CN204488476U - 一种集成式膨胀水箱冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集成式膨胀水箱冷却系统。所述冷却系统包括发动机水箱和电机、控制器水箱，发动机，发动机散热器，驱动电机，发电机，电机散热器，驱动电机控制器，发电机控制器以及控制器散热器；所述发动机与其散热器通过水管串联形成冷却系统，各电机及电机散热器之间通过水管串联形成冷却系统，各控制器及控制器散热器之间通过水管串联形成冷却系统；所述发动机与其散热器之间的水管发动机膨胀水箱的补水口连通，各电机以及电机散热器之间的水管与各电机控制器以及控制器散热器之间的水管均与电机、控制器膨胀水箱的补水口连通。本实用新型实现了发动机、电机和控制器系统分开散热并处于一种良好的散热状态。

Description

一种集成式膨胀水箱冷却系统

技术领域

本实用新型涉及一种集成式膨胀水箱冷却系统，尤其适用于混合动力客车驱动系统的冷却技术领域。

背景技术

目前，混合动力客车一般都有发动机冷却系统，电机、控制器冷却系统，一般都是发动机一套单独的冷却系统，电机与控制器一起共用一套冷却系统，故需要两个膨胀水箱分别与其相连，使得本来就空间紧张的整车布置布局非常困难，且后舱门的高度常影响着加水口的位置，及发动机出水口的位置也让膨胀水箱的布置较为困难，发动机出水钢管最高点高于膨胀水箱底面，且没有在发动机出水钢管上设置除气点，没能达到最佳的除气效果，另由于电机与控制器共用一个散热器的冷却系统，且电机与控制器的散热功率不同以及工作温度不同，没能达到最佳散热效果。

中国专利CN201420001029.7公开了一种具有热管理功能的并联冷却系统，该冷却系统包括电机冷却管路、附属冷却支路和冷却控制器，电机冷却管路由电机和水泵串联而成为循环管路，电机冷却管路中还串联有第一散热器，第一散热器上配装有第一散热风扇，附属冷却支路分别通过上游三通管接头和下游三通管接头并联在电机的上下游管路上，冷却支路包括串联的第二散热器、电机控制器和附属电器，电机控制器和附属电器位于第二散热器的下游，第二散热器配装有第二冷却风扇，第一散热器的出口处装有第一水温传感器，第二散热器的出口处装有第二水温传感器，冷却控制器控制连接第一散热风扇、第二冷却风扇、第一水温传感器、第二水温传感器和水泵。此专利详细描述了该具有热管理功能的并联冷却系统，但该系统没涉及发动机冷却，主要应用于纯电动客车车型。

中国专利CN201220156175.8公开了一种客车及其发动机冷却系统，该冷却系统包括用于与发动机上的循环冷却水进、出水口连通的冷却循环水管以及循环冷却水管上串设的第一冷却单元，第一冷却单元上装设有用于与第一冷却单元配合使用的第一冷却风扇，循环冷却水管上还串设有处于第一冷却单元和发动机的循环冷却水进水口之间的第二冷却单元，第二冷却单元上装设有用于对第二冷却单元冷却的第二冷却风扇。此专利详细描述了该种客车及其发动机冷却系统，但该系统为发动机冷却模块串联有两个冷却单元。

中国专利CN201120134568.4公开了一种新能源客车冷却系统，该冷却系统包括电动泵、散热器、电子风扇和具有入口端和出口端的导风罩，通过冷却液循环管路使电动泵、散热器与电动机冷却器和/或逆变器冷却装置内的冷却液连通，导风罩的出口端连接于散热器，入口端连接电子风扇的出风侧。此专利详细描述了该新能源客车冷却系统，但该系统为电动机与逆变器的串联式冷却。

中国专利CN201420045853.2公开了客车发动机冷却系统模块化结构，该冷却系统模块化结构包括冷却模块、管路模块、风扇模块以及膨胀水箱模块四个功能模块，各功能模块均包括相应的功能组件以及可将该功能组件安装固定在车架上的安装固定结构，冷却模块通过护风圈与所述的风扇模块进行连接，冷却模块与膨胀水箱模块通过变径软管与管路模块的相应管路连接，该管路模块的相应道路也通过变径软管与发动机连接。此专利详细描述了该客车发动机冷却系统模块化结构，但该结构为发动机冷却系统，没有并入电机、控制器冷却系统。

中国专利CN201420180965.9公开了一种液态天然气发动机冷却系统，该冷却系统包括通过不锈钢管路与发动机相连的汽化器、节温器、散热器和水泵，散热器上设有冷却风扇，汽化器进水口与发动机出水口相连，汽化器出水口与节温器进水口相连，节温器出水口与水泵进水口相连，节温器下出水口与散热器进水口相连，散热器出水口与水泵进水口相连，水泵出水口与发动机进水口相连，汽化器和散热器是集成为一体的。此专利详细描述了该种液态天然气发动机冷却系统，但该系统为发动机与汽化器的串联式冷却。

