相较于由于电机内绝缘的需求,水冷只能在电机壳外壁水套内进行散热;因为其良好的绝缘性,油冷可以直接在电机内部进行接触散热,效果更佳,因此也成为驱动电机散热首选。随着电驱动系统向高转速、高功率、扁线及多合一的发展,电机的单机散热需求快速上升,而系统集成化的发展趋势限制了通过外表面加速散热的路径,油冷电机凭借高冷却效率、高绝缘性与较小体积的优势成为技术演进方向。
扁线电机相对于圆线,除了在效率、功率密度、散热、体积重量等方面具有优势外,由于扁铜线间隙较大,冷却油易于渗透进入扁线绕组端部,带走中间层导体的热量,与油冷优势互补,推动了油冷应用的渗透。考虑到轻量化、降低成本、提高效率等因素,车企及电驱动厂商纷纷加速驱动电机、电机控制器、减速器向“三合一”或者“多合一”驱动总成演进,电驱系统“多合一”及整车高压化的迅速发展对散热需求提升,散热效率更高的油冷更适用。
表2 电子水泵和电子油泵的比较
新能源汽车热管理复杂度提升带动水泵单车用量增长,机械泵向电子泵的技术升级带动水泵单价增长。相对于燃油车,一般是单电驱 1 个,双电驱 2 个,现在还有些是4 电驱的,那么就需要 4 个电子油泵。混动变速箱里面用的油泵数量会更多,因为传统的发动机里面那块也有油泵。所以后续混动上量比较快的话,对于电子油泵需求也会有比较大的拉升。
表3 电子水泵的类型、应用及价格估测
根据国内新能源车的出货趋势和预测,未来五年,电子泵市场有望达到百亿规模。电子水泵市场,由以前的“弱、小、散”局面向规模化生产趋近,TOP5品牌市场占比超过60%。
目前主要的玩家主要为原先国内外机械水泵供应商及热管理零部件供应商转型电子水泵,包括博世、皮尔博格、爱信、博格华纳、大陆等国际Tier 1以及富奥股份、富临精工、银轮股份、圣龙股份、惠山泵业等自主厂商。在国内乘用车市场,自主品牌主机厂已实现国产化;外资/合资主机厂还保留博世、电装、爱信、麦格纳的部分份额。目前电子水泵竞争局势较为激烈,产品性价比成为核心竞争力,对供应商的成本、品质、良率控制能力提出高要求。
未来的发展机会,主要还是集中于大功率的电子水泵和电子油泵的新增应用市场。
电子油泵应用案例
1 特斯拉 Model 3 的油冷电机系统
特斯拉 Model 3 使用的油冷电机系统通过高效的电子油泵循环油液。其设计包括:
▶ 集成的热管理系统,结合电池和电机的冷却。
▶ 先进的控制算法,根据实时温度和工作条件优化冷却效果。
2 比亚迪的刀片电池与油冷电机结合
比亚迪采用了创新的刀片电池与油冷电机结合,通过电子油泵精准控制油液流量,提供有效的热管理方案,提升整车性能和安全性。
3 博世的电子油泵技术
博世提供的电子油泵解决方案广泛应用于各种新能源汽车,凭借其智能控制技术和高效设计,为电机和电池系统提供稳定的冷却支持。
部分电子油泵供应商
1 皮尔博格
皮尔博格可以为客户提供定制的电子油泵解决方案,覆盖50-600W。
以EC-E:EC motor External为例:
▶ 流量:最大30LPM 通常8-15LPM
▶ 压力:最大15bar 通常2-5bar
▶ 电压:13.5V
▶ 功率:最大500W 通常100-200W
▶ 通讯模式:PWM, LIN
▶ 电机:EC三相电动机
2 宁波圣龙
圣龙第三代新能源三合一产品—120W电子油泵已在2024北京车展亮相,该产品集成了油泵泵头、电机和控制器三个模块。采用了电机油冷、双电阻采样、油温及板温度实时监控等高新技术,实现了-40℃冷启动,在业界达到领先水平;通讯模式已覆盖LIN、CAN和CANFD等,产品通过平台化、模块化和一体化设计,实现了流体、结构、电磁及电控全技术链的设计和开发,具有低成本、低噪音、高可靠性和高效率的特点,具备强有力的市场竞争力。
3 尼得科
