CN111295078B - 一种电机控制系统冷却水路分流结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机控制系统冷却水路分流结构，包括控制器箱体，控制器箱体的底部设有功率模块，功率模块固定于控制器箱体的底板上，其特征是，所述控制器箱体的底面外侧设有与功率模块紧贴的冷却水道，冷却水道设有并联的若干段，控制器箱体的底面上设有配合冷却水道的分流板，分流板内设有均流槽，均流槽内设有对应每段冷却水道的分流孔；控制器箱体上设有连通均流槽的进水管；所有冷却水道的出水端连通到同一出水槽，控制器箱体上设有连通出水槽的出水管。本发明的好处是实现分流，降低水阻；对各功率模块形成均匀的冷却效果，进而提高控制系统整体性能。

Description

一种电机控制系统冷却水路分流结构

技术领域

本发明属于电机控制器冷却结构技术领域，具体是一种电机控制系统冷却水路分流结构。

背景技术

随着新能源汽车业的不断发展，商用车使用电机动力越来越多，由于商用车电机功率需求较高，因此电机驱动逆变模块要求大功率，而限于模块的成本和自身散热技术要求，单模块功率无法满足需求，模块并联方案作为一种解决方案，在电驱控制系统中大量使用。而目前传统的模块并联方案水道冷却结构，通常都是按照单流道方式，这样的冷却结构由于水道长度长，造成水阻变大，散热能力减弱，且各模块冷却不均，导致模块最大电流输出能力降低，系统效率下降。因此如何解决并联模块散热，以满足商用车动力系统高效能输出，成为一个亟待解决的问题。中国专利文献CN 205667076 U于2016年10月26日公开了“一种用于新能源汽车的电机控制器”的实用新型专利，所述用于新能源汽车的电机控制器，包括箱体、低压主控板、电源板、驱动板、水冷板、接线盒，所述低压主控板、电源板和驱动板依次安装在箱体中，所述电源板和驱动板分别与低压主控板电连接，所述水冷板安装在箱体底面，所述水冷板两端分别设有进水接头和出水接头。该申请涉及一种冷却水结构，能够在一定程度上降低水阻，但其存在以下不足之处：1、没有设置均流结构，不能保证冷却水在冷却水道中均匀流动，因而不能确保对控制器的每个部位都具有可靠的冷却效果，冷却存在不均匀性；2、没有明确的冷却水路径，水流通道内的冷却水能够扩散到其他水流通道内并出现逆流，影响散热。

发明内容

基于上述问题，本发明提供了一种电机控制系统冷却水路分流结构，冷却水道并联设置，实现分流，降低水阻；并且确保对电机控制器的功率模块形成均匀的冷却效果，提高电机控制器模块发挥的能效，进而提高控制系统整体性能。

为了实现发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种电机控制系统冷却水路分流结构，包括控制器箱体，控制器箱体的底部设有功率模块，功率模块固定于控制器箱体的底板上，其特征是，所述控制器箱体的底面外侧设有与功率模块紧贴的冷却水道，冷却水道设有并联的若干段，控制器箱体的底面上设有配合冷却水道的分流板，分流板内设有均流槽，均流槽内设有对应每段冷却水道的分流孔；控制器箱体上设有连通均流槽的进水管；所有冷却水道的出水端连通到同一出水槽，控制器箱体上设有连通出水槽的出水管。

本申请通过均流槽完成进水管水体均流，再经过分流孔流入到对应的每段冷却水道内，实现冷却水道的分流，与一段式的冷却水道相比，本申请并联式的单个冷却水道长度短，有效降低冷却水由于吸热和长距离位移而造成的水阻增大；均流槽位于分流板和密封板之间，出水槽位于控制器箱体上，实现了冷却水道进水端与出水端的分离设置，防止出水端热水影响进水端冷水的稳定，提高冷却水的冷却效率；并联式的功率模块，U、V、W三项水冷效果能够达到均匀一致，确保模块效能发挥到最大值，提升控制系统总成整体效能。

作为优选，均流槽包括设置于进水管相对处的扩容腔，扩容腔的宽度向两端逐渐减小。进水管内进水在扩容腔内由于开口变大，实现压力缓冲，之后向扩容腔两端扩散，由于扩容腔的宽度向两端逐渐减小，因此可以加速向两端扩散，通过调节扩容腔宽度的变化来调节距离进水管远近不同的分流孔同速同步进水，从而实现对应于每个分流孔的均流。

