CN106541814B - 四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统，该系统主要由油箱、油泵、轮毂电机、车轮、蓄电池组、加热器、散热器、风扇、控制器、温度传感器、粗滤器、细滤器、四通阀、三通阀和二通阀等组成。该系统通过控制器接收到各温度传感器反馈回来的实时温度信号，发送指令控制油泵、加热器和风扇的启停以及控制各个阀体阀口的开闭，在不同的工况下，接通不同的循环通路使冷却油在相应通路中流动。本发明所述的四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统不仅可以实现对蓄电池和轮毂电机的集成冷却散热，低温启动时，还可以对蓄电池加热，尽可能使蓄电池在最佳温度范围内工作，更好的发挥蓄电池的工作性能和延长其使用寿命。

Description

四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统
技术领域
本发明涉及纯电动汽车温度调控系统，特别是涉及一类四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统，该系统不仅可以实现对蓄电池和轮毂电机的集成冷却散热，低温启动时，还可以对蓄电池加热，尽可能使蓄电池在最佳温度范围内工作，更好的发挥蓄电池的工作性能和延长其使用寿命。
技术背景
由于石油资源的日益枯竭以及大众环保意识的提升，世界各汽车厂都在从事新能源汽车尤其是纯电动汽车的开发。但目前纯电动汽车的发展受到蓄电池、电机等相关关键技术，如蓄电池能量密度、续驶里程、蓄电池工作温度等问题的制约；并且目前的纯电动只适应在环境相对稳定的城市环境中行驶，而不适用于恶劣环境，如西北沙漠、高寒地区的运行使用。
就目前常用的轮毂电机驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统来说，基本上只能做到对轮毂电机的冷却散热，保证其正常运转；而不能保证蓄电池组在低温恶劣环境下的正常工作，由于蓄电池组只能工作在特定的温度环境下，故纯电动汽车的使用也局限与此。
发明内容
针对轮毂电机驱动纯电动汽车温度控制存在的问题，本发明的目的在于提供一种适用于四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统，其不仅能够实现对蓄电池和轮毂电机的集成冷却散热，还能够保证在低温恶劣环境下，对蓄电池进行加热，尽可能使蓄电池在最佳温度范围内工作，更好的发挥蓄电池的工作性能和延长其使用寿命。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
本发明四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统主要由油箱、油泵、轮毂电机、车轮、蓄电池组、加热器、散热器、风扇、控制器、温度传感器、粗滤器、细滤器、四通阀、三通阀和二通阀等组成。该控制器根据各温度传感器反馈回来的实时温度信号，发送指令给油泵、各个阀体、加热器和散热风扇，该油泵、该加热器、该散热风扇分别根据该控制器的指令进行启停，各个阀体则根据该控制器的指令进行阀口的开启与闭合，以此来实现轮毂电机和蓄电池的集成冷却散热并保证在低温启动时，对蓄电池进行加热，尽可能使蓄电池在最佳温度范围内工作，更好的发挥蓄电池的工作性能和延长其使用寿命。
在上述的四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统中，当轮毂电机的温度高于其设定的阈值时，控制器根据电机温度传感器反馈回来的实时温度信号，发送指令启动油泵，同时分别发送指令给第一四通阀开启阀口a、b、d关闭阀口c，各三通阀均开启阀口e、f、g，第二四通阀开启阀口a、d、c关闭阀口b。此时，在油泵的作用下，冷却油经油箱、油泵、细滤器、第一四通阀后分两条支路，其中一路经过第二三通阀后分别流向第一轮毂电机和第二轮毂电机，然后经过第一三通阀汇流后流向散热器后经粗滤器流回油箱；另一路经过第三三通阀后分别流向第三轮毂电机和第四轮毂电机，然后经过第二四通阀汇流后流向散热器后经粗滤器流回油箱。
