电驱变速箱用冷却润滑系统的制作方法

本实用新型涉及汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车的电驱变速箱用冷却润滑系统。

背景技术：

变速箱是各类汽车上核心部件之一，用来扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以使汽车获得良好的动力性和燃油经济性。电动汽车(包括纯电动汽车和混合动力汽车)中使用的是电机驱动型变速箱(以下简称电驱变速箱)，相比传统汽车使用的变速箱是由发动机驱动，电动汽车使用的电驱变速箱可以由发动机和电机共同驱动或仅由电机驱动，这就要求电机工作在高效率区间，以便获得长续航里程。电驱变速箱能够有效地减少发动机污染排放，显著地提高车辆行驶的安全性和经济性。电驱变速箱在工作过程中，轴承传动系用轴承由于零件摩擦将产生大量的热量，此热量若不能及时得到平衡，轴承将因受热而导致温度过高，从而影响到工作性能甚至会失效，最终导致车辆不能够正常行驶。

现有技术中，电机的冷却一般采用风冷、水冷、自然冷却，风冷和自然冷却在密闭式的电驱变速箱内冷却效果不佳，而水冷不仅水道结构复杂，并且水套体积较大，不利于电机的实时冷却和电驱变速箱小型化。目前对轴承的冷却润滑通过变速箱内部经齿轮搅拌后的油液飞溅进行冷却，特别是对高位轴承的冷却润滑效果不佳。

当电机集成在电驱变速箱内时，电机散发的热量需要及时得到平衡，以保证电机能够在允许的温度范围内高效率运转，充分利用电能。这对电驱变速箱的散热性能提出更严格的要求。

现有技术中，电驱变速箱的电机的冷却和轴承的冷却润滑需求不能同时得到满足，并且电机由于水冷装置使得体积庞大，降低电机功率密度。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型的电驱变速箱用冷却润滑系统，在提高电机功率密度的同时，使电机的冷却和轴承传动系用轴承的冷却润滑可以同时得到满足。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本实用新型提供一种电驱变速箱用冷却润滑系统，其特点在于，其包括水侧回路和油侧回路，所述油侧回路包括油箱、吸滤器、动力源、油冷却器(TOC)、第一节流阀、第二节流阀、轴承冷却油路、电机冷却油路、温度传感器和电子控制单元(ECU)，所述轴承冷却油路和电机冷却油路集成于变速箱壳体上，所述油箱通过吸滤器与动力源管路连接，所述动力源与油冷却器管路连接，所述油冷却器通过第一节流阀与轴承冷却油路管路连接，所述油冷却器还通过第二节流阀与电机冷却油路管路连接，所述轴承冷却油路和电机冷却油路均与油箱管路连接，所述动力源、温度传感器、第一节流阀和第二节流阀均与电子控制单元电连接；

所述水侧回路包括水泵、直流-直流转换器(DC-DC)、电力电子箱(PEB)、低温散热器和第一开关阀，所述水泵、直流-直流转换器、电力电子箱、油冷却器和低温散热器依次管路连接，所述第一开关阀连接于低温散热器和电力电子箱之间，所述第一开关阀与电子控制单元电连接。

较佳地，所述系统还包括制冷回路，所述制冷回路通过第二开关阀与低温散热器管路连接，所述第二开关阀与电子控制单元电连接。

较佳地，所述轴承冷却油路和电机冷却油路焊接于变速箱壳体上。

较佳地，所述第一节流阀和第二节流阀为可调式节流阀。

较佳地，所述动力源包括油泵和驱动电机，所述油泵与驱动电机管路连接，所述油泵的一端与吸滤器连接、另一端与油冷却器连接。

较佳地，所述油泵的出油口处设置用于检测油泵的出油口的压力的压力传感器，所述压力传感器与电子控制单元电连接。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型所提供的电驱变速箱用冷却润滑系统，可以使得电机的冷却和轴承传动系用轴承的冷却润滑同时得到满足，有效保护传动系统，电驱变速箱的散热性能好，同时油冷电机可以使电机整体尺寸更为紧凑，主要是由于采用喷射润滑，电机冷却效果更佳，电机处于高效率工作区间，使得电机功率密度增大，结构紧凑。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的电驱变速箱用冷却润滑系统的原理图。

图2为本实用新型较佳实施例的电机上设置冷却结构的结构示意图。

图3为本实用新型较佳实施例的电机回路为3个并联电机的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

电驱变速箱即变速箱由电机驱动，且电机集成于变速箱内。电机驱动变速箱工作的过程中，会产生热量，由于电机集成在变速箱内，需对电机及时冷却，才能保证电机在允许的温度范围内高效率运转。此外，变速箱内的轴承传动系用轴承在工作过程中需要进行润滑和冷却。车载电器元件和电力电子箱也需要得到冷却。

为此，参考图1，本实施例提供一种电驱变速箱用冷却润滑系统，包括：具有轴承冷却油路7的第一支路、具有电机冷却油路8的第二支路和动力源2，动力源2能够提供动力并输送润滑油。本实施例中，第一支路和第二支路与动力源2连接，来自油箱10的润滑油流入主油路后可以分别流入第一支路和第二支路。从而，动力源2向轴承冷却油路7和电机冷却油路8提供润滑油。

轴承冷却油路7用于向电驱变速箱内的轴承传动系用齿轮和轴承(图未示出)提供润滑油，实现轴承的冷却润滑；电机冷却油路8用于向给变速箱提供动力的电机提供润滑油，实现电机的冷却，保证电机在允许的温度范围内高效率运转。即，本实施例所提供的电驱变速箱用冷却润滑系统，可以使得电机的冷却和轴承传动系用齿轮和轴承的冷却润滑同时得到满足，电驱变速箱的散热性能好。