作为优选，冷却水道设有并联的三段，对应于每段冷却水道进水端的分流孔分别位于均流槽的端点或中点处。三段冷却水道分别对应并联式功率模块的U、V、W三项，分流孔的端点设置能够缩短均流槽的长度，方便冷却水快速并均匀的进入到每个分流孔中。

作为优选，均流槽包括与进水管垂直的挡流面以及与挡流面相对的均流面，均流面包括两相交的斜面。冷却水从进水管流入到均流槽中，经过倾斜相交的均流面反射和扩散后，又通过挡流面约束，通过挡流面的角度设置，可以控制冷却水向均流槽两端流动的速度和流量，从而通过均流槽内实现对应每个分流块的均流。

作为优选，每段冷却水道的形状为“M”形，所有冷却水道紧贴并做直线阵列设置。每段冷却水道的的多次弯折设计，确保对空间的利用率，提高冷却效果。

作为优选，挡流面和均流面的下端分别与均流槽的槽底通过圆弧面过渡，挡流面上设有对应每个分流孔垂直连接的进水面。方便冷却水在均流槽内流动，通过进水面方便分流孔内进水，减小均流槽内的水阻。

作为优选，均流槽与冷却水道所在平面相对设置，分流孔垂直冷却水道所在平面；出水槽位于冷却水道出水端水流方向的外侧。使均流槽和出水槽之间形成错位，防止均流槽内的冷却水会吸收到出水槽内的热水热量，保证均流槽内冷却水的吸热能力和利用效率。

作为优选，进水管的轴线和出水管的轴线相对冷却水道的中线对称设置；进水管和出水管位于控制器箱体的同一侧。进水管和出水管呈对称结构，使三段冷却水道的冷却路径长度和冷却水流动速度接近一致，提高三段冷却水道的均衡性，提高冷却效果；进水管和出水管的同侧设置方便完成冷却水的循环流动，提高装置的集成性。

作为优选，离进水管最远的分流孔在均流面上设有垂直均流面延伸到分流孔的加强进水面。加强进水面用于扩大离进水管最远的分流孔的进水量，方便实现均流。

综上所述，本发明的有益效果是：实现冷却水道的分流和均流，有效降低冷却水由于吸热和长距离位移而造成的水阻增大；散热效果好；装置集成性高；并联式的功率模块，U、V、W三项水冷效果能够达到均匀一致，确保模块效能发挥到最大值，提升控制系统总成整体效能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的爆炸图。

图3是本发明中控制箱体底面的正视图。

图4是本发明中分流板的结构示意图。

图5是本发明中冷却流道中冷却水的流向示意图。

图6是本发明散热仿真试验时内部水阻变化的简图。

其中：控制器箱体1 冷却槽11 冷却板12 冷却水道13 扰流块14 热交换柱15 出水槽16 出水孔17 分流板2 均流槽21 均流面22 挡流面23 分流孔24 进水面25 加强进水面251 进水口26 进水管3 出水管4 密封板5。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1到图4所示的实施例，为一种电机控制系统冷却水路分流结构，包括控制器箱体1和设置于控制器箱体1内部的功率模块，所述功率模块固定于控制器箱体1的底板上，功率模块图中未标出，其特征是，所述控制器箱体1的底面设有与功率模块紧贴的冷却水道13，控制器箱体1的底部设有冷却槽11，冷却槽11内设有间隔设置的冷却板12，冷却板12交替连接在冷却槽11的相对两侧上，从而形成弯折的冷却水道13。冷却水道13设有并联的三段，每段冷却水道13的形状为“M”形，冷却水道的弯折处设有扰流块14。扰流块14为朝向冷却水道13凸起的圆弧形。所有冷却水道13紧贴并做直线阵列设置。相邻段的冷却水道13之间通过完全阻隔的冷却板12分隔。

