CN110696601B - 一种缓冲分配盒、双电机冷却系统及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缓冲分配盒、双电机冷却系统及电动汽车，涉及车辆电机冷却技术领域。所述缓冲分配盒包括一盒体及三个进出水口，所述三个进出水口均与所述盒体的内部连通；所述双电机冷却系统包括散热水箱及缓冲分配盒，所述散热水箱、缓冲分配盒及两个所述电机之间通过管路串联形成一冷却回路。缓冲分配盒通过设置盒体对冷却水进行缓冲，可以确保从散热水箱流入两个电机的水量保持均等，应用于双电机冷却系统中时，可以确保两个电机获得一致的冷却效果；缓冲分配盒的制造成本，相比复杂的三通阀，可靠性高，维护成本低。

Description

一种缓冲分配盒、双电机冷却系统及电动汽车

技术领域

本发明涉及车辆电机冷却技术领域，尤其涉及一种缓冲分配盒、双电机冷却系统及电动汽车。

背景技术

目前电动汽车特别是中重型电动商用车，主要为集中式驱动，集中动力一般具有大功率的特点，而大功率电驱动系统的体积/重量较大，并且集中动力需要占据车架内部较大的空间，为此人们发明了具有多个动力源驱动的电动汽车。此种情况下，每一个动力源的功率、体积及重量相对较小。但多个动力源带来一个新的问题，即每个动力源均面临散热的问题，由此需要的散热元件也随之增多，因此，如何对多个动力源进行冷却成了业内一个难题。

现有的对于多个动力源进行冷却的方案中，有的采用在两组电机和控制器之间通过三通管进行连接，这种方案在实际使用过程中，由于串联的每组电机/控制器的管路长度、走向等存在差异，导致流阻不同，两个电机/控制器所获得的散热效果存在差异，从而影响整车性能。

另外，现有的冷却方案还存在管路前端和末端的电机冷却液温度不一，存在较大温差的情况，也造成两个电机的冷却效果不一，影响两个电机工作性能的协同性，并最终对整车性能造成不利影响。

有鉴于此，急需一种新的技术方案来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的两个电机冷却效果不一致的问题，提供一种缓冲分配盒、双电机冷却系统及电动汽车。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种缓冲分配盒，包括一盒体及三个进出水口，所述三个进出水口均与所述盒体的内部连通；

所述三个进出水口的其中一个设为进水口，另外两个设为出水口；

或者，所述三个进出水口的其中两个设为进水口，另外一个设为出水口。

作为进一步的改进，所述盒体的内部设有扰流结构。

作为进一步的改进，所述扰流结构包括分布在所述盒体内的若干扰流柱或/和扰流板。

本发明还提供了一种双电机冷却系统，用于对两个电机进行冷却散热，其包括散热水箱及第一个如上所述的缓冲分配盒；

所述散热水箱、第一个所述缓冲分配盒及两个所述电机之间通过管路串联，并形成一冷却回路；所述冷却回路通过水泵进行驱动；

第一个所述缓冲分配盒连接在所述散热水箱与两个所述电机之间，用于将水一分为二分配给两个所述电机。

作为进一步的改进，所述双电机冷却系统还包括第二个如上所述的缓冲分配盒，第二个所述缓冲分配盒用于将两个所述电机流出的水汇流至所述散热水箱。

作为进一步的改进，所述双电机冷却系统还包括连接于所述冷却回路中的四合一控制器，所述四合一控制器通过管路连接于所述散热水箱与第一个所述缓冲分配盒之间。

作为进一步的改进，所述双电机冷却系统还包括膨胀水箱、排空管路及回水管路；

所述回水管路的一端连接于所述膨胀水箱的出水口，所述回水管路的另一端连接于所述冷却回路；

所述排空管路设有三条，三条所述排空管路的一端均连接于所述膨胀水箱的进水口，三条所述排空管路的另一端分别连接于所述四合一控制器出水端的管路上及两个所述电机出水端的管路上。