在上述的四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统中，当蓄电池温度传感器检测到蓄电池的温度为第一温度时，控制器根据蓄电池温度传感器反馈回来的实时温度信号，发送指令启动油泵和加热器，同时分别发送指令给第一四通阀开启阀口a、c，关闭阀口b、d以及开启第一二通阀。此时，在油泵的作用下，冷却油依次经过油箱、油泵、细滤器、第一四通阀、加热器、蓄电池、第一二通阀、粗滤器流回油箱。
在上述的四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统中，当蓄电池温度传感器检测到蓄电池的温度为第二温度时，控制器根据蓄电池温度传感器反馈回来的实时温度信号，发送指令启动油泵并关闭加热器，同时发送指令给第一四通阀开启阀口a、d，关闭阀口b、c，同时控制第三三通阀开启阀口e、f、g和第二四通阀开启阀口a、b、c，关闭阀口d以及开启第二二通阀。此时，在油泵的作用下，冷却油依次经过油箱、油泵、细滤器、第一四通阀、第三三通阀、轮毂电机、第二四通阀、蓄电池、第二二通阀、粗滤器流回油箱。
在上述的四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统中，当蓄电池温度传感器检测到蓄电池的温度为第三温度时，控制器根据蓄电池温度传感器反馈回来的实时温度信号，发送指令启动油泵并关闭加热器，同时分别发送指令给第一四通阀开启阀口a、c，关闭阀口b、d，开启第一二通阀，同时关闭第二四通阀以及第二二通阀，各三通阀均关闭。此时，在油泵的作用下，冷却油依次经过油箱、油泵、细滤器、第一四通阀、蓄电池、第一二通阀、散热器、粗滤器后流回油箱。
在上述的四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统中，当散热器的温度传感器检测到散热器的温度高于设定的温度阈值时，控制器根据散热器温度传感器反馈回来的实时温度信号，发送指令启动散热器风扇，根据不同程度的温度信号反馈控制风扇的转速来保证散热器的正常工作，提高散热效率。
本发明的优点：
(1)该系统可以很好的实现对轮毂电机因内部的功耗产生的热量进行冷却散热，使其以最佳的工作性能运行。
(2)该系统可以综合考虑到轮毂电机驱动纯电动汽车各个发热部件的冷却散热，很好的实现各发热部件始终以最佳的工作性能运行，既能保证各发热部件的安全运行，又能够提高纯电动汽车的工作效率；
(3)该系统合理利用加热器和回油管路中的热油对蓄电池进行加热，使其能够在低温环境下启动并以最佳的工作性能运行，不仅提高了蓄电池的工作效率和使用寿命，而且在一定程度上对热油进行二次利用，实现了能量的有效利用；
(4)该系统结构简单且易于布置，提高轮毂电机驱动纯电动汽车的工作效率。
附图说明
图1为本发明实施例1四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统的结构原理图。
1-油箱；2-油泵；3-细滤器；4-蓄电池；5-散热器；6-控制器；71-第一轮毂电机；72-第二轮毂电机；73-第三轮毂电机；74-第四轮毂电机；81第一三通阀；82-第二三通阀；83-第三三通阀；91-第一四通阀；92-第二四通阀；101-106-温度传感器；11-粗滤器；12-风扇；13-第一二通阀；14-第二二通阀；15-加热器；161-164-车轮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施实例1
如图1所示，四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统，主要由油箱1、油泵2、细滤器3、蓄电池4、散热器5、控制器6、第一轮毂电机71、第二轮毂电机72、第三轮毂电机73、第四轮毂电机74、第一三通阀81、第二三通阀82、第三三通阀83、第一四通阀91、第二四通阀92、温度传感器101、102、103、104、105和106、粗滤器11、风扇12、第一二通阀13、第二二通阀14、加热器15以及车轮161、162、163和164等组成。
油泵2从油箱1将冷却油泵入细滤器3，冷却油通过第一四通阀91的阀口啊流入后分三条支路，一路流经第二三通阀82后分别流向第一轮毂电机71和第二轮毂电机72后经第一三通阀81汇流后流向散热器5后经粗滤器11流回油箱1；一路流经第三三通阀83后分别流向第三轮毂电机73和第四轮毂电机74后经第二四通阀92汇流后流向蓄电池4或散热器5后经粗滤器11流回油箱1；另一路流经蓄电池6后分两条支路，一条油路经过第一二通阀13后流经散热器5后经粗滤器11流回油箱1，另一条则流经第二二通阀14后经粗滤器11流回油箱1。
