电驱动系统的混合冷却系统及车辆.pdf

《电驱动系统的混合冷却系统及车辆.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电驱动系统的混合冷却系统及车辆.pdf（12页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010989579.4 (22)申请日 2020.09.18 (71)申请人 中国第一汽车股份有限公司 地址 130011 吉林省长春市汽车经济技术 开发区新红旗大街1号 (72)发明人 刘金锋赵慧超高一赵成福 张颖徐德才王宏宝 (74)专利代理机构 北京远智汇知识产权代理有 限公司 11659 代理人 林波 (51)Int.Cl. B60K 11/02(2006.01) H02K 5/20(2006.01) H02K 9/19(2006.01) F16H 57/04(20。

2、10.01) H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种电驱动系统的混合冷却系统及车辆 (57)摘要 本发明涉及电驱动系统的冷却技术领域， 尤 其涉及一种电驱动系统的混合冷却系统及车辆； 电驱动系统的混合冷却系统， 包括： 油冷系统， 其 包括减速器输油路、 电机输油路和多个电机喷油 口， 减速器壳体内的润滑油流经减速器输油路和 电机输油路， 从电机喷油口喷至电机壳体内； 电 机壳体包括换热区， 电机壳体内的润滑油能够流 至换热区内； 水冷系统， 其包括控制器散热水路、 电机壳体散热水路， 流经控制器散热水路的冷却 液用于冷却控制器， 流经电机壳体散热水路的冷 却液用于冷却电。

3、机壳体和电机的定子以及冷却 换热区内的润滑油。 无需布设专用的热交换装 置， 减小了电驱动系统的体积及成本。 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 112092607 A 2020.12.18 CN 112092607 A 1.一种电驱动系统的混合冷却系统， 其特征在于， 包括： 油冷系统(5)， 其包括减速器输油路、 电机输油路和多个喷油口， 减速器壳体(302)内的 润滑油流经减速器输油路和电机输油路， 从喷油口喷至电机壳体(204)内； 所述电机壳体(204)包括换热区， 所述电机壳体(204)内的润滑油能够流至所述换热区 内； 水冷系统(4)， 其包括控制器散热水路、 电机壳体散。

4、热水路(218)， 流经所述控制器散热 水路的冷却液用于冷却控制器(1)， 流经所述电机壳体散热水路(218)的冷却液用于冷却电 机壳体(204)和电机(2)的定子(205)以及所述换热区内的润滑油。 2.根据权利要求1所述的电驱动系统的混合冷却系统， 其特征在于， 所述减速器输油路 包括减速器壳体输油管路(305)， 所述电机输油路包括电机壳体输油管路(210)， 所述喷油 口包括电机壳体喷油口(209)； 减速器壳体(302)内的润滑油流经所述减速器壳体输油管路(305)和所述电机壳体输 油管路(210)， 从所述电机壳体喷油口(209)喷至电机的定子及定子绕组上。 3.根据权利要求2所述。

5、的电驱动系统的混合冷却系统， 其特征在于， 所述电机壳体输油 管路(210)和电机壳体喷油口(209)均位于电机(2)的上方； 所述电机壳体(204)沿其轴向间隔设置有多个所述电机壳体喷油口(209)。 4.根据权利要求1所述的电驱动系统的混合冷却系统， 其特征在于， 所述减速器输油路 还包括减速器输入轴输油管路， 所述电机输油路还包括电机轴输油管路， 所述喷油口还包 括电机轴喷油口(212)； 减速器壳体(302)内的润滑油流经所述减速器输入轴输油管路和电机轴输油管路， 从 所述电机轴喷油口(212)喷至所述电机转子、 定子及轴承上。 5.根据权利要求4所述的电驱动系统的混合冷却系统， 其特。