作为进一步的改进，所述排空管路与所述冷却回路之间的连接处设有三通接头。

作为进一步的改进，所述双电机冷却系统还包括散热风扇及控制器，所述散热风扇的出风面正对所述散热水箱；

所述电机和所述四合一控制器内均设有温度传感器，所述温度传感器用于将测得的温度信号传递给所述控制器；

所述控制器与所述水泵及所述散热风扇均电性连接，用于根据所述温度信号控制所述散热风扇及所述水泵的运行情况。

本发明还提供了一种电动汽车，其包括上述的双电机冷却系统。

相比于现有技术，本发明带来如下有益效果：

本发明的缓冲分配盒通过设置盒体对冷却水进行缓冲，可以确保从散热水箱流入两个电机的水量保持均等，应用于双电机冷却系统中时，可以确保两个电机获得一致的冷却效果；所述缓冲分配盒的进出口方向均可根据需求设计，可避免现有技术中三通阀带来的管路走向会受到约束、容易与周边的管线形成干涉、不利于现场布置设计的问题，通过相对较低的制造成本，即可保证两个出口流量基本一致，相比复杂的三通阀，可靠性高，维护成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明一较佳实施例的双电机冷却系统的结构原理图；

图2示出了本发明的双电机冷却系统的缓冲分配盒的立体图；

图3示出了本发明的双电机冷却系统的缓冲分配盒的俯视图；

图4示出了本发明的双电机冷却系统的散热水箱和散热风扇的装配图；

图5至图9示出了本发明的缓冲分配盒内几种扰流结构的结构示意图。

主要元件符号说明：

1-电机；2-散热水箱；301-第一个缓冲分配盒；302-第二个缓冲分配盒；31-盒体；311-扰流柱；312-扰流板；a、b、c-进出水口；4-水泵；5-四合一控制器；6-膨胀水箱；7-排空管路；8-回水管路；9-三通接头；10-散热风扇；11-控制模块；100-冷却回路。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

本实施例揭示了一种双电机冷却系统，应用在电动汽车上，用于对电动汽车内部的发热部件进行冷却。

所述电动汽车采用轮毂电机技术进行驱动，电动汽车包括两个电机1，两个电机1安装在电动汽车其中一端的两个轮毂上，如安装在电动汽车前桥的两个轮毂上。电机1是电动汽车内部主要的发热部件，本实施例的双电机1冷却系统主要用于对电机1进行冷却。

两个电机1的设置，除了能够提供足够的驱动力，还有利于车架底盘的布局，因为单个驱动装置还需要设置额外的传动机构将驱动力传递给两个轮毂，而分别在两个轮毂均装配一个电机1，则可省去中间的传动机构，从而节省车架底盘的空间。

具体的，所述电机1的内部开设有水冷通道，水冷通道遍布电机1内部发热的区域，且所述水冷通道设置有进水口及出水口。冷水从进水口进入电机1内部，与电机1发生热交换后变成热水，再从所述出水口流出电机1，在此过程中达到冷却电机1的作用。

当然，水冷通道可以是盘绕在电机1上的管道，也可以是一体形成在电机1本体上的通道，或者二者的组合，本发明对此并不作特别限定。

请参阅图1，具体在本实施例中，所述双电机1冷却系统包括散热水箱2、两个缓冲分配盒及上述的两个电机1。

所述散热水箱2、两个缓冲分配盒及两个电机1通过管路进行串联，并形成一冷却回路100，该冷却回路100上连接有一水泵4，该水泵4用于给所述冷却回路100提供循环驱动力。

请参阅图1至图3，两个缓冲分配盒的结构一致，每个缓冲分配盒均包括一个盒体31及三个进出水口，三个进出水口均与盒体31的内部连通。其中，设有一个进水口及两个出水口的缓冲分配盒定义为第一个缓冲分配盒301，设有两个进水口及一个出水口的缓冲分配盒定义为第二个缓冲分配盒302。

