TWM616667U - 電動車冷卻系統 - Google Patents

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Abstract

本創作關於一種電動車冷卻系統，包含一整車控制器(VCU)、一馬達控制器、一馬達、一車載充電器、一電子水泵以及一散熱水盤，其中，該電子水泵、該車載充電器、該馬達控制器、該馬達以及該散熱水盤透過管路依序連接成一循環冷卻水路；該整車控制器或該水泵控制器可依據該循環冷卻水路的水溫，控制該電子水泵運作於一閒置模式或一工作模式，在該工作模式中，該整車控制器根據該循環冷卻水路的水溫及馬達轉速，即時控制該電子水泵運作於一較佳的轉速，以確保良好的冷卻效率。

Description

電動車冷卻系統
本創作關於一種電動車的冷卻系統，特別是指一種可以有效提升馬達工作效率的冷卻系統。
機車的冷卻系統大致可分為氣冷式及水冷式兩大類，氣冷式主要是利用氣流達到熱交換目的，而水冷式系統則是透過密封在迴路的冷卻液體不斷地循環通過待冷卻裝置，藉此達成冷卻目的。
在電動機車的現有水冷卻系統中，主要是利用機械式的方式驅動，即馬達會透過皮帶或其它傳統機構帶動水泵運轉，一旦馬達啟動，水泵便會跟著同步運轉。但是該傳統水冷卻系統的水泵轉速只能跟著馬達轉速升高或降低，無法對水泵單獨調整運轉速度，例如無法隨著車輛內部裝置的實際溫度提升轉速。除此以外，因為水泵是由馬達所帶動運轉，也因此會消耗部分馬達產生的動力，因而會降低馬達的效率。
[新型所欲解決之技術問題]
本創作提供一種電動車冷卻系統，以克服現有冷卻系統以電動車的馬達透過皮帶驅動機械水泵而消耗馬達動力之缺點。
[解決問題之技術手段]
依據本創作一較佳實施例，該電動車冷卻系統包含：
一整車控制器；
一馬達控制器，電性連接該整車控制器並控制一馬達；
一車載充電器，電性連接該整車控制器；
一電子水泵，透過一水泵控制器電性連接該整車控制器；
一散熱水盤；
其中，該電子水泵、該車載充電器、該馬達控制器、該馬達以及該散熱水盤透過管路依序連接成一循環冷卻水路；該整車控制器依據該循環冷卻水路的水溫，控制該電子水泵運作於一閒置模式或一工作模式；
在該工作模式中，該整車控制器根據該循環冷卻水路的水溫及馬達轉速而控制電子水泵的轉速。
依據本創作另一較佳實施例，該電動車冷卻系統包含有：
一整車控制器；
一馬達控制器，電性連接該整車控制器並控制一馬達；
一車載充電器，電性連接該整車控制器；
一電子水泵，透過一水泵控制器電性連接該整車控制器；
一散熱水盤；
其中，該電子水泵、該車載充電器、該馬達控制器、該馬達以及該散熱水盤透過管路依序連接成一循環冷卻水路；該水泵控制器依據該循環冷卻水路的水溫，控制該電子水泵運作於一閒置模式或一工作模式；
在該工作模式中，該水泵控制器根據該循環冷卻水路的水溫及馬達轉速而控制電子水泵的轉速。
[新型之功效]
本創作利用該電子水泵輸出冷卻液，而不需以馬達透過皮帶或其它傳動機構帶動水泵，可節省馬達之動力；且可根據電動車的實際狀態，即時調整該電子水泵運作在對應的較佳轉速，避免電動車內部元件的溫度過度升高。
請參考圖1，本創作的電動車冷卻系統，包含一電動車的馬達10、一馬達控制器20、一車載充電器30、一散熱水盤40、一電子水泵50以及一整車控制器(VCU)60。
該馬達10提供電動車的整車動力，在該馬達10上設有一第一溫度傳感器71以感測該馬達10的溫度。
該馬達控制器20電性連接該馬達10，控制該馬達10運作並接收一馬達轉速，例如透過一霍爾感應器得知該馬達10的轉速，在該馬達控制器20上設有一第二溫度傳感器72以感測該馬達控制器20的溫度。
該車載充電器30控制電動車的電池組的充電作業，在該車載充電器30上設有一第三溫度傳感器73以感測該車載充電器30的溫度。
該散熱水盤40提供散熱作用，在該散熱水盤40上設有一第四溫度傳感器74以感測水溫F；其中，該散熱水盤40可搭配一風扇共同運作，該風扇可以提高散熱水盤40的冷卻效率。
該電子水泵50由一水泵控制器55所控制，該電子水泵50推動冷液體於管路中循環，有別於傳統的機械式水泵50，該電子水泵50可由該水泵控制器55獨立調整水泵轉速。
該整車控制器60電性連接該第一溫度傳感器71～第四溫度傳感器74，獲得各溫度傳感器71~74測得的溫度數據，該電性連接可透過導線。該整車控制器60進一步透過控制器區域網路匯流排(CAN BUS)電連接該水泵控制器55及馬達控制器20，與該水泵控制器55及馬達控制器20交握訊息，例如馬達轉速、水泵轉速、水溫、故障訊息等。
