CN101549637A - 一种电动汽车冷却系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电动汽车冷却系统，包括电子水泵(1)、电机控制器(MCU)(2)、电机(3)、散热器(5)、风扇(4)、膨胀水箱和水管(6)；电机(3)和电机控制器(2)布置在电动汽车前舱内，电子水泵(1)、电机控制器(2)、电机(3)和散热器(5)用水管连接形成冷却回路；风扇布置在散热器的后部，散热器与迎面风及风扇带动的冷空气进行热交换。当电机温度和电机控制器温度的其中之一达到预设值，冷却系统开始工作，当上述两个温度都低于预设值时，冷却系统停止工作。从而延长了电子水泵的寿命，提高了冷却系统的可靠性。

Description

一种电动汽车冷却系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车电驱动系统的冷却系统及其控制方法。
背景技术
随着石油资源的日益短缺，国家节能环保要求的不断深入，传统汽油车已经不能再适应社会的发展，电动汽车作为一种新型能源汽车，有其优越的节能环保性能，同时也解决了石油资源日益短缺的社会问题，这一问题不仅是中国社会关注的话题，也是国际社会十分关注的重大问题。最近几年由于电动自行车和电动轻型车的发展，促进电池、电机和电控技术等各项关键技术的飞速发展，为纯电动汽车的发展奠定了良好的基础。欧美一些汽车文化发达的国家，依托强大的整车技术积累，积极发展纯电动的交通工具。从最初的EV-1，S-10，Ranger以及SAXO到现在的Tesla Roadster和VOLT，逐步实现从概念设计到商业化生产。
近年来，由于各国政府和民间力量的合力推动，电动汽车技术已经取得了一些值得称道的成就。尤其是在电动汽车用电机、电池等方面取得了不错的成就，但是电动汽车电机、电机控制器(集成DC-DC/inverter等)的工作环境一直是令人堪忧的，电机系统由于长期处于高转速下，电机的热效应导致电机的工作稳定性不佳，甚至导致电机损坏等问题。电机控制器也是电动汽车的核心零部件之一，由于控制器内部集成了DC-DC/inverter等大功率的电子元器件，这些元器件在工作时产生大量的热，电子元器件长期工作在高温环境内，必然导致元器件的烧毁，故电机控制器和电机的冷却问题都是电动汽车关键技术问题一直被提出。分析表明，风冷对电机及控制器的设计要求较高，且布置方面难度也较大，整体冷却效果不佳。水的传热系数(0.55W./m2.K)是空气传热系数(0.03W./m2.K)的十几倍，故水冷是电动汽车冷却系统最好的方法，它能够增加电机功率密度，有效减小电机的体积，降低电机结构设计难度。对于空间有限的前舱，采用水冷系统可使结构更紧凑，有效节省布置空间。同时水冷方式对电子元器件的散热效果也很明显，工作过程中能够带走大量的热源，有效提高了控制器的耐久性。
发明内容
本发明为了解决电机和电机控制器冷却散热问题而提出，提供了一种切实可行的冷却系统和冷却系统的控制方法，有效的解决了电机及电机控制器散热，保证了电机及电机控制器高效率的工作。
本发明提供的冷却系统主要由电子水泵、电机控制器(MCU)、电机、散热器、风扇、膨胀水箱、水管等构成；电机(3)和电机控制器(2)布置在电动汽车前舱内，电子水泵(1)、电机控制器(2)、电机(3)和散热器(5)用水管连接形成冷却回路；风扇布置在散热器的后部，散热器与迎面风及风扇带动的冷空气进行热交换；散热器(5)和风扇(4)布置在空调冷凝器的后部，电机(3)用悬置固定在前舱内。
本发明还提供了一种电动汽车冷却系统的控制方法，当电机温度和电机控制器温度的其中之一达到预设值，冷却系统开始工作，当上述两个温度都低于预设值时，冷却系统停止工作；电机温度和电机控制器温度独立采集；电机温度通过电机温度传感器采集，电机控制器的温度通过电机控制器的温度传感器采集。
冷却液加注采用专用的加注机先抽真空后加注液体，液体将整个管路、电机内部水循环、电机控制器内部水循环都填充满，之后再将膨胀水箱加注满，膨胀水箱的目的是当压力过高时，膨胀水箱被用作卸压器件，减小系统压力，以保证系统正常工作。电子水泵和风扇是由整车控制器控制的，当电机温度传感器和电机控制器的温度传感器采集的温度信号到达某一值时，两个温度传感器采集的两个温度信号是独立的，哪个信号先到达标定值，就以哪个信号为准，发出电子水泵和风扇开始工作的指令。当两者采集的温度都低于预设值时，冷却系统就停止工作。从而延长了电子水泵的寿命，提高了冷却系统的可靠性。
电子水泵工作时，将具有一定压力的低温冷却水输送到电机控制器的水循环管道内，对电机控制器进行冷却，冷却液从电机控制器出水口再流经电机内部水道内并对其进行冷却，从电机出水管流出的高温水进入散热器，散热器散热面积大且布置在前舱的正前方，与迎面风及风扇带动的冷空气进行热交换，实现对高温水的降温，降温后的冷却液再由水泵增压进行下一个循环。整个循环是根据整车控制器采集的电机温度信号和电机控制器的温度信号来决定电子水泵和风扇的的启动与否，只要两者中的任何一个温度值高于标定值时电子水泵和风扇将会开始工作。冷却系统的冷却效果和水泵的功率以及散热器的面积有着直接的关系，
附图说明
图1是本发明的冷却系统组成示意图。
图2是冷却系统的控制方式的流程图。
图中标记：1、电子水泵；2、电机控制器(MCU)；3、电机；4、风扇；5、散热器；6、膨胀水箱和水管。
具体实施方式
如图1所示，本发明是一种前置前驱的电动汽车的冷却系统，电机3和电机控制器2都布置在前舱内，因而散热器5和风扇4与常规的汽车一样都布置在空调冷凝器的后部，风扇4直接布置在散热器5的后部直接供散热器散热；电子水泵1与车身固定，由于水泵1本身有噪声和振动，为了提高整车的NVH性能，水泵1的固定方式要采用软连接的方式进行；电机3采用悬置固定在整车前舱内；电机控制器2在前舱的适当位置固定即可。整个冷却系统从水泵1为起点用水管与电机控制器2连接，电机控制器2出水管与电机3的进水管用卡箍连接，电机3出水管与散热器5相连，散热器5的出水管与电子水泵1连接形成一个如图1所示的一个系统回路，从而形成了一个封闭的冷却系统对电机控制器2和电机3进行冷却，达到降低两者工作温度，提高两者的可靠性和耐久性的目的。
整个冷却系统由整车控制器来统一控制，当整车控制器采集到电机控制器的温度信号和电机的温度信号后，整车控制器将采集到的两个值与标定预设值做对比，只要一个温度信号值大于预设值冷却系统将开始工作，只有当两者的温度值都不超过预设值时冷却系统才会停止工作。流程图见图2所示。