控制器箱体1的底面上设有配合冷却水道13成型的分流板2，分流板2上设有密封板5，分流板2内设有均流槽21，密封板5配合均流槽21的形状设置。均流槽21包括设置于进水管3相对处的扩容腔，均流槽21包括与进水管3垂直的挡流面23以及与挡流面23相对的均流面22，均流面22包括两相交的斜面，从而使扩容腔的宽度向两端逐渐减小。具体的，左侧均流面22与挡流面23夹角范围为5度到15度，右侧均流面22与挡流面23夹角范围为2度到6度，均流槽21上设有对应每段冷却水道13的三个分流孔24；均流槽21的进水口26对应于左侧第一个分流孔24和第二个分流孔24的中间处，均流槽21的进水口26位于两均流面22夹角的角平分线上。三段冷却水道13的分流孔24分别位于均流槽21的端点和中点处。分流孔24按每段冷却水道13的位置依次排列；挡流面23和均流面22的下端分别与均流槽21的槽底通过圆弧面过渡.均流槽21内在对应分流孔的外侧设有进水面25，具体的，挡流面23上设有对应每个分流孔24垂直连接的进水面25，进水面25的形状为内凹的球面，能够方便分流孔24内进水。离进水管3最远的分流孔24在均流面22上设有垂直均流面22延伸到分流孔24的加强进水面251。加强进水面251用于扩大离进水管最远的分流孔的进水量，方便实现均流。控制器箱体1上设有连通均流槽21的进水管3；所有冷却水道13的出水端连通到同一出水槽16，控制器箱体1上设有连通出水槽16的出水管4。均流槽21与冷却水道13所在平面相对设置，分流孔24垂直冷却水道13所在平面；出水槽16位于冷却水道13出水端水流方向的外侧。冷却水道13的尾端之间设有连通出水槽16的出水孔17；进水管3的轴线和出水管4的轴线相对冷却水道13的中线对称设置；进水管3和出水管4位于控制器箱体1的同一侧。

本申请使用时，进水管3内向均流槽21进水，冷却水在均流槽21内通过均流面22的打散和进水面25的辅助作用下实现对应于每个分流孔24的均匀进水，如图5所示，每段冷却水道13的左下端对应于分流板2上的分流孔24，冷却水从分流孔24进入，沿冷却水道13多次弯折后从对应段冷却水道13的右下端流出到出水槽16内，最后从出水管4处流出。本申请能够通过均流槽21完成进水管3水体均流，再经过分流孔24流入到对应的每段冷却水道13内，实现冷却水道13的分流，与一段式的冷却水道相比，本申请并联式的单个冷却水道13长度短，有效降低冷却水由于吸热和长距离位移而造成的水阻增大；如图6所示，由于说明书附图中不能出现彩色，本申请通过线段长度来代表冷却水道内的水阻和水阻变化趋势。通过图6可知，本申请在16升每分钟的模拟仿真中，最大水阻为9千帕；而在传动的冷却水道内的水阻通常会高达21千帕。均流槽21位于分流板2和密封板5之间，出水槽16位于控制器箱体1上，实现了冷却水道13进水端与出水端的分离设置，防止出水端热水影响进水端冷水的稳定，提高冷却水的冷却效率；并联式的功率模块，U、V、W三项水冷效果能够达到均匀一致，确保模块效能发挥到最大值，提升控制系统总成整体效能。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种电机控制系统冷却水路分流结构，包括控制器箱体，控制器箱体的底部设有功率模块，功率模块固定于控制器箱体的底板上，其特征是，所述控制器箱体的底面外侧设有与功率模块紧贴的冷却水道，冷却水道设有并联的若干段，控制器箱体的底面上设有配合冷却水道的分流板，分流板内设有均流槽，均流槽内设有对应每段冷却水道的分流孔；控制器箱体上设有连通均流槽的进水管；所有冷却水道的出水端连通到同一出水槽，控制器箱体上设有连通出水槽的出水管，所述均流槽包括设置于进水管相对处的扩容腔，扩容腔的宽度向两端逐渐减小，所述均流槽包括与进水管垂直的挡流面以及与挡流面相对的均流面，均流面包括两相交的斜面。

2.根据权利要求1所述的一种电机控制系统冷却水路分流结构，其特征是，所述冷却水道设有并联的三段，对应于每段冷却水道进水端的分流孔分别位于均流槽的端点或中点处。

3.根据权利要求1或2所述的一种电机控制系统冷却水路分流结构，其特征是，所述每段冷却水道的形状为“M”形，所有冷却水道紧贴并做直线阵列设置。

4.根据权利要求1所述的一种电机控制系统冷却水路分流结构，其特征是，挡流面和均流面的下端分别与均流槽的槽底通过圆弧面过渡，挡流面上设有对应每个分流孔垂直连接的进水面。

5.根据权利要求1所述的一种电机控制系统冷却水路分流结构，其特征是，所述均流槽与冷却水道所在平面相对设置，分流孔垂直冷却水道所在平面；出水槽位于冷却水道出水端水流方向的外侧。

6.根据权利要求1所述的一种电机控制系统冷却水路分流结构，其特征是，所述进水管的轴线和出水管的轴线相对冷却水道的中线对称设置，进水管和出水管位于控制器箱体的同一侧。

7.根据权利要求1或4所述的一种电机控制系统冷却水路分流结构，其特征是，所述离进水管最远的分流孔在均流面上设有垂直均流面延伸到分流孔的加强进水面。

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