CN110224553A - 一种四轮轮毂电机驱动集成散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于轮毂电机的技术领域，具体涉及一种四轮轮毂电机驱动集成散热系统。冷却液经水泵加压后依次经过第一冷却水套、第四冷却水套，从第一节温器的进口流入，一路从第一节温器的旁通阀门流出，流回水泵，形成前轮轮毂散热回路小循环系统；另一路从第一节温器的主阀门流出，经散热器流回水泵，形成前轮轮毂散热回路大循环系统；冷却液经水泵加压后依次经过第二冷却水套、第三冷却水套，从第二节温器的进口流入，一路从第二节温器的旁通阀门流出，经电磁阀流回水泵，形成后轮轮毂散热回路小循环系统；另一路从第二节温器的主阀门流出，经散热器流回水泵，形成后轮轮毂散热回路大循环系统。

Description

一种四轮轮毂电机驱动集成散热系统

技术领域

本发明属于电动汽车轮毂电机及电动汽车集成散热的技术领域，具体涉及一种四轮轮毂电机驱动集成散热系统。

背景技术

电动汽车以其节能环保等优势受到极大的重视，为解决资源短缺和环境污染的严峻问题，世界各国陆续发出对燃油汽车生产的禁令，电动汽车的发展与推广势在必行。轮毂电机电动汽车结构简单，省去了离合器，变速箱，传动轴等一系列复杂传动机构，从而提高了传动效率，使整车质量得到很大程度的降低。四轮轮毂电机电动汽车，具有传统四轮驱动汽车的性能，但结构更为简单，控制更为方便。

四轮轮毂电机电动汽车其轮毂电机具有高功率、高转矩、结构紧凑等特点。但也正因此结构特点，电动汽车在行驶过程中轮毂电机会产生大量热量，若散热条件不好，轮毂电机温度会急剧上升。然而对于高度一体化的轮毂电机结构，过高温度会造成严重后果，如会导致轮毂电机永磁铁退磁和导线因温度过高而损坏，从而导致电机寿命较短。

目前常用的轮毂电机驱动纯电动汽车动力总成集成散热系统，基本分为两种模式。第一前后轮毂电机在同一散热回路中，且只有一条大循环散热回路，油泵与散热风扇的功率是固定不变的。这会导致能耗增加，散热效率低。第二前后轮毂电机在不同散热回路中，通过电磁阀进行实时切换。这会导致集成散热系统控制较为复杂，工作可靠性较差且成本较高。

专利号：201611114847.8，名称为“四驱轮毂驱动纯电动汽车动力总成温度集成调控系统”的中国专利。该专利公开了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，该系统动力总成散热部分主要包括油箱、油泵、轮毂电机、散热器、四通阀、三通阀、二通阀等组成部件。该系统通过控制器接收轮毂电机温度传感器的温度信号，给油泵和散热器发送控制指令，在不同的工况下通过控制电磁阀来接通不同的循环通路。此专利涉及的散热系统结构和控制较为复杂，且通过电磁阀来进行散热回路转换，其成本高且电磁阀不易在高温环境下工作，因此在实际应用中可靠性难以保证，维修检测难度大。

专利号：201721779603.1，名称为“一种电动汽车用轮毂电机智能散热系统”的中国专利。该专利公开了一种电动汽车轮毂电机智能散热系统，其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，中央控制单元的输出端分别与驱动水泵、继电控制开关链接。中央控制器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。此专利涉及的散热系统的控制较为复杂，而且轮毂电机集成散热系统只有一条循环回路，不能兼顾前后轮工况不同状况下分别进行不同循环散热，从而以实现低能耗高效散热。

