CN116278719B - 一种轮毂电机冷却系统及冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆工程技术领域，尤其涉及一种轮毂电机冷却系统及冷却方法，用于为车辆的前、后轮轮毂电机进行冷却，轮毂电机冷却系统包括主冷却管路和副冷却管路。当前、后轮轮毂电机均处于过热状态时，主冷却管路对后轮轮毂电机冷却，副冷却管路对前轮轮毂电机冷却，当前、后轮轮毂电机均处于较热状态时，副冷却管路关闭，由主冷却管路同时对前、后两个轮毂电机进行冷却，当前、后轮轮毂电机其中一个过热时，则对应的开启使用主冷却管路或副冷却管路，对局部进行快速降温冷却。如此，使得车辆在不同的工况下或是不同的车况下，能够适应性的调整轮毂电机冷却系统的冷却方式，达到提高冷却效率、降低整车能耗、延长电机寿命的作用。

Description

一种轮毂电机冷却系统及冷却方法

技术领域

本发明涉及车辆工程技术领域，尤其涉及一种轮毂电机冷却系统及冷却方法。

背景技术

我国农业车辆大多以化石燃料为动力源的载体，能源利用率较为低下，且对环境的污染不可小觑。为了应对未来可持续发展，我国农业设备需要向智能化，绿色化发展。

电动拖拉机不仅可以解决传统燃油拖拉机废弃排放，作业噪音大，能源利用率低等问题，还便于实现工作状态检测和性能精确控制，是未来智能农业发展的重要载体。分布式轮毂电机作为其中重要的一环，可以提高拖拉机能量密度，使车辆传动结构更加紧凑，在未来的发展中具有重要地位。

而目前限制轮毂电机应用与发展的主要问题之一就是散热问题，轮毂电机能量密度高，体积小，散热能力较差，当轮毂电机持续大功率运作，温度超出适宜温度后，会对轮毂电机产生不可逆的影响，严重降低轮毂电机的寿命和运行精度，造成安全事故。而传统风冷因功率小，噪音大，体积大等问题，无法满足电动拖拉机轮毂电机的冷却需求。

因此，亟需一种轮毂电机冷却系统及冷却方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种轮毂电机冷却系统及冷却方法，车辆能够在不同的工况下或是不同的车况下，能够适应性的调整冷却系统的冷却方式，达到提高冷却效率、降低整车能耗、延长电机寿命的作用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种轮毂电机冷却系统，用于为车辆的前轮轮毂电机和后轮轮毂电机进行冷却，上述一种轮毂电机冷却系统包括：

冷却液缸；

主冷却管路，上述主冷却管路包括第一驱动件，上述冷却液缸的出口端通过上述第一驱动件与上述后轮轮毂电机的进口端连接，上述后轮轮毂电机的出口端与换向阀的进口端连接，上述换向阀的出口端能够与上述前轮轮毂电机的进口端或冷却液缸的进口端连通；

副冷却管路，上述副冷却管路包括第二驱动件，上述冷却液缸的出口端通过上述第二驱动件及单向阀与上述前轮轮毂电机的进口端连接，上述前轮轮毂电机的出口端与上述冷却液缸的进口端连通。

作为上述一种轮毂电机冷却系统的一种优选技术方案，还包括冷却装置，上述冷却装置连接于上述换向阀的出口端和上述冷却液缸的进口端之间。

作为上述一种轮毂电机冷却系统的一种优选技术方案，还包括温度传感器，上述温度传感器设置于上述前轮轮毂电机和上述后轮轮毂电机中，用于监测轮毂电机的温度；

或设置于上述冷却装置中，用于监测冷却液的温度。

作为上述一种轮毂电机冷却系统的一种优选技术方案，还包括力传感器，上述力传感器设置于车辆的拖拽执行部，用于监测车辆的工作负载。

作为上述一种轮毂电机冷却系统的一种优选技术方案，还包括控制器，上述控制器设置于上述第一驱动件的出口端，上述控制器能够接收上述温度传感器和/或上述力传感器的信号，上述控制器用于控制上述换向阀改变冷却液的流向以及上述第一驱动件和上述第二驱动件的开启和关闭。