6、征在于， 减速器输入轴 (304)和电机轴(202)均为空心轴， 且二者之间通过连接机构连接或者一体成型； 所述减速器输入轴(304)输油管路设置在所述减速器输入轴(304)上， 所述电机轴输油 管路设置在所述电机轴(202)上， 所述电机轴喷油口(212)设置在所述电机轴(202)上。 6.根据权利要求5所述的电驱动系统的混合冷却系统， 其特征在于， 所述电机轴(202) 沿其轴向间隔设置有多个所述电机轴喷油口(212)。 7.根据权利要求1所述的电驱动系统的混合冷却系统， 其特征在于， 所述电机壳体 (204)的底部设置有回油管路(216)， 所述回油管路(216)连接于所述减速器壳体(3。

7、02)内， 所述回油管路(216)用于将所述电机壳体(204)内的润滑油回流至所述减速器壳体(302) 内。 8.根据权利要求1所述的电驱动系统的混合冷却系统， 其特征在于， 所述电机壳体散热 水路一部分设置在所述电机壳体(204)的所述换热区,和/或， 设置在所述电机壳体(204)靠 近所述换热区处。 9.根据权利要求1所述的电驱动系统的混合冷却系统， 其特征在于， 所述控制器散热水 路与所述电机壳体散热水路(218)相连通。 10.一种车辆， 其特征在于， 其包括如权利要求1-9中任一项所述的电驱动系统的混合 冷却系统。 权利要求书 1/1 页 2 CN 112092607 A 2 一种电。

8、驱动系统的混合冷却系统及车辆 技术领域 0001 本发明涉及电驱动系统的冷却技术领域， 尤其涉及一种电驱动系统的混合冷却系 统及车辆。 背景技术 0002 由于新能源汽车电驱动系统集成化、 小型化、 高转速和高功率密度的发展趋势， 使 得电驱动系统对可靠性、 冷却、 润滑等方面的要求越来越高。 目前电机控制器冷却主要依靠 冷却液对功率器件进行冷却， 电机散热主要有两种模式， 水冷电机和油冷电机， 水冷电机依 靠水套中循环冷却液对定子进行冷却， 而绕组和转子无法与电机壳体接触， 只能依靠空气 散热进行降温， 没有直接液冷， 致使电机无法长时间在最大功率下运行； 而油冷电机采用油 冷方式可直接对电。

9、机内部进行冷却， 但油的比热容较低， 仅采用油冷方式对定子冷却效果 不佳。 一旦电机过热， 会导致电机绕组绝缘迅速恶化， 绝缘寿命降低， 同时对于永磁体电机 来说， 过热还会导致转子中永磁体失去部分磁性， 导致效率损失。 0003 同样对于感应电机， 其铜绕组的温度升高会降低感应电机效率， 因此冷却内部电 机部件以及外部电机部件都很重要。 减速器主要通过内部润滑油进行循环冷却， 而润滑油 热量只能依靠减速器壳体对外自然散热， 散热效果不佳， 尤其在高转速区运行时， 温升很 快， 造成内部热量堆积， 容易造成内部零件提前失效。 0004 现有技术中， 大多仅考虑电机和减速器进行混合冷却， 很少将。

10、电机控制器考虑在 内， 但随着电驱系统集成化发展趋势， 必须综合考虑包括电机控制器、 电机及减速器在内的 电驱动系统的冷却需求。 另外， 目前在电机中同时采用油冷和水冷混合冷却的方式， 其结构 一般包括设置在电机内部的油冷循环系统和设置在壳体处的水冷系统， 以及独立的热交换 模块， 上述热交换模块包括外部独立的热交换油道和外部独立的热交换水道， 热交换油道 中润滑油吸收的热量传递到热交换水道的冷却水中， 上述冷却水再进入散热装置， 完成热 量交换， 但上述热交换装置一般作为独立部件安装在电机或减速器外部， 增大电驱系统体 积及成本， 且安装不便。 0005 因此， 亟需一种电驱动系统的冷却系统。