在本实施例中，所述盒体31呈方形，容易理解的是，在其它的一些实施例中，所述盒体31还可以是圆形、椭圆形或其它几何形状。缓冲分配盒的三个进出水口均设为弯管，其中一个弯管设为水平向左或向右弯折，另外两个弯管朝向下弯折。各个弯管的朝向根据缓冲分配盒在整个车子中的安装位置及其上下游连接的部件所处的位置而定，可灵活设置。

所述第一个缓冲分配盒301和所述第二个缓冲分配盒302的连接方式如下：

请参阅图1，为了便于描述，将缓冲分配盒的三个进出水口分别标记为a、b、c。所述散热水箱2的出水口连接所述第一个缓冲分配盒301的进水口a，所述第一个缓冲分配盒301的两个出水口b、c分别连接两个所述电机1的进水口，两个所述电机1的出水口分别连接所述第二个缓冲分配盒302的两个进水口b、c，所述第二个缓冲分配盒302的出水口a连接所述散热水箱2的进水口。

本实施例的双电机冷却系统工作过程描述如下：

所述散热水箱2内装有冷却用的水，冷水从散热水箱2的出水口流出，进入所述冷却回路100。接着，冷水从所述第一个缓冲分配盒301的进水口a进入所述盒体31，盒体31对水流具有缓冲作用，使得水流得以均匀地进行分配，并从所述第一个缓冲分配盒301的两个出水口b、c流出，进而分别进入两个电机1的水冷通道；在电机1处进行热交换后变成热水，再从所述第二个缓冲分配盒302的两个进水口b、c流入，最后从第二个缓冲分配盒302的出水口a流出，并最终汇聚到所述散热水箱2内，如此反复，从而达到对两个电机1进行持续冷却的作用。散热水箱2具有冷却功能，其是现有技术，此处不再赘述。

需要指明的是，在将冷水分配给两个电机1时，如果采用现有的三通阀来分配，则无法确保两个电机1得到一致的冷却效果。原因是，现有的三通阀的进水口与出水口之间没有设置专门的构造对水流进行缓冲，水流进入阀体后随即就从两个出水口流出，一旦阀体内部出现细微的堵塞或结构缺陷，则三通阀的两个出水口分配到的流量将出现不均等的现象，例如六四分、七三分等，进而带来两个电机1获得的冷却效果不一的问题。而本实施例中的第一个缓冲分配盒301，由于在三个进出水口之间设置有盒体31，使得从冷却回路100流入的水能够在盒体31内得到缓冲，缓冲后的水再从两个出水口分出去，能够确保流量分配均等，进而使两个电机1所获得的冷却效果保持一致，实现本发明的目的。

作为进一步的改进，所述盒体31内部还设有扰流结构，用于使流入盒体31内冷却水得到进一步的缓冲，流速放缓，这有利于对冷却水进行均等分配。

请参阅图5-图9，具体在一些实施例中，所述扰流结构包括分布在所述盒体31内的若干扰流柱311或/和扰流板312。所述扰流柱311或/和扰流板312可以是贯穿式或非贯穿式结构，所述贯穿式即扰流柱311或/和扰流板312连接正对两壁或相邻两壁，所述非贯穿式即扰流柱311或/和扰流板312从一个内壁伸出，保留自由端，自由端不与其它内壁相连。

单个扰流柱311的横截面可以是圆形、菱形、方形或其它几何形状(如图5-图7所示)；若干扰流柱311在盒体31内可以呈阵列排布，也可以是迷宫型排布。

需要说明的是，所述扰流结构不限定于上述扰流柱311、扰流板312，还可以是其它具备扰流作用的结构。上述实施例中，所述第一个缓冲分配盒301是用于将水一分为二分配给两个电机1，进而确保两个电机1获得一致的冷却效果，而所述第二个缓冲分配盒302用于将两个电机1流出的水进行汇流，最终流向所述散热水箱2。因此，在其它一些实施例中，所述缓冲分配盒还可以仅设置一个，即保留所述第一个缓冲分配盒301即可实现本发明的目的，而两个电机1流出的水可以采用常规的组件汇流至散热水箱2里。

