CN114844296A - 一种电驱动集成装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电驱动集成装置，其集成有控制器、电机、减速器，还包括外冷回路、内冷回路和冷油器。外冷回路包括形成于控制器内的第一外冷支路、形成于电机壳壁的第二外冷支路、和形成于冷油器内的热交换支路。内冷回路包括能够将润滑油泵入冷油器的供给支路、形成于冷油器内的降温支路、和向电机和控制器内部结构提供润滑油的内冷支路。其中降温支路内的润滑油能够与热交换支路的外冷介质发生热交换。上述电驱动集成装置可以最有效的利用外冷介质的冷却温度，提高冷却效率，合理冷却内部部件的工作温度，使电驱动集成装置始终处于较好工况之下。

Description

一种电驱动集成装置

技术领域

本申请涉及一种电驱动技术领域，特别涉及一种集成控制器、减速器和电机的电驱动集成装置。

背景技术

在新能源汽车领域中，对电驱动装置有轻量化、集成化和高效化的要求，故将控制器、电机和减速器集成于一体构成三合一电驱动集成装置。

而对于电驱动集成装置的有效散热一直是现有技术中急需解决的技术问题，尤其是如何既可以节省冷却成本，用较高的冷却效率帮助电驱动集成装置降下温度，又能够在冷却过程中始终使电驱动集成装置处于较好工况之下。

现有冷却办法一般分为两种，一种是水冷却，在电机壳壁内设置水道，通过电机壳壁内水道将电机内部的热量带走，但是电机的定子绕组与该水道之间的热量传递路径长，不易冷却，又因为绝缘需要，定子绕组不能直接采用水冷，所以定子绕组处的冷却效率往往不太理想。另一种是油冷却，利用润滑油不倒磁、不导电的特性，可以直接对电机和减速器内部降温，但是润滑油还具有润滑等其他功能，其自身作为冷却介质的冷却效率是有限的。

申请内容

针对上述问题，本申请公开了一种电驱动集成装置，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

本申请提供了一种电驱动集成装置，其集成有控制器、电机、减速器，电驱动集成装置还包括构成于控制器、电机、减速器之间的外冷回路和内冷回路，以及使外冷回路和内冷回路实现热量交换的冷油器。外冷回路包括：能够外接冷却源获取外冷介质、形成于控制器内的第一外冷支路；接入第一外冷支路并形成于电机的壳壁的第二外冷支路；接入第二外冷支路、形成于冷油器内、并能够向外排出外冷介质的热交换支路。内冷回路包括：能够将电驱动集成装置内的润滑油泵入冷油器的供给支路；接入供给支路并形成于冷油器内的降温支路，降温支路内的润滑油能够与热交换支路内的外冷介质发生热交换；接入降温支路，向电机、控制器内部结构提供润滑油的内冷支路。

上述电驱动集成装置内的外冷回路和内冷回路在电驱动集成装置内形成了一道有序的冷却顺序，该冷却顺序可以最有效的利用外冷介质的冷却温度，提高冷却效率，合理冷却电驱动集成装置各部件的工作温度，使电驱动集成装置始终处于较好工况之下。

在电驱动集成装置电驱动集成装置的一种示意性实施方式中，内冷支路包括形成于电机的电机轴内部的第一内冷支路，电机轴表面形成有连通第一内冷支路的冷却孔。上述结构可实现对电机轴内部的降温，并能够经过转动地冷却孔将润滑油喷出至电机内部其他结构上。

在电驱动集成装置电驱动集成装置的一种示意性实施方式中，沿电机轴的轴向，第一内冷支路在对应电机的定子绕组的位置开设有冷却孔。上述结构可沿径向从内侧冷却定子绕组。

在电驱动集成装置电驱动集成装置的一种示意性实施方式中，沿电机轴的轴向，第一内冷支路在对应电机的轴承两侧的位置都开设有冷却孔。

在电驱动集成装置电驱动集成装置的一种示意性实施方式中，电驱动集成装置还包括沿径向位于电机的定子绕组和电机壳壁之间的分油环，分油环具有朝向电机壳壁的分油槽，分油槽与电机壳壁之间构成储油空间，分油环还具有沿径向贯穿所述分油环、连通储油空间的冷却通道。内冷支路还包括形成于电机的壳壁的第二内冷支路，第二内冷支路连通储油空间。分油环和第二内冷支路的设计可以实现沿径向从外侧冷却定子绕组。

