一种电机油冷系统、控制方法和车辆与流程

1.本发明涉及电机技术领域，尤其涉及电机油冷系统、控制方法和车辆。


背景技术：

2.随着新能源汽车等应用对电机功率密度及转矩密度要求越来越高，在高功率密度和高转矩密度的指标下，电机温升是最难攻克的环节，且伴随着驱动集成化的发展趋势，当前的二合一、三合一、多合一、集成式混动系统、轮毂电机这些也对电机系统的散热能力提出更高的要求。其中，油冷技术是为当前的主流的散热方式，相对于水冷技术而言，其绝缘性能良好，油的沸点和凝点要比水要高，使冷却液在低温下不易结冰，高温下不易沸腾。
3.相关技术中存在有以下几种电机冷却系统：其一，在电机壁面设计冷却液槽，采用与燃油类发动机的冷却液冷却的类似方式。但电机产热的机理与发动机不同，发动机的热主要是汽油在发动机内部燃烧产生的热，电机主要是内部结构相互摩擦，及电能向动能转换的过程中产生的热，因此，导致这种方式冷却效率差。其二，通过设置外置油冷器来解决高温下电机的散热问题，但并未对低温和除气问题做出处理，分别会出现低温下油阻高和油冷器内因有部分空气串入使得散热效果差的问题。其三，采用四通结构的油冷系统，但管路布置困难，成本大，且无整体热管理逻辑。


技术实现要素：

4.鉴于此，本技术实施例提供一种电机油冷系统、控制方法和车辆，实现了电机冷却效率高，电机热管理控制逻辑性强的特点。
5.为达到上述目的，本技术实施例第一方面提供一种电机油冷系统，其包括换热段、油泵、风冷器、温度传感器和控制器。其中，换热段用于与电机换热；油泵与换热段形成第一循环回路；风冷器与第一循环回路通过切换阀并联，这里，油泵、换热段和风冷器形成第二循环回路；温度传感器，设置在第一循环回路和第二循环回路的公共路径上，用于检测流过其处的油温；控制器与切换阀和温度传感器电联接，用于根据温度传感器检测到的温度控制切换阀动作，以切换第一循环回路和第二循环回路。
6.具体地，在换热段，冷却油经过电机内部的定子总成、转子总成及壳体等部位时会对其起到冷却作用；当电机内部温度处于低温时，采用油泵与换热段形成的第一循环回路作为散热回路，这时，依靠冷却油在电机内部结构中充分流动来进行散热；当电机内部温度处于高温时，采用油泵、换热段和风冷器形成第二循环回路作为散热回路，这时，从电机流出的高温冷却油经过外接风冷器换热变成低温冷却油后流入电机内部，实现对电机内部的散热，冷却油从电机高温出低温进，如此循环往复，使整个电机处于合理的温度范围内。这里，油泵为整个循环回路中冷却油的流通提供动力保证。如此设计，可提高散热率，且能保证冷却油的充分流动。
7.进一步地，设置在第一循环回路和第二循环回路的公共路径上的温度传感器，用于检测流过其处的油温；且温度传感器和切换阀与控制器电联接。切换阀可以对第一循环
回路和第二循环回路作出切换动作，控制器用于根据温度传感器检测到的温度控制切换阀动作，以切换第一循环回路和第二循环回路。诸如，当温度传感器检测出的油温温度低于预设值时，控制器控制切换阀开启第一循环回路，关闭第二循环回路；当温度传感器检测出的油温温度高于预设值时，控制器控制切换阀开启第二循环回路，关闭第一循环回路，如此设计，可实现对电机冷却系统热管理的自动控制，从而提高电机冷却系统的冷却效率。
8.需要说明的是，这里，换热段是指冷却油从流入电机内部到冷却油流出电机内部的这一段，即实现电机热交换的这一段。
9.进一步需要说明的是，温度传感器的数量这里不作限定。诸如，有可以用来检测油温信息的多个温度传感器，以及有可以用来检测电机壳体温度、电机内其它部件处温度的多个温度传感器。另外，温度传感器设置的位置这里不作限定，比如，有设置电机内部电子控制件上的，又或者有设置在电机的壳体上的等等。
