CN113847469B - 一种温控节流阀、双电机冷却系统以及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温控节流阀、双电机冷却系统以及车辆，该所述温控节流阀的阀体为热胀冷缩材料制成的套筒，所述套筒的贯通孔构成用于冷却液流通的流通孔，且所述流通孔的横截面面积S1为S1＞S2，其中，S2为所述套筒的筒壁的横截面面积。由于温控节流阀的轴线位于所述流通孔中，在初始状态下温控节流阀处于连通状态，工作工况下，温控节流阀受热膨胀后，流通孔连通定位孔的部分的开度也必然增大，且受热膨胀后连通关系不会受影响，该温控节流阀根据材料的热胀冷缩原理调节流通孔的大小即阀口的开度，从而改变可通过的流量，实现流量调节的功能。

Description

一种温控节流阀、双电机冷却系统以及车辆

技术领域

本发明涉及双电机冷却系统技术领域，具体涉及一种温控节流阀、双电机冷却系统以及车辆。

背景技术

驱动电机与发电机所构成的双电机冷却系统中，由于驱动电机和发电机产热不同导致驱动电机和发动机在同一时刻的冷却需求不同，需要冷却液进行流量分配，目前的冷却系统通常有两种冷却液分配形式：一种的流量分配比是由固定油道直径的决定的，且不可改变，在任何模式下，两个电机的冷却油量分配比始终相同，难以覆盖所有工况，造成冷却资源的浪费，增大系统的负担。一种通过配置多个传感器、控制器、执行器等器件，通过传感器感应电机温度需求，经过控制单元判断，发送指令至控制两个电机油道开度的电磁阀，改变电磁阀开度，进而实现可变流量比的分配，但该系统需要额外增加温度传感器、控制系统、电磁阀、线束等原件，因此增加系统的复杂程度和零部件的制造难度，增加成本、增加电信号传递问题的质量风险。

综上所述，现有技术的流量控制调节方案配合控制系统的电信号进行实施，存在系统复杂、成本高的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种温控节流阀、双电机冷却系统以及车辆，。

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种温控节流阀，所述温控节流阀的阀体为热胀冷缩材料制成的套筒，所述套筒的贯通孔构成用于冷却液流通的流通孔，且所述流通孔的横截面面积S1为S1＞S2，其中，S2为所述套筒的筒壁的横截面面积。

进一步地，所述流通孔和所述阀体共轴线。

进一步地，所述阀体为圆柱套筒，且所述流通孔为圆孔，所述流通孔的孔径为D，且D/d≥1，其中d为所述阀体的壁厚。

进一步地，所述流通孔的孔径D为所述阀体的壁厚d的1至3倍。

进一步地，所述热胀冷缩材料包括但不限于PPR、尼龙。

基于同样的发明构思，本发明还提供了一种双电机冷却系统，所述双电机包括驱动电机和发电机，所述双电机冷却系统包括冷却组件和上述的温控节流阀，所述冷却组件的输入口和输出口通过管道分别与所述驱动电机和所述发电机连通，所述温控节流阀用于安装在所述驱动电机和/或所述发电机的壳体的冷却液入口通道中，且所述温控阀的流通孔与所述冷却组件的输出口连通。

基于同样的发明构思，本发明还提供了一种车辆，包括驱动电机、发电机和上述的双电机冷却系统，所述双电机冷却系统用于对所述驱动电机和所述发电机进行冷却。

进一步地，所述驱动电机和/或所述发电机的壳体上设置有用于连通所述冷却组件的输出口的接头，冷却液入口通道设置于所述接头中，所述接头中设置有与所述冷却液入口通道连通的定位孔，所述温控节流阀固定安装于所述定位孔中，且所述温控节流阀的流通孔与所述冷却液入口通道至少部分连通。

