电动汽车电源热管理系统用电泵技术方案

一种电动汽车电源热管理系统用电泵，包括电动机及环抱电动机柱面外周的腔体，内置筒状加热器将腔体分隔为内、外周流道，各自沿圆周用隔板分隔为数段螺旋形流道，经泵轴向两端的换向流道顺序连通；螺旋形流道中央区域布置导流翅片：流道两岸与外周母线夹角A，导流翅片与流道倾斜，其下游段逐渐靠近液流来向，并与流道的两侧边线形成夹角B，B的选值范围是B＝kA，k＝0.16

【技术实现步骤摘要】
电动汽车电源热管理系统用电泵


[0001]本专利技术涉及电动汽车电源热管理系统用电泵，IPC分类可属于F04D13/06、F04D29/58或F04D29/40、F04D29/44。

技术介绍

[0002]在寒冷环境，电动汽车等设施中的动力电源热管理系统常以微型离心电泵驱动热流体提高电池的温度，以确保其电性能。该泵传统设计泵体径向尺寸需稍大而共轴的电动机径向尺寸可稍小，因而整体沿轴向呈“T”字形；且对泵液体电加热的结构通常位于泵体内。可参见中国专利文献CN101657137A和CN109154307B。现有技术该泵的使用位置需要减少，且效率有必要提高。
[0003]为此，本申请人在先提出了一种动力电池热管理系统用电泵的设计，见中国专利技术专利申请CN202110862913.4、CN202122621949.1。该电泵的加热腔体环抱泵电动机柱面外周，由筒状加热器分隔为内、外周流道，各自沿圆周用隔板分隔为数段螺旋形流道，经轴向两端泵盖和泵体构成的换向流道顺序连通，上游连通泵蜗室输送的液流，经筒状加热器加热后，下游连通泵的吐出口泵出。进一步的实验表明，来自外周螺旋形流道的液流通过腔体的一端换向翻转至内周流道时，因翻转位置几何形状变化大，翻转后流速分布存在不均，造成筒状加热器内外壁有局部高温的情况；同样，液流从内周螺旋形流道向外周翻转后导致局部旋涡，容易造成困气或形成死水区，困气会使下次启动加热时局部温度过高，尤其是低温工况条件下的冷却液粘度高，启动前困住的气体难以被液流驱除，造成困气部位的筒状加热器有局部干烧，形成死水区也会使局部温度高。以上两种情况都会使系统热安全性有所下降，并限制加热器发热功率的提升。
[0004]本说明书有关术语和公知常识参见国家标准GB/T 33925.1《液体泵及其装置通用术语、定义、量、字符和单位第1部分：液体泵》和GB/T 7021《离心泵名词术语》、机械行业标准JB/T 5415《微型离心电泵》、中国标准出版社1992年版《IEC电工电子标准术语词典》、机械工业出版社1983年或1997年版的《机械工程手册》和《电机工程手册》、机械工业出版社2014年版《泵理论与技术》、中国宇航出版社2011年版《现代泵理论与技术》、中国电力出版社2008年版《泵与风机》和化学工业出版社2011年版《电动汽车动力电源系统》。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种电动汽车电源热管理系统用电泵，可比现有技术减少流道的困气和漩涡，提高低速区域的流速和流量，提高和均衡加热器的传热效率，以更可靠地避免局部高温或干烧。
[0006]本专利技术解决技术问题的技术方案是：一种电动汽车电源热管理系统用电泵，包括：
[0007]——电动机，结合于电动机轴向一端由其共轴传动的叶轮于蜗室驱动泵液体；
[0008]——一环抱所述电动机柱面外周的腔体，内置在所述腔体内加热所述泵液体的筒状加热器；
[0009]——所述腔体为所述轴向的环柱形，由位于电动机二端的泵盖与泵体直接对接围合而成；
[0010]——所述筒状加热器，沿所述轴向位于所述腔体的外周和内周之间，将该之间的空间分隔为分别直接连通蜗室或电泵的吐出口供泵液体穿越的二个流道：位于筒状加热器内周的内周流道和位于筒状加热器外周的外周流道；筒状加热器的外周表面与外周流道的泵液体热接触，内周表面与内周流道的泵液体热接触；
[0011]——所述内周流道沿圆周设有数道间隔的内周的隔板，将内周流道分隔为数段螺旋形的流道；
[0012]——所述外周流道沿圆周设有数道间隔的外周的隔板，将外周流道分隔为数段螺旋形的流道；
[0013]——所述内周的各段螺旋形流道的下游于腔体一端依次通往外周流道的各段螺旋形流道的上游，所述外周流道的各段螺旋形流道的下游于腔体另一端依次通往内周流道的各段螺旋形流道的上游；并且，上述全流程之一处连通为：其上游通往蜗室，下游通往电泵的吐出口；
[0014]——所述外周流道的各段螺旋形的流道的中央区域布置导流翅片：在该流道展开图中，流道两侧边线与流道外周母线形成夹角A，所述导流翅片与该流道倾斜布置，其下游段逐渐靠近液流来向，并与该流道的两侧边线形成夹角B，B的选值范围是：B＝kA，k＝0.16
‑
0.3；所述导流翅片的上游端和/或下游端沿液流前进方向设置倒角面用于导流；