本創作根據測得的水溫F與一水溫設定值相比較，當水溫F小於或等於該水溫設定值時，控制該電子水泵50操作在一閒置模式(idle mode)；當水溫F大於該水溫設定值時，控制該電子水泵50操作在一工作模式(normal mode)。在該閒置模式時，該電子水泵50以一第一轉速rpm_1運作一第一工作時間t1_work，再停止一第一等待時間t1_stop，如此週而復始地循環，其中，該第一轉速rpm_1可為0，代表在該閒置模式時該電子水泵50不運轉；或是該。由於馬達10適合的工作溫度約在攝氏90~95度之間，在冷車啟動時若立即開啟電子水泵50運轉恐減緩馬達10的升溫速度，為避免馬達10的溫升較慢而降低其工作效率，因此本創作可在水溫未達該水溫設定值時，控制該電子水泵50運作於該閒置模式。
當水溫到達該水溫設定值後，即可控制該電子水泵50進入正常工作模式。請參考圖2所示，在該工作模式中，該電子水泵50依據一水泵轉速命令表中的轉速值維持運轉。該水泵轉速命令表是參考水溫F以及馬達轉速共同制訂出對應的不同的轉速命令，在此表格中，橫軸表示水溫F從89℃～104℃的數據，縱軸表示馬達轉速的數據，該不同的轉速命令可以是藉由實際測試而調校獲得；舉例來說，當測得的水溫F為95℃、馬達轉速為6000rpm時，該電子水泵50在工作模式下的運轉轉速經查表得知轉速命令為5000rpm，代表該電子水泵50應根據該轉速命令維持在5000rpm的運轉。當電子水泵50運轉在工作模式時，可以參考當下的水溫F、馬達轉速，動態調整該電子水泵50運作在不同的較佳轉速，以有效控制水溫，提升馬達10的工作效率。
在一實施例中，該整車控制器60中內建該水泵轉速命令表，由該整車控制器60根據測得的水溫F執行上述電路控制動作，該整車控制器60依據感測到的數據判斷應執行閒置模式或工作模式。在工作模式時，該整車控制器60查表獲得一轉速命令，該轉速命令傳輸給該水泵控制器55，使該水泵控制器55根據該轉速命令控制電子水泵50維持在指定的轉速。
在另一實施例中，由該水泵控制器55中內建該水泵轉速命令表，水泵控制器55根據從該整車控制器60提供的水溫F資訊執行上述電路控制動作，該水泵控制器55依據感測到的數據判斷應執行閒置模式或工作模式。在工作模式時，該水泵控制器55查表獲得一轉速命令，並根據該轉速命令控制電子水泵50維持在指定的轉速。
該電子水泵50還可以在馬達10停止後，再持續維持運作一段時間，避免車輛熄火後馬達10因溫度劇烈上升而造成損壞。
請參考圖3所示，為本創作電動車冷卻系統的冷卻循環水路示意圖，在本創作的馬達10、馬達控制器20、車載充電器30、散熱水盤40、電子水泵50上均設有一入水口11、21、31、41、51及一出水口12、22、32、42、52，透過管路依序相接而形成一密閉式的循環冷卻水路，從電子水泵50從自其出水口52流出的冷卻水依序經過車載充電器30、馬達控制器20、馬達10、散熱水盤40，冷卻水經過散熱水盤40冷卻之後再回到電子水泵50的入水口51，圖中以箭號表示水路的循環路徑。
上述本創作的馬達10、馬達控制器20、車載充電器30、散熱水盤40、電子水泵50完成管路連接後的實際相對配置如圖4、圖5所示；該等裝置組裝在車架時，其位置約位在電動車的電池組下方，其中，該散熱水盤40及車載充電器30位在靠近車子前輪的一側，在該散熱水盤40與馬達10之間構成一縱向空間，該電子水泵50即設在該縱向空間中，充分利用車輛內的有限空間，使整體的配置更為緊緻化，而該馬達控制器20設在該馬達10的下方。
綜上所述，本創作電動車冷卻系統可以根據感測到的水路水溫及馬達轉速，控制該電動水泵合適的運轉轉速，除了可以避免浪費電力以外，可以有效控制水溫，提升馬達的工作效率，能夠更加精確掌握整車工作溫度。因此該電子水泵不是透過皮帶傳動，亦可以減少馬達的動力消耗。
10:馬達 20:馬達控制器 30:車載充電器 40:散熱水盤 50:電子水泵 55:水泵控制器 60:整車控制器 71:第一溫度傳感器 72:第二溫度傳感器 73:第三溫度傳感器 74:第四溫度傳感器 11,21,31,41,51:入水口 12,22,32,42,52:出水口 F:水溫
圖1：本創作電動車冷卻系統的系統方塊圖。 圖2：本創作的水泵轉速查表示意圖。 圖3：本創作電動車冷卻系統的冷卻循環迴路示意圖。 圖4：本創作電動車冷卻系統的外觀示意圖。 圖5：本創作電動車冷卻系統安裝在電動機車的示意圖。
10:馬達
20:馬達控制器
30:車載充電器
40:散熱水盤
50:電子水泵
55:水泵控制器
60:整車控制器
71:第一溫度傳感器
72:第二溫度傳感器
73:第三溫度傳感器
74:第四溫度傳感器
F:水溫