进一步地，所述流通孔与所述温控节流阀共轴线，且所述流通孔的轴线位于所述冷却液入口通道内。

进一步地，所述流通孔和所述冷却液入口通道均为圆孔，且所述流通孔与所述冷却液入口通道共轴线设置，所述流通孔的孔径D＜D1，其中，D1为所述冷却液入口通道的孔径。

由上述技术方案可知，本发明提供的一种温控节流阀，温控节流阀的阀体为热胀冷缩材料制成的套筒，套筒的中心贯通孔构成用于冷却液流通的流通孔，温控节流阀的阀体为热胀冷缩材料制成的套筒，套筒上开设有贯通的流通孔，套筒的轴线位于流通孔中，只要初始状态下温控节流阀处于连通状态，工作工况下，温控节流阀受热膨胀后，流通孔的开度也必然增大，且受热膨胀后连通状态不会受影响，保证温控节流阀所在的位置始终保持连通，该温控节流阀根据材料的热胀冷缩原理调节流通孔的大小即阀口的开度，从而改变可通过的流量，实现流量调节的功能；且流通孔的横截面面积S1为S1＞S2，其中，S2为所述套筒的筒壁的横截面面积，以保证阀体的自身强度。

本发明提供的一种双电机冷却系统，双电机包括驱动电机和发电机，双电机冷却系统包括冷却组件和上述的温控节流阀，冷却组件的输入口和输出口通过管道分别与驱动电机和发电机连通，用于输入输出冷却液。温控节流阀用于安装在驱动电机和/或发电机的壳体的冷却液入口通道中，且温控阀的流通孔与冷却组件的输出口连通，通过将温控节流阀直接至于电机的壳体中，阀体与壳体直接进行热量传递，温控节流阀实时感知所在电机的温度变化，并根据材料的热胀冷缩原理相应地热胀冷缩改变流通孔的孔径，以调节温控节流阀的开度，从而改变两个电机的冷却液流量配比，具体的：温控节流阀所在电机的温度升高，温控节流阀开度增大，冷却组件总流量不变的情况下，该处流阻减小，流量分配增加；反之，温度降低，温控节流阀缩小，减小流量的分配。本发明的双电机冷却系统，通过温控节流阀的热胀冷缩自动适配冷却需求，在冷却泵功率一定时，可以优化冷却油的分布。

相比于通过设置温度传感器和控制系统元件等实现温度感知调节开度的现有技术，本发明的温控节流阀直接感知温度变化进行热胀冷缩以根据不同时刻的冷却需求自适应调节开度，无需额外配置传感器、控制系统等元件，双电机冷却系统设计简单、且零部件的制造难度低，无需信号传递，避免电信号传递问题导致的质量风险，该双电机冷却系统成本低，且根据电机的发热量和冷却需求自调节油路分配，覆盖所有工况，降低了系统的负担，避免了冷却资源的浪费。

本发明提供的一种车辆，包括驱动电机、发电机和上述的双电机冷却系统，双电机冷却系统用于对驱动电机和发电机进行冷却。由于该车辆配置上述的双电机冷却系统，可以通过温控节流阀实现双电机的冷却液分配调节，自然具备上述所有有益效果，无需额外配置传感器、控制系统等元件，避免增加双电机冷却系统的复杂程度和零部件的制造难度，通过温控节流阀的热胀冷缩自动适配冷却需求，无需信号传递，避免电信号传递问题导致的质量风险，该双电机冷却系统成本低，且根据电机的发热量和冷却需求自调节油路分配，覆盖所有工况，降低了系统的负担，避免了冷却资源的浪费。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的温控节流阀示意图；

图2为本发明实施例2提供的双电机冷却系统的示意图；

图3为本发明实施例3提供的车辆中温控节流阀非工作工况下的示意图；

图4为图1中的温控节流阀受热膨胀的示意图；

图5为本实施例3提供车辆中接头与冷却液入口通道的示意图。

附图标记：1-温控节流阀，11-阀体，12-流通孔；2-驱动电机，21-驱动电机壳体；3-发电机，31-发电机壳体；4-冷却组件，41-冷却泵，42-散热器；5-定位孔；6-管道；7-冷却液入口通道；8-接头。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

