vehicles. One of key
issues is the motor and its controller cooling. The heat which generated during operation of the
motor that impact on motor’s physical, electrical and mechanical characteristics. When the tem-
perature rises to a certain extent, the electrical insulation material change occurs in nature, and
ultimately lose their insulating ability. On the other hand, with the increased of motor’s tem-
perature, motor's strength and hardness of the ponents will be gradually de-
creased. Constituted by the controller of ponents, also due to high temperature
caused by the performance of electronic devices decrease adverse effects, such as high tem-
peratures can cause s