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2025最新前瞻技术方案揭秘: 冷却润滑与热管理技术

2025最新前瞻技术方案揭秘: 冷却润滑与热管理技术 电动车千人会
2025-03-05
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导读:Dynamic E-Flow,探讨了高性能空心导线转子冷却技术在外部励磁电机中的应用潜力。在全球汽车产业面临稀土资源高度集中(中国供应占比68%)与永磁同步电机(PMSM)技术瓶颈的背景下,外部励磁同

- 关于最新Berlin CTI国际动力系统峰会发生的故事总结

- 文字原创,素材来源:cti研讨会


目录

1. Dynamic E-Flow:高性能空心导线转子冷却技术在外部励磁电机中的潜力

2. SK Enmove:面向电动驱动系统(EDU)的流体技术突破

3. Infineum:BEV专用电子流体(e-Fluids)的能效优化

4. MAGNA:电驱动桥平台新一代电驱专用油的开发

5. Flanders Make:高功率密度电机电子流体冷却技术研究概述

6. Shell:电动传动系统可持续润滑剂技术进展

7. Lubrizol:电动汽车润滑技术边界突破研究报告概述

8. TotalEnergies:关于端部绕组油雾冷却效益的仿真研究概述

9. IAV:纯电动汽车(BEV)的新型集成式制冷剂阀块解决方案


Dynamic E-Flow:高性能空心导线转子冷却技术在外部励磁电机中的潜力

Dynamic E-Flow,探讨了高性能空心导线转子冷却技术外部励磁电机中的应用潜力。在全球汽车产业面临稀土资源高度集中(中国供应占比68%)与永磁同步电机(PMSM)技术瓶颈的背景下,外部励磁同步电机(EESM)因无需稀土材料而备受关注。然而,其低速扭矩不足、散热效率低等问题制约了应用推广。Scheiffele通过空心导线转子直接冷却技术,系统性解决了上述挑战。报告主要提了几点内容,从三方面概述下:
技术突破与成果
  • 热效率:内置冷却通道的空心导线使转子温度降低38%(从130°C至80°C),材料寿命与绝缘可靠性显著提升。

  • 性能跃升:最大持续电流翻倍(30A→60A),配合匝数优化(140→85匝),电感降低30%动态响应速度提升20%。在低转速区域(1000rpm),电磁效率提高3.8%最大扭矩增至665Nm(+5%)

  • 可行性验证:Altair FluxMotor仿真与液压实验(50-100°C温升场景)交叉验证,冷却系统压力-流量特性与理论模型误差<5%,极端工况下扭矩损失仅0.2%

图片来源:Dynamic E-Flow

应用场景与挑战

该技术尤其适用于工程机械、矿山设备等重载低速场景,有望替代依赖稀土的永磁方案。但需应对两大核心挑战:

  • 制造成本:空心导线加工与液-电复合路径集成复杂度推高生产成本约15%

  • 系统风险:泄漏隐患与转子动平衡问题需通过模块化设计优化。

报告核心解答

  • EESM如何通过冷却技术创新突破低速扭矩瓶颈?

  • 空心导线技术如何同时实现温度控制与效率提升?

  • 从仿真到实验,哪些数据验证了技术的可行性?

  • 未来规模化应用需跨越哪些技术和经济壁垒?

图片来源:Dynamic E-Flow

Infineum:BEV专用电子流体(e-Fluids)的能效优化

Infineum,聚焦于BEV专用电子流体(e-Fluids)的能效优化研究,旨在探讨不同传动液参数(基础油类型、黏度特性和添加剂配方)对电动驱动单元(EDU)能量效率的影响。通过结合WLTP标准循环测试与稳态工况实验,研究团队在25°C至70°C的油温范围内,评估了多款候选流体的性能。测试流体(Fluid A至Fluid F)基于不同基础油(Gr III、Gr IV)、黏度等级(KV40为10.5至128.7 cSt),以及是否添加边界摩擦改进剂进行分类,重点分析了其在流体动力润滑、混合润滑与边界润滑三种摩擦机制下的摩擦特性

本研究主要回应了以下问题:

  • 如何量化基础油选择黏度参数对电动驱动单元能效的影响

  • 添加剂配方在哪些润滑阶段对摩擦损失起到关键调控作用?

  • WLTP测试与稳态实验如何互补验证流体性能?

  • 不同温度条件下,流体动力润滑与边界润滑的占比如何变化?

  • 未来电子流体开发,需优先平衡哪些性能参数以实现更高的能量效率?