Claims (14)

  1. 一種電動車冷卻系統，包含： 一整車控制器； 一馬達控制器，電性連接該整車控制器並控制一馬達； 一車載充電器，電性連接該整車控制器； 一電子水泵，透過一水泵控制器電性連接該整車控制器； 一散熱水盤； 其中，該電子水泵、該車載充電器、該馬達控制器、該馬達以及該散熱水盤透過管路依序連接成一循環冷卻水路；該整車控制器依據該循環冷卻水路的水溫，控制該電子水泵運作於一閒置模式或一工作模式； 在該工作模式中，該整車控制器根據該循環冷卻水路的水溫及馬達轉速而控制電子水泵的轉速。
  2. 如請求項1所述之電動車冷卻系統，其中，當該整車控制器判斷該循環冷卻水路的水溫小於或等於一水溫設定值，控制該電子水泵運作於該閒置模式；當判斷該循環冷卻水路的水溫大於該水溫設定值，控制該電子水泵運作於該工作模式。
  3. 如請求項1所述之電動車冷卻系統，其中，該整車控制器內建一水泵轉速命令表，其中，該整車控制器根據該循環冷卻水路的水溫及馬達轉速，於該水泵轉速命令表中查找出一對應的轉速命令，控制該電子水泵在該工作模式下根據該對應的轉速命令運作。
  4. 如請求項3所述之電動車冷卻系統，其中，該整車控制器控制該電子水泵在該閒置模式下停止運轉。
  5. 如請求項1所述之電動車冷卻系統，其中，該散熱水盤係設有一溫度傳感器，用以感測該循環冷卻水路的水溫。
  6. 如請求項1所述之電動車冷卻系統，其中，該散熱水盤及車載充電器鄰近該電動車的前輪，該電子水泵設在該散熱水盤與馬達之間。
  7. 如請求項1所述之電動車冷卻系統，該馬達控制器設置在該馬達的下方。
  8. 一種電動車冷卻系統，包含： 一整車控制器； 一馬達控制器，電性連接該整車控制器並控制一馬達； 一車載充電器，電性連接該整車控制器； 一電子水泵，透過一水泵控制器電性連接該整車控制器； 一散熱水盤； 其中，該電子水泵、該車載充電器、該馬達控制器、該馬達以及該散熱水盤透過管路依序連接成一循環冷卻水路；該水泵控制器依據該循環冷卻水路的水溫，控制該電子水泵運作於一閒置模式或一工作模式； 在該工作模式中，該水泵控制器根據該循環冷卻水路的水溫及馬達轉速而控制電子水泵的轉速。
  9. 如請求項8所述之電動車冷卻系統，其中，當該水泵控制器判斷該循環冷卻水路的水溫小於或等於一水溫設定值，控制該電子水泵運作於該閒置模式；當判斷該循環冷卻水路的水溫大於該水溫設定值，控制該電子水泵運作於該工作模式。
  10. 如請求項8所述之電動車冷卻系統，其中，該水泵控制器內建一水泵轉速命令表，其中，該水泵控制器根據該循環冷卻水路的水溫及馬達轉速，於該水泵轉速命令表中查找出一對應的轉速命令，控制該電子水泵在該工作模式下以該對應的轉速命令運作。
  11. 如請求項10所述之電動車冷卻系統，其中，該水泵控制器控制該電子水泵在該閒置模式下停止運轉。
  12. 如請求項8所述之電動車冷卻系統，其中，該散熱水盤係設有一溫度傳感器，用以感測該循環冷卻水路的水溫。
  13. 如請求項8所述之電動車冷卻系統，其中，該散熱水盤及車載充電器鄰近該電動車的前輪，該電子水泵設在該散熱水盤與馬達之間。
  14. 如請求項8所述之電動車冷卻系統，該馬達控制器設置在該馬達的下方。
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