作为进一步的改进，所述双电机1冷却系统还包括连接于所述冷却回路100中的四合一控制器5。所述四合一控制器5也是电动汽车中会发热的结构部件，需要进行冷却。所述四合一控制器5上也设有水冷通道，此处不再赘述。

与电机1相比，四合一控制器5的发热量小于电机1的发热量，因此，本实施例将所述四合一控制器5通过管路连接于所述散热水箱2与第一个缓冲分配盒301之间。

从散热水箱2出来的冷水先对四合一控制器5进行冷却，水温上升一定值，此时的水还能作为电机1的冷却水对电机1进行冷却，因此，本实施例一个冷却回路100可以达到对四合一控制器5及两个电机1进行梯度冷却的目的，可最大地发挥散热水箱2的冷却作用。

实施例二

请参阅图1至图3，本实施例提供一种双电机1冷却系统，其包括散热水箱2、水泵4、两个缓冲分配盒、两个电机1及一个四合一控制器5。

所述散热水箱2、水泵4、两个缓冲分配盒、两个电机1及一个四合一控制器5的结构及连接关系与实施例一一致，区别之处在于：

所述双电机1冷却系统还包括膨胀水箱6、排空管路7及回水管路8。

电动汽车在实际装配时，由于四合一控制器5的装配位置高于电机1的装配位置，因此在冷却回路100的管路中的一些地方需要预留弯管作为震动缓冲，本实施例中，在四合一控制器5附近及两个电机1附近都预留有这样的弯管。管路系统中的弯管改变了管路的方向，容易产生气泡，这将影响电机1和四合一控制器5的散热效果。所述膨胀水箱6的设置即是为了消除这种不良影响。

具体的，所述膨胀水箱6包括出水口和进水口，膨胀水箱6通过所述排空管路7及所述回水管路8连接于所述冷却回路100中，具体是：

所述回水管路8的一端连接于所述膨胀水箱6的出水口，所述回水管路8的另一端连接于所述冷却回路100，因此，膨胀水箱6的水可以流入冷却回路100，用于对冷却回路100的冷却水进行补偿。

所述排空管路7设有三条，三条所述排空管路7与上述的弯管相对应。三条排空管路7的一端均连接于所述膨胀水箱6的进水口，三条所述排空管路7的另一端分别连接于所述四合一控制器5出水端的管路上及两个所述电机1进出水口附近的管路上。

具体的，三条所述排空管路7是通过三通接头9而连接于所述冷却回路100中的。三通接头9设置在所述四合一控制器5及两个电机1的进出水口附近。

本实施例通过设置所述膨胀水箱6及与之配套的排空管路7和回水管路8，一方面能够将管路中的空气排出，另一方面，在冷却回路100的水受热膨胀后，水能进入膨胀水箱6进行缓冲，达到防止冷却水溢出的目的。

需要说明的是，本实施例中的三条排空管路7是三条分别独立的管路，在其它一些实施例中，还可以对三条排空管路7的末端进行两两合并或三条合并成一条管路，再连接至膨胀水箱6，这些方案均应落入本发明的保护范围。

实施例三

请参阅图1至图4，本实施例提供一种双电机1冷却系统，其包括散热水箱2、水泵4、膨胀水箱6、两个缓冲分配盒、两个电机1及一个四合一控制器5。

所述散热水箱2、水泵4、膨胀水箱6、两个缓冲分配盒、两个电机1及一个四合一控制器5的结构及连接关系与实施例二一致，区别之处在于：

所述双电机1冷却系统还包括散热风扇10及控制模块11，所述散热风扇10的出风面正对所述散热水箱2(如图4所示)，散热风扇10用于将外界的冷风吹向散热水箱2，对散热水箱2进行强制冷却。