11、及车辆， 以解决上述技术问题。 发明内容 0006 本发明的目的在于提供一种电驱动系统的冷却系统及车辆， 其减小了电驱动系统 的部件， 同时也减小了电驱动系统的体积及成本。 0007 为达此目的， 本发明采用以下技术方案： 0008 第一方面， 提供一种电驱动系统的混合冷却系统， 包括： 0009 油冷系统， 其包括减速器输油路、 电机输油路和多个喷油口， 减速器壳体内的润滑 油流经减速器输油路和电机输油路， 从喷油口喷至电机壳体内； 0010 所述电机壳体包括换热区， 所述电机壳体内的润滑油能够流至所述换热区内； 0011 水冷系统， 其包括控制器散热水路、 电机壳体散热水路， 流经所述控制。

12、器散热水路 说明书 1/6 页 3 CN 112092607 A 3 的冷却液用于冷却控制器， 流经所述电机壳体散热水路的冷却液用于冷却电机壳体和电机 的定子以及所述换热区内的润滑油。 0012 作为一种电驱动系统的混合冷却系统的优选技术方案， 所述减速器输油路包括减 速器壳体输油管路， 所述电机输油路包括电机壳体输油管路， 所述喷油口包括电机壳体喷 油口； 0013 减速器壳体内的润滑油流经所述减速器壳体输油管路和所述电机壳体输油管路， 从所述电机壳体喷油口喷至电机的定子及定子绕组上。 0014 作为一种电驱动系统的混合冷却系统的优选技术方案， 所述电机壳体输油管路和 电机壳体喷油口均位于电。

13、机的上方； 0015 所述电机壳体沿其轴向间隔设置有多个所述电机壳体喷油口。 0016 作为一种电驱动系统的混合冷却系统的优选技术方案， 所述减速器输油路还包括 减速器输入轴输油管路， 所述电机输油路还包括电机轴输油管路， 所述喷油口还包括电机 轴喷油口； 0017 减速器壳体内的润滑油流经所述减速器输入轴输油管路和电机轴输油管路， 从所 述电机轴喷油口喷至所述电机转子、 定子及轴承上。 0018 作为一种电驱动系统的混合冷却系统的优选技术方案， 减速器输入轴和电机轴均 为空心轴， 且二者之间通过连接机构连接或者一体成型； 0019 所述减速器输入轴输油管路设置在所述减速器输入轴上， 所述电机。

14、轴输油管路设 置在所述电机轴上， 所述电机轴喷油口设置在所述电机轴上。 0020 作为一种电驱动系统的混合冷却系统的优选技术方案， 所述电机轴沿其轴向间隔 设置有多个所述电机轴喷油口。 0021 作为一种电驱动系统的混合冷却系统的优选技术方案， 所述电机壳体的底部设置 有回油管路， 所述回油管路连接于所述减速器壳体内， 所述回油管路用于将所述电机壳体 内的润滑油回流至所述减速器壳体内。 0022 作为一种电驱动系统的混合冷却系统的优选技术方案， 所述电机壳体散热水路一 部分设置在所述电机壳体的所述换热区,和/或， 设置在所述电机壳体靠近所述换热区处。 0023 作为一种电驱动系统的混合冷却系统。

15、的优选技术方案， 所述控制器散热水路与所 述电机壳体散热水路相连通。 0024 第二方面， 提供一种车辆， 其包括如上所述的电驱动系统的混合冷却系统。 0025 本发明的有益效果： 0026 减速器壳体内的润滑油流经减速器输油路和电机输油路， 从电机喷油口喷至电机 壳体内， 以对电机的电机壳、 转子、 定子和电机绕组等进行冷却。 润滑油还可以润滑电机内 的元件。 流经控制器散热水路的冷却液冷却控制器， 流经电机壳体散热水路的冷却液冷却 电机壳体、 电机的定子以及换热区内的润滑油。 0027 通过壳体水冷系统和电机壳体储油区综合冷却作用， 使得电机的定子温度降低； 通过油冷系统中电机输油管路对绕。

