一种用于轮毂电机的冷却系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于轮毂电机的冷却系统，所述冷却系统包括散热器、PDU/DCDC/OBC三合一装置、轮毂电机和轮毂电机控制器；所述轮毂电机内设有用于冷却轮毂电机定子线圈的冷却水套，以及与冷却水套连通的自吸泵；所述散热器的冷源出口依次与PDU/DCDC/OBC三合一装置和轮毂电机控制器的内部连通，轮毂电机控制器的冷却液出口与轮毂电机内部的自吸泵进水口连通，自吸泵内部与冷却水套连通；自吸泵的出水口通过冷却水管与散热器的冷源入口连通。本发明专利技术的有益效果为：本发明专利技术所述冷却系统不需要专用水泵，整车电能消耗降低，对续航能力有一定提升；所述双向柱塞泵装配在冷却水套内，通过与轮毂轴承的回转凸轮结构其轴向作用产生泵吸效果，实现冷却液的流通。实现冷却液的流通。实现冷却液的流通。

【技术实现步骤摘要】
一种用于轮毂电机的冷却系统


[0001]本专利技术涉及冷却
，具体涉及一种用于轮毂电机的冷却系统。

技术介绍

[0002]轮毂电机驱动是新能源汽车的重要发展方向之一，其原理便是将电机安装在汽车轮辋内，由电机直接驱动车轮，省掉了传统的传动装置。以某款轮毂电机为例，结构形式如图1所示（图1中1
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车轮、2
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轮毂电机外转子、3
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制动碟、4
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冷却水管接口、5
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低压信号线束接口、6
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高压线束接口、7
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制动卡钳、8
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轮毂电机定子）。
[0003]用于新能源乘用车搭载的大多数是外转子轮毂电机，因其采用直接轮内驱动，省去了传动部件，传动结构简单以及驱动方式灵活。为提升电机的功率密度和扭矩密度，现在的电机多采用三相交流永磁同步电机，但由于当前所用钕铁硼永磁体技术所限，一般在180℃左右开始退磁。由于车辆的行驶工况复杂，特别是在重载爬长坡的时候，温升很快，虽然在电机设计的时候会考虑到最大温升及预留一定的安全系数，但在实际使用时的不确定性，以及零件和材料的性能衰减，还有受到不同道路和极端环境的影响，经常会出现设计与实际不符的情况，特别是在当前车用轮毂电机驱动发展尚不成熟的情况下，需要一种更加高效、可靠的冷却系统。
[0004]外转子永磁同步电机正在向高功率密度发展，其中减小体积不仅能提升功率密度，还能降低成本，但是为了满足需要的扭矩，一般是提升磁密，而导磁硅钢片在达到1.95T以后就很难再提升，且大部分驱动电机在峰值运行时都处于饱和状态，目前技术水平已然无法继续提升磁密。因此，为提升功率密度，在当前情况下，最理想的当然是改善电机的散热措施。
[0005]对于绝大多数轮毂电机采用的永磁同步电机冷却系统，其散热技术发展进入了成熟期，根据电机效能情况，择优选择空气冷却、液体冷却、混合冷却。目前，所有的研究基本集中在对电机内部的散热，特别是对水道的优化和冷却方式选取上，但由于目前对轮毂电机的工况采集数量不足，所有的研究内容差不多都是从集中电机移植过来的，效果并没有质的飞跃，对电机可靠性的提升有限。
[0006]目前，常采用如图2所示的轮毂电机系统冷却方案：水泵将散热器内的冷却液先行泵入控制器（有些要先泵入PDU或“三合一”），从电机控制器流出的冷却液分成两条支路，分别进入左、右轮毂电机（有的也会由一条主路分别流过左、右电机），最后分别从电机流出的冷却液合成为一条主路流入散热器进行散热；其中，对进入电机的冷却液一般都是要求低于65℃，且在电机内部最高温度低于140℃。图3为某车型上所采用的轮毂电机液冷系统，（图3中：9
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散热器、10
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冷却水泵、11
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PDU/DCDC/OBC三合一、12
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右轮毂电机、13
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左轮毂电机、14
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冷却水管、15
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轮毂电机控制器），冷却液的循环流程为：9
→
10
→
11
→
15
→
12/13
→