为了解决现有技术中流量调节需要传感器和控制系统配合使用导致的成本高以及定流量分配方式造成冷却资源的浪费，增大系统的负担的技术问题，本发明提供了一种温控节流阀、双电机冷却系统以及车辆，流量调节简单，且调节效果好。下面以应用于双电机系统为例，通过3个具体实施例对本发明的内容进行详细介绍：

实施例1

本发明提供的一种温控节流阀1，如图1所示，温控节流阀1的阀体11为热胀冷缩材料制成的套筒，套筒的贯通孔构成用于冷却液流通的流通孔12，且流通孔12的横截面面积S1为S1＞S2，其中，S2为所述套筒的筒壁的横截面面积，以保证阀体11的自身强度。工作工况下，温控节流阀1受热膨胀后，流通孔12的开度也必然增大，且受热膨胀后连通状态不会受影响，保证温控节流阀1所在的位置始终保持连通，该温控节流阀1根据材料的热胀冷缩原理调节流通孔12的大小即阀口的开度，从而改变可通过的流量，实现流量调节的功能。

本发明对流通孔12的形状以及位置不做具体限定，只要保证受热膨胀后的流通孔12的横截面面积S1变大，遇冷收缩后流通孔12的截面积面积S1变小，以实现温度高时增大流量，温度低时降低流量的技术效果即可。在实施时，流通孔12可以为套筒的中心贯通孔，可以为偏心孔，甚至阀体11的轴线可以不位于流通孔12内，但是阀体11的轴线不位于流通孔12内时，阀体11受热时，由于流通孔12的各处受到的膨胀力不同，可能无法达到受热横截面面积变大的效果，相较于上两种情况，在进行设计时更加困难，所以优选地，套筒的轴线位于流通孔12中，使得初始状态下处于连通状态的温控节流阀1，受热膨胀后横截面面积S1必然逐渐增大，减小该处的流阻。

为了便于加工成型，同时使流量的调节更趋于规律，本实施例中，流通孔12和阀体11共轴线。本发明对流通孔12的形状不做具体限定，可以优选为规则的多边形或圆形或椭圆。

为了使流通孔12在受热膨胀后形状不发生太大变化，流通孔12的各处变化均匀，本实施例中，优选的，阀体11为圆柱套筒，且流通孔12为圆孔，为使流量调节的效果明显，流通孔12的孔径为D，且D/d≥1，其中d为阀体11的壁厚，即此时S1/S2≥1/2，如图1所示。

本实施例流通孔12的孔径D和温控节流阀1的壁厚d之间的比值不做具体限定，D/d比值的数值可为3、5、7、9、10等，本发明不做具体限定，一般地，比值越大，流量调节效果越明显。本实施例中，优选地，流通孔12的孔径D为阀体11的壁厚d的1至5倍。

本发明对温控节流阀1的材料不做具体限定，材料应选取热膨胀系数大的材料，常见的可选材料包括但不限于PPR(三型聚丙烯的简称，又叫无规共聚聚丙烯管)、尼龙、高热膨胀系数新材料等。

本实施例提供的温控节流阀1，由于温控节流阀1的轴心通过流通孔12，在初始状态下温控节流阀1处于连通状态，工作工况下，温控节流阀1受热膨胀后，流通孔12连通定位孔5的部分的开度也必然增大，且受热膨胀后连通关系不会受影响，该温控节流阀1根据材料的热胀冷缩原理调节流通孔12的大小即阀口的开度，从而改根据温度自动适配冷却需求，无需额外配置传感器、控制系统等元件，无需信号传递，避免电信号传递问题导致的质量风险，避免增加双电机冷却系统的复杂程度和零部件的制造难度，节约成本，适用于多种需要流量调节工况的装置，结构简单，对装置影响小。