16、组冷却及电机轴甩油对电机绕组冷却， 大大降低绕组温 度； 同时通过电机轴内部油液带走大量转子热量， 使得转子温度有所降低， 通过上述混合冷 却效果， 使得电机整体散热性能优异， 进而保证电机可以在最大功率下长时间运行。 0028 润滑油在换热区内被冷却液冷却降温， 无需布设专用的热交换装置， 减小了电驱 说明书 2/6 页 4 CN 112092607 A 4 动系统的部件， 同时也减小了电驱动系统的体积及成本。 同时减少了冷却液和润滑油的行 程， 减少了不必要的能量损失。 0029 热量交换需求易调控， 可以通过调整电机壳体散热水路与换热区的接触面积或者 与润滑油的距离， 便实现调整水冷系统。

17、和油冷系统间换热量。 0030 而且， 电机和减速器共用油冷系统， 相比水冷电机， 取消了电机轴上高速油封， 减 少零件数量， 降低成本； 润滑油为电机轴承提供良好的润滑效果， 提高轴承寿命及高速运转 的可靠性， 同时使得经水冷系统换热后的润滑油处于较佳的工作温度(尤其在高转速运行 工况下)大大提高减速器齿轮轴和轴承的润滑和散热能力， 提升系统效率。 附图说明 0031 图1是本发明提供的混合冷却系统的结构示意图； 0032 图2是本发明提供的电驱动系统的布置方式一结构示意图； 0033 图3是本发明提供的电驱动系统的内部结构示意图一； 0034 图4是本发明提供的电驱动系统的内部结构示意图二。

18、； 0035 图5是本发明提供的电驱动系统的布置方式二的结构示意图； 0036 图6是本发明提供的电驱动系统的布置方式三的结构示意图。 0037 图中： 0038 1、 控制器； 2、 电机； 3、 减速器； 4、 水冷系统； 5、 油冷系统； 0039 101、 进水管； 102、 出水管； 103、 管路； 201、 轴承； 202、 电机轴； 203、 电机绕组； 204、 电机壳体； 205、 定子； 206、 转子； 209、 电机壳体喷油口； 210、 电机壳体输油管路； 212、 电机轴 喷油口； 213、 轴承润滑油路； 215、 进水口； 216、 回油管路； 217、 回油。

19、口； 218、 电机壳体散热水 路； 219、 储油区； 302、 减速器壳体； 304、 减速器输入轴； 305、 减速器壳体输油管路。 具体实施方式 0040 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发明实施例 中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是 本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 通常在此处附图中描述和示出的本发明实施 例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。 0041 因此， 以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护 的本发明的范围， 而是仅仅表示本发明的选定实施例。 基于本。

20、发明中的实施例， 本领域普通 技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范 围。 0042 应注意到： 相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项， 因此， 一旦某一项在一 个附图中被定义， 则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。 0043 在本发明的描述中， 需要说明的是， 术语 “上” 、“下” 、“左” 、“右” 、“竖直” 、“水平” 、 “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， 或者是该发明产 品使用时惯常摆放的方位或位置关系， 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。

21、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。 此外， 术语 “第一” 、“第二” 、“第三” 等仅用于区分描述， 而不能理解为指 说明书 3/6 页 5 CN 112092607 A 5 示或暗示相对重要性。 在本发明的描述中， 除非另有说明，“多个” 的含义是两个或两个以 上。 0044 在本发明的描述中， 还需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “设置” 、 “连接” 应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或一体地连接； 可以是 机械连接， 也可以是电连接。 对于本领域的普通技术人员而言， 可以具体情况理解上述术语 在本发明中。

22、的具体含义。 0045 在本发明中， 除非另有明确的规定和限定， 第一特征在第二特征之 “上” 或之 “下” 可以包括第一和第二特征直接接触， 也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它 们之间的另外的特征接触。 而且， 第一特征在第二特征 “之上” 、“上方” 和 “上面” 包括第一特 征在第二特征正上方和斜上方， 或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。 第一特征在 第二特征 “之下” 、“下方” 和 “下面” 包括第一特征在第二特征正下方和斜下方， 或仅仅表示 第一特征水平高度小于第二特征。 0046 下面详细描述本发明的实施例， 所述实施例的示例在附图中示出， 其中自始至终 相同或。

