CN113783363B - 一种冷却系统、电机系统及电机系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电机系统技术领域，公开一种冷却系统、电机系统及电机系统的控制方法。该冷却系统包括管道组件，管道组件被配置为选择性的通入第一冷却介质或第二冷却介质冷却待冷却件；管道组件包括第一管道和设置于第一管道内的第二管道，第一管道用于流通第一冷却介质，第二管道用于流通第二冷却介质，第二管道为膨胀收缩管。该冷却系统能够根据待冷却件的实际工况、待冷却件的实时温度以及待冷却件的工作时长适应性的选取冷却介质，从而提升对待冷却件的冷却效果，通用性强。

Description

一种冷却系统、电机系统及电机系统的控制方法

技术领域

本发明涉及电机系统技术领域，尤其涉及一种冷却系统、电机系统及电机系统的控制方法。

背景技术

随着科学技术的不断进步，电机系统的应用越来越广泛。现有的电机系统通常分为两种，一种是电机与电机控制器单独设置使用，另一种是将电机与电机控制器集成于一体。

针对将电机与电机控制器单独设置的电机系统而言，现有技术中通常在电机与电机控制器壳体内部分别设有冷却水道，冷却水道通过外部水管进行串联实现冷却。通过冷却水道冷却电机系统的冷却方式单一，不能根据电机系统的实际工况适应性的选择冷却介质，冷却效果差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷却系统、电机系统及电机系统的控制方法，以解决现有技术的冷却方式单一，冷却效果差的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种冷却系统，其包括：管道组件，所述管道组件被配置为选择性地通入第一冷却介质或第二冷却介质冷却待冷却件；

所述管道组件包括第一管道和设置于所述第一管道内的第二管道，所述第一管道用于流通所述第一冷却介质，所述第二管道用于流通所述第二冷却介质，所述第二管道为膨胀收缩管。

作为优选，当所述第一管道内流通所述第一冷却介质时，所述第一冷却介质能够使所述第二管道收缩；

当所述第二管道内流通所述第二冷却介质时，所述第二管道的外侧壁与所述第一管道的内侧壁完全贴合。

作为优选，所述冷却系统还包括冷却介质存储箱，所述冷却介质存储箱与所述管道组件连通；

所述冷却介质存储箱包括第一箱体和第二箱体，所述第一箱体用于存储所述第一冷却介质且能与所述第一管道连通，所述第二箱体用于存储所述第二冷却介质且能与所述第二管道连通。

作为优选，所述管道组件还包括管道接头，所述管道接头的一端设置有第一连接部，以及设置于所述第一连接部的外周且与所述第一连接部间隔的第二连接部，所述第一连接部与所述第二管道连接，所述第二连接部与所述第一管道连接，所述管道接头的另一端与所述第二箱体连接。

作为优选，所述第一管道设有分叉管，所述分叉管与所述第一箱体连接。

作为优选，所述分叉管设有第一阀，所述第一连接部设有第二阀。

一种电机系统，其包括电机和电机控制器，还包括上述的冷却系统，所述待冷却件为所述电机和所述电机控制器。

作为优选，所述冷却介质存储箱位于所述电机和所述电机控制器的下方。

一种电机系统的控制方法，用于控制上述的电机系统，其包括以下步骤：

采集所述电机的运行工况；

依据所述电机的运行工况选取map，其中，所述map由所述电机的运行工况、所述电机和所述电机控制器的工作时长，以及在所述工作时长内所述电机的温度变化和所述电机控制器的温度变化形成；

依据所述map确定冷却介质，并向所述管道组件输送确定的冷却介质。

作为优选，所述电机的运行工况包括正常运行、在峰值功率下运行，以及在峰值扭矩下运行。

本发明的有益效果：

本发明的目的在于提供一种冷却系统、电机系统及电机系统的控制方法。该冷却系统包括管道组件，管道组件被配置为选择性地通入第一冷却介质或第二冷却介质冷却待冷却件；管道组件包括第一管道和设置于第一管道内的第二管道，第一管道用于流通第一冷却介质，第二管道用于流通第二冷却介质，具体地，依据待冷却件的运行工况、待冷却件的实时温度以及待冷却件的工作时长选取冷却介质，当选取第一冷却介质时，向第一管道内通入第一冷却介质，第一管道内的第一冷却介质压缩第二管道，使得第二管道收缩并与第一管道的内壁分离，从而第一管道内的第一冷却介质对待冷却件进行冷却；当选取第二冷却介质时，向第二管道内通入第二冷却介质，第二管道内的第二冷却介质使得第二管道膨胀，从而保证第二冷却介质能有效吸收待冷却件散发的热量。从而实现依据待冷却件的实际工况、待冷却件的实时温度以及待冷却件的工作时长适应性的选取冷却介质，从而提升对待冷却件的冷却效果，通用性强。