控制器6接收各温度传感器101-106反馈回来的信号，发送指令来控制油泵2和加热器15的启动与关闭，同时发送指令给第一三通阀81、第二三通阀82、第三三通阀83、第一四通阀91、第二四通阀92、第一二通阀13和第二二通阀14来控制各阀阀口开启和关闭，此外，控制器7还根据接收到的温度信号控制风扇12的转速，以此来加大散热器5的散热功率，提高散热器的工作效率。
本实施例的不同工况下的工作状态如下：
(1)对驱动电机的温度调控
当电机温度传感器101、102、103和104检测到第一轮毂电机71、第二轮毂电机72、第三轮毂电机73和第四轮毂电机74的温度超过其正常工作的阈值时，控制器6根据接收到的电机温度传感器101、102、103和104反馈回来的实时温度信号，发送指令启动油泵2，同时分别发送指令给第一四通阀91开启阀口a、b、d，关闭阀口c，均开启第一三通阀81、第二三通阀82和第三三通阀83的阀口e、f、g和第二四通阀92的阀口a、d、c，关闭阀口b。此时，冷却油在油泵2的作用下经油箱1流出，经过细滤器3进入第一四通阀91的阀口a口后，并经其阀口b口和d口分两条支路，其中一路经过第二三通阀82的阀口f口流入后分别从其阀口e口和g口流向第一轮毂电机71和第二轮毂电机72，然后经过第一三通阀81的阀口e口和g口汇流后，从其阀口f口流向散热器5后经粗滤器11流回油箱1；另一路经过第三三通阀83的阀口f口流入后分别从其阀口e口和g口流向第三轮毂电机73和第四轮毂电机74，然后在第二四通阀92的阀口a口和c口汇流后，从其阀口d口流向散热器5后经粗滤器11流回油箱1。
其中，该散热器5外面设置有冷却风扇12，当散热器温度传感器106检测到散热器5的温度高于其设定的温度阈值时，控制器6接收到温度传感器106的信号后发出指令开启风扇12加大散热器5的散热功率，加大冷却强度。
(2)对蓄电池的温度调控
当蓄电池温度传感器105检测到蓄电池4的温度为第一温度(例如大于等于-40℃且小于等于-20℃)时，控制器6根据蓄电池温度传感器105反馈回来的实时温度信号，发送指令启动油泵2和加热器15，同时分别发送指令给第一四通阀91开启阀口a、c，关闭阀口b、d以及开启第二二通阀14。此时，冷却油在油泵2的作用下经油箱1流出，经过细滤器3进入第一四通阀91的阀口a口后，从其阀口c口流向加热器15进行加热后经蓄电池4、第二二通阀14、粗滤器11流回油箱1，来实现对蓄电池4的预热；当蓄电池温度传感器105检测到蓄电池4的温度上升到正常工作的温度范围时，例如大于-20℃时，蓄电池4即可正常启动并给第一轮毂电机71、第二轮毂电机72、第三轮毂电机73和第四轮毂电机74供电，使其正常运行。
当蓄电池温度传感器105检测到蓄电池4的温度为第二温度(例如为大于-20℃且小于等于60℃)时，控制器6根据蓄电池温度传感器105反馈回来的实时温度信号，发送指令启动油泵2并关闭加热器15，同时分别发送指令给第一四通阀91开启阀口a、d，关闭阀口b、c，同时控制第二四通阀92开启阀口a、b、c，关闭阀口d并开启第三三通阀83阀口e、f、g以及开启第二二通阀14。此时，冷却油在油泵2的作用下经油箱1流出，经过细滤器3进入第一四通阀91的阀口a口后，从其阀口d口流向第三三通阀83的阀口f口并从其阀口e口和g口分别流向第三轮毂电机73和第四轮毂电机74，在第二四通阀92的阀口a口和c口汇流后经其阀口b口流经蓄电池4、第二二通阀14、粗滤器11流回油箱1，充分利用给第一轮毂电机73和第二轮毂电机74冷却散热后的热油来给蓄电池4进行加热，使其保持正常的工作温度，以供汽车正常行驶。
当蓄电池温度传感器105检测到蓄电池4的温度为第三温度(例如大于60℃)时，控制器6根据蓄电池温度传感器105反馈回来的实时温度信号，发送指令启动油泵2并关闭加热器15，同时分别发送指令给第一四通阀91开启阀口a、c，关闭阀口b、d，同时开启第一二通阀13并分别关闭第二四通阀92、第二二通阀14以及第一三通阀81、第二三通阀82和第三三通阀83。此时，冷却油在油泵2的作用下经油箱1流出，经过细滤器3进入第一四通阀91的阀口a口后，从其阀口c口流向蓄电池4、第一二通阀13、散热器5、粗滤器11后流回油箱1，以此来实现对蓄电池4的冷却散热，保证其正常的工作温度，以供汽车正常行驶。