10.在本技术的一种可能的实现方式中，温度传感器设置在换热段内。由于冷却油是在换热段与电机进行换热，如此设置，便于温度传感器来持续检测油温信息，进而反馈给控制器使其控制切换阀作出动作响应。
11.在本技术的一种可能的实现方式中，换热段设有集油盒，集油盒用于收集风冷器冷却后的油和电机转子溅起的油，集油盒对应电机发热部位设有引油出口。
12.需要说明的是，由于电机产热的机理与传统燃油发动机不同，燃油发动机的热主要是燃油在发动机内部燃烧产生的热，电机主要是内部结构相互摩擦，及电能向动能转换的过程中产生的热。因此，设置集油盒并在集油盒对应电机发热部位设有出油口的设计，其冷却油直接与电机产热部位相接触，使得冷却效率高，而且还能对电机内部摩擦部件起到润滑效果。
13.这里，集油盒的材质不作限定，具体可使用铝合金板材或型材制成，也可以选用铜、铁等其他金属，相比较，铝合金的导热率高、钎焊性能好、焊接可靠性高、易加工、易轧制成型，生产成本低，适宜大批量生产，且有利于提高传热速度。另外，集油盒的形状不作限定，其集油盒的底部设有多个出油口，用于将冷却油引入电机产热部件上。
14.在本技术的一种可能的实现方式中，切换阀为三通电磁阀，三通电磁阀用于对第一循环回路和第二循环回路作出切换动作，另外三通电磁阀相对于三通温度调节阀等三通调节阀而言，更适用于与控制器电联接后，通过控制器对三通电磁阀作出动作控制，以在第一循环回路和第二循环回路进行切换。
15.在本技术的一种可能的实现方式中，风冷器内部形成有冷却油室，冷却油室外部设有多个散热翅片。其中，冷却油室用于暂存冷却油，并作为冷却油的换热空间；另外，多个散热翅片的设计，可以增加与冷却油的接触面积，进而增加换热效果。这里，多个散热翅片也可以被替代为多个散热管的形式，相比较而言，散热翅片易加工，成本低，且更容易冷却油的流通。
16.需要说明的是，多个散热翅片沿冷却油流通的方向设置，如此，一方面对冷却油有导流和缓流作用，另一方可以更大程度的增加与冷却油的接触面积，实现良好的散热效果。
17.进一步需要说明的是，散热翅片的材质这里不作限定。例如，散热翅片可以为铝合金材质、铜合金材质等，相比较而言，铝合金的钎焊性能好、焊接可靠性高、易加工、易轧制成型，生产成本低，适宜大批量生产，因此本技术的散热翅片为铝合金材质。
18.在本技术的一种可能的实现方式中，风冷器包括出油口，出油口位于冷却油室顶部，风冷器内设有增压油泵。由于电机内部的冷却油一般液面很低，在整车环境下电机的最低油面高度一般会小于风冷器的布置高度，会导致风冷器超过电机最低油面的部分有空气串入，无法达到预期的散热效果，而将出油口设置在冷却油室顶部，如此设置，能确保风冷器内充满冷却油后，冷却油才能从出油口流出，从而避免风冷器内冷却油上部分有空气串入，实现了良好的散热效果。另外，由于电机内冷却油在低温和高温两种情况下，阻力相差很大，低温时油阻很高，如此通过设置油泵可保证对冷却油的驱动力，使冷却油从冷却油室顶部的出油口流出。
19.本技术实施例第二方面提供一种车辆，具体涉及一种新能源车辆，包括上述的任意一种电机油冷系统，用于解决车辆电机的散热问题。
20.本技术实施例第三方面提供一种电机油冷系统控制方法，包括持续采集循环回路内的油温信息，当油温信息位于某个预设阈值区间内，对应执行目标指令。
21.具体地，设置在第一循环回路和第二循环回路的公共路径上的温度传感器，用于持续检测流过其处的油温；且温度传感器和切换阀与控制器电联接。切换阀可以对第一循环回路和第二循环回路作出切换动作，控制器用于根据温度传感器检测到的温度控制切换阀动作，以切换第一循环回路和第二循环回路。诸如，当温度传感器检测出的油温温度低于预设阈值区间时，控制器控制切换阀开启第一循环回路，关闭第二循环回路；当温度传感器检测出的油温温度高于预设阈值区间时，控制器控制切换阀开启第二循环回路，关闭第一循环回路，如此设计，可实现对电机冷却系统热管理的自动控制，从而提高电机冷却系统的冷却效率。