发明内容

针对轮毂电机驱动纯电动汽车散热系统存在的问题，本文发明提供一种四轮轮毂电机驱动驱动集成散热系统。其结构及控制简单，成本低，工作可靠，并且能够使前后轮轮毂电机在不同工况下在不同散热回路中进行散热，在提高散热效率的基础上降低能耗。响应了国家节能减排的号召，进而大大提高了轮毂电机的寿命及可靠性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种四轮轮毂电机驱动集成散热系统，包括第一前轮轮毂电机5、第二后轮轮毂电机6、第三后轮轮毂电机7和第四前轮轮毂电机8，且分别安装在电动车对应的车轮内部，所述第一前轮轮毂电机5、第二后轮轮毂电机6、第三后轮轮毂电机7和第四前轮轮毂电机8外分别设有第一冷却水套、第二却水套、第三冷却水套和第四冷却水套，

还包括第一节温器9、第二节温器11、水泵3、散热器1和电磁阀10；

所述第一节温器9的进口通过水管依次连通着第一冷却水套和第四冷却水套，第一节温器9的旁通阀门通过水管连通着水泵3进口，形成前轮轮毂散热回路小循环系统；

第一节温器9的主阀门通过水管连通着散热器1的进水口，散热器1的出水口通过水管连通着水泵3进口，形成前轮轮毂散热回路大循环系统；

所述第二节温器11的进口通过水管依次连通着第二冷却水套和第三冷却水套，第二节温器11的旁通阀门通过电磁阀10连通着水泵3进口，形成后轮轮毂散热回路小循环系统；

第二节温器11的主阀门通过水管连通着散热器1的进水口，散热器1的出水口通过水管连通着水泵3进口，形成后轮轮毂散热回路大循环系统；

系统工作时，前轮轮毂电机工作，电磁阀10断开，随着前轮轮毂散热回路的温度变化，第一节温器9的旁通阀门、主阀门开启或闭合，从而使得前轮轮毂散热回路小循环系统或大循环系统运行工作；后轮轮毂电机工作，电磁阀10闭合，随着后轮轮毂散热回路的温度变化，第二节温器11的旁通阀门、主阀门开启或闭合，从而使得后轮轮毂散热回路小循环系统或大循环系统运行工作。

进一步，还包括第一温度传感器14、第二温度传感器15、第三温度传感器16和第四温度传感器17组成的温度传感机构，所述第一温度传感器14设在第一冷却水套的出口、第四温度传感器17设在第四前冷却水套的出口，第一温度传感器14和第四温度传感器17测得前轮轮毂散热回路的温度；

第二温度传感器15设在第二冷却水套的出口、第三温度传感器16设在第三冷却水套的出口，第二温度传感器15和第三温度传感器16测得后轮轮毂散热回路的温度。

进一步，所述散热器1外部设有散热风扇。

进一步，所述散热器1的出水口和水泵3的出口均设有滤清器。

进一步，所述散热器1的循环冷却液入口通过软管连接着补偿水壶12进口。

本发明的有益效果：

（1）本发明的四轮轮毂电机驱动集成散热系统可实现前轮轮毂电机和后轮轮毂电机在不同回路中进行散热循环，互不干扰；同时前轮轮毂散热回路和后轮轮毂散热回路各自又分为大循环散热回路和小循环散热回路，从而提高轮毂电机散热效率和轮毂电机的使用寿命。

（2）本发明的四轮轮毂电机驱动集成散热系统中用节温器代替电磁阀，节温器的旁通阀与小循环散热回路相通，节温器的主阀门与大循环散热回路相通，可以实现大循环散热回路和小循环散热回路的切换，因此降低运行成本，而且控制简单；由于电磁阀不易在高温环境下工作，因此本发明系统以节温器代替电磁阀工作于高温散热回路中，且电磁阀位于低温回路中，用于控制后轮轮毂电机散热回路开启或开关的，因此该系统工作可靠性好；在电动汽车正常工况下，只有前轮轮毂电机工作，此时电磁阀关闭只进行前轮轮毂电机散热，从而减小系统能量损耗。