作为上述一种轮毂电机冷却系统的一种优选技术方案，上述换向阀为二位三通电磁换向阀。

作为上述一种轮毂电机冷却系统的一种优选技术方案，上述第一驱动件和/或上述第二驱动件为变量泵。

作为上述一种轮毂电机冷却系统的一种优选技术方案，上述后轮轮毂电机包括：

第一冷却壳体，包括第一冷却部和第一连接部，上述第一冷却部的进口端与上述主冷却管路连通，上述第一冷却部的出口端与上述换向阀的进口端连接；

第二冷却壳体，包括第二冷却部和第二连接部，上述第一连接部套设于上述第二连接部内，上述第一冷却部与上述第二冷却部均呈中空设置且两者通过冷却管道连接；

转子，上述转子套设于定子外，且上述转子的内周壁固定有永磁体，上述定子套设于上述第二连接部外，上述第一冷却部与上述定子轴向的一侧端面抵接，上述第二冷却部与另一侧端面抵接。

作为上述一种轮毂电机冷却系统的一种优选技术方案，上述第一冷却部的进口端与其出口端互不联通，上述第一连接部的外周壁沿轴向开设有呈螺旋状延伸且相互平行且的第一冷却管道和第二冷却管道，上述第一冷却部的进口端通过上述第一冷却管道与上述第二冷却部的进口端连通，上述第二冷却部的出口端通过上述第二冷却管道与上述第一冷却部的出口端连通。

还提供了冷却方法，使用上述一种轮毂电机冷却系统，冷却方法包括：

第一冷却模式，上述换向阀的出口端与上述冷却液缸的进口端连通，上述主冷却管路中的冷却液依次流经上述冷却液缸、上述后轮轮毂电机、上述换向阀和上述冷却液缸，上述副冷却管路中的冷却液依次流经上述冷却液缸、上述前轮轮毂电机、上述换向阀和上述冷却液缸；

第二冷却模式，上述换向阀的出口端与上述前轮轮毂电机的进口端连通，上述第二驱动件关闭，上述主冷却管路中的冷却液依次流经上述冷却液缸、上述后轮轮毂电机、上述换向阀、上述前轮轮毂电机和上述冷却液缸；

第三冷却模式，上述换向阀的出口端与上述冷却液缸连通，上述主冷却管路中的冷却液依次流经上述冷却液缸、上述后轮轮毂电机、上述换向阀和上述冷却液缸；上述第二驱动件关闭；

第四冷却模式，上述第一驱动件关闭，上述副冷却管路中的冷却液依次流经上述冷却液缸、上述第二驱动件、上述前轮轮毂电机和上述冷却液缸。

本发明有益效果：

车辆在不同的工况下或是不同的车况下，能够适应性的调整轮毂电机冷却系统的冷却方式，达到提高冷却效率、降低整车能耗、延长电机寿命的作用。当前轮轮毂电机和后轮轮毂电机均处于过热状态时，轮毂电机冷却系统则开启第一冷却模式，通过主冷却管路对后轮轮毂电机冷却，通过副冷却管路对前轮轮毂电机冷却，且主冷却管路和副冷却管路相互独立，如此减少冷却液在管道内的途径行程，能够及时对对应的轮毂电机进行冷却。当前轮轮毂电机和后轮轮毂电机均处于较热状态时，轮毂电机冷却系统则开启第二冷却模式，副冷却管路关闭，由主冷却管路同时对前、后两个轮毂电机进行冷却，如此设计，虽然冷却液在管道内的行程较长，由于关闭了副冷却通道，省去了第二驱动件的做功消耗，降低了冷却装置的耗能。当前、后轮轮毂电机其中一个过热时，则对应的开启轮毂电机冷却系统的第三冷却模式或第四冷却模式，对局部进行快速降温冷却。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种轮毂电机冷却系统(原理)的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的后轮轮毂电机的爆炸图；

图3是本发明实施例提供的第一冷却壳体与第二冷却壳体的第一连接示意图；

图4是本发明实施例提供的第一冷却壳体与第二冷却壳体的第二连接示意图；

图5是本发明实施例提供的第一冷却壳体的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种轮毂电机冷却系统(实体)的结构示意图。

图中：

10、冷却液缸；11、第一驱动件；12、换向阀；13、第一三通阀；14、冷却装置；

21、第二驱动件；22、单向阀；23、第二三通阀；

30、后轮轮毂电机；31、第一冷却壳体；311、第一冷却部；312、第一连接部；32、第二冷却壳体；321、第二冷却部；322、第二连接部；33、定子；34、永磁体；35、冷却管道；351、第一冷却管道；352、第二冷却管道；

