CN113783360A - 一种用于电驱动系统的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于电驱动系统的冷却系统，包括用于润滑减速器的减速器油路和用于冷却电机的电机油路，冷却系统还包括：第一流量调节阀，设于减速器油路与电机油路间；第二流量调节阀，与电机油路连接；油泵，与第一流量调节阀连接，并于经第二流量调节阀流出的油路连接；第一流量调节阀控制流至减速器油路与电机油路的流量分配，第二流量调节阀控制流动至电机定子、电机转子的油流量；油泵控制流动至第一流量调节阀的油流量。采用上述技术方案后，可实现对流入电机/减速器、电机定子/转子的油进行流量调节。

Description

一种用于电驱动系统的冷却系统

技术领域

本发明涉及电驱动系统控制领域，尤其涉及一种用于电驱动系统的冷却系统。

背景技术

随着新能源汽车的快速发展，以及行业层面的大力支持，新能源汽车内的电机作为最关键的部件，近几年发展迅速。根据使用端的各类需求，电机控制策略、冷却策略也逐渐细化和优化。

其中电驱动系统在工作时，各个子系统需要通过油冷的方式润滑和冷却。但现有技术中，油冷的方式较为简单，无法满足在不同工况下对润滑/冷却油需求量不同，或是冷却油流量分配比例无法调节的问题。

因此，需要一种新型的冷却系统，通过油量的优化配置，避免冷却油流量的浪费，从而降低油泵和系统的负载，降低损耗、缩小体积。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种用于电驱动系统的冷却系统，实现对流入电机/减速器、电机定子/转子的油进行流量调节。

本发明公开了一种用于电驱动系统的冷却系统，包括用于润滑减速器的减速器油路和用于冷却电机的电机油路，冷却系统还包括：

第一流量调节阀，设于减速器油路与电机油路间；

第二流量调节阀，与电机油路连接；

油泵，与第一流量调节阀连接，并于经第二流量调节阀流出的油路连接；

第一流量调节阀控制流至减速器油路与电机油路的流量分配，第二流量调节阀控制流动至电机定子、电机转子的油流量；

油泵控制流动至第一流量调节阀的油流量。

优选地，冷却系统还包括：

减速器腔体及设于减速器腔体内的减速器传动模组，与减速器油路连通，其中减速器传动模组包括：

啮合齿面、输入轴第一轴承、输入轴第二轴承、中间轴第一轴承、中间轴第二轴承，分别与减速器油路连接，以接收减速器油路内的冷却油；

滤清器，分别与减速器腔体及油泵连接；

油水换热器，分别与油泵和第一流量调节阀连接，传递已对减速器腔体的内部冷却的冷却油至第一流量调节阀。

优选地，冷却系统还包括：

电机腔体，与减速器腔体连通；

电机，设于电机腔体内，其中，电机包括：

电机轴承、转子轴、定子铁芯，分别与第二流量调节阀连通，以接收由第二流量调节阀分配的冷却油；

定子绕组，分别与定子铁芯和转子轴连接，以接收自定子铁芯和转子轴流出的冷却油；

定子绕组设于电机腔体内，冷却油流经定子绕组后回流至电机腔体，并流动至减速器腔体。

优选地，冷却系统还包括控制模块，与减速器、电机、油泵、第一流量调节阀、第二流量调节阀电连接，接收减速器、电机、油泵的状态信息；

控制模块内配置有针对第一流量调节阀的第一控制策略、针对第二流量调节阀的第二控制策略、电机转速阈值、电驱动系统负载阈值；

第一控制策略和第二流量调节阀基于减速器、电机的状态与电机转速阈值、电驱动系统负载阈值的比较结果控制第一流量调节阀和第二流量调节的开度。

优选地，控制模块比较电机的当前转速与电机转速阈值；

第一控制策略包括：

当当前转速小于电机转速阈值时，控制油泵基于第一流量施加冷却油至第一流量调节阀，第一流量调节阀受控制模块控制，分配流至减速器油路的第一分支流量与电机油路的第二分支流量，第一分支流量小于或等于第二分支流量；

当当前转速大于或等于电机转速阈值时，控制油泵基于第二流量施加冷却油至第一流量调节阀，第一流量调节阀受控制模块控制，分配流至减速器油路的第三分支流量与电机油路的第四分支流量，第三分支流量小于或等于第四分支流量；