22.在本技术的一种可能的实现方式中，电机油冷系统控制方法包括：当油温信息位于第一预设阈值区间，目标指令为开启第一循环回路；关闭第二循环回路；
23.当油温信息位于第二预设阈值区间，目标指令为开启第二循环回路；关闭第一循环回路；
24.当油温信息位于第三预设阈值区间，目标指令为开启第二循环回路；关闭第一循环回路，且风冷器的风机低档运转；
25.当油温信息位于第四预设阈值区间，目标指令为开启第二循环回路；关闭第一循环回路，且风冷器的风机高档运转。
26.如此方式，可实现根据油温信息的不同预设阈值区间，目标指令作出不同动作响应，使得热管理控制方法更智能，更高效，从而在实现对电机有效散热的基础上，也降低了系统能耗。
27.在本技术的一种可能的实现方式中，电机油冷系统控制方法包括持续采集电机的元件的温度信息，当超过预设温度时，目标指令为开启第二循环回路；关闭第一循环回路，且风冷器的风机高档运转。如此，不仅对实现能电机的有效散热，也能对整个电机系统实现过温保护功能，防止电机元件在高温环境下出现损坏，实现了对整车控制单元的保护作用。
附图说明
28.图1为本技术实施例提供的一种电机油冷系统整体工作原理示意图；
29.图2为本技术实施例提供的一种集油盒、引油出口、摩擦部的示意图；
30.图3为本技术实施例提供的一种风冷器的结构示意图；
31.图4为本技术实施例提供的一种电机油冷系统控制方法的流程示意图。
32.附图标记：
33.1-电机；2-风冷器；21-冷却油室；22-散热翅片；23-出油口；3-温度传感器；4-集油盒；41-引油出口；42-摩擦部；5-切换阀；6-油泵。
具体实施方式
34.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。
35.在本技术实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
36.此外，在本技术实施例中，“上”、“下”、“左”以及“右”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
37.在本技术实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。
38.在本技术实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
39.在本技术实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
40.本技术实施例提供了一种车辆，具体涉及一新能源车辆，包括一种电机油冷系统，可有效解决车辆电散热问题。
41.其中，参照图1、图2和图3，电机油冷系统包括换热段、油泵6、风冷器2、温度传感器3和控制器。其中，换热段用于与电机1换热；油泵6与换热段形成第一循环回路；风冷器2与第一循环回路通过切换阀5并联，这里，油泵6、换热段和风冷器2形成第二循环回路；温度传感器3，设置在第一循环回路和第二循环回路的公共路径上，用于检测流过其处的油温；控制器与切换阀5和温度传感器3电联接，用于根据温度传感器3检测到的温度控制切换阀5动作，以切换第一循环回路和第二循环回路。
42.具体地，在换热段，冷却油经过电机1内部的定子总成、转子总成及壳体等部位时会对其起到冷却作用；当电机1内部温度处于低温时，采用油泵6与换热段形成的第一循环