附图说明

图1是本发明的实施例一提供的冷却系统的结构示意图。

图中：

1、待冷却件；11、电机；12、电机控制器；

2、第一管道；

3、第二管道；

4、冷却介质存储箱；41、第一箱体；42、第二箱体；

5、管道接头；51、第一连接部；52、第二连接部；

6、分叉管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例一

本发明提供一种冷却系统，如图1所示，该冷却系统包括管道组件，管道组件被配置为选择性地通入第一冷却介质或第二冷却介质冷却待冷却件1；管道组件包括第一管道2和设置于第一管道2内的第二管道3，第一管道2用于流通第一冷却介质，第二管道3用于流通第二冷却介质，第二管道3为膨胀收缩管。

如图1所示，该冷却系统依据待冷却件1的运行工况、待冷却件1的实时温度以及待冷却件1的工作时长选取冷却介质，当选取第一冷却介质时，向第一管道2内通入第一冷却介质，第一管道2内的第一冷却介质压缩第二管道3，使得第二管道3收缩并与第一管道2的内壁分离，从而第一管道2内的第一冷却介质对待冷却件1进行冷却；当选取第二冷却介质时，向第二管道3内通入第二冷却介质，第二管道3内的第二冷却介质使得第二管道3膨胀，从而保证第二冷却介质能有效吸收待冷却件1散发的热量。从而实现依据待冷却件1的实际工况、待冷却件1的实时温度以及待冷却件1的工作时长适应性的选取冷却介质，从而提升对待冷却件1的冷却效果，通用性强。

可以理解的是，该冷却系统可用于冷却多种待冷却件1，多种待冷却件1可依次间隔设置于管道组件上，也可通过管道组件并联。在本实施例中，多种待冷却件1依次间隔设置于管道组件上。

其中，膨胀收缩管由硅胶材料制成，或膨胀收缩管由其他具有膨胀收缩性能的材料制成。

其中，当第一管道2内流通第一冷却介质时，第一冷却介质能够使第二管道3收缩；当第二管道3内流通第二冷却介质时，第二管道3的外侧壁与第一管道2的内侧壁完全贴合。如此设置，当第一管道2内流通第一冷却介质时，第一冷却介质能够压缩第二管道3使得收缩，从而保证第二管道3不会占用太多第一管道2的管道空间，从而保证第一管道2内的第一冷却介质的量足够吸收待冷却件1散发的热量，以保证第一冷却介质对待冷却件1的冷却效果；当第二管道3内流通第二冷却介质时，第二管道3内的第二冷却液使得第二管道3的外侧壁与第一管道2的内侧壁完全贴合，从而使得第二冷却介质能够好更快的吸收待冷却件1散发的热量，从而进一步提升第二冷却介质冷却待冷却件1的冷却效果。可以理解的是，第二管道3具有足够的膨胀和收缩能力。

其中，如图1所示，冷却系统还包括冷却介质存储箱4，冷却介质存储箱4与管道组件连通；冷却介质存储箱4包括第一箱体41和第二箱体42，第一箱体41用于存储第一冷却介质且能与第一管道2连通，第二箱体42用于存储第二冷却介质且能与第二管道3连通。第一箱体41向第一管道2输送第一冷却介质，第二箱体42向第二管道3输送第二冷却介质，可以理解的是，第一箱体41向第一管道2内输送的第一冷却介质将待冷却件1冷却后回流至第一箱体41，第二箱体42向第二管道3内输送的第二冷却介质将待冷却件1冷却后回流至第二箱体42。从而第一箱体41内的第一冷却介质能够循环使用，第二箱体42内的第二冷区介质也能循环使用，节约资源。