23、类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。 下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的， 仅用于解释本发明， 而不能理解为对本发明的限制。 0047 如图1-4所示， 本实施例公开了一种电驱动系统的混合冷却系统， 其包括油冷系统 5和水冷系统4。 0048 油冷系统5包括减速器输油路、 电机输油路和多个喷油口， 减速器壳体302内的润 滑油流经减速器输油路和电机输油路， 从电机2喷油口喷至电机壳体204内， 以对电机2的电 机壳体204、 转子206、 定子205和电机绕组203等进行冷却。 0049 电机壳体204包括换热区， 电机壳体204内的润滑油在冷却和润滑电机2的各个部。

24、 件之后， 能够流至换热区内。 0050 水冷系统4包括控制器散热水路和电机壳体散热水路218， 流经控制器散热水路的 冷却液用于冷却控制器1， 流经电机壳体散热水路218的冷却液用于冷却电机壳体204、 电机 2的定子205以及换热区内的润滑油。 具体地， 如图1所示， 冷却液从控制散热水路流入， 流至 电机散热水路218， 冷却后流出。 0051 减速器壳体302内的润滑油流经减速器输油路和电机输油路， 从电机2喷油口喷至 电机壳体204内， 以对电机2的电机壳体204、 转子206、 定子205和电机绕组203等进行冷却。 润滑油还可以润滑电机2内的元件。 流经控制器散热水路的冷却液冷却。

25、控制器1， 流经电机 壳体散热水路218的冷却液冷却电机壳体204、 电机2的定子205以及换热区内的润滑油。 0052 润滑油在换热区内被冷却液冷却降温， 无需布设专用的热交换装置， 减小了电驱 动系统的部件， 同时也减小了电驱动系统的体积及成本。 同时减少了冷却液和润滑油的行 程， 减少了不必要的能量损失。 0053 热量交换需求易调控， 可以通过调整电机壳体散热水路与换热区的接触面积或者 与润滑油的距离， 便实现调整水冷系统4和油冷系统5间换热量。 0054 具体地， 减速器输油路包括减速器壳体输油管路305和减速器输入轴输油管路； 电 机输油路包括电机壳体输油管路210和电机轴输油管路。

26、， 喷油口包括多个电机壳体喷油口 209和多个电机轴喷油口212。 0055 减速器壳体输油管路305、 电机壳体输油管路210和电机壳体喷油口209形成第一 说明书 4/6 页 6 CN 112092607 A 6 冷却油路， 减速器壳体302内的润滑油流经减速器壳体输油管路305和电机壳体输油管路 210， 从电机壳体喷油口209喷至电机壳体204内的电机绕组203上， 对电机绕组203进行冷却 降温。 而且还可以对电机壳体204内的部件进行润滑。 水冷系统4和油冷系统5冷却作用， 使 得电机2的定子205的温度降低。 0056 作为优选， 本实施例中， 电机壳体输油管路210和电机壳体喷。

27、油口209均设置在电 机壳体204上， 且均位于电机2的正上方， 可以保证润滑油能够喷至电机绕组203上， 然后再 在重力的作用下流至电机2壳的底部。 减速器壳体输油管路305设置在减速器壳体302上。 电 机壳体204沿其轴向间隔设置有两个电机壳体喷油口209， 两个电机壳体喷油口209所喷出 的润滑油可以覆盖电机2的整个电机绕组203。 在其它实施例中， 也可以根据电机绕组203的 大小选择电机壳体喷油口209的数量。 0057 减速器输入轴输油管路、 电机轴输油管路和电机轴喷油口212形成第二冷却油路， 减速器壳体302内的润滑油流经减速器输入轴输油管路和电机轴输油管路， 从电机轴喷油 。

