CN115431750A - 一种纯电动汽车电驱系统的冷却与润滑系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纯电动汽车电驱系统的冷却与润滑系统及其控制方法，电驱冷却与润滑系统包括油冷回路和水冷回路，油冷回路包括电动油泵、油冷器、减速器、单通阀、驱动电机、第一温度传感器、油箱、第二温度传感器和过滤器，水冷回路包括电动水泵、散热器、电机控制器和油冷器，油冷回路和水冷回路通过油冷器进行换热；通过获取驱动电机的温度、油箱的温度和电机控制器的温度，比较驱动电机的温度与阈值温度，控制单通阀的开闭，比较油箱的温度与阈值温度以及电机控制器的温度与阈值温度，控制电动水泵的开闭。本发明能够能对电驱系统各零部件进行高效地冷却与润滑，保证良好的散热效果。

Description

一种纯电动汽车电驱系统的冷却与润滑系统及其控制方法
技术领域
本发明属于新能源汽车电驱系统冷却技术领域，特别是涉及一种纯电动汽车电驱系统的冷却与润滑系统及其控制方法。
背景技术
由于纯电动汽车电驱系统在工作时会产生大量的热，所以必须对其电驱系统进行冷却和润滑。当前电动汽车电驱系统大多为水冷系统，但水冷系统结构简单，散热效果有限。而且电机水道的布置不利于电驱系统体积降低，给整车空间布置带来一定的困难，影响系统的功率密度。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种纯电动汽车电驱系统的冷却与润滑系统及其控制方法，不仅能够能对电驱系统各零部件进行高效地冷却与润滑，保证良好的散热效果，降低电驱系统的功耗。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种纯电动汽车电驱系统的冷却与润滑系统，包括：
油冷回路，包括依次连接的油箱、电动油泵和油冷器，所述油箱和油冷器之间连接有两条回路，一条回路上依次连接单通阀和驱动电机，另一条回路上连接减速器；
水冷回路，包括依次连接的电动水泵和电机控制器，所述电动水泵和散热器之间连接油冷器；
所述驱动电机内安装第一温度传感器，所述油箱内安装第二温度传感器，所述电机控制器内安装第三温度传感器；
所述第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器采集的温度信息传输给控制模块，控制模块控制电动油泵、单通阀和电动水泵的开闭。
上述技术方案中，所述油箱和电动油泵之间设有过滤器。
上述技术方案中，所述电动水泵和电机控制器之间设有散热器。
一种纯电动汽车电驱系统的冷却与润滑系统的控制方法：
比较驱动电机的温度Tm与阈值温度Tm1的大小关系，控制单通阀和电动油泵的开闭；比较油箱的温度Ts与阈值温度Ts1、电机控制器的温度Tc1与阈值温度Tc1的大小关系，控制电动水泵的开闭；实现对油/水冷回路的冷却。
进一步地，当所述温度Tm小于阈值温度Tm1，单通阀关闭、电动油泵打开，若所述温度Ts小于阈值温度Ts1且所述温度Tc小于阈值温度Tc1，电动水泵关闭，油冷却液只对减速器起润滑作用。
进一步地，当所述温度Tm小于阈值温度Tm1，单通阀关闭、电动油泵打开，若所述温度Ts小于阈值温度Ts1且所述温度Tc大于等于阈值温度Tc1，电动水泵打开，通过散热器对电机控制器散热，油冷回路通过油冷器将水冷回路较高的热量带走。
进一步地，当所述温度Tm小于阈值温度Tm1，单通阀关闭、电动油泵打开，若所述温度Ts大于等于阈值温度Ts1，电动水泵打开，水冷回路通过油冷器将油冷回路较高的热量带走。
进一步地，当所述温度Tm大于等于阈值温度Tm1，单通阀和电动油泵均打开，若所述温度Ts大于等于阈值温度Ts1且所述温度Tc小于阈值温度Tc1，电动水泵关闭，电动油泵的泵液速度增加，对油冷回路进行冷却。
进一步地，当所述温度Tm大于等于阈值温度Tm1，单通阀和电动油泵均打开，若所述温度Ts小于阈值温度Ts1且所述温度Tc大于等于阈值温度Tc1，电动水泵打开，油冷回路和水冷回路通过油冷器进行换热。
进一步地，当所述温度Tm大于等于阈值温度Tm1，单通阀和电动油泵均打开，若所述温度Ts大于等于阈值温度Ts1，电动水泵均打开，油冷回路和水冷回路通过油冷器进行换热。