优选地，第一箱体41设置有第一泵，第二箱体42设置有第二泵。当使用第一冷却介质冷却待冷却件1时，通过第一泵将第一箱体41内的第一冷却介质泵送至第一管道2对待冷却件1进行冷却，能有效降低第一冷却介质冷却待冷却件1时的滞后性；当使用第二冷却介质冷却待冷却件1时，通过第二泵将第二箱体42内的第二冷却介质泵送至第二管道3对待冷却件1进行冷却，能有效降低第二冷却介质冷却待冷却件1时的滞后性，从而进一步提升对待冷却件1的冷却效果。

其中，如图1所示，管道组件还包括管道接头5，管道接头5的一端设置有第一连接部51，以及设置于第一连接部51的外周且与第一连接部51间隔的第二连接部52，第一连接部51与第二管道3连接，第二连接部52与第一管道2连接，管道接头5的另一端与第二箱体42连接。可以理解的是，管道接头5的另一端与第一连接部51连通。通过设置管道接头5的一端的第一连接部51与第二管道3连通，管道接头5的另一端和第二箱体42连通，从而第二箱体42内的第二冷却介质通过第二管道3冷却待冷却件1；同时也保证了第一管道2内的第一冷却介质和第二管道3内的第二冷却介质不混合。

其中，如图1所示，第一管道2设有分叉管6，分叉管6与第一箱体41连接。可以理解是，分叉管6连通于第一箱体41。通过在第一管道2上设置分叉管6，分叉管6连通于第一箱体41，从而第一箱体41内的第一冷却介质通过分叉管6进入到第一管道2内冷却待冷却件1，进而保证了第一管道2内的第一冷却介质和第二管道3内的第二冷却介质不混合。

其中，分叉管6螺纹连接于第一箱体41，或分叉管6焊接于第一箱体41。

其中，管道接头5螺纹连接于第二箱体42，或管道接头5焊接于第二箱体42。

其中，第二管道3和第一连接部51通过卡箍连接。由于第二管道3为膨胀收缩管，故如此设置，能保证第二管道3和第一连接部51的连接可靠性。在其他实施例中，也可将第二管道3和第一连接部51粘接或通过其他连接方式连接。

其中，分叉管6设有第一阀，第一连接部51设有第二阀。分叉管6上设置第一阀，通过控制第一阀能够控制第一箱体41和第一管道2的连通状态，从而能够控制第一箱体41内的第一冷却介质的流通状态；第一连接部51设置第二阀，通过控制第二阀能够控制第二管道3和第二箱体42的连通状态，从而能够控制第二箱体42内的第二冷却介质的流通状态。进而实现了依据实际工况选取不同的冷却介质冷却待冷却件1，提高了冷却系统的散热能力，从而提升了冷却系统的工作性能，通用性强。在本实施例中，第一阀和第二阀均选用电磁阀。在其他实施例中，第一阀和第二阀也可选用手动阀或其他阀。

优选地，分叉管6还设有第一流量阀，第一连接部51还设有第二流量阀。具体地，第一流量阀相对第一电磁阀远离第一箱体41设置，第二流量阀相对第二电磁阀远离第二箱体42设置。如此设置，当通过控制第一电磁使得第一管道2和第一箱体41处于连通状态时，可通过控制第一流量阀调节第一管道2内的第一冷却介质的流通速率，从而通过调节第一冷却介质的流通速率更加精确的冷却待冷却件1；当通过控制第二电磁使得第二管道3和第二箱体42处于连通状态时，可通过控制第二流量阀调节第二管道3内的第二冷却介质的流通速率，从而通过调节第二冷却介质的流通速率更加精确的冷却待冷却件1。

实施例二

本实施例提供一种电机系统，如图1所示，该电机系统包括电机11和电机控制器12，还包括上述的冷却系统，其中，待冷却件1具体为电机11和电机控制器12。

可以理解的是，该电机系统包括电机11和电机控制器12，但该电机系统不限于电机11和电机控制器12，冷却系统能够用于冷却电机11和电机控制器12，也可用于冷却电机系统中的其他待冷却件1。