图片来源:Infineum

SK Enmove:面向电动驱动系统(EDU)的流体技术突破

SK Enmove,全面展示了面向电动驱动系统(EDU)的流体技术突破。针对电动汽车对效率、热管理材料兼容性的严苛要求,报告揭示了三大核心矛盾:

  • 传统自动变速箱油(ATF)通用方案难以满足高速电机的耐久需求

  • 低粘度趋势(<4cSt@100℃)与齿轮损伤防护的矛盾

  • 电气绝缘材料相容性(如铜腐蚀<50ppm)与氧化稳定性的平衡难题

技术策略与突破
公司提出三大差异化流体平台:

  • EVF#1(载荷增强型):通过复合润滑剂体系将FZG抗胶合等级从传统ATF的7级提升至10级,低温动力粘度(-40℃)由6700cP降至3320cP,解决高速齿轮箱的微点蚀问题

  • EVF#2(低牵引型):采用III+/IV类基础油与牵引助推剂组合,牵引系数降低45%,热导率突破138mW/m·K,闪点提升至216℃,兼顾高转速散热与高低温稳定性

  • EVF#3(抗腐蚀型):零硫技术将168小时铜腐蚀量从275ppm控制至50ppm,配合特殊抗氧化剂,在终身免维护设计下保持△KV100增量仅2%。实测表明,新配方可使电驱动系统效率提升2.1%,续航延长5%

图片来源:SK Enmove

遗留的行业思考

  • 如何在追求低粘度时确保微米级减速齿轮的边界润滑防护?
  • 高压电控系统引发的电化学腐蚀是否可通过流体介电特性彻底破解?
  • 终身免维护设计中,如何平衡基础油的氧化安定性与添加剂的消耗速率?
  • 三相交流磁场环境下的流体抗泡性能是否成为下一代技术瓶颈?
图片来源:SK Enmove

MAGNA:电驱动桥平台新一代电驱专用油的开发

Magna Powertrain与Fuchs Lubricants合作,针对电驱动桥(eAxle)平台开发新一代电驱专用油(EDF),旨在解决纯电动车传动系统的多重挑战。项目从Magna的电驱动单元(EDU)产品需求出发,涵盖扭矩管理、能效优化及耐候性能,重点关注润滑油的摩擦学、寿命、湿式离合器摩擦控制与泡沫特性四大核心问题

图片来源:Magna Powertrain

摩擦学与效率优化,通过MTM试验与Stribeck曲线分析,优化低粘度油品在宽温域下的摩擦系数,结合PAO/酯类基础油与抗磨添加剂,匹配齿轮与轴承的高扭矩承载需求。寿命测试通过台架与系统验证,评估抗氧化添加剂与铜相容性,确保油品在极端热负荷下的稳定性。针对湿式离合器,采用GK摩擦试验台,平衡高/低转速下的摩擦曲线,结合密封材料兼容性测试,规避因水分渗入引发的NVH问题。泡沫控制则通过多老化条件下的抗泡剂筛选,优化油品在电机高速(35,000 rpm)下的空气释放特性,减少泵送损耗。

图片来源:Magna Powertrain

最终,双方基于50余种候选配方,选定满足能效、寿命与成本平衡的方案,实现润滑油在eAxle系统的多目标协同优化。

报告核心回答的问题:

  • 如何平衡电驱油的高效润滑材料兼容性
  • 高扭矩与热负荷下如何保障油品寿命
  • 湿式离合器如何避免摩擦引发NVH问题?
  • 电机高速运转下如何抑制油液泡沫
  • 多冲突需求下配方选择与验证策略是什么?

Flanders Make:高功率密度电机电子流体冷却技术研究概述

随着电动汽车及高精密装备的快速发展,高功率密度电机的散热问题成为制约设备性能的关键瓶颈。Flanders Make,针对传统风冷、液冷存在的热交换效率不足与结构复杂度矛盾,提出基于电子流体相变冷却的新型解决方案

研究团队通过引入新型介电流体介质,结合模块化歧管设计,实现三维多通道立体冷却布局,使散热路径缩短40%。创新性地将智能温控模块集成于定子绕组层间,利用流体动态阻抗特性响应负载变化,达到峰值工况下80kW/kg的持续散热能力

图片来源:Flanders Make

实验数据显示,该技术使电机功率密度提升至传统结构的1.8倍核心温升降低26K,同时在振动(8G)、湿度(IP67)等恶劣环境下维持稳定工作特性。

报告重点论证了介质载流特性与电磁干扰的兼容性优化方案,揭示了多物理场耦合对冷却效率的影响规律。通过对比不同黏度流体的循环经济性指标,建立全生命周期运维成本模型,证明新系统在20万公里模拟测试中可实现循环损耗降低52%。不过研究也指出纳米添加剂沉淀、低温启动性能等工程化挑战仍需突破。

本报告主要回应了以下核心问题:

  • 如何在有限体积内实现400W/cm³级散热密度的突破?
  • 电子流体冷却如何平衡介电强度与导热性能的协同提升?
  • 动态阻抗控制策略如何应对瞬时功率波动带来的散热需求?
  • 三维冷却结构对电磁场分布产生哪些颠覆性影响?
  • 该技术路线在质量功率密度与经济性指标之间达到何种平衡点?
图片来源:Flanders Make

Shell:电动传动系统可持续润滑剂技术进展

壳牌,展示了针对电动商用车传动系统可持续润滑剂解决方案,重点围绕硬件布局、润滑剂性能需求及全生命周期碳减排展开研究。电动传动系统采用中央驱动设计,以电机替代内燃机,其润滑需求因干/湿电机集成方式而异:湿电机同时满足齿轮润滑与电机冷却,而干电机依赖独立轴承润滑。壳牌指出,电动传动润滑剂需全面提升效率(低粘度设计)电气绝缘性铜兼容性热稳定性,同时减少摩擦与泡沫生成。

