CN113266754B - 一种油冷电驱动力总成热管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油冷电驱动力总成热管理系统，包括油冷电驱、油泵、换热器，所述油冷电驱的出油口通过管路与换热器的进油口相连接，所述换热器的出油口通过管路与油泵的进油口相连接，所述油泵的出油口通过管路与油冷电驱的进油口相连接，在连接油泵的出油口和油冷电驱进油口的管路上设有过滤器。本发明既可显著地提升油泵工作时的可靠性和使用寿命，同时可最大限度地消除环境温差对油冷电驱总成正常运行的不利影响。

Description

一种油冷电驱动力总成热管理系统

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种油冷电驱动力总成热管理系统。

背景技术

随着人们节能环保意识的增强，电动汽车在我们正迅速普及，在电动汽车上，油冷电驱动力总成热管理系统使极为重要的系统，具体地，油冷电驱动力总成热管理系统包括：作为动力源的油冷电驱（电机）、用于输送冷却润滑油的油泵、用于对冷却润滑油调温的换热器。工作时，润滑油首先通过进油口进入电机内对电机进行润滑冷却，此时的润滑油温度上升，升温后的润滑油从惦记的出油口流出、并被油泵的进油口吸入升压，油泵将润升压后滑油重新送入点击的进油口，以便对电机进行循环润滑和降温。当然，也有人会在管路上设置一个过滤器，以过滤掉润滑油中的杂质。高温的润滑油在换热器内通过和冷却液的热交换降低温度，低温润滑油通过两路分别进入电机定子和电机转子，继续冷却电机，从而实现润滑油的循环冷却和润滑。

但是，现有的油冷电驱动力总成热管理系统存在如下缺陷：首先，油冷电驱工作时功率大，产生热量高，此时，油池内润滑油的油温可达105°C，由于油泵直接吸入高温的润滑油，油泵容易损坏，降低其工作时的可靠性。其次，我们知道，电动汽车在使用时会面临冬季和夏季的巨大温差，尤其是对于北方地区，冬天环境温度可低至-20°C ~ -40°C，此时油温低，润滑油的粘度大，从而造成油泵的负载大，相应地，油泵所输送的润滑油量会急剧减少，从而影响油冷电驱总成的正常运行；尤其是，当油冷电驱总成运行在百公里加速这样的大功率工况时，上述问题会更严重。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种油冷电驱动力总成热管理系统，既可显著地提升油泵工作时的可靠性和使用寿命，同时可最大限度地消除环境温差对油冷电驱总成正常运行的不利影响。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种油冷电驱动力总成热管理系统，包括油冷电驱、油泵、换热器，所述油冷电驱的出油口通过管路与换热器的进油口相连接，所述换热器的出油口通过管路与油泵的进油口相连接，所述油泵的出油口通过管路与油冷电驱的进油口相连接，在连接油泵的出油口和油冷电驱进油口的管路上设有过滤器。

首先，本发明将换热器设置在油冷电驱出油口与油泵的进油口之间，这样在油冷电驱内润滑并升温的润滑油可以先经过换热器换热降温，然后再通过油泵增压并回流到油冷电驱内对定子、转子进行润滑和冷却。也就是说，进入油泵的润滑油始终使常温状态，可有效地避免高温的润滑油对油泵造成的损害，有利于延长油泵的使用寿命。

此外，本发明在连接油泵的出油口和油冷电驱进油口的管路上设有过滤器，因而可对润滑、冷却后的润滑油进行有效的过滤，避免润滑油内的杂质进入油冷电驱内部。

作为优选，还包括设置在油冷电驱的出油口处的温度传感器、与换热器旁接的旁通管路，在油冷电驱的出油口与旁通管路以及换热器的进油口连接处设有电磁换向阀，当油冷电驱出油口输出的润滑油温度高于设定温度时，电磁换向阀使旁通管路截止，使换热器所在的管路导通；当油冷电驱出油口输出的润滑油温度不高于设定温度时，电磁换向阀使换热器所在的管路截止，使旁通管路导通。

当油冷电驱的出油口高温的润滑油流出时，一旦温度传感器感测到的润滑油温度高于某个设定温度，电磁换向阀使旁通管路截止，而换热器所在的管路导通，此时润滑油全部进入换热器换热降温后在进入油泵内。如果环境温度较低、并且油冷电驱刚开始工作时，从油冷电驱的出油口输出的润滑油温度低于设定温度，则电磁换向阀使换热器所在的管路截止，使旁通管路导通，此时，润滑油直接通过旁通管路回流至油冷电驱，从而有利于润滑油的快速升温，以便使润滑油尽快工作在合适的粘度和工作状态。

