什么是冷却系统用泵?使得水循环来抑制设备发热~
文章来源:松下电器机电
什么是冷却系统用泵?
使得水循环来
抑制设备发热
背景
冷却系统用泵是一个在冷却系统中产生水流的装置,它为了抑制设备发热而使得水循环,在30W到100W的输出功率下动作。它由叶轮、马达和逆变器组成,并具有一体化的圆筒形等外观特点。我们将在本消息中就泵的功能和系统配置进行解说,同时对构成的电子零部件进行介绍
PART 01
什么是冷却系统用泵?
安装在车辆上的冷却系统是为了抑制电池、马达等各种设备的发热设计而成的。冷却系统通过使得水在发热设备的冷却单元(夹套)中布置的管道内循环来冷却设备。泵的作用是使管道内的水强制流动。泵的输出功率通常在约30W到100W之间。其结构由叶轮(波轮)、马达等机械部分、以及控制马达的逆变器(马达控制器)电路板构成。这些零部件通常是一体化的,并具有圆筒形等外观特征。
图1 关于冷却用泵的内部结构
PART 02
关于市场和设备的趋势
随着包括EV(电动车)和ICE(Internal Combustion Engine:内燃机)在内的汽车数量的增加,预计安装的泵数量也将增加。此外,由于各种设备(电池容量、OBC输出功率、逆变器输出功率)的输出功率增加,发热量也呈现增加的趋势,因此要求进一步提高冷却系统的冷却性能,泵的输出功率本身今后也需要实现高输出化。
因此,构成冷却系统的电子零部件需要具备“大电流”、“低损耗”、“高耐热”、“高精度(温度)”等性能。
PART 03
包括泵在内的冷却系统的电路配置
总体配置
噪声滤波器:利用线圈和电容器来去除噪声
电压转换电路:通过使用FET等的开关电路来转换电压
电流测量:测量向马达的输出电流
栅极驱动电路:控制开关元件的栅极
控制电路:控制转换电路等
DC/DC转换器:为控制电路提供电源
通信IF:与外部的通信电路
图2 冷却系统的总体配置
PART 04
个别电路及组件
1 噪声滤波器
噪声滤波器电路抑制来自外部或其自身电路的噪声,防止电路误操作。滤波器上通常将大型的线圈和电容器组合在一起。
噪声去除/平滑
导电性聚合物混合铝电解电容器
❶ 藉由大容量、低ESR和高纹波性能,为电路的小型化/大功率化(低电压和大电流)做出贡献。
❷ 藉由支持高频的容量特性,为去除电路的高频开关化中所产生的广带宽和高频率噪声做出贡献。
电压转换
车载用功率电感器
❶ 藉由金属磁性材料的低损耗和大电流性能,为电路的小型化/大功率化(低电压和大电流)做出贡献。
❷ 藉由损耗特性的高频化(低ACR),为抑制电路的高频开关化损耗做出贡献。
2
电压转换电路
电压转换电路通过多个开关元件来转换电压。通过令开关元件On/Off来执行转换操作,但由于开关元件On/Off时会产生噪声,因此通常在元件(FET)的栅极端子插入电阻器来抑制驱动噪声。
开关元件栅极驱动噪声抑制
贴片电阻器
(小型高功率贴片电阻器)
❶藉由独特的电阻器图案、电极结构等实现小型高功率化,为电路的小型化做出贡献。
3
控制电路
通过水温传感器来实时监测在冷却系统内循环的水温。对于传感器获得的水温,调整冷却系统内泵的速度,以将系统内保持在适当的温度。
水温监视
温度传感器(汽车电子用)
❶藉由包覆成型焊接实现了防水性能以及业界最高等级的耐热性(-40℃~200℃)。
4
DC/DC转换器
DC/DC转换器主要由FET、线圈、电容器构成。为了去除输入部的噪声和使得输出部平滑,通常使用导电性聚合物混合铝电解电容器,为了进行电压转换,通常使用车载用功率电感器。
噪声去除/开关/平滑
导电性聚合物混合铝电解电容器
❶藉由大容量、低ESR和高纹波性能,为电路的小型化/大功率化(低电压和大电流)做出贡献。
❷藉由支持高频的容量特性,为去除电路的高频开关化中所产生的广带宽和高频率噪声做出贡献。
电压转换
车载用功率电感器
❶藉由金属磁性材料的低损耗和大电流性能,为电路的小型化/大功率化(低电压和大电流)做出贡献。
❷藉由损耗特性的高频化(低ACR),为抑制电路的高频开关化损耗做出贡献。
图3 在DC/DC转换器中使用的零部件
5
通信I/F
在通信I/F(通信)电路中,使用两根线缆与外部设备(CAN、Ethernet等)进行通信。此时,如果噪声或静电从通信线路混入,则可能会导致收发器IC故障。因此,作为用来预防静电噪声的措施通常插入片式压敏电阻器。
ESD噪声去除片式压敏电阻器
❶藉由具有广泛容量特性的产品阵容,在保持电路通信品质的同时,为抑制静电(ESD)噪声做出贡献。
❷片式压敏电阻器藉由其8~250pF的容量特性,支持从低速到高速的通信速度。
图4 在通信IF中使用的零部件
小结
冷却系统是通过水的循环来冷却设备,抑制设备发热的系统。预计今后随着EV和ICE车辆数量的增加,冷却系统及其配备的泵数也将增加。由于各种设备的输出功率也呈现增加的趋势,因此要求提高冷却系统的冷却性能,泵本身也需要实现高输出化。与此同时,构成冷却系统的电子零部件需要满足“大电流”“低损耗”“高耐热”“高精度(温度)”的要求。松下机电株式会社备有面向冷却系统的广泛的产品阵容(表1)。
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