CN115574077B - 一种双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电驱桥技术领域，具体涉及一种双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构，包括润滑油循环***以及冷却水循环***；润滑油循环***包括依次相连的驱动桥油底壳、润滑油泵以及中冷器，润滑油泵能够将驱动桥油底壳内的润滑油抽取至中冷器内，润滑油经中冷器后重新进入驱动桥油底壳；冷却水循环***包括依次相连的冷却水泵、电子节温器、中冷器以及蜡式节温器，冷却水泵能够将冷却水泵送并依次经过电子节温器、中冷器与蜡式节温器，冷却水进入中冷器后能够对经过中冷器的润滑油进行冷却。本发明在少增加成本的前提下，利用蜡式节温器的物理特性和CAN总线控制的实时性，保证驱动桥润滑油能够及时主动降温的同时做到能耗最低。

Description

一种双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构

技术领域

本发明涉及电驱桥技术领域，具体涉及一种双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构。

背景技术

在电驱桥快速发展的进程中，各大主机厂相继将高速电机选为电驱桥驱动电机。为了更好的提升整车的经济性，充分利用电机的高效率工作区，个别主机厂创造性的提出双高速电机驱动桥。

双高速电机电驱桥在不同的负载下选择不同的扭矩分配模式，确保电机始终工作在高效区间，从而提升整车的经济性。

然而，由于驱动电机个数的增加势必导致驱动桥传动轮系等部件的增加，高速电机的驱动也导致搅油速度加快，存在润滑油温升过快的风险。当驱动桥润滑油温度上升至某一极限值后，会导致驱动桥润滑油变质，从而引起传动系的失效。

发明内容

本发明针对目前双高速电机驱动桥润滑油温升过快而导致驱动桥润滑油变质、引起传动系失效等问题，提出了一种双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构。

本发明提出了一种双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构包括润滑油循环***以及冷却水循环***；所述润滑油循环***包括依次相连的驱动桥油底壳、润滑油泵以及中冷器，所述润滑油泵能够将所述驱动桥油底壳内的润滑油抽取至所述中冷器内，润滑油经所述中冷器后重新进入所述驱动桥油底壳；所述冷却水循环***包括依次相连的冷却水泵、电子节温器、所述中冷器以及蜡式节温器，所述冷却水泵能够将冷却水泵送并依次经过所述电子节温器、所述中冷器与所述蜡式节温器，冷却水进入所述中冷器后能够对经过所述中冷器的润滑油进行冷却；所述冷却水循环***包括第一冷却状态、第二冷却状态以及第三冷却状态，在所述冷却水循环***处于所述第一冷却状态下，所述电子节温器与所述蜡式节温器均处于关闭状态，在所述冷却水循环***处于所述第二冷却状态下，所述电子节温器处于打开状态，所述蜡式节温器处于关闭状态，在所述冷却水循环***处于所述第三冷却状态下，所述电子节温器与所述蜡式节温器均处于打开状态。

优选的，所述冷却水循环***还包括依次相连的三通阀、双电机控制器、冷却水管以及驱动电机，所述三通阀分别连接所述冷却水泵、所述电子节温器以及所述双电机控制器，所述冷却水泵将冷却水泵送至所述双电机控制器与所述驱动电机以对所述双电机控制器与所述驱动电机进行冷却。

优选的，所述冷却水循环***还包括散热器，所述散热器的一端与所述冷却水泵相连，所述散热器的另一端与所述驱动电机、所述蜡式节温器相连；在所述冷却水循环***处于所述第二冷却状态或所述第三冷却状态下，通过所述冷却水泵进入所述中冷器的冷却水流经所述中冷器后重新流入所述散热器，通过所述冷却水泵进入所述双电机控制器、所述驱动电机的冷却水在流经所述驱动电机后重新流入所述散热器。

优选的，在所述冷却水循环***处于所述第三冷却状态下，所述中冷器与所述双电机控制器、所述驱动电机处于并联状态。

优选的，所述中冷器包括进油口、出油口、进水口以及出水口，所述进油口与所述润滑油泵相连通，所述出油口与所述驱动桥油底壳相连通；所述进水口与所述电子节温器相连通，所述出水口与所述蜡式节温器相连通。