作为优选，还包括与换热器旁接的旁通管路，在油冷电驱与换热器之间的管路上与旁通管路连接处设有旁通口，在旁通口处设有第二控制阀，所述第二控制阀具有一个导通压力，在换热器的进油口处设有第一控制阀，所述第一控制阀包括一个筒状阀体，阀体一侧设有上进油口，阀体另一侧与上进油口在轴向上对应位置设有下出油口，阀体内设有可移动的第一阀芯，第一阀芯一侧的阀体端口封闭，第一阀芯另一侧的阀体内设有挡板，在挡板和第一阀芯之间设有柔性的真空套管，真空套管内设有两端分别抵压第一阀芯和挡板的压簧，当第一阀芯向挡板一侧移动使第一控制阀导通时，润滑油通过控制阀进入换热器，此时润滑油的压力小于导通压力；当第一阀芯向远离挡板一侧移动使控制阀截止时，润滑油通过第二控制阀进入旁通管路。

由于第一阀芯一侧的阀体端口封闭，因此，当夏季环境温度较高时，第一阀芯一侧的真空套管不存在气压，只是单纯的压簧弹力，而第一阀芯与阀体封闭端口之间的空气压力较高，此时，第一阀芯会被推动朝向压簧和挡板一侧移动，相应地，第一阀芯与上进油口、下出油口错位，从而使第一控制阀导通，此时，润滑油即可通过第一控制阀进入换热器内换热冷却。当冬季环境温度较低时，第一阀芯与阀体封闭端口之间的空气压力较低，此时，第一阀芯会被压簧推动朝向远离挡板一侧移动，相应地，第一阀芯封堵上进油口、下出油口，从而使第一控制阀截止，此时，润滑油即可通过第二控制阀进入旁通管路，从而有利于润滑油的快速升温。当润滑油的温度逐渐上升时，高温的润滑油通过上进油口使第一阀芯的温度上升，继而使第一阀芯与阀体封闭端口之间的空气压力升高，此时的第一阀芯会被推动朝向压簧和挡板一侧移动，相应地，第一阀芯与上进油口、下出油口错位，从而使第一控制阀导通，此时，润滑油即可通过第一控制阀进入换热器内换热冷却。

特别地，本发明使第二控制阀具有一个导通压力，并且流动时润滑油的压力小于导通压力，因此，当第一控制阀导通时，第二控制阀处于截止状态，只有当第一控制阀截止时，润滑油的压力会迅速上升，进而使第二控制阀迅速导通。

也就是说，在本方案中，可有效地消除环境温差对热管理系统的影响，进而确保在润滑油处于高温、或者环境温度较高时，换热器可对润滑油起到换热降温作用；当环境温度较低、尤其是润滑油处于低温时，换热器可暂时“退出”系统，进而有利于使润滑油快速升温而稳定地起到润滑作用。

作为优选，所述第二控制阀包括阀筒，所述阀筒内设有沿轴向延伸的阀腔、位于阀腔内的第二阀芯，阀筒靠近换热器的后端的阀腔内设有支撑板，阀筒的前端设有导入孔，所述导入孔通过逐渐增大的圆锥孔与阀腔的前端面连接，所述第二阀芯包括适配在阀腔内的阀板、一体设置在阀板上且与圆锥孔适配的凸台，在阀板和支撑板之间设有定压弹簧，阀腔的内侧壁设有若干在周向上间隔分布并沿轴向延伸的限流槽。

本发明第二控制阀的阀筒内设有阀腔，并在阀腔的一端设有缩小的导入孔，而导入孔与阀腔之间通过圆锥孔相连接。这样，第二阀芯先在定压弹簧的作用下抵靠圆锥孔和导入孔，此时的第二控制阀处于截止状态。当润滑油作用在导入孔一端的第二阀芯上时，如果此时的第一控制阀处于导通状态，则润滑油的压力会较小。也就是说，此时作用在第二阀芯上的油压会小于定压弹簧的弹力，润滑油不会通过第二控制阀进入旁通管路；当第一控制阀处于截止状态时，则润滑油的压力较高。也就是说，此时作用在第二阀芯上的油压会大于定压弹簧的弹力，第二阀芯进入导通状态，润滑油会通过第二控制阀进入旁通管路。