图片来源:Shell

本报告主要回应了以下核心问题:
  • 电动传动系统润滑剂需具备哪些新型性能指标
  • 低粘度与酯类润滑剂在何种工况下能效优势最显著?
  • 壳牌如何通过润滑剂生命周期管理降低整体碳足迹?
  • 润滑剂技术如何间接提升电动车辆续航能力?
图片来源:Shell

Lubrizol:电动汽车润滑技术边界突破研究报告概述

Lubrizol,基于最新添加剂技术开发的超低粘度电子流体(S-ULV e-Fluid,100°C黏度1.9 cSt),通过系统性测试验证了其对电动汽车传动系统的多重优化。

该技术通过精准调控黏度,在保障关键部件保护的前提下,显著提升散热能力——全传动测试中绕组温度降低6.6°C,WLTC循环测试显示驱动效率提升0.9%、回收效率提升0.3%。其硫含量<20ppm的创新配方通过ASTM D130铜腐蚀测试、HIHO气液双相腐蚀测试及新型导线腐蚀测试,证明了卓越的防铜腐蚀性能,有效避免电解液蒸气对电路板的侵蚀。

图片来源:Lubrizol

同时,FE-8轴承磨损测试与240小时高能耐久测试显示,该超低黏度流体在齿轮/轴承保护表现上甚至优于4倍黏度的传统产品,打破了“低黏度=低耐久”的认知边界。热管理模型进一步证实,降黏主要通过增强热对流效应优化散热,而热导率与热容特性与传统油品接近。这项技术旨在支持下一代电驱系统实现更高能量密度与长寿命的兼容

本报告主要回应了以下核心问题:
  • 电子流体黏度可降低至何种极限而不损伤硬件?
  • 如何通过添加剂创新实现铜腐蚀全相态防护
  • 超低黏度如何影响系统效率与热管理能力
  • 极端降黏场景下,如何保障齿轮/轴承耐久性
  • 新型测试方法(如HIHO/CDT)如何更真实评估腐蚀风险?
图片来源:Lubrizol

TotalEnergies:关于端部绕组油雾冷却效益的仿真研究概述

TotalEnergies,通过仿真与实验相结合的方法,系统探讨了在永磁同步电机端部绕组引入油雾冷却技术的效果,并验证其对电机热管理性能提升的显著作用。

研究基于一款叶状永磁同步电机原型,通过在端部绕组顶部设单点喷射(流量6L/min、油温60℃),实现了绕组平均温度降低40℃,热点区域温度降幅达45℃;磁体平均温度降低30℃,有效突破了传统水冷(720L/h,65℃冷却液)的温控瓶颈。在6000rpm、50kW工况下,结合65℃水冷与40℃油冷(360L/h)的混合冷却方案进一步降低了关键组件温度,进而提升了连续扭矩与功率密度。

同时发现,绕组温度阈值(≤160℃)与磁体温度阈值(≤140℃)的限制通过油冷技术的协同作用得以显著优化,且实验数据与仿真模型高度吻合(如端部绕组温度预测误差仅5.9℃)。报告最后验证了油温参数(40-80℃)对冷却效率的直接影响,为高功率密度电机的热管理设计提供了重要参考。

本报告主要回应了以下核心问题:
  • 油雾冷却技术可使电机关键部件温度降低多少?
  • 不同油温与冷却液组合如何影响热管理效能?
  • 实验数据是否支撑仿真模型的可靠性?
  • 油冷技术如何突破传统水冷方案的温度限制?
  • 热性能提升对电机功率密度的增益具体表现为何?
图片来源:TotalEnergies

IAV:纯电动汽车(BEV)的新型集成式制冷剂阀块解决方案
随着新能源汽车技术的演进,热管理系统正经历从"组件级"向"系统级"的范式转移IAV,提出针对BEV的新型集成式制冷剂阀块解决方案,旨在应对多重挑战:多子系统协调(如电池、电驱、座舱等)、更严格温度精度要求、差异化热负荷分配能源效率优化
图片来源:IAV
研究发现,高度集成化阀体设计可通过简化管路连接、降低压降损失等手段减少14%的系统复杂性与成本,同时提升热管理响应速度。其核心控制逻辑包括:智能阀门调节、多温区协同分配、能量回收优化,从而兼顾快充性能、部件稳定性与乘员舒适性。IAV作为技术供应商,展示了从概念设计到量产落地的全流程支持能力,并预告下一步将探索基于预测算法的动态热管理与碳减排集成方向。
图片来源:IAV
本报告主要回应了以下核心问题:
  • 如何应对BEV热管理系统日益增长的复杂性
  • 集成式阀体设计,如何实现成本与性能的平衡
  • 新型阀门控制逻辑,怎样提升多目标管理效率?
  • 未来热管理系统,需突破哪些关键技术瓶颈?
  • 该方案如何在不同驾驶场景下保障快充能力与耐久性?
图片来源:IAV


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