40、前轮轮毂电机。

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。

如图1-6所示，本发明提供了一种轮毂电机冷却系统，用于为车辆的前轮轮毂电机40和后轮轮毂电机30进行冷却，轮毂电机冷却系统包括冷却液缸10、主冷却管路和副冷却管路。其中，主冷却管路包括第一驱动件11，冷却液缸10的出口端通过第一驱动件11与后轮轮毂电机30的进口端连接，后轮轮毂电机30的出口端与换向阀12的进口端连接，换向阀12的出口端能够与前轮轮毂电机40的进口端或冷却液缸10的进口端连通；副冷却管路包括第二驱动件21，冷却液缸10的出口端通过第二驱动件21及单向阀22与前轮轮毂电机40的进口端连接，前轮轮毂电机40的出口端与冷却液缸10的进口端连通。

当需要主冷却管路对后轮轮毂电机30进行冷却时，第一驱动件11开启，将冷却液缸10内的冷却液输送至后轮轮毂电机30；当需要副冷却管路对前轮轮毂电机40进行冷却时，第二驱动件21开启，将冷却液缸10内的冷却液输送至前轮轮毂电机40。

进一步的，本发明提供的轮毂电机冷却系统的冷却方法包括四种冷却模式。其中，轮毂电机冷却系统在第一冷却模式下，换向阀12的出口端与冷却液缸10的进口端连通，主冷却管路中的冷却液依次流经冷却液缸10、后轮轮毂电机30、换向阀12后返回冷却液缸10，副冷却管路中的冷却液依次流经冷却液缸10、前轮轮毂电机40后返回冷却液缸10；轮毂电机冷却系统在第二冷却模式下，换向阀12的出口端与前轮轮毂电机40的进口端连通，主冷却管路中的冷却液依次流经冷却液缸10、后轮轮毂电机30、换向阀12、前轮轮毂电机40后返回冷却液缸10，第二驱动件21关闭，此时副冷却管路中的冷却液静置于第二冷却缸中；轮毂电机冷却系统在第三冷却模式下，换向阀12的出口端与冷却液缸10连通，主冷却管路中的冷却液依次流经冷却液缸10、后轮轮毂电机30、换向阀12后返回冷却液缸10；第二驱动件21关闭，此时副冷却管路中的冷却液静置于第二冷却缸中。轮毂电机冷却系统在第四冷却模式下，第一驱动件11关闭，副冷却管路中的冷却液依次流经冷却液缸10、第二驱动件21、前轮轮毂电机40后返回冷却液缸10。

如此设置，使得车辆在不同的工况下或是不同的车况下，能够适应性的调整轮毂电机冷却系统的冷却方式，达到提高冷却效率、降低整车能耗、延长电机寿命的作用。当前轮轮毂电机40和后轮轮毂电机30均处于过热状态时，轮毂电机冷却系统则开启第一冷却模式，通过主冷却管路对后轮轮毂电机30冷却，通过副冷却管路对前轮轮毂电机40冷却，且主冷却管路和副冷却管路相互独立，如此减少冷却液在管道内的途径行程，能够及时对对应的轮毂电机进行冷却。当前轮轮毂电机40和后轮轮毂电机30均处于较热状态时，轮毂电机冷却系统则开启第二冷却模式，副冷却管路关闭，由主冷却管路同时对前、后两个轮毂电机进行冷却，如此设计，虽然冷却液在管道内的行程较长，由于关闭了副冷却通道，省去了第二驱动件21的做功消耗，降低了冷却装置的耗能。当前、后轮轮毂电机其中一个过热时，则对应的开启轮毂电机冷却系统的第三冷却模式或第四冷却模式，对局部进行快速降温冷却。

可选的，后轮轮毂电机30包括沿左右方向间隔设置的第一轮毂电机和第二轮毂电机，第一驱动件11的输出端通过第一三通阀13分别与第一轮毂电机和第二轮毂电机连接。

可选的，前轮轮毂电机40包括沿左右方向间隔设置的第三轮毂电机和第四轮毂电机，第二驱动件21的输出端通过第二三通阀23分别与第三轮毂电机和第四轮毂电机连接。

可选的，轮毂电机冷却系统还包括冷却装置14，冷却装置14连接于换向阀12的出口端和冷却液缸10的进口端之间。如此设置，当冷却液对轮毂电机进行冷却后，冷却液自身携带大量的热量，在主、副冷却管路内分别夹设冷却装置，使得冷却液在返回对应的冷却液缸前，经过冷却装置进行散热，以保持冷却液再次循环时的吸热能力，提高冷却效率。

可选的，轮毂电机冷却系统还包括温度传感器，温度传感器设置于前轮轮毂电机40和后轮轮毂电机30中，用于监测轮毂电机的温度；或设置于冷却装置14中，用于监测冷却液的温度。