在电驱动集成装置电驱动集成装置的一种示意性实施方式中，沿分油环的周向均匀设置有多个冷却通道。该结构设计使分油环的冷却更均匀，冷却效果更好。

在电驱动集成装置电驱动集成装置的一种示意性实施方式中，分油环朝向电机壳壁的一侧还设置有两条环形密封圈，两条环形密封圈分别位于分油槽两侧，以密封储油空间。环形密封圈可保证储油空间的密封性，提高储油空间内的油压，增强冷却效果。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1用以说明电驱动集成装置的一种示意性实施方式的立体结构示意图。

图2用以说明图1所示的电驱动集成装置的另一个角度的结构示意图。

图3用以说明电驱动集成装置的第一外冷支路的一种示意性实施方式的结构示意图。

图4用以说明电驱动集成装置的第二外冷支路的一种示意性实施方式的结构示意图。

图5用以说明电驱动集成装置的局部剖视结构示意图及内冷支路的一种示意性实施方式的结构示意图。

图6是图5所示电驱动集成装置的B部的局部放大结构示意图。

图7是电驱动集成装置的分油环的一种示意性实施方式的立体结构示意图。

标号说明：

10 控制器

14 第一进水口

16 第一出水口

20 电机

21 电机轴

212 冷却孔

22 电机壳壁

23 定子绕组的安装位置

25 轴承

27 分油环

271 密封圈

272 分油槽

273 储油空间

274 冷却通道

30 减速器

40 冷油器

46 排出口

50 油泵

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本申请相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1用以说明电驱动集成装置的一种示意性实施方式的立体结构示意图。图2用以说明图1所示的电驱动集成装置的另一个角度的结构示意图。如图1和图2所示，电驱动集成装置集成有控制器10、电机20和减速器30，为三合一电驱动集成装置。三合一电驱动集成装置共用壳体线束，体积小，轻量化，是现今新能源汽车的主要研究方向，对于润滑和散热冷却的要求非常的严格。

其中，电驱动集成装置包括有两种冷却回路，分别为构成于控制器、电机和减速器之间的外冷回路和内冷回路。且电驱动集成装置还包括能使外冷回路和内冷回路实现热量交换的冷油器40。

外冷回路是外接冷却源的回路，对于汽车领域，该外接冷却源可以是汽车的水箱或其他设备结构，故一般外接冷却源的外冷介质一般是冷却水，当然根据设计需要的不同，外冷介质也不一定仅能选择冷却水，其也可以采用其他适用的冷却液，甚至外冷介质也可以不是液体而是其他形态的流体介质，在此不再扩展描述。

内冷回路主要采用的是电驱动集成装置中电机及减速器内的润滑油，使润滑油除了完成自身润滑作用外，还可以被当作内冷介质的使用，需要注意的是，润滑油作为内冷介质使用时也要考虑到其本身的工作用途，使电驱动集成装置内部工作最大程度的实现高效冷却及高效工作状态的平衡。

外冷回路是先从控制器10开始的，外冷回路首先包括能够外接冷却源获取外冷介质、形成于控制器10内的第一外冷支路。可同时参见图2和图3，其中图3是图2中A箭头所示视角方向的控制器10的结构示意图，如图中所示，控制器10包括有能够外接冷却源的第一进水口14，外冷介质例如冷却液通过第一进水口14进入到控制器10，能够对控制器10的电子元器件实现冷却降温，图3所示的控制器10内部的第一外冷支路的传递路径采用了曲折路径的传递方式，但本领域技术人员可以理解，第一外冷支路也可以采用其他方式，例如使控制器内部形成有一个完整的中空冷却腔，冷却液可通过充满冷却腔实现对控制器10的降温作用。图3所示的控制器10还设置有第一出水口16，通过该第一出水口16，第一外冷支路可与第二外冷支路连接。

第二外冷支路形成于电机20的壳壁22，请参见图4，如图4所示，电机外壳的壳壁22中具有中空结构，以形成上述第二外冷支路，该壳壁22上还开设有第二进水口24，第二外冷支路通过该第二进水口24接入第一外冷支路的第一出水口16。如图4中箭头所示，第二外冷支路在壳壁22内也可以采用曲折的传递路径，使第二外冷支路内的冷却液充分对电机壳壁上的热量完成热交换。但是根据设计需要的不同，第二外冷支路的传递路径也可以不同，例如也可以围绕电机轴向布局。电机20的壳壁22上还设有第二外冷支路的第二出水口26。

外冷回路除了包括上述第一外冷支路和第二外冷支路外，还包括一个热交换支路，该热交换支路(图中未画出，本领域技术人员可以理解，可采用任何已知的通路形式)形成于电驱动集成装置的冷油器40中，请参见图1和图2，该冷油器40内的热交换支路能够接入图4所示的第二外冷支路的第二出水口26。此时在电驱动集成装置中外冷回路已经到达终点，外冷介质例如冷却液会先经由第一冷却支路冷却控制器，然后再经由第二冷却支路冷却电机，每经过一次冷却支路，冷却液的温度会出现梯度增长，可充分利用不同温度情况下的外冷介质的冷却效果。