附图说明

图1为本发明一种四轮轮毂电机驱动集成散热系统的结构原理图。

图2为本发明一种四轮轮毂电机驱动集成散热系统的控制方法的结构原理图。

其中：1-散热器；2-第一滤清器；3-水泵；4-第二滤清器；5-第一前轮轮毂电机；6-第二后轮轮毂电机；7-第三后轮轮毂电机；8-第四前轮轮毂电机；9-第一节温器；10-电磁阀；11-第二节温器；12-补偿水壶；13-控制器；14-第一温度传感器；15-第二温度传感器；16-第三温度传感器；17-第四温度传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种四轮轮毂电机驱动集成散热系统，包括第一前轮轮毂电机5、第二后轮轮毂电机6、第三后轮轮毂电机7和第四前轮轮毂电机8，且分别安装在电动车对应的车轮内部，可直接驱动车辆。所述第一前轮轮毂电机5、第二后轮轮毂电机6、第三后轮轮毂电机7和第四前轮轮毂电机8外分别设有第一冷却水套、第二却水套、第三冷却水套和第四冷却水套，还包括温度传感机构、第一节温器9、第二节温器11、水泵3、散热器1、电磁阀10。第一节温器9的（e）口为进口，（f）口为旁通阀门出口，（d）口为主阀门出口，第二节温器11的（b）口为进口，（c）口为旁通阀门出口，（a）口为主阀门出口。

所述第一冷却水套、第四冷却水套、第一节温器9、水泵3和散热器1组成前轮轮毂散热回路。

所述第一节温器9的进口通过水管依次连通着第一冷却水套和第四冷却水套，第一节温器9的旁通阀门通过水管连通着水泵3进口，形成前轮轮毂散热回路小循环系统；第一节温器9的主阀门通过水管连通着散热器1的进水口，散热器1的出水口通过水管连通着水泵3进口，形成前轮轮毂散热回路大循环系统。

所述第二冷却水套、第三冷却水套、电磁阀10、第二节温器11、水泵3和散热器1组成后轮轮毂散热回路。

所述第二节温器11的进口通过水管依次连通着第二冷却水套和第三冷却水套，第二节温器11的旁通阀门通过电磁阀10水管连通着水泵3进口，形成前轮轮毂散热回路小循环系统；第二节温器11的主阀门通过水管连通着散热器1的进水口，散热器1的出水口通过水管连通着水泵3进口，形成后轮轮毂散热回路大循环系统。

温度传感机构包括第一温度传感器14、第二温度传感器15、第三温度传感器16和第四温度传感器17组成的，所述第一温度传感器14设在第一冷却水套的出口、第四温度传感器17设在第四冷却水套的出口，第一温度传感器14和第四温度传感器17测得前轮轮毂散热回路的温度；

第二温度传感器15设在第二冷却水套的出口、第三温度传感器16设在第三冷却水套的出口，第二温度传感器15和第三温度传感器16测得后轮轮毂散热回路的温度。

所述散热器1使用循环冷却液对其中流经的液体进行降温冷却，循环冷却液入口通过软管连接着补偿水壶12进口，散热器1中循环冷却液温度升高，体积膨胀，可溢流流入补偿水壶12中。

本发明一种四轮轮毂电机驱动集成散热系统工作时的工况包括：

S1：当四轮驱动轮毂电动汽车正常行驶时，后轮轮毂电机不工作，电磁阀10关闭，前轮轮毂电机散热的控制方法具体包括：

S1.1:当前轮轮毂散热回路的温度低于第一节温器9主阀门开启的温度阀值时，第一节温器9主阀门关闭、旁通阀门开启；

前轮轮毂电机散热回路小循环系统运行工作，此时冷却液经过水泵3加压后流经第一冷却水套、第四前冷却水套，从第一节温器9的（e）口流入（f）口流出，最终流入水泵3，进行小循环散热。