第二控制策略包括：

当当前转速小于电机转速阈值时，第二流量调节阀受控制模块控制，分配流至电机转子的第一转子流量和流至电机定子的第一定子流量，第一转子流量大于或等于第一定子流量；

当当前转速大于或等于电机转速阈值时，第二流量调节阀受控制模块控制，分配流至电机转子的第二转子流量和流至电机定子的第二定子流量，第二转子流量小于第二定子流量。

优选地，控制模块比较电驱动系统的当前负载与电驱动系统负载阈值；

第一控制策略包括：

当当前转速小于电机转速阈值，且电驱动系统的当前负载小于电驱动系统负载阈值时，降低第一流量；

当当前转速小于电机转速阈值，且电驱动系统的当前负载大于或等于电驱动系统负载阈值时，增加第一分支流量；

第二控制策略包括：

当当前转速大于或等于电机转速阈值，且电驱动系统的当前负载小于电驱动系统负载阈值时，增加第二定子流量；

当当前转速大于或等于电机转速阈值，且电驱动系统的当前负载大于或等于电驱动系统负载阈值时，增加第二转子流量和第二定子流量，且控制第二转子流量大于第二定子流量。

优选地，控制模块采集电机的电频率、电流、电机效率、电机损耗、定子温度、转子温度、油温中的任意一项或多项以形成减速器、电机、油泵的状态信息。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.综合考虑电机的转速和输出扭矩下调节冷却油的分配，从而确保零部件的良好润滑和高负载下的冷却性能

2.通过流量的合理分配，从而降低对油泵的功率需求，以减少油泵工作所产生的负载；

3.由于具有流量分配作用，因此还可以将电子泵替换为机械泵，基于机械泵实现流量调节，进一步降低成本。

附图说明

图1为符合本发明一优选实施例中冷却系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。

参阅图1，为符合本发明一优选实施例中冷却系统的结构示意图，在该实施例中，冷却系统包括了减速器和电机，而冷却系统的冷却对象，即为减速器和电机。因此，设置有用于润滑减速器的减速器油路和用于冷却电机的电机油路，为控制减速器油路和电机油路在不同工况下的供油方式，冷却系统还包括有第一流量调节阀、第二流量调节阀和油泵，其中，第一流量调节阀设置在减速器油路和电机油路间，第一流量调节阀根据自身的开度调节，调配流动至减速器油路和电机油路的冷却油的比例配置，第二流量调节阀设置在电机油路上，并继而与电机定子和电机转子连接，调配流动至电机定子和电机转子的冷却油的比例配置。而油泵与第一流量调节阀连接，并与经第二流量调节阀流出的油路连接。一方面将整个油路闭合，形成循环油路，另一方面，作为整个油路的全局把控，控制整个油路的流量。

具有上述配置后，可首先控制油泵的工作效率，直接地控制减速器油路和电机油路的冷却效能，再通过对第一流量调节阀的控制，控制冷却油首次分离时的分离流量，再次通过第二流量调节阀的控制，控制冷却油二次分离时的分离流量，使得减速器、电机定子、电机转子在不同工况下，具有不同温度时，接收相应适合的冷却油作冷却，既不会因为冷却油过小而升温过度，也不会因为冷却油过多而浪费功耗。

一优选实施例中，冷却系统还包括：减速器腔体及设于减速器腔体内的减速器传动模组，与减速器油路连通，其中减速器传动模组包括：啮合齿面、输入轴第一轴承、输入轴第二轴承、中间轴第一轴承、中间轴第二轴承，分别与减速器油路连接，以接收减速器油路内的冷却油；滤清器，分别与减速器腔体及油泵连接；油水换热器，分别与油泵和第一流量调节阀连接，传递已对减速器腔体的内部冷却的冷却油至第一流量调节阀。通过减速器腔体及内部的配置，使得第一流量调节阀分配至减速器油路的部分冷却油将对减速器内部完全地冷却。

更进一步地，在电机侧，冷却系统包括：电机腔体，与减速器腔体连通；电机，设于电机腔体内，其中，电机包括：电机轴承、转子轴、定子铁芯，分别与第二流量调节阀连通，以接收由第二流量调节阀分配的冷却油；定子绕组，分别与定子铁芯和转子轴连接，以接收自定子铁芯和转子轴流出的冷却油；定子绕组设于电机腔体内，冷却油流经定子绕组后回流至电机腔体，并流动至减速器腔体。通过电机腔体及内部的配置，经第二流量调节阀分配至电机定子和电机转子的部分冷却油将对电机内部完全地冷却。

上述实施例中，可第一流量调节阀和第二流量调节阀根据减速器的搅油情况，可适当分配齿轴流量，同时根据电机各工况的发热情况，适当分配电机流量，并可根据转速及尾部轴承润滑情况，适当分配定转子流量。