实施例2

基于同样的发明构思，本发明还提供了一种双电机冷却系统，双电机包括驱动电机2和发电机3，其双电机冷却系统包括冷却组件4和上述的温控节流阀1，冷却组件4的输入口和输出口通过管道6分别与驱动电机2和发电机3连通，用于输入输出冷却液。温控节流阀1用于安装在驱动电机2和/或发电机3的壳体的冷却液入口通道7中，且温控阀的流通孔12与冷却组件4的输出口连通，通过将温控节流阀1直接至于电机的壳体中，阀体11与壳体直接进行热量传递，温控节流阀1实时感知所在电机的温度变化，并根据材料的热胀冷缩原理相应地热胀冷缩改变流通孔12的孔径，以调节温控节流阀1的开度，从而改变两个电机的冷却液流量配比，具体的：温控节流阀1所在电机的温度升高，温控节流阀1开度增大，冷却组件4总流量不变的情况下，该处流阻减小，流量分配增加；反之，温度降低，温控节流阀1缩小，减小流量的分配。本发明的双电机冷却系统，通过温控节流阀1的热胀冷缩自动适配冷却需求，在冷却泵41功率一定时，可以优化冷却油的分布，如图2所示。

为了对电机进行冷却，本实施例中，冷却组件4包括冷却泵41和散热器42，发电机3和驱动电机2共用一个散热器42。冷却泵41、散热器42和驱动电机2通过管道6串联连通，以形成驱动电机2冷却回路，冷却泵41、散热器42和发电机3通过管道6串联连通，以形成发电机3冷却回路，发电机3冷却回路与驱动机冷却回路并联，在冷却泵41功率一定时，通过温控节流阀1的热胀冷缩改变驱动电机2和发电机3的流量配比，可以优化冷却油的分布。

相比于通过设置温度传感器和控制系统元件等实现温度感知调节开度的现有技术，本发明的温控节流阀1直接感知温度变化进行热胀冷缩以根据不同时刻的冷却需求自适应调节开度，无需额外配置传感器、控制系统等元件，双电机冷却系统设计简单、且零部件的制造难度低，无需信号传递，避免电信号传递问题导致的质量风险，该双电机冷却系统成本低，且根据电机的发热量和冷却需求自调节油路分配，覆盖所有工况，降低了系统的负担，避免了冷却资源的浪费。

实施例3

基于同样的发明构思，本发明还提供了一种车辆，包括驱动电机2、发电机3和上述的双电机冷却系统，双电机冷却系统用于对驱动电机2和发电机3进行冷却。即该车辆通过实施例1提供的温控节流阀1进行流量配比调节，本发明对车辆的种类及类型不做具体限定，可以为现有技术中任一种车辆，比如家用小车、客车、货车等，该车辆的其他未详述结构均可参照现有技术的相关公开，此处不做展开说明。

驱动电机加发电机构成的双电机系统中，不同工况中的两电机功率需求不同，进而电机发热量不同、冷却需求不同，常见电机可以在-40～150℃内正常工作。但是常规的定流量分配方式难以覆盖所有工况，造成冷却资源的浪费，增大系统的负担。由于该车辆配置上述的双电机冷却系统，可以通过温控节流阀1实现双电机的冷却液分配调节，自然具备上述所有有益效果，无需额外配置传感器、控制系统等元件，避免增加双电机冷却系统的复杂程度和零部件的制造难度，通过温控节流阀1的热胀冷缩自动适配冷却需求，无需信号传递，避免电信号传递问题导致的质量风险，该双电机冷却系统成本低，且根据电机的发热量和冷却需求自调节油路分配，覆盖所有工况，降低了系统的负担，避免了冷却资源的浪费。

为了便于拆装更换，避免对驱动电机2和发动机3的壳体造成破坏，降低加工难度，本发明提供的车辆中，驱动电机2和/或发电机3的壳体上设置有用于连通冷却组件4的输出口的接头8，冷却液入口通道7设置于接头8中，接头8中设置有与冷却液入口通道7连通的定位孔5，温控节流阀1固定安装于定位孔5中，且温控节流阀1的流通孔12与冷却液入口通道7至少部分连通，如图5所示。温控节流阀1受热膨胀后，流通孔12开度增加且流通孔12连通冷却液入口通道7的部分截面积增大，温控节流阀1根据材料的热胀冷缩原理调节阀口的大小，从而改变两个电机的冷却液流量配比，具体的：温控节流阀1所在电机的温度升高，温控节流阀1开度增大，冷却组件4总流量不变的情况下，该处流阻减小，流量分配增加；反之，温度降低，温控节流阀1缩小，减小流量的分配。本发明的双电机冷却系统，通过温控节流阀1的热胀冷缩自动适配冷却需求，在冷却泵41功率一定时，可以优化冷却油的分布。