(3)蓄电池和电机同时冷却工况
当电机温度传感器101、102、103和104以及蓄电池温度传感器105分别检测到第一轮毂电机71、第二轮毂电机72、第三轮毂电机73和第四轮毂电机74以及蓄电池4的温度均超过其正常工作的阈值时，控制器6根据接收到的电机温度传感器101、102、103和104的信号以及蓄电池温度传感器105反馈回来的实时温度信号，发送指令启动油泵2并关闭加热器15，同时分别发送指令给第一四通阀91开启阀口a、b、c、d，同时控制第二四通阀92开启阀口a、c、d，关闭阀口b，并开启第一三通阀81、第二三通阀82和第三三通阀83的阀口e、f、g以及关闭第二二通阀14、开启第一二通阀13。此时，在油泵2的作用下，冷却油依次经过油箱1、油泵2、细滤器3、第一四通阀91的阀口a口后分三条支路，一路由第一四通阀91的阀口b口流出经过第二三通阀82的阀口f口流入后分别从其阀口e口和阀口g口流向第一轮毂电机71和第二轮毂电机72，然后经过第一三通阀81的阀口e口和阀口g口汇流后从其阀口f口流向散热器5后经粗滤器11流回油箱1；一路从第一四通阀91的阀口d口流出经过第三三通阀83的阀口f口流入后分别从其阀口e口和阀口g口后分别流向第三轮毂电机73和第四轮毂电机74，然后经过第二四通阀92的阀口a口和阀口c口汇流后从阀口d口流向散热器5后经粗滤器11流回油箱1；另一路则从第一四通阀91的阀口c口流出流向蓄电池4、第一二通阀13、散热器5、粗滤器11后流回油箱1，以此来实现对第一轮毂电机71、第二轮毂电机72、第三轮毂电机73和第四轮毂电机74以及蓄电池4的冷却散热，保证其正常的工作温度，以供汽车正常行驶。

Claims (9)

1.四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统，主要由油箱、油泵、轮毂电机、车轮、蓄电池、散热器、控制器、温度传感器、粗滤器、细滤器、四通阀、三通阀和二通阀组成，其特征在于，油箱内的冷却油通过油泵进入细滤器，然后进入第一四通阀内；第一四通阀的四个阀口分别连接一条进油油路和三条出油油路，其中两条出油油路分别通过第二三通阀和第三三通阀与轮毂电机的冷却装置相连接，另一条出油油路经过加热器通向蓄电池；第二四通阀其中两个阀口分别连接第三轮毂电机和第四轮毂电机的出油管路，其余两个阀口则分别连接蓄电池和散热器；第一三通阀的其中两个阀口分别连接第一轮毂电机和第二轮毂电机的出油管路，另一个阀口连接散热器；蓄电池连接第一二通阀和第二二通阀，分别出油到散热器和粗滤器，同时散热器的出油管路连接粗滤器，粗滤器将油输送到油箱内；所述温度传感器包括蓄电池温度传感器、散热器温度传感器和四个电机温度传感器。
2.根据权利要求1所述的四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统，其特征在于，当蓄电池温度传感器检测到蓄电池的温度为第一温度时，控制器根据蓄电池温度传感器反馈回来的实时温度信号，发送指令启动油泵和加热器，同时分别发送指令给第一四通阀开启阀口a、c关闭阀口b、d以及开启第二二通阀、关闭第一二通阀；此时，冷却油在油泵的作用下经油箱流出，经过细滤器进入第一四通阀的阀口a口后，从其阀口c口流向加热器进行加热后经蓄电池、第二二通阀、粗滤器流回油箱，来实现对蓄电池的预热；当蓄电池温度传感器检测到蓄电池的温度上升到正常工作的温度范围时，蓄电池即可正常启动并给第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机供电，使其正常运行，此时断开加热器。
3.根据权利要求1所述的四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统，其特征在于，在散热器外面设置有冷却风扇，当散热器温度传感器检测到散热器的温度高于其设定的温度阈值时，控制器接收到散热器温度传感器的信号后发出指令开启风扇加大散热器的散热功率，加大冷却强度。