优选的，所述中冷器与所述驱动桥油底壳之间设置有过滤网。

优选的，还包括控制***，所述控制***包括VCU控制器、散热风扇、第一温度传感器以及第二温度传感器，所述散热风扇设置于所述散热器的一侧，所述第一温度传感器设置于所述驱动桥油底壳并能够监测所述驱动桥油底壳内润滑油的温度，所述第二温度传感器设置于所述冷却水泵的内部并能够监测所述冷却水泵内冷却水的温度，所述电子节温器能够监测所述中冷器内部冷却水的温度，所述VCU控制器能够控制所述润滑油泵、所述散热风扇以及所述电子节温器的启闭。

优选的，所述第一温度传感器监测到的所述驱动桥油底壳内润滑油的温度设置有低阈值和高阈值；在所述第一温度传感器监测到的温度小于所述低阈值的状态下，所述VCU控制器控制所述润滑油泵关闭，所述冷却水循环***处于所述第一冷却状态；在所述第一温度传感器监测到的温度处于所述低阈值与所述高阈值之间的状态下，所述VCU控制器控制所述润滑油泵开启。

优选的，在所述润滑油泵开启的状态下，所述电子节温器监测到的所述中冷器内冷却水的温度设置有第一阈值和第二阈值；在所述电子节温器监测到的温度高于所述第一阈值的状态下，所述VCU控制器控制所述电子节温器开启；在所述电子节温器监测到的温度高于所述第二阈值的状态下，所述蜡式节温器开启。

优选的，在所述润滑油泵开启的状态下，所述第二温度传感器监测到的所述冷却水泵内冷却水的温度高于预设值的状态下，所述VCU控制器控制所述散热风扇开启以对所述散热器内的冷却水进行冷却。

本发明的有益效果是：

本发明的技术方案充分借用常规新能源整车冷却***的已有装置，在尽可能少增加成本的前提下，充分利用蜡式节温器的物理特性和CAN总线控制的便捷性和实时性，保证驱动桥润滑油能够及时有效的主动降温的同时做到能耗最低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述的双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构的简要结构示意图。

图2为本发明所述的双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构的部分简要结构示意图。

图3为本发明所述的双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构中中冷器的立体结构示意图。

图4为本发明所述的双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构中蜡式节温器的简要结构示意图。

图5为本发明所述的蜡式节温器的物理特性曲线图。

图中：1、散热器，2、冷却水泵，3、三通阀，4、中冷器，5、过滤网，6、润滑油泵，7、油管，8、冷却水管，9、散热风扇，10、双电机控制器，11、驱动电机，12、桥总成，13、CAN总线网络，14、第一温度传感器，15、VCU控制器，16、电子节温器，17、蜡式节温器，18、进油口，19、出油口，20、进水口，21、出水口，22、冷却水管道，23、密封圈，24、冷热交换区。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

如图1至图4所示，在本实施例中，本发明提出了一种双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构，主要包括散热器1、冷却水泵2、三通阀3、中冷器4、过滤网5、润滑油泵6、油管7、冷却水管8、散热风扇9、双电机控制器10、驱动电机11、桥总成12、CAN总线网络13、第一温度传感器14、VCU控制器15、电子节温器16以及蜡式节温器17，以上部件共同构成了润滑油循环***以及冷却水循环***；润滑油循环***包括依次相连的驱动桥油底壳、润滑油泵6以及中冷器4，驱动桥油底壳、润滑油泵6以及中冷器4之间通过油管7相连，润滑油泵6能够将驱动桥油底壳内的润滑油抽取至中冷器4内，润滑油经中冷器4后重新进入驱动桥油底壳；冷却水循环***包括依次相连的冷却水泵2、电子节温器16、中冷器4以及蜡式节温器17，冷却水泵2、电子节温器16、中冷器4以及蜡式节温器17之间通过冷却水管8相连，冷却水泵2能够将冷却水泵送并依次经过电子节温器16、中冷器4与蜡式节温器17，冷却水进入中冷器4后能够对经过中冷器4的润滑油进行冷却；冷却水循环***包括第一冷却状态、第二冷却状态以及第三冷却状态，在冷却水循环***处于第一冷却状态下，电子节温器16与蜡式节温器17均处于关闭状态，在冷却水循环***处于第二冷却状态下，电子节温器16处于打开状态，蜡式节温器17处于关闭状态，在冷却水循环***处于第三冷却状态下，电子节温器16与蜡式节温器17均处于打开状态。如图5所示，蜡式节温器17在一定温度范围内可根据冷却水的温度的不同开启对应的大小开度，从而确保整个冷却水循环***水阻最小、冷却水泵2功耗最低。