特别是，当第二阀芯在润滑油的作用下移动时，第二阀芯与导入孔、圆锥孔迅速分离，此时润滑油通过导入孔进入圆锥孔内。也就是说，此时润滑油作用在第二阀芯上的作用面积瞬间增大，相应地，润滑油对第二发行的作用力也瞬间增大，使第二阀芯向定压弹簧一侧快速移动而进入导通状态，从而实现由截止状态向导通状态的突变。

另外，由于在阀腔的内侧壁设有若干在周向上间隔分布并沿轴向延伸的限流槽。这样，当第二控制阀处于导通状态、第二阀芯在阀腔内移动时润滑油作用在第二阀芯上的压力保持不变，第二控制阀的导通横截面大小保持不变，从而使第二控制阀可维持稳定的流量。随着第二阀芯的移动，定压弹簧的作用力逐渐上升，直至第二阀芯达到平衡、稳定状态。

因此，本发明具有如下有益效果：既可显著地提升油泵工作时的可靠性和使用寿命，同时可最大限度地消除环境温差对油冷电驱总成正常运行的不利影响。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明的另一种结构示意图。

图3是换热器与旁通管路的一种连接结构示意图。

图4是第一控制阀的一种结构示意图。

图5是第二控制阀的一种结构示意图。

图中：1、油冷电驱 11、进油口 12、出油口 2、油泵 3、换热器 4、过滤器 5、旁通管路 6、电磁换向阀 7、第一控制阀 71、阀体 711、上进油口 712、下出油口713、封闭腔体 72、第一阀芯 721、传热管路 73、挡板 74、真空套管 75、压簧 8、第二控制阀 81、阀筒 811、阀腔 812、支撑板 813、导入孔 814、圆锥孔 815、限流槽82、第二阀芯 821、阀板 822、凸台 83、定压弹簧。

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所示，一种油冷电驱动力总成热管理系统，包括油冷电驱1、油泵2、换热器3、过滤器4，其中油冷电驱的出油口12通过管路与换热器的进油口11相连接，换热器的出油口通过管路与油泵的进油口相连接，油泵的出油口通过管路与油冷电驱的进油口相连接。此外，在连接油泵的出油口和油冷电驱进油口的管路上设置所述的过滤器。

由于换热器设置在油冷电驱出油口与油泵的进油口之间，这样，在油冷电驱内润滑并升温的润滑油可以先经过换热器换热降温，然后再通过油泵增压并回流到油冷电驱内对定子、转子进行润滑和冷却。也就是说，进入油泵的润滑油始终使常温状态，可有效地避免高温的润滑油对油泵造成的损害，有利于延长油泵的使用寿命。而过滤器可对润滑、冷却后的润滑油进行有效的过滤，避免润滑油内的杂质进入油冷电驱内部。

需要说明的是，本实施例中的过滤器、油冷电驱、油泵、换热器等本身均为现有技术，在此不做详细的描述。

作为一种优选方案，如图2所示，我们可在油冷电驱的出油口处设置用于感测润滑油温度的温度传感器（图中未示出），在换热器旁侧设置与换热器形成并联旁接关系的旁通管路5。也就是说，旁通管路一端连接在油冷电驱的出油口与换热器的进油口之间的管路上，旁通管路另一端连接在换热器的出油口与过滤器之间的管路上。

此外，我们还需在油冷电驱的出油口与旁通管路以及换热器的进油口连接处设置电磁换向阀6。也就是说，电磁换向阀使得从油冷电驱的出油口输出的润滑油能可选择地进入换热器或者旁通管路。另外，我们还可设置一个润滑油是否需要冷却换热的设定温度。当润滑油的温度高于设定温度时，说明润滑油需要进行换热降温；当润滑油的温度不高于设定温度时，说明润滑油无需进行换热降温。

这样，当油冷电驱的负载较大、或者油冷电驱工作一定时间后，温度传感器感测到从油冷电驱出油口输出的润滑油温度会高于设定温度，此时电磁换向阀使旁通管路截止，使换热器所在的管路导通，换热器即可对高温的润滑油进行换热降温。当环境温度较低、并且油冷电驱刚开始工作时，温度传感器感测到油冷电驱出油口输出的润滑油温度不高于设定温度，电磁换向阀使换热器所在的管路截止，使旁通管路导通，此时，润滑油直接通过旁通管路、油泵、过滤器回流至油冷电驱，从而有利于润滑油的快速升温，以便使润滑油尽快工作在合适的粘度和工作状态。