4.根据权利要求1所述的四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统，其特征在于，当轮毂电机的温度高于设定的阈值时，控制器根据电机温度传感器反馈回来的实时温度信号，发送指令启动油泵，同时分别发送指令给第一四通阀开启阀口a、b、d关闭阀口c，各三通阀均开启阀口e、f、g，第二四通阀开启阀口a、d、c关闭阀口b；此时，冷却油在油泵的作用下经油箱流出，经过细滤器进入第一四通阀的阀口a口并经其阀口b口和d口分两条支路，其中一路经过第二三通阀的阀口f口流入后分别从其阀口e口和g口流向第一轮毂电机和第二轮毂电机，然后经过第一三通阀的阀口e口和g口汇流后，从其阀口f口流向散热器后经粗滤器流回油箱；另一路经过第三三通阀的阀口f口流入后分别从其阀口e口和g口流向第三轮毂电机和第四轮毂电机，然后在第二四通阀的阀口a口和c口汇流后，从其阀口d口流向散热器后经粗滤器流回油箱。
5.根据权利要求1所述的四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统，其特征在于，当蓄电池温度传感器检测到蓄电池的温度为第二温度时，控制器根据蓄电池温度传感器反馈回来的实时温度信号，发送指令启动油泵并关闭加热器，同时发送指令给第一四通阀开启阀口a、d，关闭阀口b、c，同时控制第三三通阀开启阀口e、f、g和第二四通阀开启阀口a、b、c，关闭阀口d以及开启第二二通阀；此时，冷却油在油泵的作用下经油箱流出，经过细滤器进入第一四通阀的阀口a口后，从其阀口d口流向第三三通阀的阀口f口并从其阀口e口和g口分别流向第三轮毂电机和第四轮毂电机，在第二四通阀的阀口a口和c口汇流后经其阀口b口流经蓄电池、第二二通阀、粗滤器流回油箱。
6.根据权利要求1所述的四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统，其特征在于，当蓄电池温度传感器检测到蓄电池的温度为第三温度时，控制器根据蓄电池温度传感器反馈回来的实时温度信号，发送指令启动油泵并关闭加热器，同时分别发送指令给第一四通阀开启阀口a、c，关闭阀口b、d，开启第一二通阀，同时关闭第二四通阀以及第二二通阀，各三通阀均关闭；此时，冷却油在油泵的作用下经油箱流出，经过细滤器进入第一四通阀的阀口a口后从其c口流向蓄电池、第一二通阀、散热器、粗滤器后流回油箱。
7.根据权利要求1所述的四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统，其特征在于，当电机温度传感器以及蓄电池温度传感器分别检测到第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机以及蓄电池的温度均超过其正常工作的阈值时，控制器根据接收到的电机温度传感器的信号以及蓄电池温度传感器反馈回来的实时温度信号，发送指令启动油泵并关闭加热器，同时分别发送指令给第一四通阀开启阀口a、b、c、d，同时控制第二四通阀开启阀口a、c、d，关闭阀口b，并开启第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀的阀口e、f、g以及关闭第二二通阀、开启第一二通阀；此时，冷却油在油泵的作用下经油箱流出，经过细滤器进入第一四通阀的阀口a口后分三条支路，一路由第一四通阀的阀口b口流出经过第二三通阀的阀口f口流入后分别从其阀口e口和阀口g口流向第一轮毂电机和第二轮毂电机，然后经过第一三通阀的阀口e口和阀口g口汇流后从其阀口f口流向散热器后经粗滤器流回油箱；一路从第一四通阀的阀口d口流出经过第三三通阀的阀口f口流入后分别从其阀口e口和阀口g口分别流向第三轮毂电机和第四轮毂电机，然后经过第二四通阀的阀口a口和阀口c口汇流后从阀口d口流向散热器后经粗滤器流回油箱；另一路则从第一四通阀的阀口c口流出流向蓄电池、第一二通阀、散热器、粗滤器后流回油箱，以此来实现对第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机以及蓄电池的冷却散热，保证其正常的工作温度，以供汽车正常行驶。
8.根据权利要求1所述的四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统，其特征在于，轮毂电机分别安装于车轮内，可直接驱动车辆；所述的轮毂电机是永磁同步电机或开关磁阻电机。
9.根据权利要求1所述的四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统，其特征在于，所述的蓄电池是锂电池、镍氢电池或铅酸电池。
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