本实施例的待冷却件1以电机11和电机控制器12为例。

具体地，依据电机11的运行工况、电机11的实时温度和电机控制器12的实时温度的较大者，以及电机11和电机控制器12的工作时长选取冷却介质，当选取第一冷却介质时，向第一管道2内通入第一冷却介质，第一管道2内的第一冷却介质压缩第二管道3，使得第二管道3与第一管道2的内壁分离，从而第一管道2内的第一冷却介质对电机11和电机控制器12进行冷却；当选取第二冷却介质时，向第二管道3内通入第二冷却介质，第二管道3内的第二冷却介质使得第二管道3膨胀并与第一管道2的内壁完全贴合，从而保证第二冷却介质能有效吸收电机11和电机控制器12散发的热量。从而，实现依据电机系统的实际工况选取冷却介质冷却电机系统，从而提升了电机系统的工作性能，通用性强。

可以理解的是，电机控制器12控制电机11工作，故当电机控制器12工作时，电机11工作，从而电机11和电机控制器12的工作时长相同。

优选地，冷却介质存储箱4位于电机11和电机控制器12的下方。如此设置，便于第一管道2内的第一冷却介质能快速回流至第一箱体41，从而保证当选用第一冷却介质时，第二冷却介质能不占用第一管道2的内部空间，使得第一管道2内能快速充满第一冷却介质；以及便于第二管道3内的第二冷却介质能快速回流到第二箱体42，从而保证当选用第二冷却介质时，第一冷却介质能不占用第一管道2的内部空间，使得第二管道3内能快速充满第二冷却介质，且第二管道3的外壁能快速与第一管道2的内壁完全贴合。

在本实施例中，第一冷却介质为水，第二冷却介质为油。即第一箱体41内存储水，第二箱体42内存储油。其中，水具有比热容大、导热系数高，价廉、无毒、不助燃、无爆炸危险等的优点。油具有良好的绝缘性，沸点较水高、凝点较水低，具有低温下不易结冰、高温下不易沸腾等优点。故根据发动机的实际工况选取冷却介质能够有效提升冷却系统的散热能力。作为一种替代方案，第一冷却介质为油，第二冷却介质为水。在其他实施例中，第一冷却介质和第二冷却介质也可依据实际工况选用其他物质。

实施例三

本实施例提供一种电机系统的控制方法，该电机系统的控制方法用于控制实施例二所述的电机系统，该电机系统的控制方法包括以下步骤。

S100、采集电机11的运行工况。

具体地，电机11的运行工况包括正常运行、在峰值功率下运行，以及在峰值扭矩下运行。

S200、依据电机11的运行工况选取map，其中，map由电机11的运行工况、电机11和电机控制器12的工作时长，以及在工作时长内电机11的温度变化和电机控制器12的温度变化形成。

其中，电机11的运行工况包括正常运行、在峰值功率下运行，以及在峰值扭矩下运行。

其中，通过前期大量实验获得在不同运行工况下，电机11的温度和电机控制器12的温度随时间变化的map，具体地，在前期大量实验中，测量电机11和电机控制器12的温度采集采用温度传感器，具体包括用于采集电机11的温度的第一温度传感器，用于采集电机控制器12的温度的第二温度传感器，以及信息采集器，信息采集器用于收集第一温度传感器和第二温度传感器的电信号，从而获得在特定工况下电机11的温度和电机控制器12的温度随工作时长变化的map。

确定电机系统在不同运行工况下的冷却介质的类型的具体步骤如下：

S201、获得电机11在正常运行的条件下电机11的温度和电机控制器12的温度随时间变化的map1，电机11在峰值功率下运行时电机11的温度和电机控制器12的温度随时间变化的map2，电机11在峰值扭矩下运行时电机11的温度和电机控制器12的温度随时间变化的map3。