本发明的有益效果为：
(1)本申请的电驱冷却与润滑系统包括油冷回路和水冷回路，油冷回路包括电动油泵、油冷器、减速器、单通阀、驱动电机、第一温度传感器、油箱、第二温度传感器和过滤器，水冷回路包括电动水泵、散热器、电机控制器和油冷器，油冷回路和水冷回路通过油冷器进行换热；通过简明的拓扑结构提供多个工作模式，从而满足不同的工作需求；
(2)本申请获取驱动电机的温度Tm、油箱的温度Ts和电机控制器的温度Tc，比较驱动电机的温度Tm与阈值温度Tm1，控制单通阀的开闭，比较油箱的温度Ts与阈值温度Ts1以及电机控制器的温度Tc1与阈值温度Tc1，控制电动水泵的开闭；控制逻辑简单明确，便于实施。
附图说明
图1为本发明所述电驱冷却与润滑系统结构示意图；
图2为本发明所述控制模块与电驱冷却与润滑系统各执行器的通讯连接示意图；
图3为本发明所述控制模块示意性的内部结构图；
图4为本发明所述控制方法流程图；
图5为本发明所述驱动电机温度-油泵流量图；
图6为本发明所述电机控制器温度-油箱温度图；
图中：100-电驱冷却与润滑系统、101-电动油泵、102-油冷器、103-减速器、104-单通阀、105-驱动电机、106-第一温度传感器、107-油箱、108-第二温度传感器、109-过滤器、201-电动水泵、202-散热器、203-电机控制器、204-第三温度传感器、1011-电动油泵第一端口、1012-电动油泵第二端口、1021-油冷器第一端口、1022-油冷器第二端口、1023-油冷器第三端口、1024-油冷器第四端口、1031-减速器第一端口、1032-减速器第二端口、1041-单通阀第一端口、1042-单通阀第二端口、1051-驱动电机第一端口、1052-驱动电机第二端口、1071-油箱第一端口、1072-油箱第二端口、1091-过滤器第一端口、1092-过滤器第二端口、2011-动水泵第一端口、2012-动水泵第二端口、2021-散热器第一端口、2022-散热器第二端口、2032-电机控制器第二端口、2000-控制模块、2001-总线、2002-输入接口、2003-存储器、2004-处理器、2005-输出接口、2101-输出第一接口、2102-输出第二接口、2103-输入第一接口、2104-输入第二接口、2105-输出第三接口、2106-输入第三接口。
具体实施方式
为了便于理解本发明，现在将参考相关附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应该理解的是：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达形式和数值不限制本发明的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上不仅仅是说明性的，决不作为对发明及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知应该理解的是，本申请中所使用的诸如“第一”、“第二”等序数词仅仅用于区分和标识，而不具有任何其他含义，如未特别指明则不表示特定的顺序，也不具备特定的关联性。
图1是本申请的一个实施例的电驱冷却与润滑系统100的系统图，以示出电驱冷却与润滑系统100中各部件及其连接关系；其中，中空线箭头表示水冷冷却液的流向和流动路径，加粗实线箭头表示油冷却液的流向和流动路径。如图1所示，电驱冷却与润滑系统100包括电动油泵101、油冷器102、减速器103、单通阀104、驱动电机105、第一温度传感器106、油箱107、第二温度传感器108、过滤器109、电动水泵201、散热器202、电机控制器203和第三温度传感器204，以及用连线表示的各个部件之间的连接管路。电驱冷却与润滑系统100各个部件的选型和作用描述如下。其中电动油泵101和电动水泵201所使用的类型为电动类泵，推动冷却液在冷却液循环系统中的流动。其中油冷器102可以是管壳式换热器或其他形式换热器，提供油冷却液和水冷却液的热量交换。