一种电动汽车驱动电机复合油冷系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电动汽车驱动电机复合油冷系统及其控制方法，复合油冷系统包括油冷电机，油冷电机包括机壳及设置在机壳内部的螺旋状油套，油套上端均匀设置有多组喷油口，油套内侧还设有圆形的凹点；控制模块中的电机温度预测模型获取电机最高温度，将电机最高温度与目标温度的温度差输入优化控制模块，建立包含温度差以及电动油泵和风扇运行状态相关的目标函数，并进行优化求解，获取电动油泵和风扇的转速，进而对冷却油流量和空气冷却流量进行调节，实现对油冷电机冷却的最优控制。本发明专利技术能够对对电机定子和转子进行高效冷却，将温度控制和系统能耗一起进行优化控制，提升了电机冷却的系统效率并满足了系统温度跟踪要求。机冷却的系统效率并满足了系统温度跟踪要求。机冷却的系统效率并满足了系统温度跟踪要求。

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车驱动电机复合油冷系统及其控制方法


[0001]本专利技术属于电动汽车驱动电机
，具体涉及一种电动汽车驱动电机复合油冷系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着能源供应和环境污染形式的日益严峻，新能源汽车越来越受到社会的关注。其中永磁同步电机因其结构简单，体积小、效率高、功能因素高等优点，得到了越来越广泛的重视。
[0003]由于新能源汽车牵引电机的功率密度越来越大，导致电机产生大量的热量，给电机散热带来了新的问题。现有技术中，纯电动汽车上的驱动电机较多地采用的冷却方式为水冷，但水冷技术存在一些技术上的问题，如冷却液存在壳体水道中，不能与电机直接接触，电机内部产生的热量通过材料传递到壳体水道中的冷却液被带走，属于间接冷却。因电机无法直接接触冷却液，容易导致热量堆积，形成局部热点。且水冷电机布置冷却水道导致电机壳体体积较大，这种结构较为复杂且密封要求高。此外，现有的电机冷却控制方法往往采用PID反馈控制或简单的逻辑判定，难以对温度进行精确跟踪，并无法考虑泵或者风扇等执行器的能耗。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种电动汽车驱动电机复合油冷系统及其控制方法。
[0005]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0006]一种电动汽车驱动电机复合油冷系统，包括：
[0007]油冷电机，包括机壳及设置在机壳内部的螺旋状油套，所述油套上端均匀设置有多组喷油口；
[0008]电动油泵和散热器，所述机壳、散热器和电动油泵通过电机冷却回路连通。
[0009]上述技术方案中，所述油冷电机还包括由内向外依次同轴设置的转轴、转子铁芯和定子铁芯，所述定子铁芯的外壁面与机壳贴合，且定子铁芯上缠绕有绕组。
[0010]上述技术方案中，所述转轴中心开设有钻孔，转轴沿圆周方向上开设有若干喷油孔，喷油孔与钻孔连通，钻孔与机壳连通。
[0011]上述技术方案中，所述喷油口设置5组，在油套两侧按照0
°
、45
°
、90
°
、135
°
和180
°
依次设置。
[0012]上述技术方案中，所述油套内侧设有圆形的凹点。
[0013]一种电动汽车驱动电机复合油冷系统的控制方法：
[0014]电机温度预测模型对油冷电机整体的热传导和对流进行数学求解，从而获取电机最高温度，将电机最高温度与目标温度的温度差输入优化控制模块，优化控制模块通过建立包含温度差以及电动油泵(10)和风扇(12)运行状态相关的目标函数，并进行优化求解获
取电动油泵和风扇的转速，进而对冷却油流量和空气冷却流量进行调节，实现对油冷电机冷却的最优控制。
[0015]进一步地，所述目标函数为：
[0016][0017]其中：t0、t1分别表示起始时刻和终止时刻，T
M
表示电机最高温度，T
M0
表示电机温度控制的目标温度，U表示风扇和电动油泵的转速，Q和R是权重系数。
[0018]进一步地，所述电机温度预测模型获取电机最高温度包括：
[0019]给定电机转速和扭矩，根据查表法确定油冷电机定子和转子产热；
[0020]由冷却油流量和电机冷却油入口温度，通过查表法确定对流换热系数，通过对流换热系数以及冷却油与离散单元之间的温度差确定对流边界条件；
[0021]油冷电机的定子和转子进行离散化，得到定子和转子的多个离散单元，相邻离散单元之间的热传导边界由材料性质和相邻离散单元的几何尺寸确定；
[0022]根据电机定子和转子产热、对流边界条件、离散单元和热传导边界，对电机整体的热传导和对流进行数学求解，获取每个离散单元的温度分布，温度最大值即为电机最高温度。
[0023]本专利技术的有益效果为：
[0024](1)本专利技术的油冷电机通过多种油路设计组合达到对电机定子和转子进行高效冷却效果：定子端部喷油和转子甩油相结合，实现对定子绕组的高效冷却；转轴内部设计钻孔和喷油孔，利用离心力将冷却油甩向定子，对定、转子都起到冷却效果；油套和定子淋油相结合，通过喷油口将冷却油喷淋到定子绕组和铁芯上，实现对定子的冷却。
[0025](2)本专利技术的油套内侧设有圆形凹点，从而增强冷却油在油套内部流动的涡流，极大增强了电机散热效果。
