一种液冷循环动力装置以及包含该组件的液冷控制器的制作方法

本发明涉及一种电机控制器冷却装置，具体涉及一种电机控制器的液冷装置。

背景技术：

电机在电动车上的使用越来越频繁，尤其是新能源车不断普及的背景下，电机控制的要求不断提高。车辆安全性是机动车核心指标之一，控制器要在安全温度内工作，一是保证各部件正常，二是提高使用寿命。因此，液冷是控制器保持优良工作温度的备选形式之一。

通常，液冷的液体循环需要额外的动力驱动液体在循环管道的储液装置内循环流动，对于电动车来说，电量消耗和续航里程直接相关，额外的电能消耗会降低续航里程。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种不需要消耗电能的液冷动力循环组件，以及使用该动力循环组件的电机控制器液冷组件。

为了实现上述目的，一种液冷循环动力装置，包括带减震装置的电动车车体，还包括一个液压缸，液压缸与活塞滑动密封配合，使活塞能沿液压缸轴向滑动，活塞一侧固定顶杆，顶杆伸出液压缸外与车体铰接，液压缸轴线与车辆的减震器轴线平行，且液压缸固定在车辆的后轮轴或后车桥上；

液压缸底端通过带有第一单向阀的管道与叶轮组件的进液口连通，使液压缸内的液体能够进去叶轮组件并驱动叶轮转动；

叶轮组件的出液口通过管道与临时储液箱连通，临时储液箱通过带有第二单向阀或的管道与液压缸中上部连通；

所述第二单向阀包括壳体、挡环、挡片和压簧、压簧一端固定在壳体内，挡片固定在压簧空余端，挡片上开有2-4个通气孔，孔径不大于0.05mm。

本发明液冷控制器包括控制器壳体，其外壳上固定导流管组，导流管组与冷却液盒连通，还包括冷却液泵送装置，用于强制冷却液在循环流动，其特征在于，所述冷却液包括油液和固液相变储热材料，所述固液相变材料为水合盐，所述水合盐的固液相变温度在30摄氏度至70摄氏度之间，所述油液和水合盐的体积比在4：1-10：1之间。

进一步的，在控制器壳体内固定多根并列设置内部冷却管组，内部冷却管组与油液盒连通。

进一步的，所述导流管组包括上管道和位于下管道下方的下管道，上管道和下管道之间通过中间多个等间距设置的中间管连通，中间管的与上管道连通口面积是与下管道连通口面积的1.5-3倍，中间管与下管道连通口的面积不大于3mm²。

进一步的，所述油液盒与冷却液盒组成储液组件；

所述油液盒为圆柱形，所述冷却液盒包括一个柱形腔和一个倒锥形腔，所述柱形腔和倒锥形腔与油液盒同轴，所述倒锥形腔位于柱形腔底端，且二者连通；所述柱形腔伸入油液盒内，且两端位于油液盒外，并通过轴封与油液盒壳体旋转密封连接，柱形腔外壁上固定叶片，叶片与其轴线成30-60度的夹角，使得柱形腔旋转时能够将油液盒内的油液向油液盒轴向的一端推进；柱形腔内部固定旋转导流叶片，使柱形腔旋转时，使冷却液向倒锥形腔内流动；所述倒锥形腔内壁上固定多个沿轴线均匀分布的格挡片；

柱形腔顶端通过轴封与冷却液管道连通，倒锥形腔底端通过轴封与冷却液管道的另一端连通；柱形腔通过传动组件由电机传动，能够沿其轴线自转。

优选地，所述固液相变水合盐为na2hpo4·12h2o、ca(no3)2·4h2o、nas2o3·5h2o、ch3coona·3h2o、cd(no3)2·4h2o、naoh·h2o中的一种或多种。

优选地，所述水合盐为na2hpo4·12h2o、lino3·3h2o、na2so4·10h2o、na2co3·10h2o、cabr2·2h2o、zn(no3)2·6h2o中的一种或多种与ca(no3)2·4h2o、nas2o3·5h2o、ch3coona·3h2o、cd(no3)2·4h2o、naoh·h2o的混合物。