可选的，轮毂电机冷却系统还包括力传感器，力传感器设置于车辆的拖拽执行部，用于监测车辆的工作负载。

可选的，轮毂电机冷却系统还包括控制器，控制器设置于第一驱动件11的出口端，控制器能够接收温度传感器和/或力传感器的信号，控制器用于控制换向阀12改变冷却液的流向以及第一驱动件11和第二驱动件21的开启和关闭。如此设置，通过温度传感器对轮毂电机冷却系统中的冷却液温度或是轮毂电机的实时监测及力传感器对车辆此时工作负载进行实时监测，使得控制器能够根据传感器的反馈信息判断出此时轮毂电机冷却系统最适合的冷却模式，再控制换向阀12的出口端和第二换向阀的出口端连接的对象以及第一驱动件11和第二驱动件21的开启，使得轮毂电机冷却系统执行对应的冷却模式。

进一步的，当主冷却管路启动时，冷却液自冷却液缸10中向后轮轮毂电机30流动，并经过控制器为其进行降温散热，以保证控制器运行的流畅。

可选的，换向阀12为二位三通电磁换向阀。可通过控制器进行排量控制，以满足轮毂电机和控制器的温度降至工作事宜温度范围内，满足冷却需求。

可选的，第一驱动件11和/或第二驱动件21为变量泵。可通过控制器进行排量控制，以满足轮毂电机和控制器的温度降至工作事宜温度范围内，满足冷却需求。

可选的，后轮轮毂电机30包括第一冷却壳体31、第二冷却壳体32和转子。其中，第一冷却壳体31包括第一冷却部311和第一连接部312，第一冷却部311的进口端与主冷却管路连通，第一冷却部311的出口端与换向阀12的进口端连接；第二冷却壳体32包括第二冷却部321和第二连接部322，第一连接部312套设于第二连接部322内，第一冷却部311与第二冷却部321均呈中空设置且两者通过冷却管道35连接；永磁体34贴在转子的内周侧壁，定子33套设于第二连接部322外，第一冷却部311与定子33轴向的一侧端面抵接，第二冷却部321与另一侧端面抵接。

可选的，制动组件和温度传感器能够固定于轮毅侧盘上，且轮毅侧盘放置于所述第一连接部312的轴向空腔中。

可选的，第一冷却部311的进口端与其出口端互不联通，第一连接部312的外周壁沿轴向开设有呈螺旋状延伸且相互平行且的第一冷却管道351和第二冷却管道352，第一冷却部311的进口端通过第一冷却管道351与第二冷却部321的进口端连通，第二冷却部321的出口端通过第二冷却管道352与第一冷却部311的出口端连通。

进一步的，当需要对后轮轮毂电机30进行冷却时，冷却系统开启，冷却液自冷却液缸10出发流经主通道，自第一冷却部311的进口端进入第一冷却部311，此时冷却液能够对定子33和转子的轴向的一侧端面进行冷却，随后冷却液流入第一冷却管道351，沿螺旋状的第一冷却管道351流动，充分与第一连接部312及第二连接部322的侧壁接触，与定子33进行热交换，随后进入第二冷却部321对定子33和转子的轴向的另一侧端面进行冷却，自第二冷却部321的出口端进入第二冷却管道352，沿螺旋状的第二冷却管道352流动，再次与第一连接部312及第二连接部322的侧壁接触，与定子33进行热交换后返回第一冷却部311，自其出口端流入换向阀12。

将第一冷却管道351和第二冷却管道352设计呈螺旋状，加大接触面积和接触时间，与定子内圈相贴合后对其进行冷却。

可选的，第二连接部322与第一冷却部311之间夹设有密封圈，防止冷却液泄露。

可选的，第一冷却部311和第二冷却部321的内部空腔成偏平管状迂回状开设，如此能够使得冷却液与定子33的端面充分接触，且延长了滞留时间。

需要说明的是，前轮轮毂电机40与后轮轮毂电机30的结构大致相同，在此不再赘述。

此外，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域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。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种轮毂电机冷却系统，用于为车辆的前轮轮毂电机(40)和后轮轮毂电机(30)进行冷却，其特征在于，所述一种轮毂电机冷却系统包括：

冷却液缸(10)；

主冷却管路，所述主冷却管路包括第一驱动件(11)，所述冷却液缸(10)的出口端通过所述第一驱动件(11)与所述后轮轮毂电机(30)的进口端连接，所述后轮轮毂电机(30)的出口端与换向阀(12)的进口端连接，所述换向阀(12)的出口端能够与所述前轮轮毂电机(40)的进口端或冷却液缸(10)的进口端连通；