其中，单通阀104可以是电磁阀式单通阀或者电动式单通阀，控制阀门的开关。其中，散热器202为空气侧换热器，提供空气与冷却液之间的热量交换。第一温度传感器106、第二温度传感器108和第三温度传感器204为热电偶或热敏电阻等类型传感器，分别用于测量驱动电机、油箱和电机控制器的温度。其中：电动油泵101、油冷器102、减速器103、单通阀104、驱动电机105、第一温度传感器106、油箱107、第二温度传感器108和过滤器109构成油冷回路，电动水泵201、散热器202、电机控制器203和油冷器102构成水冷回路。过滤器109用于过滤油箱7中的杂质。
电驱冷却与润滑系统100各个部件之间的连接管路描述如下。电动油泵第一端口1011与油冷器第二端口1022连通；管道节点A分别与油冷器第一端口1021、单通阀第二端口1042和减速器第二端口1032连通；驱动电机第二端口1052与单通阀第一端口1041连通；管道节点B分别与驱动电机第一端口1051、减速器第一端口1031和油箱第二端口1072连通；过滤器第二端口1092与油箱第一端口1071连通；电动油泵第二端口1012与过滤器第一端口1091连通；电动水泵第二端口2012与油冷器102第三端口1023连通；散热器第二端口2022与电动水泵第一端口2011连通；电机控制器第二端口2032与散热器第一端口2021连通；油冷器第四端口1024与电机控制器第一端口2031连通，油冷器第三端口1023与动水泵第二端口2012连通；驱动电机105、油箱107、电机控制器203内分别安装有第一温度传感器106、第二温度传感器108、第三温度传感器204，分别采集驱动电机温度、油箱润滑油温度和电机控制器温度。本申请的电驱系统通过简明的拓扑结构提供多个工作模式，从而满足不同的工作需求。
图2是图1中控制模块2000和电驱冷却与润滑系统100各个执行器的通讯连接示意图。如图2、3所示，控制模块2000决定电驱冷却与润滑系统100各个执行器的工作状态。控制模块2000的输出第一接口2101、输出第二接口2102、输出第三接口2105分别与电动油泵101、单通阀104和电动水泵201实现通讯连接，控制模块2000的输入第一接口2103、输入第二接口2104和输入第三接口2106分别与第一温度传感器106、第二温度传感器108和第三温度传感器204实现通讯连接。控制模块2000通过控制电动油泵101和电动水泵201控制冷却液流量；控制模块2000通过单通阀104开闭控制流体的连通、断开或者实现指定的流动状态；控制模块2000通过控制第一温度传感器106、第二温度传感器108和第三温度传感器204的开闭，实现各部件温度的采集，有利于更加精确高效地实现电驱系统的冷却。
图3是图2所示的控制模块示意性的内部结构图。如图3所示，控制模块2000包括总线2001、输入接口2002、存储器2003、处理器2004以及输出接口2005。具体来说，存储器2003用于存储程序、指令和数据，而处理器2004从存储器2003读取程序、指令和数据，并且能向存储器2003写入数据。通过执行存储器2003读取程序和指令，处理器2004通过输入接口2002和输出接口2005实现信号交换。通过执行器2003中的程序和指令，处理器2004控制电驱冷却与润滑系统100的运行。具体来说，控制模块2000可以通过输入接口2002接受控制电驱冷却与润滑系统100的运行请求或者其他部件的信号，并通过输出接口2005向各被控部件发出控制信号，从而使得电驱冷却与润滑系统100能够在指定的工作模式运行并可以在不同模式之间进行切换。
图4是本发明提供的一种电驱冷却与润滑系统控制方法：通过温度传感器获取驱动电机105的温度Tm、油箱107的温度Ts和电机控制器203的温度Tc，预设驱动电机105的阈值温度为Tm1、油箱107的阈值温度为Ts1和Ts2、电机控制器203的阈值温度为Tc1和Tc2，上述阈值温度的设定为经验值。