优选地，所述水合盐为相变温度在30-40℃、40-50℃、50-60℃和60-70℃这四个温度范围内的水合盐的混合物。

本发明的有益效果在于，

1、能够利用车辆振动产生的动能来实现冷却液的循环，节省电能消耗。

2、利用固液相变材料与油液混合，利用相变大量吸收热量，保证电机控制器安全，延长使用寿命。且利用油液与水特性，保证水合盐的相变进行，同时让二者具有一定的流动性，确保整体的冷却效率。

同时，利用油液单纯的对电机控制器内部进行导热和冷却，将其与固液复合的冷却液相互传热，从而提高对电机控制器内部的散热效果。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是第二单向阀内部结构示意图。

图3是控制器外侧壁管道布置结构示意图。

图4是控制器内部管道俯视图。

图5是储液组件内部冷却液状态示意图。

图6是储液组件整体结构示意图。

图7是储液组件内部结构示意图。

图8是柱形腔位于油液盒内部部分的俯视图。

图9是倒锥形腔俯视图。

图10是柱形腔内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对发明做详细描述。

如图1和2所示，一种液冷循环动力装置，包括带减震装置的电动车车体。还包括一个液压缸80，液压缸80与活塞81滑动密封配合，使活塞81能沿液压缸80轴向滑动，活塞81一侧固定顶杆，顶杆伸出液压缸80外与车体铰接，液压缸80轴线与车辆的减震器轴线平行，且液压缸80固定在车辆的后轮轴或后车桥上。

液压缸80底端通过带有第一单向阀82的管道与叶轮组件60的进液口连通，使液压缸内的液体能够进去叶轮组件60并驱动叶轮61转动；

叶轮组件60的出液口通过管道与临时储液箱70连通，临时储液箱70通过带有第二单向阀或83的管道与液压缸80中上部连通；

所述第二单向阀83包括壳体、挡环、挡片和压簧、压簧一端固定在壳体内，挡片固定在压簧空余端，挡片上开有2-4个通气孔，孔径不大于0.05mm。

当车体发生振动，车体向下运动，将液体从液压缸80底端压出，推动叶轮61转动，从而产生旋转动力，这个旋转动力可以用于驱动泵轴转动，从而驱动液冷循环路径中的冷却液流动。从叶轮组件60壳体流出的液体先进入临时储液箱70储存，当车体因为减震器的弹性反弹向上运动时，由于第一单向阀的作用密封了缸体，从而在活塞随车体向上移动时缸体内产生负压，当活塞移动到带有第二单向阀的管道连通处上方时，负压通过通气孔传导至临时储液箱70内，液体能够受到负压的吸引，从而驱动第二单向阀83开启，液体流回液压缸。由于活塞向上运动时，活塞上侧时正压，而且通气孔孔径很小，同时车辆振动频率高，单次振动的时间非常短，因此基本上不会有液体进入活塞的上侧。如此，通过以上装置，利用现有的车辆减震和车体的自重，完成车体上下振动转化成机械转动，从而驱动能够实现冷却液的循环流动。

如图3至9所示，一种液冷电机控制器，包括控制器壳体10，其外壳上固定导流管组20，导流管组与冷却液盒42连通，还包括前述的液冷循环动力装置，用于强制冷却液在循环流动。所述冷却液包括油液和固液相变储热材料，所述固液相变材料为水合盐，所述水合盐的固液相变温度在30摄氏度至70摄氏度之间，所述油液和水合盐的体积比在4：1-10：1之间。

水合盐固液相变材料，在固定温度下脱去部分结合水形成变成液态，并储存一定的热量。水合盐的体积和油液的体积比在4：1-10：1之间，也就是说，油液的体积量比水合盐松散堆积的孔隙率小或稍大一些，这个可以根据具体使用的水合盐的松散堆积孔隙率来调整，使油液在水合盐非液态状态下基本不会带动水合盐流动，或是只能带动少量水合盐流动。这样，水合盐的相变温度较低，能够快速吸收电机控制器外壳热量，使电机降温。