回路作为散热回路，这时，依靠冷却油在电机1内部结构中充分流动来进行散热；当电机1内部温度处于高温时，采用油泵6、换热段和风冷器2形成第二循环回路作为散热回路，这时，从电机1流出的高温冷却油经过外接风冷器2换热变成低温冷却油后流入电机1内部，实现对电机1内部的散热，冷却油从电机1高温出低温进，如此循环往复，使整个电机1处于合理的温度范围内。这里，油泵6为整个循环回路中冷却油的流通提供动力保证。如此设计，可提高散热率，且能保证冷却油的充分流动。
43.进一步地，设置在第一循环回路和第二循环回路的公共路径上的温度传感器3，用于检测流过其处的油温；且温度传感器3和切换阀5与控制器电联接。切换阀5可以对第一循环回路和第二循环回路作出切换动作，控制器用于根据温度传感器3检测到的温度控制切换阀5动作，以切换第一循环回路和第二循环回路。诸如，当温度传感器3检测出的油温温度低于预设值时，控制器控制切换阀5开启第一循环回路，关闭第二循环回路；当温度传感器3检测出的油温温度高于预设值时，控制器控制切换阀5开启第二循环回路，关闭第一循环回路，如此设计，可实现对电机冷却系统热管理的自动控制，从而提高电机1冷却系统的冷却效率。
44.需要说明的是，这里，换热段是指冷却油从流入电机1内部到冷却油流出电机1内部的这一段，即实现电机1热交换的这一段。
45.进一步需要说明的是，温度传感器3的数量这里不作限定。诸如，有可以用来检测油温信息的多个温度传感器3，以及有可以用来检测电机1壳体温度、电机1内其它部件处温度的多个温度传感器3。另外，温度传感器3设置的位置这里不作限定，比如，有设置电机1内部电子控制件上的，又或者有设置在电机1的壳体上的等等。
46.在一些实施例中，参照图1，图2和图3，温度传感器3设置在换热段内。由于冷却油是在换热段与电机1进行换热，如此设置，便于温度传感器3来持续检测油温信息，进而反馈给控制器使其控制切换阀5作出动作响应。
47.进一步地，参照图1，图2和图3，换热段设有集油盒4，集油盒4用于收集风冷器2冷却后的油和电机转子溅起的油，集油盒4对应电机1发热部位设有引油出口41。
48.需要说明的是，由于电机1产热的机理与传统燃油发动机不同，燃油发动机的热主要是燃油在发动机内部燃烧产生的热，电机1主要是内部结构相互摩擦，及电能向动能转换的过程中产生的热。因此，设置集油盒4并在集油盒4对应电机发热部位设有引油出口41的设计，其冷却油直接与电机1机内部摩擦部42相接触，使得冷却效率高，而且还能对电机1内部摩擦部42起到润滑效果。
49.这里，集油盒4的材质不作限定，具体可使用铝合金板材或型材制成，也可以选用铜、铁等其他金属，相比较，铝合金的导热率高、钎焊性能好、焊接可靠性高、易加工、易轧制成型，生产成本低，适宜大批量生产，且有利于提高传热速度。另外，集油盒4的形状不作限定，其集油盒4的底部设有多个引油出口41，用于将冷却油引入电机1产热的摩擦部42上。
50.在一些实施例中，参照图1，切换阀5为三通电磁阀，三通电磁阀用于对第一循环回路和第二循环回路作出切换动作，另外三通电磁阀相对于三通温度调节阀等三通调节阀而言，更适用于与控制器电联接后，通过控制器对三通电磁阀作出动作控制，以在第一循环回路和第二循环回路进行切换。
51.在一些实施例中，参照图1和图3，风冷器2内部形成有冷却油室21，冷却油室21外
部设有多个散热翅片22。其中，冷却油室21用于暂存冷却油，并作为冷却油的换热空间；另外，多个散热翅片22的设计，可以增加与冷却油的接触面积，进而增加换热效果。这里，多个散热翅片22也可以被替代为多个散热管的形式，相比较而言，散热翅片22易加工，成本低，且更容易冷却油的流通。
52.需要说明的是，多个散热翅片22沿冷却油流通的方向设置，如此，一方面对冷却油有导流和缓流作用，另一方可以更大程度的增加与冷却油的接触面积，实现良好的散热效果。
53.进一步需要说明的是，散热翅片22的材质这里不作限定。例如，散热翅片22可以为铝合金材质、铜合金材质等，相比较而言，铝合金的钎焊性能好、焊接可靠性高、易加工、易轧制成型，生产成本低，适宜大批量生产，因此本技术的散热翅片22为铝合金材质。