小型、低成本的第二代电动油泵C2MTL1已于2023年新一代开始量产,利用NIDEC无刷马达技术,实现了小型、高效。拥有70 ~ 700W丰富的型号。装载·安装形状也可灵活应对。
▶ 重量:644g
▶ 额定电压:12V
▶ 保证工作温度:-40~120摄氏度
▶ 通讯方式:LIN
▶ 流量:15L/min
▶ 输入电压:8~16V
4 绿传科技
绿川科技在电子油泵板块已具备年产10万台(套)产能,成功搭载在油冷电机、电驱动桥等多种产品上,具有优异的低温冷启动性能及宽温度域工作能力。产品可应用于多种场景——冷却、启停、润滑、动力等,最大流量达45L/min,最高压力可达20bar,同时也可依据客户需求,进行定制化开发。产品定制开发具有开发周期短、响应快、价格低的优势。可靠性方面,已率先完成8000h的可靠性运行验证,成为新能源汽车关键部件增量市场的领跑者。
下面以新能源油冷电机润滑泵EOP300-24-02型号为例:
▶ 额定功率:300W
▶ 最大流量:22L/min
▶ 额定油压:2.5bar
▶ 电机转速范围:200-4000rpm
▶ 该产品结构紧凑,体积小,响应快,噪声低,具有较强的低温冷启动性能
5 浙江三花
▶ 额定功率:20 W (standard) / 150 W (enhanced)
▶ 环境温度:-40 ℃ to 85 ℃ (higher on request)
▶ 工作电压:9 V to 16 V (12 V system) / 9 V to 28 V (24 V system)
▶ 最大流量:18 L/min
▶ 通信模式:LIN/CAN/CANFD
设计特点:
▶ 由高效三相无刷直流电机驱动
▶ 出色的NVH性能
▶ 通过变速控制按需调节流量
▶ 全面的自我保护功能和诊断信号
▶ OTA可用
▶ 直接油温检测(可选)
▶ 集成吸滤(可选)
▶ 逆流功能(可选)
6 江苏雷利
雷利在电子油泵方面主要客户为上汽集团,公司近年来在电子泵类产品线上不断开发拓展,已经具有相当的实力。
200W三相直流无刷泵:
▶ 电压:9-16V, 12V
▶ 转速:300-6100RPM, 4500RPM
▶ 控制方式:PWM
▶ 防护等级:IP6K9K/IP68
7 美的威灵汽车部件
作为美的威灵汽车部件在热管理系统布局研发的拳头产品之一,电子油泵完美适配油冷电机及系统热管理场景,满足电驱动高速油冷化趋势的需求,兼具“高性能,低噪音,高可靠性”品质出色。
▶ 温度区间:-40~95摄氏度
▶ 通讯模式:LIN/CAN/CANFD
▶ 工作噪音值:<44dB(A)
▶ 适用寿命:可达20000H
8 深圳南方德尔
南方德尔的电子油泵项目早在2021年通过了TUV莱茵ASPICE L2级认证评估,是国内首个完成集成式泡油的电子油泵产品,标志着南方德尔的软件开发及质量管控达到了国际领先水平。
▶ 额定功率:100-600W
▶ 工作电压:12V/24V
▶ 通讯方式:CAN2.0/CANFD
▶ 工作温度:-40~120摄氏度
9 盈智热管理
一体拉伸式壳体平台化设计,在结构上更加紧凑,重量更轻,且具备显著成本优势;
可按客户需求灵活选型,相对于市场上其他竞品整体更为优秀;
定子拼块式、转子单片大回转及磁钢表贴的设计,使得泵体效率更高、响应更快;
有感无刷电机的设计,可满足EV车型低温响应和PHEV全工况响应时间要求;
湿式电机的设计,保证电机和PCBA的散热需求,散热能力更优秀;
双滑动轴承设计,可保证承受较大载荷;
EMC性能可满足CISPR25-2016 LEVEL3;
▶ 工作环境温度:-40—105℃
▶ 极限工作油温:-40—140℃;
▶ 防护等级:满足IP67/IP6K9K;
▶ 齿轮排量:2.0—6.0cc/Rev
▶ 功率覆盖范围:100-300W
▶ 流量覆盖范围:1—25L/min
▶ 工况点效率:35%—45%
来源:RIO电驱动