CN107839471A - 一种电动汽车用轮毂电机智能散热系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电动汽车用轮毂电机技术领域，尤其涉及一种电动汽车用轮毂电机智能散热系统及控制方法。散热系统的电门踏板位移传感器、制动踏板位移传感器与中央控制单元的输入端相连接，输出端分别和驱动水泵、继电控制开关连接，驱动水泵与电动汽车轮毂电机冷却水套的入水口连接，出水口与冷却水箱连接，继电控制开关与散热风扇连接；温度传感器有两个，分别安装在冷却水套的进水口、出水口；中央控制单元根据电门踏板位移传感器、制动踏板位移传感器与温度传感器传来的信号对驱动水泵和散热风扇的功率进行控制。本发明结构简单，运行高效，能有效提升电动汽车轮毂电机能却散热能力，大大提高了轮毂电机的使用寿命，并且改善了电动汽车的安全可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车用轮毂电机技术领域，尤其涉及一种电动汽车用轮毂电机智能散热系统。
背景技术
面对全球能源安全和环境变化的严峻挑战，世界各国禁售燃油车时间表相继公布，电动汽车的发展与推广势在必行。基于轮毂电机驱动的电动汽车具有明显的优势，高度一体化设计的轮毂电机省却了传统的离合器、变速箱、减速器、传动轴等复杂装置，简化了汽车的结构，提高了驱动系统的传动效率。
为了满足电动汽车轮毂电机高功率、高转矩和结构紧凑等要求。电动汽车在行驶过程中会导致轮毂电机单位质量产生的热损耗过大，电机温升过高，而对于高度一体化的轮毂电机封闭的结构来说，电机温升过高会带来诸多不良后果：如引起绝缘层损坏，使其失去绝缘作用；导致永磁体磁通密度降低，引起永磁体永久性退磁；定转子受热膨胀，使电机尺寸发生变化，导致电机运行的精度下降。这些不良后果都会影响电机性能，降低电机的可靠性。
目前，对普通电机散热冷却的装置与方法较多，在一定程度上能起到一定的作用。在复杂的外在环境与汽车工况下，电动汽车在行驶过程中，轮毂电机的热损耗始终处于一种不断变化的状态。目前较为普遍的做法是将轮毂电机冷却系统的冷却水泵或散热风扇设计成固定功率来冷却电机，如（专利号为CN201320716905.X的专利），这不仅会造成能源的浪费，甚至会导致轮毂电机散热能力不足，如当汽车在不断重复制动时，置于轮毂电机内部的摩擦片将产生大量的热量，固定功率的水泵或散热风扇无法立即匹配相应的冷却能力来冷却电机，这势必会严重降低轮毂电机的使用寿命，降低电机的可靠性。为此，设计一款结构相对简单，运用广泛、且具有智能冷却散热功能的电动汽车用轮毂电机智能散热系统显得尤为重要。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种电动汽车用轮毂电机智能散热系统及控制方法，克服现有技术中存在的不足，能根据驾驶者的驾驶意图及时为电动汽车轮毂电机匹配相应的冷却散热能力，采取相应的冷却散热处理措施，节省能源，响应了国家节能减排的号召，大大提高了轮毂电机的可靠性与电动汽车的安全性。
本发明通过以下技术方案予以实现：
本发明提供的一种电动汽车用轮毂电机智能散热系统及控制方法，包括中央控制单元1、电门踏板位移传感器2、制动踏板位移传感器3、驱动水泵4、冷却水套5、冷却水箱6、继电控制开关7、散热风扇8、温度传感器9、信息收集单元10、进水口11、出水口12。
所述电门踏板位移传感器2、制动踏板位移传感器3与中央控制单元1的输入端相连接；所述中央控制单元1的输出端分别与驱动水泵4、继电控制开关7连接，继电控制开关7又与散热风扇8连接，驱动水泵4与电动汽车轮毂电机冷却水套5的入口连接，冷却水套5的出口与冷却水箱6连接，所述温度传感器9有两个，分别安装在冷却水套5的进水口11、出水口12。中央控制单元1根据电门踏板位移传感器2、制动踏板位移传感器3与温度传感器9传来的信号对驱动水泵4和散热风扇8的功率进行控制。