作为另一种优选方案，如图3所示，我们可在换热器旁侧设置与换热器形成并联旁接关系的旁通管路。也就是说，旁通管路一端（上游）连接在油冷电驱的出油口与换热器的进油口之间的管路上，旁通管路另一端（下游）连接在换热器的出油口与过滤器之间的管路上。此外，在油冷电驱出油口与换热器进油口之间的管路上设置一个旁通口，此时，旁通管路一端连接在旁通口上。另外，我们还需在旁通口处设置第二控制阀8，该第二控制阀具有一个导通压力，从而使第二控制阀可控制润滑油是否通过旁通口进入旁通管路。

还有，我们需要在换热器的进油口处设置第一控制阀7，该第一控制阀控制换热器的导通和截止，以确定润滑油是否进入换热器。具体地，如图4所示，第一控制阀包括一个筒状阀体71，阀体外侧壁的一侧设置上进油口711，阀体另一侧与上进油口在轴向上对应位置设置下出油口712，阀体内设置可横向移动的第一阀芯72。第一阀芯右侧的阀体端口封闭，从而在第一阀芯与阀体端口之间形成封闭腔体713。第一阀芯左侧的阀体内设有挡板73，在挡板和第一阀芯之间设置由硅胶制成的真空套管74，真空套管内设置两端分别抵压第一阀芯和挡板的压簧75。

当夏季环境温度较高时，由于第一阀芯一侧的真空套管不存在气压，只是单纯的压簧弹力，而第一阀芯另一侧的封闭腔体内空气压力较高，此时，第一阀芯会被推动朝向压簧和挡板一侧移动，相应地，第一阀芯与上进油口、下出油口错位，从而使第一控制阀导通，润滑油即可通过第一控制阀进入换热器内换热冷却。由于第二控制阀具有一个导通压力，而根据伯努利定律，当润滑油快速流动时，其压力会随之降低。因此，我们可使第二控制阀的导通压力大于第一控制阀导通、润滑油快速流动时的压力，从而避免此时的润滑油通过第二控制阀进入旁通管路内。

当冬季环境温度较低时，第一阀芯与阀体封闭端口之间的封闭腔体空气压力较低，此时，第一阀芯会被压簧推动朝向远离挡板一侧移动并停留在第一位置，此时的第一阀芯封堵上进油口和下出油口，从而使第一控制阀处于截止状态，静止的润滑油压力瞬间上升至大于第二控制阀的导通压力，管路内的润滑油即可通过第二控制阀进入旁通管路，从而有利于润滑油的快速升温。

当润滑油的温度逐渐上升时，高温的润滑油通过上进油口使第一阀芯的温度上升，继而使第一阀芯与阀体封闭端口之间封闭腔体的空气温度和压力升高，此时的第一阀芯会被推动朝向压簧和挡板一侧移动，相应地，第一阀芯与上进油口、下出油口错位，从而使第一控制阀导通，润滑油即可通过第一控制阀进入换热器内换热冷却。而此时润滑油的压力瞬间降低至不大于第二控制阀的导通压力，第二控制阀恢复截止状态。

也就是说，在本方案中，可有效地消除夏季和冬季的环境温差对热管理系统的影响，进而确保在润滑油处于高温、或者环境温度较高时，换热器可对润滑油起到换热降温作用；当环境温度较低、尤其是润滑油处于低温时，换热器可暂时“退出”系统，进而有利于使润滑油快速升温而稳定地起到润滑作用。

为了确保润滑油的温度上升时第一控制阀可处于导通状态，我们可在第一控制阀的阀体圆周面上设置螺旋状缠绕封闭腔体的传热管路721，传热管路的两端串接在旁通管路上。

当冬季环境温度较低时，第一阀芯初始状态停留在第一位置，当系统开始工作时，润滑油通过第二控制阀进入旁通管路内，并流过传热管路，然后进入油泵。可以理解的是，通过传热管路的润滑油会将热量传递给传热管路，传热管路则将热量传递给阀体。

当润滑油的温度上升时，传热管路的温度随之上升，此时，阀体的温度上升，继而使封闭腔体的空气温度和压力上升，进而使第二阀芯移动至与上进油口、下出油口错位的第二位置，此时的第一控制阀处于导通状态，升温后的润滑油即可通过第一控制阀进入换热器内换热降温。