本发明对温控节流阀1的数量不做限定，且若想进一步节约冷却液资源，避免浪费，驱动电机壳体21和发电机壳体31上均设置有用于连通冷却组件4的输出口的接头8，且接头8内可同时设置至少一个温控节流阀1。本实施例中，在驱动电机壳体21和发电机壳体31内均设置一个温控节流阀1，不同工况中的两电机功率需求不同，进而电机发热量不同、冷却需求不同，温控节流阀1的具体结构可根据驱动电机2和发电机3的工作性能进行选择设计，以进一步控制流量分配比，在自适应双电机的冷却需求时，进一步加强流量配比的调节范围、避免造成冷却资源的浪费，如图3和图4所示。

与实施例1相同，本发明对流通孔12的截面形状以及设置位置不做具体限定，但为了保证温控节流阀1安装在冷却液入口通道7内后，在工作状况下，流通孔12受热膨胀时连通冷却液入口通道7的部分开度增大或遇冷收缩时连通冷却液入口通道7的部分开度相对减小，优选地，阀体11的轴线位于流通孔12中，和/或在非工作工况下，流通孔12完全位于冷却液入口通道7内，并在受热膨胀后仍然完全位于冷却液入口通道7中或与冷却液入口通道7重合或膨胀到一定开度后，冷却液入口通道7完全落入流通孔12内。本实施例中，流通孔12与温控节流阀1共轴线，且流通孔12的轴线位于冷却液入口通道7内，使得流通孔受热膨胀后，流通孔12位于冷却液入口通道7内的部分开度必然增大。

为了便于加工成型，同时为了使流通孔12在受热膨胀后形状不发生太大变化，流通孔12的各处变化均匀、流量的调节更趋于规律，本实施例中，流通孔12和冷却液入口通道7均为圆孔，且非工作工况下，流通孔12与冷却液入口通道7共轴线设置，流通孔12的孔径D＜D1，其中，D1为冷却液入口通道7的孔径。

流通孔12的孔径D与冷却液入口通道7的孔径D1之间的关系决定着阀体开度的可变化范围和程度，本实施例中，在非工作工况下，Δd＝D1-D，Δd＞0，△d及阀体的具体开度的范围需结合两个电机的功率和工况确定，本发明仅提供该构思，对具体控制范围不做具体限定，实施人员在多种实施方式中可依据设计要求进行选择。

本实施例对阀体的形状和定位孔的形状不做限定，优选地，定位孔形状与阀体外表面形状相匹配，为了便于对阀体的开度与温度变化进行设计，本实施例中，阀体为圆柱套筒，定位孔为环槽。

本发明的发明构思为将温控节流阀1放置在双电机冷却系统中的至少一个电机的壳体的定位孔5内，电机壳体在不同功率下的温度变化传导至温控节流阀1上，温控节流阀1根据材料的热胀冷缩原理调节阀口的大小，从而改变两个电机的流量配比。本发明将两个温控节流阀1分别安装于发电机壳体31和驱动电机壳体21的定位孔5内，发电机3和驱动机通过同一个冷却组件4进行热交换，冷却液冷却后回流至发电机3中冷却电机。以发电机壳体31内的温控节流阀1为例进行说明：发电机3温度较高时，发电机3冷却需求大，发电机壳体31将热量传递至温控节流阀1，通过材料的热膨胀特性，温控节流阀1开度增大，增大发电机3的冷却液流量。反之，温度降低，温控节流阀1流通孔12缩小，减小流量的分配。温控节流阀1能根据电机冷却需求，即电机及其壳体温度的差异，自适应调节开度以调节两个电机间的冷却流量分配，无需温度传感器和控制系统进行电信号传递，结构简单，在冷却泵41功率一定时，可以有效优化冷却油的分布。