为进一步对油泵、第一流量调节阀、第二流量调节阀控制，冷却系统还包括控制模块，与减速器、电机、油泵、第一流量调节阀、第二流量调节阀电连接，接收减速器、电机、油泵的状态信息，从而可根据上述状态信息形成控制指令。进一步地，控制模块内配置有针对第一流量调节阀的第一控制策略、针对第二流量调节阀的第二控制策略、电机转速阈值、电驱动系统负载阈值；在不同的策略逻辑下，第一控制策略和第二流量调节阀基于减速器、电机的状态与电机转速阈值、电驱动系统负载阈值的比较结果控制第一流量调节阀和第二流量调节的开度，从而做出流量调节。

控制模块根据将电机的当前转速和电机转速阈值比较，将电机转速分为低速状态和高速状态，在不同实施例下，低速状态和高速状态时，第一控制策略和第二控制策略分别包括了：

第一控制策略

当当前转速小于电机转速阈值(低速)时，控制油泵基于第一流量施加冷却油至第一流量调节阀，第一流量调节阀受控制模块控制，分配流至减速器油路的第一分支流量与电机油路的第二分支流量，且第一分支流量小于或等于第二分支流量，也即低速状态下，减速器功耗较低，产生热量较少，主要的冷却油将被分配至电机油路侧；

当当前转速大于或等于电机转速阈值(高速)时，控制油泵基于第二流量施加冷却油至第一流量调节阀，第一流量调节阀受控制模块控制，分配流至减速器油路的第三分支流量与电机油路的第四分支流量，第三分支流量小于或等于第四分支流量，也即高速状态下时，虽然减速器功耗较高，会产不少生热量，但相对地，电机侧的热量更多，仍需要将更多的冷却油分配至电机油路侧。

第二控制策略

当当前转速小于电机转速阈值(低速)时，第二流量调节阀受控制模块控制，分配流至电机转子的第一转子流量和流至电机定子的第一定子流量，第一转子流量大于或等于第一定子流量；

当当前转速大于或等于电机转速阈值(高速)时，第二流量调节阀受控制模块控制，分配流至电机转子的第二转子流量和流至电机定子的第二定子流量，第二转子流量小于第二定子流量。

除转速外，控制模块还将考虑电驱动系统的负载情况，其比较电驱动系统的当前负载与电驱动系统负载阈值，将负载分为低负载状态和高负载状态，在不同实施例下，低负载状态和高负载状态，第一控制策略和第二控制策略分别包括了：

第一控制策略

当当前转速小于电机转速阈值，且电驱动系统的当前负载小于电驱动系统负载阈值时，降低第一流量；

当当前转速小于电机转速阈值，且电驱动系统的当前负载大于或等于电驱动系统负载阈值时，增加第一分支流量。

第二控制策略

当当前转速大于或等于电机转速阈值，且电驱动系统的当前负载小于电驱动系统负载阈值时，增加第二定子流量；

当当前转速大于或等于电机转速阈值，且电驱动系统的当前负载大于或等于电驱动系统负载阈值时，增加第二转子流量和第二定子流量，且控制第二转子流量大于第二定子流量。

换句话说，高转速高负载时，可适当增加减速器流量，保护齿面以及轴承，而高转速低负载情况下适当降低转子流量，提升转子动平衡性能，反之高负载情况下提升电机流量，便于电机散热。或者，高转速工况下，减速器可以通过搅油形成良好的润滑，且油在减速器内部以雾状形式存在，因此可以降低减速器油路的油量，而在高速低负载条件下，冷却油流量主要集中在电机定子，此时出于动平衡的考虑，转子流量较小；高速高负载条件下，在前述的基础上，同时增加定子和转子的流量，并增大转子的流量比例。另一方面，在低转速工况时，进一步低负载条件下，减速器和电机在润滑、发热上均不明显，因此可以通过减少油的供给，来降低整车功耗；而高负载条件下，减速器低速重载，因此需要一定的冷却油去润滑齿面，此时适当提升减速器的流量比例；电机方面，此时的发热主要集中在定子，因此应提升定子的流量。

可以理解的是，除上述第一控制策略和第二控制策略外，可根据不同的工况对应配置针对性的控制策略，或是在整体流量不变、各流量控制阀开度不变的情况下，增大某一流量控制阀的开度，会增加该阀对应油路的流量；而在所有阀开度不变的情况下，增加油泵转速，会增加所有油路的流量。