如图5所示的驱动电机温度-油泵流量图，电动油泵101的流量根据驱动电机105的温度进行确定，当驱动电机105的温度小于阈值Tm1时，电动油泵101的流量恒定(为Qo1)，当驱动电机105的温度大于等于阈值Tm1时，电动油泵101的流量与驱动电机105的温度呈线性关系；如图6所示电机控制器温度-油箱温度图，由电机控制器203的温度和油箱107的温度共同决定电动水泵201的关闭及流量，当电机控制器203的温度小于阈值温度Tc1且油箱107的温度小于阈值温度Ts1时，电动水泵201关闭；当电机控制器203的温度大于等于阈值温度Tc1或油箱107的温度大于等于阈值温度Ts1时，电动水泵201开启，且电动水泵201的流量根据油箱107的阈值温度Ts2以及电机控制器203的阈值温度Tc2分为低流量和高流量，即电机控制器203的温度在Tc1和Tc2之间且油箱107的温度在Ts1和Ts2之间、电机控制器203的温度在Tc1和Tc2之间且油箱107的温度小于Ts1或者油箱107的温度在Ts1和Ts2之间且电机控制器203的温度小于Tc1时，电动水泵201的流量为低流量Qw1，电机控制器203的温度大于等于Tc2或油箱107的温度大于等于Ts2时，电动水泵201的流量为高流量Qw2。
当驱动电机105的温度Tm小于阈值温度Tm1，单通阀104关闭、电动油泵101打开，若油箱107温度Ts小于阈值温度Ts1且电机控制器203温度Tc小于阈值温度Tc1，单通阀104和电动水泵201均关闭；参见图5、6，此种工况下控制电动油泵101流量恒定，油冷却液只对减速器103起润滑作用，电动水泵201关闭。
当驱动电机105的温度Tm小于阈值温度Tm1，单通阀104关闭、电动油泵101打开，若油箱107温度Ts小于阈值温度Ts1且电机控制器203的温度Tc大于等于阈值温度Tc1，电动水泵201打开；参见图5、6，此种工况下控制电动油泵101流量恒定，电动水泵201的流量基于油箱107温度Ts与阈值的大小关系进行确定(如图6所示)，电机控制器203通过散热器202散热，油冷回路通过油冷器102将水冷回路较高的热量带走，油冷却液对减速器103起润滑作用。
当驱动电机105的温度Tm小于阈值温度Tm1，单通阀104关闭、电动油泵101打开，若油箱107的温度Ts大于等于阈值温度Ts1，电动水泵201打开；参见图5、6，此种工况下控制电动水泵201的泵液速度增加，电动水泵201的流量基于油箱107温度Ts与阈值的大小关系进行确定(如图6所示)，电动油泵101的流量基于驱动电机105的温度进行确定(如图5所示)，水冷回路通过油冷器102将油冷回路较高的热量带走，从而降低油冷却液流量，达到减速器103较好的冷却与润滑。
当驱动电机105的温度Tm大于等于阈值温度Tm1，单通阀104打开、电动油泵101打开，若油箱107的温度Ts小于阈值温度Ts1且电机控制器203的温度Tc小于阈值温度Tc1，电动水泵201关闭；参见图5、6，控制电动油泵101的泵液速度增加，电动油泵101的流量随驱动电机105的温度呈线性递增关系，此时无需油冷器102的换热作用即可满足油冷回路的冷却。
当驱动电机105温度Tm大于等于阈值温度Tm1，单通阀104打开、电动油泵101打开，若油箱107温度Ts小于阈值温度Ts1且电机控制器203温度Tc大于等于阈值温度Tc1，电动水泵201打开；参见图5、6，电动水泵201泵液速度增加，电动水泵201的流量基于油箱107温度Ts与阈值的大小关系进行确定(如图6所示)，电动油泵101的流量基于驱动电机105的温度进行确定(如图5所示)，通过水冷却液对电机控制器203进行冷却，油冷回路和水冷回路通过油冷器102进行换热，达到对油冷回路和水冷回路的高效冷却。
当驱动电机105的温度Tm大于等于阈值温度Tm1，单通阀104打开、电动油泵101打开，若油箱107的温度Ts大于等于阈值温度Ts1，单通阀104和电动水泵201均打开；参见图5、6，控制电动油泵101的泵液速度增加，电动油泵101的流量随驱动电机105的温度线性递增，由于油箱107温度较高，控制电动水泵201泵液速度增加，电动水泵201的流量基于油箱107温度Ts与阈值的大小关系进行确定(如图6所示)，通过油冷器102换热作用，达到对油冷回路和水冷回路的高效冷却。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种纯电动汽车电驱系统的冷却与润滑系统，其特征在于，包括：