本实施例提供的车辆自然具备上述温控节流阀1和双电机冷却系统的所有有益效果，无需额外配置传感器、控制系统等元件，避免增加双电机冷却系统的复杂程度和零部件的制造难度，通过温控节流阀1的热胀冷缩自动适配冷却需求，无需信号传递，避免电信号传递问题导致的质量风险，该双电机冷却系统成本低，且根据电机的发热量和冷却需求自调节油路分配，覆盖所有工况，降低了系统的负担，避免了冷却资源的浪费。

通过上述实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

1)本实施例提供的温控节流阀，由于流通孔通过温控节流阀的轴心，在初始状态下温控节流阀处于连通状态，工作工况下，温控节流阀受热膨胀后，流通孔连通定位孔的部分的开度也必然增大，且受热膨胀后连通关系不会受影响，该温控节流阀根据材料的热胀冷缩原理调节流通孔的大小即阀口的开度，从而改根据温度自动适配冷却需求，无需额外配置传感器、控制系统等元件，无需信号传递，避免电信号传递问题导致的质量风险，避免增加双电机冷却系统的复杂程度和零部件的制造难度，节约成本，适用于多种需要流量调节工况的装置，结构简单，对装置影响小。

2)本实施例提供的双电机冷却系统和车辆，无需额外配置传感器、控制系统等元件，避免增加双电机冷却系统的复杂程度和零部件的制造难度，通过温控节流阀的热胀冷缩自动适配冷却需求，无需信号传递，避免电信号传递问题导致的质量风险，该双电机冷却系统成本低，且根据电机的发热量和冷却需求自调节油路分配，覆盖所有工况，降低了系统的负担，避免了冷却资源的浪费。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种双电机冷却系统，所述双电机包括驱动电机和发电机，其特征在于，所述双电机冷却系统包括冷却组件和温控节流阀；

所述温控节流阀用于安装在所述驱动电机和/或所述发电机的壳体的冷却液入口通道中，且所述温控节流阀直接置于所述驱动电机和/或所述发电机的壳体中，所述温控节流阀的阀体与所述驱动电机和/或所述发电机的壳体进行热量传递，所述温控节流阀的阀体为热胀冷缩材料制成的套筒，所述套筒的贯通孔构成用于冷却液流通的流通孔，且所述流通孔的横截面面积S1为S1＞S2，其中，S2为所述套筒的筒壁的横截面面积；

所述冷却组件的输入口通过管道分别与所述驱动电机和所述发电机的一端连通，所述冷却组件的输出口通过管道分别与所述驱动电机和所述发电机的另一端连通，所述温控节流阀用于安装在所述驱动电机和/或所述发电机的壳体的冷却液入口通道中，且所述温控节流阀的流通孔与所述冷却组件的输出口连通。

2.一种车辆，其特征在于，包括驱动电机、发电机和权利要求1所述的双电机冷却系统，所述双电机冷却系统用于对所述驱动电机和所述发电机进行冷却。

3.如权利要求2所述的车辆，其特征在于，所述驱动电机和/或所述发电机的壳体上设置有用于连通所述冷却组件的输出口的接头，所述冷却液入口通道设置于所述接头中，所述接头中设置有与所述冷却液入口通道连通的定位孔，所述温控节流阀固定安装于所述定位孔中，且所述温控节流阀的流通孔与所述冷却液入口通道至少部分连通。

4.如权利要求3所述的车辆，其特征在于，所述流通孔与所述温控节流阀共轴线，且所述流通孔的轴线位于所述冷却液入口通道内。

5.如权利要求3或4所述的车辆，其特征在于，所述流通孔和所述冷却液入口通道均为圆孔，且所述流通孔与所述冷却液入口通道共轴线设置，所述流通孔的孔径D＜D1，其中，D1为所述冷却液入口通道的孔径。