S202、依据map1确定电机11在正常运行时的冷却介质的类型；

依据map2确定电机11在峰值功率下运行时的冷却介质的类型；

依据map3确定电机11在峰值扭矩下运行时的冷却介质的类型。

具体地，当电机系统正常运行时，向电机系统输送第一冷却介质形成电机11和电机控制器12的温度随工作时长的变化图map11，在同样的运行条件下，再向电机系统输送第二冷却介质形成电机11和电机控制器12的温度随工作时长的变化图map12，比较map11和map12，选取温升曲线变化较小的map对应的冷却介质作为电机系统在正常运行时的最终冷却介质；当电机系统在峰值功率下运行时，向电机系统输送第一冷却介质形成电机11和电机控制器12的温度随工作时长的变化图map21，在同样的运行条件下，再向电机系统输送第二冷却介质形成电机11和电机控制器12的温度随工作时长的变化图map22，比较map21和map22，选取温升曲线变化较小的map对应的冷却介质作为电机系统在正常运行时的最终冷却介质；当电机系统在峰值扭矩下运行时，再向电机系统输送第一冷却介质形成电机11和电机控制器12的温度随工作时长的变化图map31，在同样的运行条件下，再电机系统输送第二冷却介质形成电机11和电机控制器12的温度随工作时长的变化图map32，比较map31和map32，选取温升曲线变化较小的map对应的冷却介质作为电机系统在正常运行时的最终冷却介质。

可以理解的是，分别选取个运行工况下曲线变化较小的map对应的冷却介质作为电机系统在各个工况下运行的最终冷却介质的目的在于，曲线变化较小的map对应的冷却介质对电机11的冷却效果好，能适应性的有效冷却电机系统。

从而实现依据电机系统的实际工况选取冷却介质冷却电机系统，提高了电机系统的散热能力，从而提升了电机系统的工作性能，通用性强。

S300、依据map确定冷却介质，并向管道组件输送确定的冷却介质。

具体的，依据map可以直接获取电机系统在不同工况下所需的冷却介质，从而依据获取的冷却介质的类型控制第一泵或第二泵主动的向管道组件泵送对应的冷却介质。其中，当选取第一冷却介质时，控制打开第一阀，关闭第二阀；当选取第二冷却介质时，控制打开第二阀，关闭第一阀。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冷却系统，其特征在于，包括：管道组件，所述管道组件被配置为选择性地通入第一冷却介质或第二冷却介质冷却待冷却件(1)；

所述管道组件包括第一管道(2)和设置于所述第一管道(2)内的第二管道(3)，所述第一管道(2)用于流通所述第一冷却介质，所述第二管道(3)用于流通所述第二冷却介质，所述第二管道(3)为膨胀收缩管。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，当所述第一管道(2)内流通所述第一冷却介质时，所述第一冷却介质能够使所述第二管道(3)收缩；

当所述第二管道(3)内流通所述第二冷却介质时，所述第二管道(3)的外侧壁与所述第一管道(2)的内侧壁完全贴合。

3.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括冷却介质存储箱(4)，所述冷却介质存储箱(4)与所述管道组件连通；所述冷却介质存储箱(4)包括第一箱体(41)和第二箱体(42)，所述第一箱体(41)用于存储所述第一冷却介质且能与所述第一管道(2)连通，所述第二箱体(42)用于存储所述第二冷却介质且能与所述第二管道(3)连通。

4.根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，所述管道组件还包括管道接头(5)，所述管道接头(5)的一端设置有第一连接部(51)，以及设置于所述第一连接部(51)的外周且与所述第一连接部(51)间隔的第二连接部(52)，所述第一连接部(51)与所述第二管道(3)连接，所述第二连接部(52)与所述第一管道(2)连接，所述管道接头(5)的另一端与所述第二箱体(42)连接。

5.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，所述第一管道(2)设有分叉管(6)，所述分叉管(6)与所述第一箱体(41)连接。

6.根据权利要求5所述的冷却系统，其特征在于，所述分叉管(6)设有第一阀，所述第一连接部(51)设有第二阀。

7.根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却介质存储箱(4)位于所述待冷却件(1)的下方。

8.一种电机系统，其包括电机(11)和电机控制器(12)，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的冷却系统，所述待冷却件(1)为所述电机(11)和所述电机控制器(12)。

9.一种电机系统的控制方法，用于控制权利要求8所述的电机系统，其特征在于，包括以下步骤：

采集所述电机(11)的运行工况；

依据所述电机(11)的运行工况选取map，其中，所述map由所述电机(11)的运行工况、所述电机(11)和所述电机控制器(12)的工作时长，以及在所述工作时长内所述电机(11)的温度变化和所述电机控制器(12)的温度变化形成；

依据所述map确定冷却介质，并向所述管道组件输送确定的冷却介质。

10.根据权利要求9所述的电机系统的控制方法，其特征在于，所述电机(11)的运行工况包括正常运行、在峰值功率下运行，以及在峰值扭矩下运行。

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