28、口212喷至电机壳体204内， 以对电机2的转子206及电机绕组203进行冷却降温。 第二冷却油 路通过轴承润滑油路213， 为电机2的轴承201提供润滑。 减速器输入轴304和电机轴202均为 空心轴， 且二者之间通过连接机构连接或者一体成型， 比如具体可以通过花键连接， 也可以 通过联轴器连接。 减速器输入轴304输油管路设置在减速器输入轴304上， 电机轴输油管路 设置在电机轴202上， 电机轴喷油口212设置在电机轴202上。 作为优选， 本实施例中， 电机轴 202沿其轴向间隔设置有两个电机轴喷油口212， 两个电机轴喷油口212分别设置在电机绕 组203的两侧。 电机轴喷油口212。

29、从电机绕组203的两端甩油， 对电机绕组203的端部进行冷 却， 极大地降低了电机绕组203的温度。 同时通过电机轴202上的电机轴输油管路内的润滑 油带走大量转子206的热量， 使得转子206温度有所降低， 通过上述混合冷却效果， 使得电机 2整体散热性能优异， 进而保证电机2可以在最大功率下长时间运行。 在其它实施例中， 也可 以根据实际需要选择电机轴喷油口212的数量。 0058 电机壳体204的底部设置有储油区219， 储油区219位于换热区处。 电机壳体204的 底部设置有回油管路216， 回油管路216的回油口217设置在储油区219处， 回油管路216连接 于减速器壳体302内，。

30、 回油管路216用于将电机2壳内的润滑油回流至减速器壳体302内。 0059 控制器散热水路设置在控制器1箱体上， 且环绕控制器1箱体设置， 电机壳体散热 水路218环绕电机壳体204设置， 且部分设置在电机壳体204的换热区,和/或， 设置在电机壳 体204靠近换热区处。 0060 作为优选， 本实施例中， 控制器散热水路与电机壳体散热水路218相连通。 在控制 器1箱体上设置有与控制器散热水路相连接的进水管101， 回水管与换热区散热水路相连 通。 冷却液从进水管101流入， 然后依次流经控制散热水路、 电机壳体散热水路218， 从回水 管流出。 0061 如图3所示， 本实施例中的控制器。

31、1位于电机2的上方， 控制器1箱体上设置有出水 管102， 在电机壳体204上设置有进水口215， 通过管路103与出水管102相连接。 在其它实施 例中， 如图5所示， 控制器1可以位于电机2远离减速器3的一端， 此时可以使控制器1箱体上 的控制器散热水路与电机壳体204上的电机壳体散热水路218直接连接， 也可以通过管路连 接。 或者是， 如图6所示， 控制器1位于减速器3远离电机2的一侧， 此时使控制器1箱体上的控 制器散热水路与电机壳体204上的电机壳体散热水路218通过管路连接。 说明书 5/6 页 7 CN 112092607 A 7 0062 电机2和减速器3共用油冷系统5， 相。

32、比水冷电机2， 取消了电机轴202上高速油封， 减少零件数量， 降低成本； 润滑油为电机2的轴承201提供良好的润滑效果， 提高轴承201寿 命及高速运转的可靠性， 同时使得经水冷系统4换热后的润滑油处于较佳的工作温度(尤其 在高转速运行工况下)极大地提高减速器3齿轮轴和轴承201的润滑和散热能力， 提升系统 效率。 电机2和控制器1共用水冷系统4， 水路连接简单可靠， 便于实现电驱系统的集成化、 小 型化， 提高冷却水利用率， 为电驱系统提供优良的散热条件。 0063 本实施例还公开了一种车辆， 其包括上述的电驱动系统的混合冷却系统。 0064 显然， 本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本。

33、发明所作的举例， 而并非是对 本发明的实施方式的限定。 对于所属领域的普通技术人员来说， 在上述说明的基础上还可 以做出其它不同形式的变化或变动。 这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。 凡在本 发明的精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明权利要求 的保护范围之内。 说明书 6/6 页 8 CN 112092607 A 8 图1 图2 说明书附图 1/4 页 9 CN 112092607 A 9 图3 说明书附图 2/4 页 10 CN 112092607 A 10 图4 图5 说明书附图 3/4 页 11 CN 112092607 A 11 图6 说明书附图 4/4 页 12 CN 112092607 A 12 。