冷却水循环***还包括依次相连的三通阀3、双电机控制器10、冷却水管8以及驱动电机11，三通阀3分别连接冷却水泵2、电子节温器16以及双电机控制器10，冷却水泵2将冷却水泵送至双电机控制器10与驱动电机11以对双电机控制器10与驱动电机11进行冷却。具体的，冷却水循环***还包括散热器1，散热器1的一端与冷却水泵2相连，散热器1的另一端与驱动电机11、蜡式节温器17相连；在冷却水循环***处于第二冷却状态或第三冷却状态下，通过冷却水泵2进入中冷器4的冷却水流经中冷器4后重新流入散热器1，通过冷却水泵2进入双电机控制器10、驱动电机11的冷却水在流经驱动电机11后重新流入散热器1，流回散热器1的冷却水在散热器1内重新冷却后可继续通过冷却水泵2进入冷却水循环***；由图1可知，自蜡式节温器17流出的冷却水与自驱动电机11流出的冷却水同样是经过三通阀3汇总到一条水路中后重新流回散热器1。要说明的是，散热器1、冷却水泵2属于借用整车常规布置总成件，在常规新能源整车结构中散热器1、冷却水泵2均已存在，该方案不需要针对散热器1、冷却水泵2进行专门的改制。

在新能源整车低速爬大坡时，电机、电控负载率极高，温升极快，而驱动桥内部传动轮系由于转速较低，润滑油温度也较低，蜡式节温器17和电子节温器16均处于关闭状态，故冷却水只流经驱动电机11和双电机控制器10，起到对驱动电机11、双电机控制器10更好的降温效果，防止由于过温导致电机限扭运行，保证整车可以长时间低速爬坡的能力。

由图1可知，由于三通阀3的存在，当中冷器4内存在流动的冷却水时，从冷却水泵2泵出的冷却水在经过三通阀3后分成两路，一路流向中冷器4对中冷器4内的润滑油进行冷却，一路流向双电机控制器10与驱动电机11对此两者进行冷却，因此，在冷却水循环***处于第三冷却状态下，中冷器4与双电机控制器10、驱动电机11处于并联状态。

如图3所示，中冷器4包括进油口18、出油口19、进水口20以及出水口21，进油口18与润滑油泵6相连通，出油口19与驱动桥油底壳相连通；进水口20与电子节温器16相连通，出水口21与蜡式节温器17相连通。

如图1所示，中冷器4与驱动桥油底壳之间设置有过滤网5，润滑油在从驱动桥油底壳流向中冷器4的过程中要经过过滤网的过滤，因此过滤网5可以将润滑油中较大的金属颗粒等杂质进行过滤，防止润滑油泵6的轴承损坏。

如图1至图2所示，还包括控制***，控制***包括VCU控制器15、CAN总线网络13、散热风扇9、第一温度传感器14以及第二温度传感器，散热风扇9设置于散热器1的一侧，第一温度传感器14设置于驱动桥油底壳并能够监测驱动桥油底壳内润滑油的温度，第二温度传感器设置于冷却水泵2的内部并能够监测冷却水泵2内冷却水的温度，电子节温器16能够监测中冷器4内部冷却水的温度，VCU控制器15能够控制润滑油泵6、散热风扇9以及电子节温器16的启闭。具体的，第一温度传感器14可以选择PT100温度传感器。

控制***主要依靠润滑油的温度以及冷却水的温度来下达指令，具体的，第一温度传感器14监测到的驱动桥油底壳内润滑油的温度设置有低阈值和高阈值；在第一温度传感器14监测到的温度小于低阈值的状态下，即润滑油的温度较低不需要冷却，VCU控制器15控制润滑油泵6关闭，冷却水循环***处于第一冷却状态；在第一温度传感器14监测到的温度处于低阈值与高阈值之间的状态下，VCU控制器15控制润滑油泵开启。

