Chương 2 : HỆ THỐNG ẮC QUY TRÊN XE RENAULT ZOE
3.6 Hệ thống làm mát động cơ điện và bộ điều khiển xe Renault ZOE 2020
3.6.4 Hệ thống làm mát điện tử công suất
Làm mát cho hệ thống điện tử công suất để đảm bảo hệ thống không bị quá nhiệt nhằm tăng tuổi thọ và hiệu suất làm việc của hệ thống.
Module biến tần (IGBT) là trung tâm của bộ biến tần công suất xe điện. IGBT điều khiển nguồn điện được cung cấp cho động cơ bằng cách bật và tắt điện áp của ắc quy cao áp ở tốc độ cao và chúng chiếm phần lớn chi phí tạo nên biến tần. IGBT tạo ra rất nhiều nhiệt trong quá trình chuyển đổi và bắt buộc phải giữ cho chúng mát trong suốt quá trình làm việc. Điển hình cho điều khiển nhiệt IGBT là làm mát bằng chất lỏng, hiện tại có 2 loại làm mát bằng chất lỏng chủ yếu cho module biến tần là:
Làm mát gián tiếp bằng chất lỏng
Đối với làm mát gián tiếp bằng chất lỏng. Tấm tản nhiệt cho module biến tần được dán vào mạch làm mát bằng chất lỏng sử dụng mỡ tản nhiệt. Chất lỏng là một hỗn hợp tiêu chuẩn 50/50 của nước làm mát và chất chống đông ô tô. Việc sử dụng phương thức làm mát này đã được chứng minh là hiệu quả hơn so với làm mát bằng khơng khí trong ứng dụng xe điện, nhưng nó có cịn thể được cải thiện hơn nữa.
96 Nhưng khi so sánh với làm mát kiểu trực tiếp thì lại khơng tối ưu bằng. Cơ sở của phương thức này là một tấm tản nhiệt được ghim giúp tiếp xúc trực tiếp với chất làm mát dạng lỏng.
Làm mát trực tiếp bằng chất lỏng
Renault ZOE đã áp dụng làm mát bằng chất lỏng trực tiếp, loại bỏ các lớp không dẫn nhiệt giữa khuôn IGBT và bộ tản nhiệt. Điều này dẫn đến trở kháng nhiệt thấp hơn với hiệu suất làm mát được cải thiện 35% và dẫn đến hiệu suất biến tần cao hơn.
Hình 3.37:Cấu tạo tấm tản nhiệt trực tiếp
Các module biến tần được làm mát bằng chất lỏng trực tiếp trải qua nhiệt độ thấp hơn tại các điểm hàn quan trọng. Điều này có nghĩa là giảm rủi ro khi hoạt động dẫn đến giảm các quá trình quá nhiệt trên các module biến tần và làm tăng tuổi thọ của biến tần lâu hơn, đặc biệt quan trọng trong môi trường đơ thị do các tình huống giao thơng dừng và đi lặp lại. Hơn thế nữa, việc bôi mỡ tản nhiệt trong bộ biến tần làm mát bằng chất lỏng gián tiếp là một việc quan trọng cần được kiểm tra và rất dễ bị hỏng. Bằng cách loại bỏ lớp mỡ tản nhiệt trong thiết kế làm mát trực tiếp bằng chất lỏng, việc lắp ráp biến tần được thực hiện nhanh hơn, dễ dàng hơn và đáng tin cậy hơn.
Làm mát gián tiếp bằng chất lỏng yêu cầu phải bôi một lớp mỡ tản nhiệt giữa tấm đế IGBT và bộ tản nhiệt. Bất kỳ sự thay đổi nào về độ dày của mỡ tản nhiệt đều gây ra sự không đồng nhất về nhiệt độ. Trong khi hoạt động, trải qua sự thay đổi nhiệt độ và tạo ra các biến đổi, vì nó bao gồm các vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau. Điều này dẫn đến tấm nền IGBT bị cong và theo thời gian, gây ra hiện tượng di chuyển mỡ tản nhiệt,
97 biến đổi trở kháng nhiệt sâu hơn và cuối cùng là hỏng hóc của biến tần. Ngược lại, phương pháp làm mát bằng chất lỏng trực tiếp không yêu cầu lớp mỡ tản nhiệt và hầu như loại bỏ nguy cơ thay đổi trở kháng nhiệt.