9。水泵10将从散热器9流出的冷却液泵入三合一11，冷却液从三合一11流出后经过长冷却水管14流入电机控制器15，然后从电机控制器15流出的冷却液分成左、右两条支路，分别进入左、右轮毂电机12/13，最后分别从轮毂电机12/13流出的冷却液合为一条主路流入散热器9
进行散热。
[0007]然而，在应用现有技术方案对轮毂电机进行冷却时，存在以下问题：（1）由原有的一个集中电机驱动改为两个或四个轮毂电机驱动，电机数量的增加及轮毂电机对大扭矩的需求，都会导致系统的散热量提高很多，原有散热器9的尺寸可能难以满足散热要求，存在散热不足和散热不及时的问题。
[0008]（2）一旦外置的水泵出现问题，冷却系统将无法工作，而电机温度则会快速上升，如果在其它策略失效的情况下，电机可能会烧坏，可靠性差。
[0009]（3）当轮毂电机本体和控制器集成为一体时，由于空间布置原因，现行的冷却系统将非常复杂，而且流阻增加导致冷却效果并不理想。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种散热效果好、能耗低、可靠性高的用于轮毂电机的冷却系统。
[0011]本专利技术采用的技术方案为：一种用于轮毂电机的冷却系统，所述冷却系统包括散热器、PDU/DCDC/OBC三合一装置、轮毂电机和轮毂电机控制器；所述轮毂电机内设有用于冷却轮毂电机定子线圈的冷却水套，以及与冷却水套连通的双向柱塞泵；所述散热器的冷源出口依次与PDU/DCDC/OBC三合一装置和轮毂电机控制器的内部连通，轮毂电机控制器的冷却液出口与轮毂电机内部的自吸泵进水口连通，自吸泵内部与冷却水套连通；自吸泵的出水口通过冷却水管与散热器的冷源入口连通。
[0012]按上述方案，所述轮毂电机包括轮毂轴承、定子机架、绕有线圈的定子、压装有磁钢的转子、自吸泵和用于冷却定子线圈的冷却水套；所述轮毂轴承的内圈与安装有定子的定子机架固连，轮毂轴承的外圈为与转子适配的外圈法兰面；所述自吸泵为安装在冷却水套内的双向柱塞泵，双向柱塞泵的顶杆与可外圈法兰面接触，转子带动外圈法兰面旋转时，双向柱塞泵的顶杆发生轴向移动；所述双向柱塞泵的进水口与电机控制器的冷却液出口连通，柱塞泵的出水口与电机控制器的冷却液入口连通；所述定子和冷却水套同轴装配在定子机架上，冷却水套内开设有流道，流道与双向柱塞泵的内部连通；当双向柱塞泵的顶杆发生轴向移动时，双向柱塞泵和冷却水套内的冷却液流动，与定子热源进行对流换热。
[0013]按上述方案，所述轮毂轴承的外圈法兰面增设有沿轴线方向凸起的回转凸轮结构；顶杆与可回转凸轮结构接触，转子带动外圈法兰面旋转时，回转凸轮结构推动双向柱塞泵的顶杆发生轴向移动。
[0014]按上述方案，所述双向柱塞泵包括与顶杆相连的泵体，以及同轴布置在泵体内的第一泵腔和第二泵腔；所述第一泵腔两侧分别设进水口和出水口，第一泵腔和第二泵腔之间分别设有连通二者的四个单向阀；所述柱塞安装第二泵腔内，柱塞可在顶杆的带动下沿轴向往复移动；柱塞将第二泵腔分隔为上腔体和下腔体，上腔体和下腔体分别通过两个单向阀与第一泵腔连通；柱塞可在顶杆的带动下轴向移动。
[0015]按上述方案，四个单向阀分别为第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀；当顶杆处于下降阶段时，第一单向阀和第四单向阀打开，第二单向阀和第三单向阀关闭，冷却液通过进水口经第一单向阀进入上腔体，同时在下腔体经第四单向阀从出水口流出；当顶杆处于上升阶段时，第二单向阀和第三单向阀打开，第一单向阀和第四单向阀关
闭，冷却液通过进水口经第二单向阀进入下腔体，同时在上腔体经第三单向阀从出水口流出。
[0016]按上述方案，所述双向柱塞泵有三个，周向均匀间隔安装在冷却水套。
[0017]按上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于轮毂电机的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统包括散热器、PDU/DCDC/OBC三合一装置、轮毂电机和轮毂电机控制器；所述轮毂电机内设有用于冷却轮毂电机定子线圈的冷却水套，以及与冷却水套连通的自吸泵；所述散热器的冷源出口依次与PDU/DCDC/OBC三合一装置和轮毂电机控制器的内部连通，轮毂电机控制器的冷却液出口与轮毂电机内部的自吸泵进水口连通，自吸泵内部与冷却水套连通；自吸泵的出水口通过冷却水管与散热器的冷源入口连通。2.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述轮毂电机包括轮毂轴承、定子机架、绕有线圈的定子、压装有磁钢的转子、自吸泵和用于冷却定子线圈的冷却水套；所述轮毂轴承的内圈与安装有定子的定子机架固连，轮毂轴承的外圈为与转子适配的外圈法兰面；所述自吸泵为安装在冷却水套内的双向柱塞泵，双向柱塞泵的顶杆与可外圈法兰面接触，转子带动外圈法兰面旋转时，双向柱塞泵的顶杆发生轴向移动；所述双向柱塞泵的进水口与电机控制器的冷却液出口连通，柱塞泵的出水口与电机控制器的冷却液入口连通；所述定子和冷却水套同轴装配在定子机架上，冷却水套内开设有流道，流道与双向柱塞泵的内部连通；当双向柱塞泵的顶杆发生轴向移动时，双向柱塞泵和冷却水套内的冷却液流动，与定子热源进行对流换热。3.如权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述轮毂轴承的外圈法兰面增设有沿轴线方向凸起的回转凸轮结构；顶杆与可回转凸轮结构接触，转子带动外圈法兰面旋转时，回转凸轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹城，秦博，刘春强，张阳，张泽阳，
申请(专利权)人：东风汽车集团有限公司，
类型：发明
国别省市：