[0026](3)本专利技术中采用温度预测和温度信号采集相结合的方式对电机系统温度进行监控并形成控制反馈，利用电机温度预测模型获取电机最高温度，降低了温度传感器数量。
[0027](4)本专利技术电动汽车驱动电机复合油冷系统的控制方法包含温度跟踪以及执行器运行状态，具体地，控制模块中的电机温度预测模型对油冷电机整体的热传导和对流进行数学求解，从而获取电机最高温度，电机最高温度与目标温度之间的温度差作为优化控制模块输入，优化控制模块通过建立包含温度差以及电动油泵和风扇运行状态相关的目标函数，对其进行优化求解获取电动油泵和风扇的转速，进而对冷却油流量和空气冷却流量进行调节，实现对油冷电机冷却的最优控制；本专利技术将温度控制和系统能耗结合在一起进行优化控制，提升了电机冷却的系统效率并满足了系统温度跟踪要求。
附图说明
[0028]图1为本专利技术所述电动汽车驱动电机复合油冷系统结构示意图；
[0029]图2为本专利技术所述油套在一个视角下的结构示意图；
[0030]图3为本专利技术所述油冷电机剖视图中油套局部放大图；
[0031]图4为本专利技术所述油套俯视图；
[0032]图5为本专利技术所述控制模块与复合油冷系统的通讯连接示意图；
[0033]图6是图5所示的控制模块示意性的内部结构图；
[0034]图7为本专利技术所述电动汽车驱动电机复合油冷系统的控制方法流程图；
[0035]图8为本专利技术所述油冷电机的定子和转子离散示意图；
[0036]图中，1
‑
转轴，2
‑
喷油孔，3
‑
转子铁芯，4
‑
定子铁芯，5
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绕组，6
‑
油套，7
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喷油口，8
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机壳，9
‑
凹点，10
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电动油泵，11
‑
散热器，12
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风扇，13
‑
电机冷却回路，801
‑
机壳第一端口，802
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机壳第二端口，803
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机壳第三端口，804
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机壳第四端口，805
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机壳第五端口，1001
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油泵第一端口，1002
‑
油泵第二端口，1101
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散热器第一端口，1102
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散热器第二端口，100
‑
控制模块，101
‑
接口A，1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车驱动电机复合油冷系统，其特征在于，包括：油冷电机，包括机壳(8)及设置在机壳(8)内部的螺旋状油套(6)，所述油套(6)上端均匀设置有多组喷油口(7)；电动油泵(10)和散热器(11)，所述机壳(8)、散热器(11)和电动油泵(10)通过电机冷却回路(13)连通。2.根据权利要求1所述的电动汽车驱动电机复合油冷系统，其特征在于，所述油冷电机还包括由内向外依次同轴设置的转轴(1)、转子铁芯(3)和定子铁芯(4)，所述定子铁芯(4)的外壁面与机壳(8)贴合，且定子铁芯(4)上缠绕有绕组(5)。3.根据权利要求2所述的电动汽车驱动电机复合油冷系统，其特征在于，所述转轴(1)中心开设有钻孔，转轴(1)沿圆周方向上开设有若干喷油孔(2)，喷油孔(2)与钻孔连通，钻孔与机壳(8)连通。4.根据权利要求1所述的电动汽车驱动电机复合油冷系统，其特征在于，所述喷油口(7)设置5组，在油套(6)两侧按照0
°
、45
°
、90
°
、135
°
和180
°
依次设置。5.根据权利要求1所述的电动汽车驱动电机复合油冷系统，其特征在于，所述油套(6)内侧设有圆形的凹点(9)。6.一种基于权利要求1
‑
5任一项所述的电动汽车驱动电机复合油冷系统的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李蒙，高游游，徐兴，李勇，廉玉波，凌和平，邱嵩，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：