冷却液降温的原理是吸收热量，然后自身冷却后，在循环吸收热量。现有的冷却液一般要求保持一定的粘度和一定的流动性能。其目的是避免流速过快，冷却液来不及释放热量，使自身降温，从而不能有效的给发热设备降温。这种冷却液，组分复杂，成本高，且仍然存在一个问题，就是温度越高，液体粘度越低，流动性越高，冷却液来不及冷却，冷却效果越差。因此，纯液态冷却液只能将电机控制器工作温度保持在相对较高的温度范围，但是电机控制器内部的线路的绝缘层老化速度与温度高低有直接的关系，长期高温环境下工作，电机内导线绝缘层老化加快。

使用油液和水合盐，让油液体积小于或稍大于水合盐松散堆积的孔隙率，使冷却液缓慢流动。利用水合盐固液相变温度较低，且储热量大的特点。在吸收热量时，固态水合盐液化，随着油液流动进入冷端，冷却后大部分固化，再次进入盘管。由于水合盐的储热量高，让水合盐作为“冷却液”的主体成分，在电机控制器工作时，能够将工作温度，保持在一个较低的范围内，比普通冷却液降10-30度，从而能够有效的增加电机控制器的使用寿命，减少后期的维护。

为了提高冷却效果，在控制器壳体10内固定多根并列设置内部冷却管组30，内部冷却管组30与油液盒41连通。

所述导流管组20包括上管道51和位于下管道下方的下管道52，上管道51和下管道52之间通过中间多个等间距设置的中间管53连通，中间管53的与上管道51连通口面积是与下管道连通口面积的1.5-3倍，中间管53与下管道52连通口的面积不大于3mm²。这样，上管道51内的水合盐堆积状态下是不能进入下管道的，只有在液化后或随着油液进入下管道52。

所述油液盒41与冷却液盒42组成储液组件40。所述油液盒41为一个圆柱形，所述冷却液盒42包括一个柱形腔421和一个倒锥形腔422，所述柱形腔421和倒锥形腔422与油液盒41同轴，所述倒锥形腔422位于柱形腔421底端，且二者连通；所述柱形腔421伸入油液盒41内，且两端位于油液盒41外，并通过轴封与油液盒41壳体旋转密封连接，柱形腔421外壁上固定叶片45，叶片45与其轴线成30-60度的夹角，使得柱形腔421旋转时能够将油液盒41内的油液向油液盒42轴向的一端推进，从而使油液能够循环；柱形腔421内部固定旋转导流叶片，使柱形腔421旋转时，使冷却液向倒锥形腔422内流动；所述倒锥形腔422内壁上固定多个沿轴线均匀分布的格挡片，格挡片的作用使水合盐减少大大范围旋转，给其结晶的时间和空间，让其与游离水快速接触，结晶重新具备储热能力；柱形腔421顶端通过轴封与冷却液管道连通，倒锥形腔422底端通过轴封与管道的另一端连通；柱形腔421通过传动组件由叶轮61轴传动，能够沿其轴线自转。如此，通过柱形腔421的转动，带着叶片45旋转，将油液在油液盒41内流动，同时其内部的旋转导流叶片能够带动冷却液向倒锥形腔422内流动。这个结构能够节省空间，且能够起到结合冷却的作用。首先，电机控制器内部的温度相比于外壳来说要高，利用内部冷却管组30吸收电机控制器内部的温度，油液流动性非常高，因此，让其在油液盒41内有较大的空间混合并能够与柱形腔421接触，让其将热量传导给冷却液，利用水和盐快速吸收电机控制器内部的热量，从而使电机控制器得到更好的冷却效果。

所述固液相变的水和盐种类较多，可以选择一种，也可以复合多种，最好是在30-40度、40-50度、50-60度、60-70这四个个范围内各选取一种或多种来复合，能够有效的形成温度吸收的梯度，避免冷却液快速的流动，且在高温下相变的材料，能够起到加快低温下相变材料结晶的催化剂，加快水和盐结晶，提高吸热效率。各个温度范围内的水合盐的比例以体积比来衡量，在2-3：2-2.6：1-1.2：0.5-0.6，这个比例范围内。

列举以下几种固液相变材料：

使用油液作为与固液相变水和盐的混合的原因在于，其密度小于水，且与水不容和，便于水盒油分离，也就是说，便于固液相变之后的水和盐能够与游离水接触重新结晶。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。