刘孟 杨晓荷

摘 要：本文介绍了汽车电动水泵（以下简称电动水泵）的效率计算方法，对控制器、电机、流体的效率测试方法及优化方案进行了简要概述。

关键词：电动水泵;效率;简要概述

1 前言

国六排放标准政策落地，新能源汽车市场逐步扩大，电动水泵作为新能源汽车热管理系统的重要部件，发挥着不可替代的作用。电动水泵的效率对整个热管理系统的功耗及冷却效果起着至关重要的作用，分析电动水泵的效率具有重要意义。

2 总成效率

电动水泵主要有控制器、电机、流体三部分组成，控制器驱动电机转子按照设定转速运行，转子带动叶轮以相同转速转动，从而实现冷却介质循环。电动水泵的效率有控制器、电机、流体共同决定。

3 控制器效率

电动水泵控制器是电动水泵的核心，一方面负责驱动电机，同时也负责和整车控制器ECU进行交互。控制器的效率测试一般需要使用功率分析仪等设备。

电动水泵控制器的效率与控制器自身的设计密切相关。控制器在未驱动电机运行时的静态电流应该尽量小，必要时应该增加控制器的低功耗模式（即休眠模式）。另外，控制器电路板上的布线方式，也会影响其效率，比如12V600W的电动水泵，控制器的硬件设计（包括布线规则、散热仿真等）需要更加仔细斟酌。此外，软件算法的设计都可能影响控制器的效率。目前，大部分控制器的效率可以达到90%以上，再进一步提升需要控制器设计更为严谨。

4 电机效率

电动水泵电机作为电动水泵的关键部分，实现电能到机械能的转化。电机的效率测试需要使用功率分析仪和测功机等设备。

要提高电机效率，本质是要降低电机损耗，电机的损耗分为机械损耗和电磁损耗。电流通过定子会产生铜损耗，而硅钢片中的磁场会引发涡流从而带来磁滞损耗，气息磁场高次谐波会产生负载上的杂散损耗，转子和轴转动过程中会有磨损损耗。

电机的铁损，可以使用质量好的硅钢片，降低磁滞上的损耗，或者加长铁芯长度，能降低了磁通密度，还可以增加绝缘涂层，另外热处理工艺也很关键。电机的通风性能比较重要，温度高了，损耗会增加，可以使用对应的冷却结构或者外加的冷却方式来减少电机的温升，降低摩擦上的损耗。

5 流体效率

电动水泵流体部分主要包括叶轮和泵壳，通过叶轮转动，实现冷却介质循环。流体的效率测试和传统机械泵原理相同，在传统机械泵性能台架上，由外部电动机通过皮带轮拖动叶轮按照一定转速运行，测试流体效率。

流体部分属于流体力学领域，机械结构对流体部分的效率影响较大。提高叶轮、导叶流道表面的光洁度，增加叶轮出口宽度，减小叶轮出口绝对速度等都可以提高流体部分的效率。

6 小结

电动水泵作为整车用电器的一种，对冷却系统发挥着重要的作用。电动水泵的效率对系统的功耗及冷却效果至关重要。分析電动水泵的效率，一方面可以通过试验直观地了解电动水泵总成及各部分的效率;另一方面，目前计算机技术高速发展，仿真分析可以在设计初期对产品进行初步评估和优化，控制器算法仿真、电机仿真、CFD分析等技术手段可以较真实地反映对应部件的设计参数，仿真数据与试验数据相结合，相互验证、共同评估，多方面、多层次、多角度对产品进行改进优化，提升产品性能及可靠性。

参考文献：

[1]程万铁.水泵效率影响因素分析及改进方法[J].居舍，2018（06）：168-169.

[2]臧薇.高效率汽车水泵的设计研究[J].中国设备工程，2017（15）：204-205.

作者简介：刘孟（1991-），男，河南西峡人，本科，主要从事电动水泵控制器试验工作。