副冷却管路，所述副冷却管路包括第二驱动件(21)，所述冷却液缸(10)的出口端通过所述第二驱动件(21)及单向阀(22)与所述前轮轮毂电机(40)的进口端连接，所述前轮轮毂电机(40)的出口端与所述冷却液缸(10)的进口端连通；

所述后轮轮毂电机(30)包括：

第一冷却壳体(31)，包括第一冷却部(311)和第一连接部(312)，所述第一冷却部(311)的进口端与所述主冷却管路连通，所述第一冷却部(311)的出口端与所述换向阀(12)的进口端连接；

第二冷却壳体(32)，包括第二冷却部(321)和第二连接部(322)，所述第一连接部(312)套设于所述第二连接部(322)内，所述第一冷却部(311)与所述第二冷却部(321)均呈中空设置且两者通过冷却管道(35)连接；

转子，所述转子套设于定子(33)外，且所述转子的内周壁固定有永磁体(34)，所述定子(33)套设于所述第二连接部(322)外，所述第一冷却部(311)与所述定子(33)轴向的一侧端面抵接，所述第二冷却部(321)与另一侧端面抵接。

2.根据权利要求1所述的一种轮毂电机冷却系统，其特征在于，还包括冷却装置(14)，所述冷却装置(14)连接于所述换向阀(12)的出口端和所述冷却液缸(10)的进口端之间。

3.根据权利要求2所述的一种轮毂电机冷却系统，其特征在于，还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述前轮轮毂电机(40)和所述后轮轮毂电机(30)中，用于监测轮毂电机的温度；

或设置于所述冷却装置(14)中，用于监测冷却液的温度。

4.根据权利要求3所述的一种轮毂电机冷却系统，其特征在于，还包括力传感器，所述力传感器设置于车辆的拖拽执行部，用于监测车辆的工作负载。

5.根据权利要求4所述的一种轮毂电机冷却系统，其特征在于，还包括控制器，所述控制器设置于所述第一驱动件(11)的出口端，所述控制器能够接收所述温度传感器和/或所述力传感器的信号，所述控制器用于控制所述换向阀(12)改变冷却液的流向以及所述第一驱动件(11)和所述第二驱动件(21)的开启和关闭。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种轮毂电机冷却系统，其特征在于，所述换向阀(12)为二位三通电磁换向阀。

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种轮毂电机冷却系统，其特征在于，所述第一驱动件(11)和/或所述第二驱动件(21)为变量泵。

8.根据权利要求1所述的一种轮毂电机冷却系统，其特征在于，所述第一冷却部(311)的进口端与其出口端互不联通，所述第一连接部(312)的外周壁沿轴向开设有呈螺旋状延伸且相互平行的第一冷却管道(351)和第二冷却管道(352)，所述第一冷却部(311)的进口端通过所述第一冷却管道(351)与所述第二冷却部(321)的进口端连通，所述第二冷却部(321)的出口端通过所述第二冷却管道(352)与所述第一冷却部(311)的出口端连通。

9.冷却方法，使用权利要求1-8任一项所述的一种轮毂电机冷却系统，其特征在于，所述冷却方法包括：

第一冷却模式，所述换向阀(12)的出口端与所述冷却液缸(10)的进口端连通，所述主冷却管路中的冷却液依次流经所述冷却液缸(10)、所述后轮轮毂电机(30)、所述换向阀(12)和所述冷却液缸(10)，所述副冷却管路中的冷却液依次流经所述冷却液缸(10)、所述前轮轮毂电机(40)和所述冷却液缸(10)；

第二冷却模式，所述换向阀(12)的出口端与所述前轮轮毂电机(40)的进口端连通，所述第二驱动件(21)关闭，所述主冷却管路中的冷却液依次流经所述冷却液缸(10)、所述后轮轮毂电机(30)、所述换向阀(12)、所述前轮轮毂电机(40)和所述冷却液缸(10)；

第三冷却模式，所述换向阀(12)的出口端与所述冷却液缸(10)连通，所述主冷却管路中的冷却液依次流经所述冷却液缸(10)、所述后轮轮毂电机(30)、所述换向阀(12)和所述冷却液缸(10)；所述第二驱动件(21)关闭；

第四冷却模式，所述第一驱动件(11)关闭，所述副冷却管路中的冷却液依次流经所述冷却液缸(10)、所述第二驱动件(21)、所述前轮轮毂电机(40)和所述冷却液缸(10)。