54.另外，风冷器2两侧冷却油室21横截面积大于散热翅片22的横截面积，确保散热翅片22可以全部被利用，提高散热效率。
55.在一些实施例中，参照图1，图2和图3，风冷器2包括出油口23，出油口23位于冷却油室21顶部，风冷器2内设有增压油泵。由于电机1内部的冷却油一般液面很低，在整车环境下电机1的最低油面高度一般会小于风冷器2的布置高度，会导致风冷器2超过电机1最低油面的部分有空气串入，无法达到预期的散热效果，而将出油口23设置在冷却油室21顶部，如此设置，能确保风冷器2内充满冷却油后，冷却油才能从出油口23流出，从而避免风冷器2内冷却油上部分有空气串入，实现了良好的散热效果。另外，由于电机1内冷却油在低温和高温两种情况下，阻力相差很大，低温时油阻很高，如此通过设置油泵6可保证对冷却油的驱动力，使冷却油从冷却油室21顶部的出油口23流出。
56.本技术实施例提供一种电机油冷系统控制方法，参照图1和图4，持续采集循环回路内的油温信息，当油温信息位于某个预设阈值区间内，对应执行目标指令。具体地，设置在第一循环回路和第二循环回路的公共路径上的温度传感器3，用于持续检测流过其处的油温；且温度传感器3和切换阀5与控制器电联接。切换阀5可以对第一循环回路和第二循环回路作出切换动作，控制器用于根据温度传感器3检测到的温度控制切换阀5动作，以切换第一循环回路和第二循环回路。诸如，当温度传感器3检测出的油温温度低于预设阈值区间时，控制器控制切换阀5开启第一循环回路，关闭第二循环回路；当温度传感器3检测出的油温温度高于预设阈值区间时，控制器控制切换阀5开启第二循环回路，关闭第一循环回路，如此设计，可实现对电机冷却系统热管理的自动控制，从而提高电机冷却系统的冷却效率。
57.在一些实施例中，参照图4，当油温信息位于第一预设阈值区间，例如当油温低于40℃时，目标指令为开启第一循环回路；关闭第二循环回路,此时，油温温度较低，采用第一循环回路，即小循环回路，保证电机内部温度处于合理范围内。当油温信息位于第二预设阈值区间，诸如，油温信息为40℃～60℃时，目标指令为开启第二循环回路，即开启大循环回路；关闭第一循环回路；当油温信息位于第三预设阈值区间，油温信息为60℃～80℃时，目标指令为开启第二循环回路；关闭第一循环回路，此时，由于电机温度较高，第一循环回路已不能保证电机处理合理的温度，需要风冷器的风机低档运转来对电机实施有效散热；当油温信息位于第四预设阈值区间，诸如，油温信息为高于80℃时，此时，电机内部温度已处于高温状态，目标指令为开启第二循环回路；关闭第一循环回路，且风冷器的风机高档运转，以此来达到电机有效散热的目的。
58.如此方式，可实现根据油温信息的不同预设阈值区间，目标指令作出不同动作响应，使得热管理控制方法更智能，更高效，从而在实现对电机有效散热的基础上，也降低了系统能耗。
59.需要说明的是，实施例给出的诸如油温信息为40℃～60℃、60℃～80℃等预设阈值区间仅作为实施例的一种，其预设阈值区间可以根据实际情况设定。
60.进一步地，参照图4，电机油冷系统控制方法包括持续采集电机的元件的温度信息，当超过预设温度时，目标指令为开启第二循环回路；关闭第一循环回路，且风冷器的风机高档运转。如此，不仅对实现能电机的有效散热，也能对整个电机系统实现过温保护功能，防止电机元件在高温环境下出现损坏，实现了对整车控制单元的保护作用。
61.上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上仅为本技术的优选实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。