上述任一实施例中，控制模块采集所述电机的电频率、电流、电机效率、电机损耗、定子温度、转子温度、油温中的任意一项或多项以形成减速器、电机、油泵的状态信息。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种用于电驱动系统的冷却系统，包括用于润滑减速器的减速器油路和用于冷却电机的电机油路，其特征在于，所述冷却系统还包括：

第一流量调节阀，设于所述减速器油路与电机油路间；

第二流量调节阀，与所述电机油路连接；

油泵，与所述第一流量调节阀连接，并与经第二流量调节阀流出的油路连接；

所述第一流量调节阀控制流至减速器油路与电机油路的流量分配，所述第二流量调节阀控制流动至电机定子、电机转子的油流量；

所述油泵控制流动至所述第一流量调节阀的油流量。

2.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括：

减速器腔体及设于所述减速器腔体内的减速器传动模组，与所述减速器油路连通，其中所述减速器传动模组包括：

啮合齿面、输入轴第一轴承、输入轴第二轴承、中间轴第一轴承、中间轴第二轴承，分别与所述减速器油路连接，以接收减速器油路内的冷却油；

滤清器，分别与所述减速器腔体及油泵连接；

油水换热器，分别与所述油泵和第一流量调节阀连接，传递已对减速器腔体的内部冷却的冷却油至所述第一流量调节阀。

3.如权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括：

电机腔体，与所述减速器腔体连通；

电机，设于所述电机腔体内，其中，所述电机包括：

电机轴承、转子轴、定子铁芯，分别与所述第二流量调节阀连通，以接收由第二流量调节阀分配的冷却油；

定子绕组，分别与所述定子铁芯和转子轴连接，以接收自定子铁芯和转子轴流出的冷却油；

所述定子绕组设于所述电机腔体内，冷却油流经定子绕组后回流至电机腔体，并流动至减速器腔体。

4.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，冷却系统还包括控制模块，与所述减速器、电机、油泵、第一流量调节阀、第二流量调节阀电连接，接收所述减速器、电机、油泵的状态信息；

所述控制模块内配置有针对第一流量调节阀的第一控制策略、针对第二流量调节阀的第二控制策略、电机转速阈值、电驱动系统负载阈值；

所述第一控制策略和第二流量调节阀基于减速器、电机的状态与电机转速阈值、电驱动系统负载阈值的比较结果控制所述第一流量调节阀和第二流量调节的开度。

5.如权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，所述控制模块比较电机的当前转速与电机转速阈值；

所述第一控制策略包括：

当当前转速小于电机转速阈值时，控制所述油泵基于第一流量施加冷却油至所述第一流量调节阀，所述第一流量调节阀受所述控制模块控制，分配流至减速器油路的第一分支流量与电机油路的第二分支流量，所述第一分支流量小于或等于所述第二分支流量；

当当前转速大于或等于电机转速阈值时，控制所述油泵基于第二流量施加冷却油至所述第一流量调节阀，所述第一流量调节阀受所述控制模块控制，分配流至减速器油路的第三分支流量与电机油路的第四分支流量，所述第三分支流量小于或等于所述第四分支流量；

所述第二控制策略包括：

当当前转速小于电机转速阈值时，所述第二流量调节阀受所述控制模块控制，分配流至电机转子的第一转子流量和流至电机定子的第一定子流量，所述第一转子流量大于或等于第一定子流量；

当当前转速大于或等于电机转速阈值时，所述第二流量调节阀受所述控制模块控制，分配流至电机转子的第二转子流量和流至电机定子的第二定子流量，所述第二转子流量小于第二定子流量。

6.如权利要求5所述的冷却系统，其特征在于，所述控制模块比较电驱动系统的当前负载与电驱动系统负载阈值；

所述第一控制策略包括：

当当前转速小于电机转速阈值，且电驱动系统的当前负载小于电驱动系统负载阈值时，降低所述第一流量；

当当前转速小于电机转速阈值，且电驱动系统的当前负载大于或等于电驱动系统负载阈值时，增加第一分支流量；

所述第二控制策略包括：

当当前转速大于或等于电机转速阈值，且电驱动系统的当前负载小于电驱动系统负载阈值时，增加第二定子流量；

当当前转速大于或等于电机转速阈值，且电驱动系统的当前负载大于或等于电驱动系统负载阈值时，增加第二转子流量和第二定子流量，且控制第二转子流量大于第二定子流量。

7.如权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，所述控制模块采集所述电机的电频率、电流、电机效率、电机损耗、定子温度、转子温度、油温中的任意一项或多项以形成减速器、电机、油泵的状态信息。

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