实用新型内容

针对发动机冷却系统、电机冷却系统和控制器冷却系统的温度要求不尽相同，且考虑到冷却系统的除气效果是否理想，本实用新型旨在提供一种集成式膨胀水箱冷却系统，该冷却系统通过集成式膨胀水箱补水给三个不同模块的冷却系统，并在管路的合理位置布置除气点，可实现发动机、电机和控制器系统分开散热并处于一种良好的散热状态。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种集成式膨胀水箱冷却系统，包括由发动机膨胀水箱和电机、控制器膨胀水箱集成在一起的集成式膨胀水箱，发动机，发动机散热器，驱动电机，发电机，电机散热器，驱动电机控制器，发电机控制器以及控制器散热器；其结构特点是，所述发动机与发动机散热器通过水管串联形成发动机循环冷却系统，所述驱动电机、发电机以及电机散热器之间通过水管串联形成电机循环冷却系统，所述驱动电机控制器、发电机控制器以及控制器散热器之间通过水管串联形成控制器循环冷却系统；所述发动机与发动机散热器之间的循环水管通过补水管与发动机膨胀水箱的补水口连通，所述驱动电机、发电机以及电机散热器之间的循环水管与所述驱动电机控制器、发电机控制器以及控制器散热器之间的循环水管均通过补水管与电机、控制器膨胀水箱的补水口连通。

以下为本实用新型的进一步改进的技术方案：

为了及时除去循环水管及各主要设备冷却循环时产生的气泡，所述发动机与发动机散热器之间的循环水管、发动机的除气口、以及发动机散热器的除气口均通过除气管与位于发动机膨胀水箱端面上的除气口连通；所述驱动电机、发电机以及电机散热器之间的循环水管，电机散热器的除气口，所述驱动电机控制器、发电机控制器以及控制器散热器之间的循环水管，以及控制器散热器的除气口均通过除气管与位于电机、控制器膨胀水箱端面上的除气口连通。

进一步地，所述驱动电机、发电机以及电机散热器之间的循环水管上串联有第一水泵；所述驱动电机控制器、发电机控制器以及控制器散热器之间的循环水管上串联有第二水泵。

所述第二水泵的出水口、发电机控制器和驱动电机控制器通过水管依次串联。

鉴于驱动电机的功率较发电机的功率大，即冷却液流经发电机的温升较流经驱动电机的温升小，本实用新型优选所述第一水泵的出水口、发电机和驱动电机通过水管依次串联，由此，冷却液的走向需先过发电机，再过驱动电机。

为了尽可能避免发动机膨胀水箱与电机、控制器膨胀水箱之间发生热传递，所述发动机膨胀水箱与电机、控制器膨胀水箱之间通过密闭空腔隔开。

藉由上述结构，本实用新型的集成式膨胀水箱冷却系统能够有效地强制冷却混合动力客车发动机、电机和控制器系统。本实用新型所要解决的技术问题是提供一种集成式膨胀水箱冷却系统，将电机散热系统和控制器散热系统分别所需的膨胀水箱集成为一个，有效地解决了安装空间小的问题，同时通过设置不同的除气点使该冷却系统达到了良好的除气效果，本实用新型的冷却系统布局合理，解决了发动机、电机、控制器系统分开散热并处于一种良好的散热状态。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

相对于中国专利CN201420001029.7而言，本实用新型主要应用于混合动力客车车型，发动机、电机、控制器的并联式冷却，且为集成式膨胀水箱补水。

相对于中国专利CN201220156175.8而言，本实用新型为发动机冷却模块只有一个冷却单元，且为集成式膨胀水箱补水。

相对于中国专利CN201120134568.4而言，本实用新型为电机、控制器、发动机的并联式冷却，且为集成式膨胀水箱补水。

相对于中国专利CN201420045853.2而言，本实用新型为发动机、电机、控制器的并联式冷却，且为集成式膨胀水箱补水。

相对于中国专利CN201420180965.9而言，本实用新型为发动机、电机、控制器的并联式冷却，且为集成式膨胀水箱补水。

综上所述，本实用新型根据发动机冷却系统、电机、控制器冷却系统温度不同的特性，通过采用发动机冷却模块、控制器冷却模块和电机冷却模块三个不同模块的冷却有效地使得发动机、电机和控制器系统分开散热并处于一种良好的散热状态，通过在管路的合理位置布置除气点有效地使得该冷却系统达到良好的除气效果。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步阐述。