Claims (8)

1、一种电动汽车的冷却系统，包括电机(3)、电子水泵(1)、电机控制器(MCU)(2)、散热器(5)、膨胀水箱和水管(6)，其特征在于：电机(3)和电机控制器(2)布置在电动汽车前舱内，电子水泵(1)、电机控制器(2)、电机(3)和散热器(5)用水管连接形成冷却回路。
2、如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于：所述冷却系统还包括风扇(4)，该风扇布置在散热器的后部。
3、如权利要求1或2所述的冷却系统，其特征在于：所述冷却系统还包括膨胀水箱。
4、如权利要求1或2所述的冷却系统，其特征在于：电子水泵(1)采用软连接方式与车身固定。
5、如权利要求2所述的冷却系统，其特征在于：所述散热器(5)和所述风扇(4)布置在空调冷凝器的后部，所述电机(3)悬置固定在前舱内。
6、一种如权利要求1至5任一项电动汽车冷却系统的控制方法，其特征在于：当电机温度和电机控制器温度的其中之一达到预设值，冷却系统开始工作，当上述两个温度都低于预设值时，冷却系统停止工作。
7、如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述电机温度和电机控制器温度独立采集。
8、如权利要求7所述的方法，其特征在于：电机温度通过电机温度传感器采集，电机控制器温度通过电机控制器温度传感器采集。
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