具体的，在润滑油泵6开启的状态下，电子节温器16监测到的中冷器4内冷却水的温度设置有第一阈值和第二阈值；在电子节温器16监测到的温度高于第一阈值的状态下，VCU控制器15控制电子节温器16开启；在电子节温器16监测到的温度高于第二阈值的状态下，蜡式节温器17开启。其中第一阈值的温度值小于第二阈值的温度值。

同样，在润滑油泵6开启的状态下，第二温度传感器监测到的冷却水泵2内冷却水的温度高于预设值的状态下，VCU控制器15控制散热风扇9开启以对散热器1内的冷却水进行冷却。

该双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构的工作原理为：

当第一温度传感器14检测到驱动桥润滑油温小于低阈值时，VCU控制器15发送润滑油泵6禁止动作指令，中冷器4内部的冷却水管道22内的冷却水由于没有和驱动桥润滑油进行冷热交换故水温较低，电子节温器16和蜡式节温器17均处于完全关闭状态（如图4右侧图），外部冷却水不流经中冷器4的冷却水管道22，降低了整个冷却***的管道内阻，保证了在低速大扭矩时电机电控的冷却需求，同时也起到了在低负载时降低水泵功耗的作用。

当第一温度传感器14检测到驱动桥润滑油温度高于中阈值、小于高阈值时，VCU控制器15发送润滑油泵6动作指令抽吸驱动桥润滑油，润滑油经过滤网5的过滤作用，经中冷器的进油口18、中冷器4的进出口处均有密封圈23、经冷热交换区24后，从中冷器出油口19进入润滑油泵6回到驱动桥油底壳。在冷热交换区24中，润滑油道的驱动桥润滑油与冷却水管道22内残留的冷却水进行冷热交换后，冷却水管道22内残留的冷却水升温至55℃时，电子节温器16打开。当冷却水管道22内残留的冷却水继续升温至一定值时，鉴于蜡式节温器17的热缩冷涨的物理特性22（如图5），蜡式节温器17部分打开（如图4左侧图）。冷却水在冷却水泵2的驱动下经三通阀3、电子节温器16、中冷器4的进水口20、中冷器4的冷却水管道22、中冷器4的出水口21、蜡式节温器17后，回到散热器1并开始循环流动，促进驱动桥润滑油与冷却水在冷热交换区24内进一步冷热交换，从而起到降低驱动桥润滑油油温的作用。当电机电控负载率变化较大时，冷却水泵2会在VCU控制器15的控制下进行相应的变频来满足温控和节能的要求。

当第一温度传感器14检测驱动桥润滑油温度大于高阈值时，VCU控制器15发送润滑油泵6全功率运行指令加快抽吸润滑油速率。当冷却水温高于一定值时由于蜡式节温器17特有的热缩冷涨的物理特性，蜡式节温器17全开（如图4左侧图），加快驱动桥润滑油与冷却水冷热交换速度。当电机电控负载率升高时冷却水温会进一步升高，冷却水泵2内部的第二温度传感器检测到水温到达60℃，VCU控制器15发送启动散热风扇9指令和冷却水泵2全功率运行指令，进一步增加冷却水散热量和流动速率，促进驱动桥润滑油与冷却水冷热交换，主动降低驱动桥润滑油温度。

当油温逐渐降至低阈值以下时，VCU控制器15发送指令，润滑油泵6停止工作。随着驱动桥润滑油和冷却水冷热交换的减少及散热器1和散热风扇9的散热作用，冷却水温逐渐降低，当水温降至55℃之下时，蜡式节温器17处于完全关闭状态，VCU控制器15发送指令风扇9停止运行、冷却水泵2降低运行功率、电子节温器16关闭，从而达到节能的效果。

通过上述实施方式可以看出，本发明的有益效果是：

本发明的技术方案充分借用常规新能源整车冷却***的已有装置，在尽可能少增加成本的前提下，充分利用蜡式节温器的物理特性和CAN总线控制的便捷性和实时性，保证驱动桥润滑油能够及时有效的主动降温的同时做到能耗最低。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构，其特征在于，包括润滑油循环***以及冷却水循环***；所述润滑油循环***包括依次相连的驱动桥油底壳、润滑油泵以及中冷器，所述润滑油泵能够将所述驱动桥油底壳内的润滑油抽取至所述中冷器内，润滑油经所述中冷器后重新进入所述驱动桥油底壳；