S1.2:当前轮轮毂散热回路温度高于第一节温器9主阀门开启的温度阀值、低于旁通阀关闭的温度阀值时，第一节温器9的阀芯此时处于中间位置，第一节温器9的主阀门、旁通阀均开启；

前轮轮毂电机散热回路小循环系统和大循环系统同时运行工作，此时冷却液由加压水泵3加压，流经第一冷却水套和第四冷却水套，一路从第一节温器9的（e）口流进（f）口流出最终流进水泵3，进行小循环散热；另一路从第一节温器9的（e）口流进（d）口流出经散热器1最终流入水泵3，进行大循环散热。

S1.3:当电动汽车工作较长时间，前轮轮毂散热回路的温度超出第一节温器9旁通阀关闭的温度阀值时，第一节温器9的主阀门开启、旁通阀门关闭；

前轮轮毂散热回路大循环系统运行工作，此时冷却液由水泵3加压流经第一进行冷却水套和第四冷却水套，从第一节温器9的（e）口流进（d）口流出，经散热器1最终流入水泵3，从而完成大循环散热。

S2:当控制器13检测前轮轮毂电机和后轮轮毂电机均工作时，控制电磁阀10开启，前轮轮毂电机和后轮轮毂电机的散热控制方法具体包括：

S2.1:当前轮轮毂电机散热回路的温度低于第一节温器9主阀门开启的温度阀值，后轮轮毂电机散热回路的温度低于第二节温器11主阀门开启的温度阀值时，第一节温器9和第二节温器11的主阀门均关闭、旁通阀门均开启；

前轮轮毂散热回路小循环系统运行工作，后轮轮毂散热回路小循环系统运行工作；

对于前轮轮毂电机散热回路，此时冷却液经过水泵3加压冷却液一路流经第一冷却水套、第四冷却水套，从第一节温器9的（e）口流入（f）口流出，最终流入水泵3，进行小循环散热。

对于后轮轮毂电机散热回路，此时冷却液经过水泵3加压冷却液一路流经第二后轮轮毂电机6冷却水套、第二温度传感器15、第三冷却水套、第三温度传感器16、从第二节温器11的（b）口流入（c）口流出，最终流入水泵3，进行小循环散热。

S2.2:当前轮轮毂电机散热回路温度高于第一节温器9主阀门开启的温度阀值，低于旁通阀门关闭的温度阀值，后轮轮毂电机散热回路的温度高于第二节温器11主阀门开启的温度阀值，低于旁通阀门关闭的温度阀值时；第一节温器9和第二节温器11的主阀门和旁通阀同时开启。

前轮轮毂散热回路小循环系统和大循环系统同时运行工作，后轮轮毂电机散热回路小循环系统和大循环系统同时运行工作；

对于前轮轮毂电机散热回路，此时冷却液由加压水泵3加压，流经第一冷却水套和第四冷却水套，一路从第一节温器9的（e）口流进（f）口流出最终流进水泵3进行小循环散热，另一路从第一节温器9的（e）口流进（d）口流出经散热器1最终流进水泵3形成大循环散热。

对于后轮轮毂电机散热回路，此时冷却液由加压水泵3加压，流经第二冷却水套和第三冷却水套，从第二节温器11的（b）口流进（c）口流出最终流进水泵3，进行小循环散热；另一路从第二节温器11的（b）口流进（a）口流出经散热器1最终流进水泵3，进行大循环散热。

S2.3:当前轮轮毂电机机散热回路的温度高于第一节温器9旁通阀关闭的温度阀值时，后轮轮毂电机散热回路的温度高于第二节温器11旁通阀关闭的温度阀值时，第一节温器9和第二节温器11的主阀门均开启、旁通阀门均关闭；

前轮轮毂散热回路大循环系统运行工作，后轮轮毂散热回路大循环系统运行工作；

对于前轮轮毂电机散热回路，此时冷却液由水泵3加压流经第一冷却水套和第四冷却水套，从第一节温器9的（e）口流进（d）口流出，经散热器1最终流入水泵3，进行大循环散热。