附图说明

图1为一种集成式膨胀水箱冷却系统结构示意图；

图2为发动机冷却模块结构示意图；

图3为控制器冷却模块结构示意图；

图4为电机冷却模块结构示意图；

图5为发动机进水管的局部结构示意图；

图6为发动机出水管的局部结构示意图。

图中各主要部件说明如下：

1—集成式膨胀水箱；101—电机、控制器膨胀水箱；102—发动机膨胀水箱；2—发动机散热器；3—发动机；4—驱动电机控制器；5—发电机控制器；6—第二水泵；7—控制器散热器；8—电机散热器；9—第一水泵；10—发动机；11—驱动电机；12—发动机出水钢管至膨胀水箱除气管；13—发动机散热器至膨胀水箱除气管；14—发动机至发动机出水钢管除气管；15—发动机进水钢管；16—发动机冷却模块补水管；17—发动机出水钢管；18—不锈钢管第I三通至不锈钢管第III三通除气管；19—控制器散热器进水软管；20—驱动电机控制器进水软管；21—不锈钢管第I三通；22—发电机控制器出水软管；23—发电机控制器进水软管；24—第二水泵进水软管；25—不锈钢管第II三通；26—第一连接软管；27—控制器散热器出水软管；28—控制器、电机冷却模块补水管；29—控制器散热器至不锈钢管第III三通除气管；30—不锈钢钢管第III三通；31—不锈钢管第III三通至膨胀水箱除气管；32—电机散热器出水软管；33—第二连接软管；34—第一水泵进水软管；35—发电机进水软管；36—发电机出水软管；37—驱动电机进水软管；38—驱动电机出水软管；39—电机散热器至不锈钢管第III三通除气管；40—不锈钢管第I三通至不锈钢管第III三通除气管；41—不锈钢管第III三通至膨胀水箱除气管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

一种集成式膨胀水箱冷却系统，参照图1—图4所示，包括集成式膨胀水箱1；发动机散热器2；发动机3；驱动电机控制器4；发电机控制器5；第二水泵6；控制器散热器7；电机散热器8；第一水泵9；发动机10；驱动电机11；气管路12、13、14、18、29、31、39、40、41；水管路15、16、17、19、20、22、23、24、26、27、28、32、33、34、35、36、37、38；不锈钢管第I三通21；不锈钢管第II三通25；不锈钢钢管第III三通30。集成式膨胀水箱1分别补水给三大冷却模块（发动机冷却模块、电机冷却模块、控制器冷却模块）；集成式膨胀水箱1包括右侧的发动机膨胀水箱102和左侧的电机、控制器膨胀水箱101；发动机冷却模块包括发动机膨胀水箱102，发动机3，发动机出水钢管17，发动机散热器2，发动机进水钢管15，补水管16，除气管12、13、14；控制器冷却模块包括电机、控制器膨胀水箱101，驱动电机控制器4，发电机控制器5，第二水泵6，控制器散热器7，不锈钢管第I三通21，不锈钢管第II三通25，不锈钢管第III三通30，水管路19、20、22、23、24、26、27、28，气管路18、29、31；电机冷却模块包括电机、控制器膨胀水箱101，电机散热器8，第一水泵9，发电机10，驱动电机11，不锈钢管第II三通25，不锈钢管第I三通21，不锈钢管第III三通30，水管路28、33、34、35、36、37、38，气管路39、40、41；控制器冷却模块和电机冷却模块共用一个膨胀水箱，通过控制器、电机冷却模块补水管28连接一个不锈钢管第II三通25进行补水。

发动机冷却模块中冷却液通过发动机3，经发动机出水钢管17进入发动机散热器2冷却，再进入发动机3进行循环冷却，由于后舱空间及高度限制，膨胀水箱最底面一般高于发动机出水钢管最高点，故需在发动机出水钢管17上设计有除气三通（如图6所示），直径为8mm，水平方向一端接发动机除气口，竖直方向一端接发动机膨胀水箱102右侧两个除气口之一，发动机膨胀水箱102右侧另一个除气口接发动机散热器2除气口。

发动机进水钢管15上设计有补水口（如图5所示），发动机冷却模块补水管16接该补水口进行补水，该补水口直径为25mm，方向为竖直朝上。

控制器冷却模块中冷却液通过第二水泵6，依次经过发电机控制器5、驱动电机控制器4，再进入控制器散热器7冷却，冷却后再流入第二水泵6进行循环冷却，在发动机控制器5出水口到驱动电机控制器4进水口的连接水管上设置有除气点，并与控制器散热器7的除气点管路通过不锈钢管第III三通30相连，再接电机、控制器膨胀水箱101左侧两个除气口之一，由于冷却液通过发电机控制器5后温度会升高且管路走向较为复杂，循环管路中容易产生气泡，通过在发电机控制器5与驱动电机控制器4之间管路设置除气点可以有效地解决除去该冷却模块中气泡问题，驱动电机控制器4的功率较发电机控制器5的功率大，即冷却液流经发电机控制器5的温升较流经驱动电机控制器4的温升小，故冷却液的走向需先过发电机控制器5，再过驱动电机控制器4。