进一步地，如图5所示，第二控制阀包括阀筒81，阀筒内设有沿轴向延伸的阀腔811，阀腔内设有可移动的第二阀芯82，阀筒靠近换热器的后端的阀腔内设有支撑板812，阀筒的前端设有横截面小于阀腔的导入孔813，导入孔通过逐渐增大的圆锥孔814与阀腔的前端面连接。也就是说，圆锥孔的小端直径与导入孔相一致，从而使圆锥孔的小端与导入孔连通。而圆锥孔的大端直径小于阀腔端面直径，从而在圆锥孔大端与阀腔前端面之间形成台阶。相应地，第二阀芯包括适配在阀腔内的阀板821、一体设置在阀板上且与圆锥孔适配的凸台822，在阀板和支撑板之间设有定压弹簧83，阀腔的内侧壁设有若干在周向上间隔分布并沿轴向延伸的限流槽815。

这样，第二阀芯先在定压弹簧的作用下向导入孔一侧移动，第二阀芯上的凸台抵压并封闭圆锥孔，第二阀芯的阀板抵压并封闭阀腔的前端面，此时的第二阀芯处于截止状态。当润滑油作用在导入孔一端的第二阀芯上时，如果此时的第一控制阀处于导通状态，则润滑油的压力会较小。也就是说，此时作用在第二阀芯上的油压会小于定压弹簧的弹力，第二控制阀保持截止状态，润滑油不会通过第二控制阀进入旁通管路；当第一控制阀处于截止状态时，则润滑油的压力升高。也就是说，此时作用在第二阀芯上的油压会大于定压弹簧的弹力，第二阀芯进入导通状态，润滑油会通过第二控制阀的各限流槽进入旁通管路。

特别是，当第二阀芯在润滑油的作用下移动时，第二阀芯与导入孔、圆锥孔、阀腔的前端面迅速分离，此时润滑油通过导入孔进入圆锥孔内、并作用在凸台以及阀板上。也就是说，此时润滑油作用在第二阀芯上的作用面积瞬间增大，相应地，润滑油对第二发行的作用力也瞬间增大，使第二阀芯向定压弹簧一侧快速移动而进入导通状态，从而实现由截止状态向导通状态的突变。

另外，当第二控制阀处于导通状态、第二阀芯在阀腔内移动时，润滑油作用在第二阀芯上的压力保持不变，由各限流槽确定的第二控制阀的导通横截面大小保持不变，从而使第二控制阀可维持稳定的流量。随着第二阀芯的移动，定压弹簧的作用力逐渐上升，直至第二阀芯达到平衡、稳定状态。

Claims (2)

1.一种油冷电驱动力总成热管理系统，包括油冷电驱、油泵、换热器，其特征是，所述油冷电驱的出油口通过管路与换热器的进油口相连接，所述换热器的出油口通过管路与油泵的进油口相连接，所述油泵的出油口通过管路与油冷电驱的进油口相连接，在连接油泵的出油口和油冷电驱进油口的管路上设有过滤器，还包括与换热器旁接的旁通管路，在油冷电驱与换热器之间的管路上与旁通管路连接处设有旁通口，在旁通口处设有第二控制阀，所述第二控制阀具有一个导通压力，在换热器的进油口处设有第一控制阀，所述第一控制阀包括一个筒状阀体，阀体一侧设有上进油口，阀体另一侧与上进油口在轴向上对应位置设有下出油口，阀体内设有可移动的第一阀芯，第一阀芯一侧的阀体端口封闭，第一阀芯另一侧的阀体内设有挡板，在挡板和第一阀芯之间设有柔性的真空套管，真空套管内设有两端分别抵压第一阀芯和挡板的压簧，当第一阀芯向挡板一侧移动使第一控制阀导通时，润滑油通过第一控制阀进入换热器，此时润滑油的压力小于导通压力；当第一阀芯向远离挡板一侧移动使控制阀截止时，润滑油通过第二控制阀进入旁通管路。

2.根据权利要求1所述的一种油冷电驱动力总成热管理系统，其特征是，所述第二控制阀包括阀筒，所述阀筒内设有沿轴向延伸的阀腔、位于阀腔内的第二阀芯，阀筒靠近换热器的后端的阀腔内设有支撑板，阀筒的前端设有导入孔，所述导入孔通过逐渐增大的圆锥孔与阀腔的前端面连接，所述第二阀芯包括适配在阀腔内的阀板、一体设置在阀板上且与圆锥孔适配的凸台，在阀板和支撑板之间设有定压弹簧，阀腔的内侧壁设有若干在周向上间隔分布并沿轴向延伸的限流槽。

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