Системы терморегулирования теплонагруженного оборудования электротранспорта


DOI: 10.34759/tpt-2021-13-7-296-307

Авторы

Васильев Л. Л.1*, Журавлёв А. С.1**, Поддубко С. Н.2***, Белевич А. В.2***

1. Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси , 220072, г. Минск, ул. П. Бровки, д. 15
2. Объединенный институт машиностроения, НАН Беларуси, Минск, ул. Академическая, 220072, Беларусь

*e-mail: lvasil@hmti.ac.by
**e-mail: zhuravl@hmti.ac.by
***e-mail: bats@ncpmm.bas-net.by

Аннотация

Представлен обзор способов охлаждения компонентов электрических и гибридных транспортных средств, отмечены достоинства и недостатки каждого из методов. Рассмотрены системы терморегулирования на базе двухфазных теплопередающих устройств (тепловых труб и термосифонов), обеспечивающие эффективный отвод избыточного тепла от охлаждаемых объектов. Проанализированы варианты использования тепловых труб и термосифонов для охлаждения и терморегулирования электрических компонентов электротранспорта. Отмечена привлекательность двухфазной пассивной теплопередачи для применения в электромобилях. Приведены схемы и подчеркнуты особенности разработанных двухфазных теплоотводящих устройств (пародинамический термосифон, кольцевые термосифоны с цилиндрическим и плоским испарителями, центробежная тепловая труба и др.). Предложены варианты их применения в системах терморегулирования транспортных средств с электроприводом.

Ключевые слова:

электротранспорт, терморегулирование, система охлаждения, тепловая труба, термосифон

Библиографический список

  1. Chan C.C., Cheng M. Vehicle Traction Motors. In: Encyclopedia of Sustainability Science and Technology, Ed. R.A. Meyers., NY: Springer New York, 2012. P. 11522. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-0851-3_800
  2. Красневский Л.Г. Автоматические трансмиссии: анализ и перспективы применения на гибридных и батарейных электромобилях. Ч. 1 // Механика машин, механизмов и материалов. 2020. Т. 51. № 2. С. 16–29.
  3. Huang J., Naini S.S., Miller R., Rizzo D., Sebeck K., Shurin S., Wagner J. A hybrid electric vehicle motor cooling system – design, model, and control // IEEE Trans. Veh. Technol. 2019. http://dx.doi.org/10.1109/TVT.2019. 2902135
  4. Singh K.V., Bansal H.O., Singh D. A comprehensive review on hybrid electric vehicles: architectures and components // J. Mod. Transp. 2019. V. 27. N 2. P. 77–107.
  5. Lei G., Zhu J., Guo Y., Liu C., Ma B. A review of design optimization methods for electrical machines // Energies. 2017. V. 10. 1962. DOI:10.3390/en10121962
  6. Gai Y., Kimiabeigi M., Chong Y.C., Widmer J.D., Deng X., Popescu M., Goss J., Staton D., Steven A. Cooling of automotive traction motors: Schemes, examples, and computation methods // IEEE Trans. Ind. Electron., 2019. DOI: 10.1109/TIE.20182835397
  7. Singh R., Lapp G., Velardo J., Long P.T., Mochizuki M., Akbarzadeh A., Date A., Mausolf K., Busse K. Battery cooling options in electric vehicles with heat pipes // Frontiers in Heat and Mass Transf. (FHMT). 2021. V. 16. N 2. DOI: 10.5098/hmt.16.2
  8. Vasiliev L.L., Rabetsky M.I., Grakovich L.P., Zhuravlyov A.S. Loop thermosyphon as one-turn annular pulsating heat pipe // International Journal of Research in Engineering and Science. 2019. V. 7. Iss. 2. Ser. 1. P. 19–32.
  9. Kuntanapreeda S. Traction control of electric vehicles using sliding-mode controller with tractive force observer // International Journal of Vehicular Technology. V. 2014. Article ID 829097. http://dx.doi.org/10.1155/2014/82909
  10. Tikadar A., Kumar N., Joshi Y., Kumar S. Coupled electrothermal analysis of permanent magnet synchronous motor for electric vehicles // Intersoc. Conf. Therm. Thermomechanical Phenom. Electron. Syst. ITHERM. 2020, July. P. 249–256.
  11. Yuan F.W., Yan Z., Sun Y., Tang Y. Thermal management integrated with three-dimensional heat pipes for air-cooled permanent magnet synchronous motor // Appl. Therm. Eng. 2019. V. 152, Febr. P. 594–604.
  12. Singh R., Mochizuki M., Saito Y., Yamada T., Nguyen T., Nguyen Ti. Heat pipes applications in cooling automotive electronics // Heat Pipe Science and Technology An International Journal. 2016. V. 7. N 1–2. P. 57–59.
  13. Kim J., Oh J., Lee H. Review on battery thermal management system for electric vehicles // Appl. Therm. Eng. 2019. V. 149, Febr. P. 192–212.
  14. Vasiliev L., Zhuravlyov A., Grakovich L., Rabetsky M., Vassiliev L.Jr. Flat polymer loop thermosyphons // Archives of Thermodynamics. 2018. V. 39. N 1. P. 75–90.
  15. Vasiliev L.L. Heat pipes in modern heat exchangers // Appl. Therm. Eng. 2005. V. 25. N 1. P. 1–19. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2003.12.004
  16. Васильев Л.Л., Конев С.В., Хроленок В.В. Интенсификация теплообмена в тепловых трубах. Минск: Наука и техника, 1983. 151 с.
  17. Авт. св. 653499 (СССР). Теплопередающее устройство / Васильев Л.Л., Богданов В.М. Бюллетень изобретений. 1979. № 11.
  18. Васильев Л.Л. Теплообменники на тепловых трубах. Минск: Наука и техника, 1981. 143 с.
  19. Nollau A., Gerling D. A new cooling approach for traction motors in hybrid drives. // Proc. 2013 IEEE Int. Electr. Mach. Drives Conf. IEMDC. 2013. P. 456–461.
  20. Nollau A., Gerling D. A flux barrier cooling for traction motors in hybrid drives // IEEE Int. Electr. Mach. Drives Conf. (IEMDC). 2015. P. 1103–1108. DOI: 10.1109/ IEMDC.2015.7409199
  21. Sun Y., Zhang S., Chen G., Tang Y., Liang F. Experimental and numerical investigation on a novel heat pipe based cooling strategy for permanent magnet synchronous motors // Appl. Therm. Eng. 2020. V. 170, Jan. 114970.
  22. Fang G., Yuan W., Yan Z., Sun Y., Tang Y. Thermal management integrated with three-dimensional heat pipes for air-cooled permanent magnet synchronous motor // Appl. Therm. Eng. 2019. V. 152, Febr. P. 594–604. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2019.02.120
  23. Kanonchik L.E., Vasiliev L.L. Charge dynamics of the low-pressure adsorbed natural gas Accumulator, using solid adsorbents, vapordynamic thermosyphon and recirculation loop // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2019. V. 143. 118374.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024