所述冷却水循环***包括依次相连的冷却水泵、电子节温器、所述中冷器以及蜡式节温器，所述冷却水泵能够将冷却水泵送并依次经过所述电子节温器、所述中冷器与所述蜡式节温器，冷却水进入所述中冷器后能够对经过所述中冷器的润滑油进行冷却；所述冷却水循环***包括第一冷却状态、第二冷却状态以及第三冷却状态，在所述冷却水循环***处于所述第一冷却状态下，所述电子节温器与所述蜡式节温器均处于关闭状态，在所述冷却水循环***处于所述第二冷却状态下，所述电子节温器处于打开状态，所述蜡式节温器处于关闭状态，在所述冷却水循环***处于所述第三冷却状态下，所述电子节温器与所述蜡式节温器均处于打开状态；

所述冷却水循环***还包括依次相连的三通阀、双电机控制器、冷却水管以及驱动电机，所述三通阀分别连接所述冷却水泵、所述电子节温器以及所述双电机控制器，所述冷却水泵将冷却水泵送至所述双电机控制器与所述驱动电机以对所述双电机控制器与所述驱动电机进行冷却，在所述冷却水循环***处于所述第三冷却状态下，所述中冷器与所述双电机控制器、所述驱动电机处于并联状态。

2.根据权利要求1所述的双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构，其特征在于，所述冷却水循环***还包括散热器，所述散热器的一端与所述冷却水泵相连，所述散热器的另一端与所述驱动电机、所述蜡式节温器相连；在所述冷却水循环***处于所述第二冷却状态或所述第三冷却状态下，通过所述冷却水泵泵送进入所述中冷器的冷却水流经所述中冷器后重新流入所述散热器，通过所述冷却水泵泵送进入所述双电机控制器、所述驱动电机的冷却水在流经所述驱动电机后重新流入所述散热器。

3.根据权利要求1所述的双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构，其特征在于，所述中冷器包括进油口、出油口、进水口以及出水口，所述进油口与所述润滑油泵相连通，所述出油口与所述驱动桥油底壳相连通；所述进水口与所述电子节温器相连通，所述出水口与所述蜡式节温器相连通。

4.根据权利要求1所述的双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构，其特征在于，所述中冷器与所述驱动桥油底壳之间设置有过滤网。

5.根据权利要求2所述的双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构，其特征在于，还包括控制***，所述控制***包括VCU控制器、散热风扇、第一温度传感器以及第二温度传感器，所述散热风扇设置于所述散热器的一侧，所述第一温度传感器设置于所述驱动桥油底壳并能够监测所述驱动桥油底壳内润滑油的温度，所述第二温度传感器设置于所述冷却水泵的内部并能够监测所述冷却水泵内冷却水的温度，所述电子节温器能够监测所述中冷器内部冷却水的温度，所述VCU控制器能够控制所述润滑油泵、所述散热风扇以及所述电子节温器的启闭。

6.根据权利要求5所述的双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构，其特征在于，所述第一温度传感器监测到的所述驱动桥油底壳内润滑油的温度设置有低阈值和高阈值；在所述第一温度传感器监测到的温度小于所述低阈值的状态下，所述VCU控制器控制所述润滑油泵关闭，所述冷却水循环***处于所述第一冷却状态；在所述第一温度传感器监测到的温度处于所述低阈值与所述高阈值之间的状态下，所述VCU控制器控制所述润滑油泵开启。

7.根据权利要求6所述的双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构，其特征在于，在所述润滑油泵开启的状态下，所述电子节温器监测到的所述中冷器内冷却水的温度设置有第一阈值和第二阈值；在所述电子节温器监测到的温度高于所述第一阈值的状态下，所述VCU控制器控制所述电子节温器开启；在所述电子节温器监测到的温度高于所述第二阈值的状态下，所述蜡式节温器开启。

8.根据权利要求6所述的双高速电机驱动桥润滑油主动冷却结构，其特征在于，在所述润滑油泵开启的状态下，所述第二温度传感器监测到的所述冷却水泵内冷却水的温度高于预设值的状态下，所述VCU控制器控制所述散热风扇开启以对所述散热器内的冷却水进行冷却。

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