对于后轮轮毂电机散热回路，此时冷却液由水泵3加压流经第二冷却水套和第三冷却水套，从第二节温器11的（b）口流进（a）口流出，经散热器1最终流入水泵3，进行大循环散热。

在上述散热过程中，前轮轮毂散热回路中的第一温度传感器14和第四温度传感器17，后轮轮毂散热回路中的第二温度传感器15和第三温度传感器16分别将温度信号反馈给控制器13，控制器13发送指令控制加压水泵3和散热风扇的工作功率；实时调控并且在高效散热的基础上减小能耗。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种四轮轮毂电机驱动集成散热系统，包括第一前轮轮毂电机（5）、第二后轮轮毂电机（6）、第三后轮轮毂电机（7）和第四前轮轮毂电机（8），且分别安装在电动车对应的车轮内部，所述第一前轮轮毂电机（5）、第二后轮轮毂电机（6）、第三后轮轮毂电机（7）和第四前轮轮毂电机（8）外分别设有第一冷却水套、第二却水套、第三冷却水套和第四冷却水套；其特征在于：还包括第一节温器（9）、第二节温器（11）、水泵（3）、散热器（1）和电磁阀（10）；

所述第一节温器（9）的进口通过水管依次连通着第一冷却水套和第四冷却水套，第一节温器（9）的旁通阀门通过水管连通着水泵（3）进口，形成前轮轮毂散热回路小循环系统；

第一节温器（9）的主阀门通过水管连通着散热器（1）的进水口，散热器（1）的出水口通过水管连通着水泵（3）进口，形成前轮轮毂散热回路大循环系统；

所述第二节温器（11）的进口通过水管依次连通着第二冷却水套和第三冷却水套，第二节温器（11）的旁通阀门通过电磁阀（10）连通着水泵（3）进口，形成后轮轮毂散热回路小循环系统；

第二节温器（11）的主阀门通过水管连通着散热器（1）的进水口，散热器（1）的出水口通过水管连通着水泵（3）进口，形成后轮轮毂散热回路大循环系统；

系统工作时，前轮轮毂电机工作，电磁阀（10）断开，随着前轮轮毂散热回路的温度变化，第一节温器（9）的旁通阀门、主阀门开启或闭合，从而使得前轮轮毂散热回路小循环系统或大循环系统运行工作；后轮轮毂电机工作，电磁阀（10）闭合，随着后轮轮毂散热回路的温度变化，第二节温器（11）的旁通阀门、主阀门开启或闭合，从而使得后轮轮毂散热回路小循环系统或大循环系统运行工作。

2.根据权利要求1所述一种四轮轮毂电机驱动集成散热系统，其特征在于：还包括第一温度传感器（14）、第二温度传感器（15）、第三温度传感器（16）和第四温度传感器（17）组成的温度传感机构，所述第一温度传感器（14）设在第一冷却水套的出口、第四温度传感器（17）设在第四前冷却水套的出口，第一温度传感器（14）和第四温度传感器（17）测得前轮轮毂散热回路的温度；

第二温度传感器（15）设在第二冷却水套的出口、第三温度传感器（16）设在第三冷却水套的出口，第二温度传感器（15）和第三温度传感器（16）测得后轮轮毂散热回路的温度。

3.根据权利要求1所述一种四轮轮毂电机驱动集成散热系统，其特征在于：所述散热器（1）外部设有散热风扇。

4.根据权利要求1所述一种四轮轮毂电机驱动集成散热系统，其特征在于：所述散热器（1）的出水口和水泵（3）的出口均设有滤清器。

5.根据权利要求1所述一种四轮轮毂电机驱动集成散热系统，其特征在于：所述散热器（1）的循环冷却液入口通过软管连接着补偿水壶（12）进口。