所述电机1和所述四合一控制器5内均设有温度传感器，所述温度传感器用于实时测量所述电机1和所述四合一控制器5的温度，并将测得的温度信号传递给所述控制模块11。

所述控制模块11与所述水泵4及所述散热风扇10电性连接，用于根据所述温度信号控制散热风扇10及水泵4的运行情况。

具体的，控制模块11内设有相应的程序，用于针对不同的温度信号来控制所述散热风扇10及所述水泵4的运行情况，所述运行情况包括运行功率和启停状态。

所述控制模块11可以融合进电动汽车的整机控制器中，或者是设置单独的控制器，本实施例采用的是融合进整机控制器的方案。整机控制器还包括对电机1的运行情况进行控制的功能。

本实施例的工作过程描述如下：

当需要提升散热功率时，先提高水泵4转速，当水泵4转速达到最高而电机1和四合一控制器5散热效率仍然不够时——通过所述温度传感器测得的温度值可以判定是否达到预想的散热功率，此时，散热风扇10转速逐步提升，直至最高转速。如果在散热风扇10和水泵4转速达到最高，而系统温度持续升温并达到设定报警值时，控制模块11对电机1进项限制功率输出处理，降低散热负荷，保证系统安全。

而当电机1或者四合一控制器5降到一定温度后，先逐步降低风扇转速，直至风扇怠速；而电机1或者四合一控制器5温度进一步降低后，则逐步降低水泵4转速，直至水泵4怠速运转。

当整车停车熄火后，为保证电机1或者四合一控制器5余温能及时排出，整车的供电系统应对所述冷却系统有延时保护功能，即冷却系统的供电相对独立，在整车熄火后仍然按前述控制逻辑对水泵4和散热风扇10进行控制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种缓冲分配盒，其特征在于：包括一盒体及三个进出水口，所述三个进出水口均与所述盒体的内部连通；

所述三个进出水口的其中一个设为进水口，另外两个设为出水口；

或者，所述三个进出水口的其中两个设为进水口，另外一个设为出水口；

所述盒体的内部设有扰流结构，所述扰流结构包括分布在所述盒体内的若干扰流柱。

2.一种双电机冷却系统，用于对两个电机进行冷却散热，其特征在于：包括散热水箱及第一个如权利要求1所述的缓冲分配盒；

所述散热水箱、第一个所述缓冲分配盒及两个所述电机之间通过管路串联，并形成一冷却回路；所述冷却回路通过水泵进行驱动；

第一个所述缓冲分配盒连接在所述散热水箱与两个所述电机之间，用于将水一分为二分配给两个所述电机。

3.如权利要求2所述的双电机冷却系统，其特征在于：还包括第二个所述缓冲分配盒，第二个所述缓冲分配盒用于将两个所述电机流出的水汇流至所述散热水箱。

4.如权利要求2或3所述的双电机冷却系统，其特征在于：所述双电机冷却系统还包括连接于所述冷却回路中的四合一控制器，所述四合一控制器通过管路连接于所述散热水箱与第一个所述缓冲分配盒之间。

5.如权利要求4所述的双电机冷却系统，其特征在于：所述双电机冷却系统还包括膨胀水箱、排空管路及回水管路；

所述回水管路的一端连接于所述膨胀水箱的出水口，所述回水管路的另一端连接于所述冷却回路；

所述排空管路设有三条，三条所述排空管路的一端均连接于所述膨胀水箱的进水口，三条所述排空管路的另一端分别连接于所述四合一控制器出水端的管路上及两个所述电机出水端的管路上。

6.如权利要求5所述的双电机冷却系统，其特征在于：所述排空管路与所述冷却回路之间的连接处设有三通接头。

7.如权利要求4所述的双电机冷却系统，其特征在于：所述双电机冷却系统还包括散热风扇及控制器，所述散热风扇的出风面正对所述散热水箱；

所述电机和所述四合一控制器内均设有温度传感器，所述温度传感器用于将测得的温度信号传递给所述控制器；

所述控制器与所述水泵及所述散热风扇均电性连接，用于根据所述温度传感器测得的温度信号来控制所述散热风扇及所述水泵的运行情况。

8.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求2-7任一项所述的双电机冷却系统。

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