[0015]——所述导流翅片包括上游导流翅片和下游导流翅片，二者之间形成第一缺口，下导流翅片相对于上导流翅片朝远离液流来向沿导流翅片法线方偏移距离s；偏移距离s略大于导流翅片的厚度t，第一缺口的最小间隙g不小于导流翅片厚度t的三倍，第一缺口的两端沿液流前进方向设置倒角面用于导流；
[0016]——所述上游导流翅片的中上游段开设第二缺口和所述下游导流翅片的中上游段开设第二缺口，第二缺口的两端沿液流前进方向设置倒角面用于导流。
[0017]仿真和制作模型实验表明，该设计使得原来流速低、流量少的外周螺旋形的流道靠近左岸的区域流速增大、流量增加，困气和漩涡减少，在每一道导流翅片中上游段开设缺口后，导流翅片背侧困气和漩涡也减少，流道靠近左岸的区域和导流翅片背侧区域所正对的筒状加热器表面温度降低，筒状加热器表面温度更为均匀。
[0018]该技术方案的典型设计为：所述夹角A为59
°
，夹角B为13
°
，k值为0.22。该典型设计的流速最为均衡、显著减少困气和漩涡，流道靠近左岸的区域和导流翅片背侧区域所正对的筒状加热器表面温度显著降低，筒状加热器表面温差更为均匀。
[0019]进一步的优化设计之一为：所述导流翅片沿外周流道的径向开设第三缺口用于导流，使得被导流翅片阻挡的部分液流穿过该缺口导流到背侧以驱除困气和漩涡。
[0020]进一步的优化设计之二为：所述腔体靠近泵盖的一端设有第三隔板，将该端腔体分隔为数段换向流道，外周的各段螺旋形的流道的下游依次经换向流道翻转通往内周的各段右螺旋形的流道的上游，换向流道中央区域布置第二导流翅片，使得内周右螺旋形的流道靠近右岸区域的流量和流速增大，困气和漩涡减少，加快液流与加筒状热器的热交换速度。
[0021]进一步的优化设计之三为：所述内周流道上游段的内周壁面沿泵轴朝后端、沿径
向朝内周流道逐渐延伸扩大，形成第一导流面；外周流道上游段的外周壁面沿泵轴朝前端、沿径向朝外周流道逐渐延伸收窄，形成第二导流面；这样，使得泵液体流经腔体一端换向翻转到内周流道或外周流道之后，将液流导流靠近筒状加热器的内周或外周表面，筒状加热器内、外周表面流速、流量增加，传热加快。
[0022]经仿真对比验证，原来外周螺旋形的流道靠近左岸的流域所正对的筒状加热器温度最高，高达154℃，采取以上优化设计组合方案后，该部位温度降低27℃(由154℃降至127℃)，筒状加热器的整个加热表面温差由103℃降至81℃，温差减少22℃。
[0023]进一步的优化设计之四为：所述筒状加热器内周表面设置凹槽或凹坑，所述凹槽或凹坑的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车电源热管理系统用电泵，包括：——电动机，其轴向传动的叶轮于蜗室驱动泵液体；——一环抱所述电动机柱面外周的腔体(600)，内置在所述腔体内加热所述泵液体的筒状加热器(8120)；——所述腔体为所述轴向的环柱形，由位于所述电动机二端的泵盖与泵体直接对接围合而成；——所述筒状加热器(8120)，沿所述轴向位于所述腔体(600)的外周和内周之间，将该之间的空间分隔为分别直接连通蜗室或电泵的吐出口供所述泵液体穿越的二个流道：位于所述筒状加热器(8120)内周的内周流道(610)和位于所述筒状加热器(8120)外周的外周流道(630)；所述筒状加热器(8120)外周表面与外周流道(630)的泵液体热接触，内周表面与内周流道(610)的泵液体热接触；——所述内周流道(610)沿圆周设有数道间隔的内周的隔板(8114)，将内周流道(610)分隔为数段螺旋形的流道(611、612、613)；——所述外周流道(630)沿圆周设有数道间隔的外周的隔板(8134)，将外周流道(630)分隔为数段螺旋形的流道(631、632、633)；——所述内周流道(610)的各段螺旋形流道的下游于所述腔体一端依次通往所述外周流道(630)的各段螺旋形流道的上游，所述外周流道(630)的各段螺旋形流道的下游于所述腔体另一端依次通往所述内周流道(610)的各段螺旋形流道的上游；并且，上述流程之一处连通为：其上游通往所述蜗室，下游通往所述电泵的吐出口；其特征在于：所述外周的各段螺旋形的流道(631、632、633)的中央区域布置导流翅片(700)：流道两侧边线与流道外周母线形成夹角A，所述导流翅片(700)与该流道倾斜，其下游段逐渐靠近液流来向，并与该流道的两侧边线形成夹角B，B的选值范围是：B＝kA，k＝0.16
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0.3。2.根据权利要求1所述电泵，其特征在于：所述导流翅片(700)包括上游导流翅片(701)和下游导流翅片(702)，二者之间形成第一缺口(703)，下游导流翅片(702)相对于上游导流翅片(701)朝远离液流来向沿所述导流翅片(...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹志，彭城坚，欧耀辉，
申请(专利权)人：广东汉宇汽车配件有限公司，
类型：新型
国别省市：