不锈钢管第I三通21“一”字方向两端直径都为25mm，“一”字方向中点垂直方向一端直径为8mm。

不锈钢管第II三通25“T”字形三端直径都为25mm。

不锈钢管第III三通30“T”字形三端直径都为8mm。

电机冷却模块中冷却液通过第一水泵9，依次经过发电机10、驱动电机11，再进入电机散热器8冷却，冷却后再流入第一水泵9进行循环冷却，在发电机10出水口到驱动电机11进水口的连接水管上设置有除气点，并与电机散热器8的除气点管路通过不锈钢管第III三通30相连，再接电机、控制器膨胀水箱101左侧另一个除气口，由于冷却通过发电机10后温度会升高且管路走向较为复杂，循环管路中容易产生气泡，通过在发电机10与驱动电机11之间管路设置除气点可以有效地解决除去该冷却模块中气泡问题，驱动电机11的功率较发电机10的功率大，即冷却液流经发电机10的温升较流经驱动电机11的温升小，故冷却液的走向需先过发电机10，再过驱动电机11。

综上所述，本实用新型提供一种集成式膨胀水箱冷却系统，根据发动机冷却系统、电机、控制器冷却系统温度不同的特性，通过采用发动机冷却模块、控制器冷却模块和电机冷却模块三个不同模块的冷却有效地使得发动机、电机和控制器系统分开散热并处于一种良好的散热状态，通过在管路的合理位置布置除气点有效地使得该冷却系统达到良好的除气效果。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1. 一种集成式膨胀水箱冷却系统，包括由发动机膨胀水箱（102）和电机、控制器膨胀水箱（101）集成在一起的集成式膨胀水箱（1），发动机（3），发动机散热器（2），驱动电机（11），发电机（10），电机散热器（8），驱动电机控制器（4），发电机控制器（5）以及控制器散热器（7）；其特征在于，所述发动机（3）与发动机散热器（2）通过水管串联形成发动机循环冷却系统，所述驱动电机（11）、发电机（10）以及电机散热器（8）之间通过水管串联形成电机循环冷却系统，所述驱动电机控制器（4）、发电机控制器（5）以及控制器散热器（7）之间通过水管串联形成控制器循环冷却系统；所述发动机（3）与发动机散热器（2）之间的循环水管通过补水管（16）与发动机膨胀水箱（102）的补水口连通，所述驱动电机（11）、发电机（10）以及电机散热器（8）之间的循环水管与所述驱动电机控制器（4）、发电机控制器（5）以及控制器散热器（7）之间的循环水管均通过补水管（28）与电机、控制器膨胀水箱（101）的补水口连通。

2. 根据权利要求1所述的集成式膨胀水箱冷却系统，其特征在于，所述发动机（3）与发动机散热器（2）之间的循环水管、发动机（3）的除气口、以及发动机散热器（2）的除气口均通过除气管与位于发动机膨胀水箱（102）端面上的除气口连通；所述驱动电机（11）、发电机（10）以及电机散热器（8）之间的循环水管，电机散热器（8）的除气口，所述驱动电机控制器（4）、发电机控制器（5）以及控制器散热器（7）之间的循环水管，以及控制器散热器（7）的除气口均通过除气管与位于电机、控制器膨胀水箱（101）端面上的除气口连通。

3. 根据权利要求1所述的集成式膨胀水箱冷却系统，其特征在于，所述驱动电机（11）、发电机（10）以及电机散热器（8）之间的循环水管上串联有第一水泵（9）；所述驱动电机控制器（4）、发电机控制器（5）以及控制器散热器（7）之间的循环水管上串联有第二水泵（6）。

4. 根据权利要求3所述的集成式膨胀水箱冷却系统，其特征在于，所述第二水泵（6）的出水口、发电机控制器（5）和驱动电机控制器（4）通过水管依次串联。

5. 根据权利要求3所述的集成式膨胀水箱冷却系统，其特征在于，所述第一水泵（9）的出水口、发电机（10）和驱动电机（11）通过水管依次串联。

6. 根据权利要求1-5之一所述的集成式膨胀水箱冷却系统，其特征在于，所述发动机膨胀水箱（102）与电机、控制器膨胀水箱（101）之间通过密闭空腔隔开。