所述电门踏板位移传感器2、制动踏板位移传感器3分别安装在电动汽车的电门踏板位置和制动踏板位置，能将位移信号转化为电信号传递给中央控制单元1，中央控制单元1根据已存入的位移-驱动水泵4功率对于关系，发出命令对驱动水泵4功率进行调节。
所述电门踏板位移传感器2、制动踏板位移传感器3位移较小时，即汽车刚启动不久，驱动水泵4将根据中央控制单元1的指令维持一个恒定的驱动水泵4功率对轮毂电机进行冷却。
所述中央控制单元1根据电门踏板位移传感器2、制动踏板位移传感器3实时监测到的位移信号感知驾驶者的操纵意图，判断轮毂电机温度变化趋势，当所检测位移增大时，中央控制单元1立即调控驱动水泵4的功率，以匹配相应的散热能力，进行一级散热001。
所述控制命令都是通过中央控制单元1发出，中央控制单元1根据事先存储在其内部的位移-驱动水泵4功率对应关系控制驱动水泵4冷却轮毂电机，冷却液通过驱动水泵4的加压在冷却水套5中循环，与电机壳体发生对流传热，轮毂电机产生的热量通过冷却液带走。
当所述轮毂电机内部温度高于设定值时，所述中央控制单元1立即通过继电控制开关7调控散热风扇8的功率对轮毂电机进行二级冷却散热002。
所述驱动水泵4与冷却水套5的进水口11相连，出水口12与所述冷却水箱6相连，冷却水套5的进水口11、出水口12分别安装有所述温度传感器9，所述信息收集单元10收集来自温度传感器9与来自散热风扇8的信号，信息收集单元10将收集的信号反馈给中央控制单元1，中央控制单元1根据温度传感器9实时检测到的进水口11、出水口12的温度差变化，同时根据检测到的散热风扇8的功率信号进行调控，当冷却水套5的进水口11、出水口12的温度差大于设定值时，中央控制单元1立即减小所述驱动水泵4与散热风扇8的功率，对轮毂电机进行冷却，进行反馈控制调节，反之增大驱动水泵4与散热风扇8的功率，节约能源，使得能源最大化利用。
所述反馈调节中，温度传感器9实时检测到的进水口11、出水口12的温度差差值越大表明冷却液与轮毂电机之间热交换越强烈，散热效果也就越好，当温差值大于设定值，中央控制单元1将立即减小所述驱动水泵4与散热风扇8的功率，节约能源。
所述冷却系统中，当轮毂电机温度尚未产生温度变化时，中央控制单元1已发出指令对轮毂电机进行冷却散热，对轮毂电机进行主动冷却散热，大大提高了电机的可靠性。
当汽车熄火停车时，即所述电门踏板位移传感器2位移为零，制动踏板因制动，产生大量热量，所述驱动水泵4并不立即停止工作，中央控制单元1仍然调控驱动水泵4正常工作一段时间。
本发明与现有技术相比具有的效益是：本智能散热系统能根据驾驶者的操纵意图，即电门踏板位移传感器与制动踏板位移传感器的信号，及时为电动汽车轮毂电机匹配相应的冷却散热能力，进行一级、二级散热，且冷却操作先于轮毂电机温度变化。同时增加了辅助反馈调节控制，对轮毂电机散热进行修正，节省了能源，大大提高了轮毂电机的可靠性与电动汽车的安全性。
附图说明
图1为本发明智能冷却散热系统结构框图。
图2为本发明智能散热系统的控制流程图。
图3为本发明轮毂电机部分横截面图。
图4为本发明轮毂电机冷却水路展开图。
图5为本发明智能散热系统反馈调节控制流程图。
其中：1-中央控制单元、2-电门踏板位移传感器、3-制动踏板位移传感器、4-驱动水泵、5-冷却水套、6-冷却水箱、7-继电控制开关、8-散热风扇、9-温度传感器、10-信息收集单元、11-进水口、12-出水口，001-一级散热、002-二级散热。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图对本发明做进一步说明:
为了能够实现对电动汽车轮毂电机进行智能有效地冷却散热，由图1所示，图1为本发明智能冷却散热系统结构框图，本发明提供的一种电动汽车用轮毂电机智能散热系统及控制方法，包括中央控制单元1、电门踏板位移传感器2、制动踏板位移传感器3、驱动水泵4、冷却水套5、冷却水箱6、继电控制开关7、散热风扇8、温度传感器9、信息收集单元10、进水口11、出水口12。所述电门踏板位移传感器2、制动踏板位移传感器3与中央控制单元1的输入端相连接；所述中央控制单元1的输出端分别和驱动水泵4、继电控制开关7连接，驱动水泵4与电动汽车轮毂电机冷却水套5的进水口11连接，冷却水套5的出水口12与冷却水箱6连接，继电控制开关7与散热风扇8相连接；所述温度传感器9有两个，分别安装在冷却水套5的进水口11、出水口12。中央控制单元1根据电门踏板位移传感器2、制动踏板位移传感器3与温度传感器9传来的信号对驱动水泵4和散热风扇5的功率进行控制。
具体的，如图2所示，所述中央控制单元1根据电门踏板位移传感器2、制动踏板位移传感器3实时监测到的位移信号感知驾驶者的操纵意图，判断轮毂电机温度变化趋势，当所检测位移逐渐增大时，即轮毂电机有温升升高的趋势，中央控制单元1立即增大驱动水泵4的功率，当所检测位移逐渐减小时，即轮毂电机温度逐渐下降的趋势，中央控制单元1立即降低驱动水泵4的功率以匹配相应的冷却散热能力，进行一级001主动散热，节约能源。
所述电门踏板位移传感器2、制动踏板位移传感器3位移较小时，即汽车刚启动不久，驱动水泵4将根据中央控制单元1的指令维持一个恒定的驱动水泵4功率对轮毂电机进行冷却，一方面可以节省能源，另外一方面也防止轮毂电机因发热而缩短寿命。
所述电门踏板位移传感器2、制动踏板位移传感器3分别安装在电门踏板位置和制动踏板位置，用于检测电门踏板和制动踏板位移，灵敏度高，能有效地将其位移信号转化为电信号，传递给中央控制单元1。
所述控制命令都是通过中央控制单元1发出，中央控制单元1根据事先存储在其内部的位移-驱动水泵4功率对应关系控制驱动水泵4冷却轮毂电机，冷却液通过驱动水泵4的加压在冷却水套5中循环，与电机壳体发生对流传热，如图3所示，图3为本发明轮毂电机部分横截面图，轮毂电机产生的热量通过冷却液带走。
如图4所示，图4为本发明轮毂电机冷却水路展开图，冷却液在驱动水泵4的加压下由进水口11进入冷却水套5中开始冷却循环，与电机壳体发生对流传热，并由出水口12流出，实现热量的高效传递。
当所述轮毂电机内部温度高于设定值时，中央控制单元1立即通过继电控制开关7调控散热风扇8的功率对轮毂电机进行二级冷却散热002。
由图1所示，所述驱动水泵4与冷却水套5的进水口11相连，出水口12与所述冷却水箱6相连，冷却水套5的进水口11、出水口12分别安装有所述温度传感器9，所述信息收集单元10收集来自温度传感器9与来自散热风扇8的信号，信息收集单元10将收集的信号反馈给中央控制单元1，中央控制单元1根据温度传感器9实时检测到的进水口11、出水口12的温度差变化，同时根据检测到的散热风扇8的功率信号进行调控，当冷却水套5的进水口11、出水口12的温度差大于设定值时，中央控制单元1立即减小所述驱动水泵4与散热风扇8的功率，对轮毂电机进行冷却，进行反馈控制调节，反之增大驱动水泵4与散热风扇8的功率，节约能源，使得能源最大化利用。
所述反馈调节中，如图5所示，温度传感器9实时检测到的进水口11、出水口12的温度差差值越大表明冷却液与轮毂电机之间热交换越强烈，散热效果也就越好，当温差值大于设定值，中央控制单元1将立即减小所述驱动水泵4与散热风扇8的功率，节约能源。