例如在电动车系统中，从整车系统进入的冷却液(通常是冷却水)的温度在60度左右，对于电驱动集成装置而言，通过第一外冷支路冷却的控制器10内主要是电子元器件，电子元器件在工作过程中需要快速散热，且需要保持相对较低的工作温度。然后才是通过电机壳壁22内的第二外冷支路从电机壳壁22开始对电机20降温，通过上述两条支路后，冷却水的温度在75度左右，而此时电机内部的工作温度最高能够到达150度左右，所以此时进入到冷油器40内的冷却液的温度还是可继续利用实现冷却功能的，利用方式就是配合内冷回路的设计。

首先，内冷回路包括能够将电驱动集成装置内的润滑油泵入冷油器的供给支路(图中未画出，本领域技术人员可以理解，可采用任何已知的通路形式)，如图1和图2所示，可通过电驱动集成装置的油泵50实现上述供给支路。

冷油器40内形成有能够接入上述供油支路的降温支路(图中未画出，本领域技术人员可以理解，可采用任何已知的通路形式)，内冷回路的降温支路和外冷回路的热交换支路同时在冷油器中汇合但不导通，此过程中热交换支路内的冷却液会与降温支路内的润滑油发生热交换，即冷却液会对润滑油降温，然后冷却液会通过冷油器40的排出口46向外界排出，在车辆系统中，排出的冷却液会进入到车辆系统内其他装置的循环。

内冷回路还包括能够接入上述降温支路，向电机、控制器内部提供冷却后的润滑油的内冷支路。

需要注意的是，上述冷油器中冷却液和润滑油发生热交换后，温度大概达到80度左右，该温度下的冷却液进入到车辆系统中更容易进行后续循环，不会增大车辆系统的负担，而温度80度的润滑油在用于实现内部冷却的过程中，可以有效对电机内部局部高温部分(局部温度可达到100度到150度左右)实现冷却，冷却之后的润滑油的温度可以保持在90度到100度左右，是润滑油较佳的工作温度。

可以看到，本申请的电驱动集成装置内的外冷回路和内冷回路在电驱动集成装置内形成了一道有序的冷却顺序：

首先由外接入的外冷介质如冷却水需先经过第一外冷支路到第二外冷支路的顺序，主要是考虑到要保证控制器中的电器元件的正常工作，需要快速降温且需要降到相对较低的工作温度，所以外冷介质先通过控制器的第一外冷支路，随后再通过电机壳壁内的第二外冷支路，电机壳壁处的温度不是电机内部较高的工作温度，此时可借助第二外冷支路对电机实现初步降温。

随后，通过第二外冷支路的外冷介质会作为冷却源进入到冷油器中，冷油器内还有从电驱动集成装置内部泵入其中的润滑油，该润滑油在冷油器中被外冷介质冷却后，可作为内冷介质完成电机和减速器内部的冷却工作。且因为上文提到过，在外冷介质经过第一外冷支路和第二外冷支路后，其自身温度有所升高，所以外冷介质对润滑油降温时，不会使润滑油降低的温度过多(低温的润滑油的润滑效率会大大降低)，润滑油不仅可以在合理的温度范围内对电机和减速器局部过热的部件降温，还可以保持在一个较佳的工作温度下，有助于其润滑作用。

上述冷却顺序可以最有效的利用外冷介质的冷却温度，提高冷却效率，并合理冷却电驱动集成装置各部件的工作温度，使电驱动集成装置始终处于较好工况之下。

图5用以说明电驱动集成装置的局部剖视结构示意图及内冷支路的一种示意性实施方式的结构示意图。如图5所示，电驱动集成装置的内冷支路包括形成于电机20的电机轴21内部的第一内冷支路，电机轴21表面形成有连通第一内冷支路的冷却孔212。即电机轴21具有中空结构，通过冷油器40(参见图1和图2)降温后的润滑油，可进入到电机轴21内部的第一内冷支路，对电机轴21内部实现降温，并能够经过冷却孔212喷出至电机20内部其他结构上，电机轴21的转动过程会使通过冷却孔212喷出的润滑油均匀喷洒出去，例如在一种实施方案中，可以使冷却孔212绕着电机轴的周向均匀分布。

