马勒直冷式“多合一”机油管理模块，帮助提升电机功率

2020年10月27日《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中提出到2035年，乘用车电机比功率要达到7.0kW/kg，电机系统超过80%的高效率区（电机效率>95%）。随着新能源汽车对电机功率密度要求越来越高，散热效率的要求也在不断的提高。同时随着驱动系统集成化的发展趋势，对系统的散热能力也提出了更高的要求。因此相比间接的水冷解决方案，散热效率更高的直接式油冷解决方案需求将迎来快速增长，根据IHS预测到2030年油冷的市场份额将提升至35%以上。

马勒紧凑高效的“多合一”机油管理模块

为满足搭载油冷动力总成的电动车日益增长的机油管理需求，马勒开发了一款集成了过滤器、电动机油泵和机油冷却器的“多合一”机油管理模块。马勒的这项创新能够帮助汽车厂商应对日益提升的电驱动性能所带来的挑战。

图1：机油管理模块所包含的零件

马勒“多合一”机油管理模块差异化优势

马勒在开发新款机油管理模块时，首先要考量的是要满足直冷式动力总成所需的全部必要功能，包括冷却、过滤和机油输送。确保系统内部最小的压力损失、尽可能小的重量、良好的噪音表现和安装灵活性都是必须具备的特质。减少与动力总成的接口意味着安装时需要更少的零件，花费更少的时间和精力，可以降低整车重量，降低成本。

成本更低，更智能的油路热管理

为了减少冷启动初期的压力损失，并快速调节回路中的油（图2，左侧），可以打开旁通阀绕过机油冷却器。这项功能可以通过蜡节温器等装置来实现，它根据温度大小可以关闭旁通阀使机油通过冷却器。加热后的蜡节温器可加快打开速度：蜡在加热后，即使机油体积流量较低，仍可使阀门更快打开。电控节温器使打开速度大大加快（图3，右侧）。因此，该解决方案是传统上带比例阀的直接控制节温器的低成本替代方案。最佳控制范围约为45°C-60°C。特别是对于商用车应用，阀门的快速打开有利于降低油耗。例如，可以实现低压降 (250 kPa) 和高达150 L/min(100°C) 的流量，从而在短时间内快速加热油路。

图2：机油管理模块的布局（左）及电控节温器（右）

已获专利的压力侧过滤方案，更高效、更灵活

已获专利的压力侧过滤方案使得对机油泵的类型、尺寸和功率的选择更加灵活。这种设计极大减少了机油泵吸入侧起泡和穴蚀的风险，泵流量由此得以增加，在低流量时也可获得更有效和精确的控制。在60度到80度的温度范围内，可以实现20L/min的体积流量。

并且，机滤所采用的全合成过滤材料，可以满足11微米颗粒50%的高过滤效率，以及70度时100mbar的低压力损失。滤材由两层材料构成，一层PET无纺布作为主滤材，以及一层作为支撑层的PBT材料。滤材所具有的高透气性，可以实现超低压力损失，保证良好的冷启动性能和耐久性能。

图3：机油滤滤芯（左）和两层材料的微观结构（右）

第三代油冷器，换热效率更高、重量更轻

在为纯电和混合动力驱动系统选择油冷器时，关键要求是足够的冷却性能和油侧极低的压降。油冷器的压降以及油路中的其他部件决定了电动油泵的排量，从而决定了动力系统中的功率损失程度。为满足电驱动的要求，马勒目前正在开发下一代油冷器，重量减轻多达10%，堆叠高度降低多达15%，并且与冷却性能相当的当前油冷器相比，压降减少高达5%。这主要通过优化冷却液侧的热传递来实现。与内燃机油路相比，电力驱动系统油路中的工作压力和爆破压力更低，因此可以使用壁厚优化的部件。 

图4：马勒油冷器

滑动钟摆式电动油泵，整体效率更高

为了有效排出电机运行时产生的废热，通常采用水-乙二醇冷却液在水套中循环散热冷却。如果直接用绝缘油冷却转子和定子，可以显著提高冷却性能。

由于没有可用的连续机械输入，因此纯电和混合动力汽车中的部件冷却需要电动油泵。湿式油底壳和干式油底壳润滑系统都需要在–40°C至+130°C的温度范围内将油输送到相关的用油零件。电动油泵的技术要求与内燃机油泵差异很大。所需的体积流量通常较低，且油压大小也低于典型的内燃机应用。除了所需的冷却性能外，最大泵功率的需求在很大程度上取决于通过管道、过滤器和油冷器等部件的压降，以及泵本身的功耗损失。油泵可由集成的PWM、CAN、LIN等通信系统控制运行。由于具有所需的高容积效率和机械效率，并在内燃机应用中表现出的良好耐磨损性能，马勒滑动钟摆式油泵是适用于电动动力系统的泵的类型。与电动内齿轮泵和叶片泵相比，无论油压和泵速如何，滑动钟摆式电动油泵的整体效率更高。在供油的低压范围内，由于滑动钟摆式油泵的容积效率较高，这种优势会随着速度的提高而增加。与电动内齿轮和叶片泵相比，在2.5-8 bar范围内的油压和2,000 rpm的转速下，滑动钟摆式油泵的效率高出7-12个百分点，在4,000 rpm的转速和4-8 bar的油压范围内，效率最多可高出20个百分点。

图5：马勒滑动钟摆式油泵

低噪音水平

低噪音水平对于电动动力系统尤为重要，通过优化模块结构设计可以实现。声学开发期间的模拟证实了这一点，并通过测量油泵和模块外壳上的加速度传感器的结构噪声进行了验证。与采用铝制外壳的油管理模块相比，全塑料模块由于基础材料的杨氏模量较低，会带来更大的声学问题。相关区域的加强元件可以显著提高塑料模块的固有频率，随后将声压级降低到60 dB(A)以下。

广泛的应用范围及成熟的开发和生产经验

基于马勒直冷式“多合一”机油管理模块的先进理念和优越的性能表现，此产品已在欧洲某高端乘用车客户的电动车平台批量使用， 并与全球范围包括中国在内的多家主流客户洽谈中。

图6：针对轻型车辆和重型车辆的推荐机油管理模块设计