所述冷却系统中，当轮毂电机温度尚未产生温度变化时，中央控制单元1已发出指令对轮毂电机进行冷却散热，对轮毂电机进行主动冷却散热，大大提高了电机的寿命、可靠性与电动汽车的安全性。
当汽车熄火停车时，即所述电门踏板位移传感器2位移为零，制动踏板因制动，产生大量热量，所述驱动水泵4并不立即停止工作，中央控制单元1仍然调控驱动水泵4正常工作一段时间。
本发明克服了现有技术中存在的不足，能及时对电动汽车轮毂电机进行智能化冷却散热，结构紧凑，运行高效，能有效提升电动汽车轮毂电机能却散热能力，大大提高了轮毂电机的使用寿命，改善了电动汽车的安全可靠性。
Claims (4)
1.一种电动汽车用轮毂电机智能散热系统及控制方法，其特征在于：包括中央控制单元（1）、电门踏板位移传感器（2）、制动踏板位移传感器（3）、驱动水泵（4）、冷却水套（5）、冷却水箱（6）、继电控制开关（7）、散热风扇（8）、温度传感器（9）、信息收集单元(10)、进水口（11）、出水口（12）；
所述电门踏板位移传感器（2）、制动踏板位移传感器（3）与中央控制单元（1）的输入端相连接；所述中央控制单元（1）的输出端分别和驱动水泵（4）、继电控制开关（7）连接，驱动水泵（4）与电动汽车轮毂电机冷却水套（5）的进水口（11）连接，冷却水套（5）的出水口（12）与冷却水箱（6）连接，继电控制开关（7）又与散热风扇（8）连接；所述温度传感器（9）有两个，分别安装在冷却水套（5）的进水口（11）、出水口（12）；
中央控制单元（1）根据电门踏板位移传感器（2）、制动踏板位移传感器（3）与温度传感器（9）传来的信号对驱动水泵（4）和散热风扇（8）的功率进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车用轮毂电机智能散热系统及控制方法，其特征是：所述电门踏板位移传感器（2）、制动踏板位移传感器（3）分别安装在电门踏板位置和制动踏板位置，能够将位移信号转化为电信号传递给中央控制单元（1），中央控制单元（1）根据已存入的位移-驱动水泵（4）功率对于关系，发出指令对驱动水泵（4）的功率进行调节。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车用轮毂电机智能散热系统及控制方法，其特征是：所述驱动水泵（4）与冷却水套（5）的进水口（11）相连，出水口（12）与所述冷却水箱（6）相连，冷却水套（5）的进水口（11）、出水口（12）分别安装有所述温度传感器（9），所述信息收集单元（10）收集来自温度传感器（9）与来自散热风扇（8）的信号，信息收集单元（10）将收集的信号反馈给中央控制单元（1），中央控制单元（1）根据温度传感器（9）实时检测到的进水口（11）、出水口（12）的温度差变化，同时根据检测到的散热风扇（8）的功率信号进行调控，当冷却水套（5）的进水口（11）、出水口（12）的温度差大于设定值时，中央控制单元（1）立即减小所述驱动水泵（4）与散热风扇（8）的功率，对轮毂电机进行冷却，进行反馈控制调节，反之增大驱动水泵（4）与散热风扇（8）的功率，节约能源，使得能源最大化利用。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车用轮毂电机智能散热系统及控制方法，其特征是：所述散热风扇（8）一般情况下不参与工作，即冷却散热系统只进行一级散热（001），当轮毂电机内温度高于设定值时，中央控制单元（1）通过继电控制开关（7）打开散热风扇（8），并对其进行调控，进行二级散热（002）。
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