油冷回路，包括依次连接的油箱(107)、电动油泵(101)和油冷器(102)，所述油箱(107)和油冷器(102)之间连接有两条回路，一条回路上依次连接单通阀(104)和驱动电机(105)，另一条回路上连接减速器(103)；
水冷回路，包括依次连接的电动水泵(201)和电机控制器(203)，所述电动水泵(201)和散热器(202)之间连接油冷器(102)；
所述驱动电机(105)内安装第一温度传感器(106)，所述油箱(107)内安装第二温度传感器(108)，所述电机控制器(203)内安装第三温度传感器(204)；
所述第一温度传感器(106)、第二温度传感器(108)和第三温度传感器(204)采集的温度信息传输给控制模块，控制模块控制电动油泵(101)、单通阀(104)和电动水泵(201)的开闭。
2.根据权利要求1所述的冷却与润滑系统，其特征在于，所述油箱(107)和电动油泵(101)之间设有过滤器(109)。
3.根据权利要求1所述的冷却与润滑系统，其特征在于，所述电动水泵(201)和电机控制器(203)之间设有散热器(202)。
4.一种基于权利要求1-3任一项所述的冷却与润滑系统的控制方法，其特征在于：
比较驱动电机(105)的温度Tm与阈值温度Tm1的大小关系，控制单通阀(104)和电动油泵(101)的开闭；比较油箱(107)的温度Ts与阈值温度Ts1、电机控制器(203)的温度Tc1与阈值温度Tc1的大小关系，控制电动水泵(201)的开闭；实现对油/水冷回路的冷却。
5.根据权利要求4所述的冷却与润滑系统的控制方法，其特征在于：
当所述温度Tm小于阈值温度Tm1，单通阀(104)关闭、电动油泵(101)打开，若所述温度Ts小于阈值温度Ts1且所述温度Tc小于阈值温度Tc1，电动水泵(201)关闭，油冷却液只对减速器(103)起润滑作用。
6.根据权利要求4所述的冷却与润滑系统的控制方法，其特征在于：当所述温度Tm小于阈值温度Tm1，单通阀(104)关闭、电动油泵(101)打开，若所述温度Ts小于阈值温度Ts1且所述温度Tc大于等于阈值温度Tc1，电动水泵(201)打开，通过散热器(202)对电机控制器(203)散热，油冷回路通过油冷器(102)将水冷回路较高的热量带走。
7.根据权利要求4所述的冷却与润滑系统的控制方法，其特征在于：当所述温度Tm小于阈值温度Tm1，单通阀(104)关闭、电动油泵(101)打开，若所述温度Ts大于等于阈值温度Ts1，电动水泵(201)打开，水冷回路通过油冷器(102)将油冷回路较高的热量带走。
8.根据权利要求4所述的冷却与润滑系统的控制方法，其特征在于：当所述温度Tm大于等于阈值温度Tm1，单通阀(104)和电动油泵(101)均打开，若所述温度Ts大于等于阈值温度Ts1且所述温度Tc小于阈值温度Tc1，电动水泵(201)关闭，电动油泵(101)泵液速度增加，对油冷回路进行冷却。
9.根据权利要求4所述的冷却与润滑系统的控制方法，其特征在于：当所述温度Tm大于等于阈值温度Tm1，单通阀(104)和电动油泵(101)均打开，若所述温度Ts小于阈值温度Ts1且所述温度Tc大于等于阈值温度Tc1，电动水泵(201)打开，油冷回路和水冷回路通过油冷器(102)进行换热。
10.根据权利要求4所述的冷却与润滑系统的控制方法，其特征在于：当所述温度Tm大于等于阈值温度Tm1，单通阀(104)和电动油泵(101)均打开，若所述温度Ts大于等于阈值温度Ts1，电动水泵(201)均打开，油冷回路和水冷回路通过油冷器(102)进行换热。
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CN116278721A (zh) * 2023-05-22 2023-06-23 浙江零跑科技股份有限公司 热管理系统、方法、设备和存储介质
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