沿所述电机轴21的轴向，第一内冷支路的冷却孔212的开设位置具有几个位置可以考量：

一个是对应电机的定子绕组的位置23，图中为清楚表达位置关系，省略了定子绕组的结构，位置23所处的区域就是定子绕组的安装区域，图5所示的定子绕组的位置23沿电机轴21的轴向具有左右两个，对应该位置开设的冷却孔212可以使冷却后的润滑油直接接触到定子绕组，从而对高温处的定子绕组实现降温；

另一个是对应电机20的轴承的25，图5所示的轴承20沿电机轴21的轴向具有左右两个，对应每个轴承20，第一内冷支路在轴承20的两侧都开设有冷却孔212指向轴承20，可以使冷却后的润滑油直接接触到轴承20，从而对高温处的轴承20实现降温。

当然根据设计需要的不同，冷却孔212的开设数量和开设位置并不局限于图5中所示，也可以在其他位置设置冷却孔212，或采用不同数量的冷却孔212策略。

图5所示的电驱动集成装置还包括：沿径向上位于电机20的定子绕组(位置23)和电机壳壁22之间的分油环27。分油环27的结构可同时参见图6和图7，分油环27具有朝向电机壳壁22的分油槽272，分油槽272与电机壳壁22之间构成储油空间273，分油环27还具有沿径向贯穿分油环27、连通储油空间273的冷却通道274。

电驱动集成装置的内冷支路还包括形成于电机的壳壁22的第二内冷支路，该第二内冷支路连通储油空间273。如图6所示的局部结构放大示意图，第二内冷支路接入冷油器40(参见图1和图2)内的降温支路，使降温后的润滑油能够沿图6中的箭头所示，从壳壁22的第二内冷支路流入到储油空间273中，在油泵50(参见图1和图2)压力下，储油空间273内的润滑油会继续沿冷却通道274流向定子绕组(位置23)，以直接从定子绕组(位置23)的径向外侧接触定子绕组(位置23)，为其降温。

其中为提高冷却效果，沿分油环的周向可均匀设置有多个冷却通道。另外，在图中所示的事实方式中，为了保证储油空间273的密封性，提高润滑油从冷却通道274喷出的压力，在分油环朝向电机壳壁的一侧还设置有两条环形密封圈271，两条环形密封圈271分别位于分油槽272两侧，以密封储油空间273。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，在本申请的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本申请的目的，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.电驱动集成装置，其集成有控制器、电机、减速器，其特征在于，所述电驱动集成装置还包括构成于所述控制器、电机、减速器之间的外冷回路和内冷回路，以及使外冷回路和内冷回路实现热量交换的冷油器，其中，

所述外冷回路包括：

能够外接冷却源获取外冷介质、形成于所述控制器内的第一外冷支路，

接入所述第一外冷支路并形成于所述电机的壳壁的第二外冷支路，

接入所述第二外冷支路、形成于所述冷油器内、并能够向外排出外冷介质的热交换支路；

所述内冷回路包括：

能够将电驱动集成装置内的润滑油泵入所述冷油器的供给支路，

接入所述供给支路并形成于所述冷油器内的降温支路，所述降温支路内的润滑油能够与所述热交换支路内的外冷介质发生热交换，

接入所述降温支路，向所述电机、所述控制器内部提供润滑油的内冷支路。

2.如权利要求1所述的电驱动集成装置，其特征在于，所述内冷支路包括：形成于所述电机的电机轴内部的第一内冷支路，所述电机轴表面形成有连通所述第一内冷支路的冷却孔。

3.如权利要求2所述的电驱动集成装置，其特征在于，沿所述电机轴的轴向，所述第一内冷支路在对应所述电机的定子绕组的位置开设有所述冷却孔。

4.如权利要求2所述的电驱动集成装置，其特征在于，沿所述电机轴的轴向，所述第一内冷支路在对应所述电机的轴承两侧的位置都开设有所述冷却孔。

5.如权利要求1所述的电驱动集成装置，其特征在于，所述电驱动集成装置还包括沿径向位于所述电机的定子绕组和所述电机壳壁之间的分油环，所述分油环具有朝向所述电机壳壁的分油槽，所述分油槽与所述电机壳壁之间构成储油空间，所述分油环还具有沿径向贯穿所述分油环、连通所述储油空间的冷却通道，

所述内冷支路还包括：形成于所述电机的壳壁的第二内冷支路，所述第二内冷支路连通所述储油空间。

6.如权利要求5所述的电驱动集成装置，其特征在于，沿所述分油环的周向均匀设置有多个所述冷却通道。

7.如权利要求5所述的电驱动集成装置，其特征在于，所述分油环朝向所述电机壳壁的一侧还设置有两条环形密封圈，所述两条环形密封圈分别位于所述分油槽两侧，以密封所述储油空间。

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