需说明的是，与轴承冷却油路和电机冷却油路相连的实线代表了管路，管路用于供润滑油流通。

参考图1，油箱10中的润滑油流入主油路后进入吸滤器1，再经管路流入动力源2，经主油路进入TOC 14，经节流阀6再流入轴承冷却油路7，最终再经管路流回油箱10，从而形成轴承冷却回路。同样，经TOC 14的润滑油通过油路进入电机冷却油路8，最终再经管路流回油箱10，从而形成电机冷却回路。

图1中的轴承冷却油路7的具体结构本实施例中未做具体限定，可以是由多道管路连接形成。无论轴承冷却油路7的具体结构如何，其最终均是向轴承(图未示出)提供润滑油。在轴承和轴承冷却油路7之间可以是连接喷油管(图未示出)，轴承冷却油路与喷油管连接，喷油管具有喷油孔，用于向轴承喷润滑油。或者，变速箱壳体上再布置多路润滑油道，润滑油道上设有面向轴承的喷油孔(图未示出)，轴承冷却油路7与润滑油道相连，润滑油道上的喷油孔向轴承喷油。

同样，图1中的电机冷却油路8的具体结构本实施例中也未做具体限定，可以是由多道管路连接形成。无论电机冷却油路8的具体结构如何，其最终均是向电机提供润滑油。电机上可以设置冷却结构，本案例给出图2所示的一种实施方案，电机水管嵌在电机定子外端，通过管路上的细孔均匀喷射在电机定子上冷却电机。电机回路也可以是多个并联电机，图3给出了电机冷却油路8的一种实施案例，可以对3个并联电机进行冷却，冷却流量可调。

此外，轴承冷却油路7和电机冷却油路8在变速箱壳体上的布置形式不做限制，只要轴承冷却油路7能够实现轴承的冷却，电机冷却油路8能够实现电机的冷却即可。本实施例中，轴承冷却油路7和电机冷却油路8集成于变速箱壳体上，可以是将轴承冷却油路7和电机冷却油路8焊接于变速箱壳体上。

由于设置轴承冷却油路7冷却变速箱内轴承传动系用轴承，以及设置电机冷却油路8冷却电机，轴承冷却油路7和电机冷却油路8所需要的润滑油均由动力源2所提供。而轴承的冷却润滑以及电机的冷却所需要的润滑油流量是不一样的。随着电机温度的变化，电机冷却所需要的润滑油流量是不一样的；随着电驱变速箱工作情况的变化，轴承所需要的润滑油流量也是不一样的。

为实现电驱变速箱工作过程中实时地对提供给轴承冷却油路7和电机冷却油路8的润滑油流量进行智能控制，参考图1，本实施例中电驱变速箱冷却润滑系统还包括：第一节流阀6和第二节流阀5。其中，第一节流阀6位于第一支路，润滑油能够经第一节流阀6流向轴承冷却油路7。第二节流阀5位于第二支路，润滑油能够经第二节流阀5流向电机冷却油路8。

节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门，也即节流阀的开度大小决定了经节流阀流出的润滑油流量的大小。本实施例中，通过设置第一节流阀6，根据电驱变速箱的工作情况，调节第一节流阀6的开度大小，满足轴承冷却润滑所需要的润滑油流量；调节第二节流阀5的开度大小，满足电机冷却所需要的润滑油流量。即本实施例中，第一节流阀6开度可调，第二节流阀5开度可调。

需说明的是，电驱变速箱在工作过程中，轴承需一直进行冷却润滑，第一节流阀6的开度大小在开发阶段就已经设计好，为保证轴承冷却油路7提供充足的润滑油给轴承，一般第一节流阀6的开度大小在电驱变速箱工作过程中不再实时地进行调整。但在轴承冷却油路7所需的润滑油流量不足时，需要调整第一节流阀6的开度大小，以满足轴承冷却油路7所需要的润滑油流量。

而驱动变速箱的电机由于工作时间的长短，电机的温度不一样。电机超过正常的工作温度范围后，才需要及时地对电机进行冷却。因此，参考图1，本实施例中，电驱变速箱还包括温度传感器3，用于检测电机温度并输出温度信号，温度传感器3在电驱变速箱上的布置形式不做限制，只要能够检测电机温度即可。

其中，动力源2被配置成和电子控制单元9通信连接，温度传感器3用于将所检测的电机温度信号发送给电子控制单元9；电子控制单元9根据温度传感器3输出的温度，发出控制指令，用以至少调节电机冷却油路8的流量。具体说来，本实施例中，第一节流阀6和第二节流阀5被配置成和电子控制单元9通信连接。

当电机温度高于设定温度时，说明此时电机的温度升高了，需要进一步冷却。因此，电子控制单元9控制动力源2增大所提供润滑油的流量，同时，电子控制单元9还控制第二节流阀5增大开度。这样经第二节流阀5流出的润滑油流量就会增多，从而流向电机冷却油路8的润滑油流量也增多，电机可以得到充分的冷却，以保证电机在允许的温度范围内运转。

当电机温度低于设定温度时，说明此时电机温度经润滑油冷却后有所下降，电机处于在允许的温度范围内运转，电机冷却油路8提供的润滑油流量过多。因此，电子控制单元9控制动力源2减小所提供润滑油的流量，同时电子控制单元9还控制第二节流阀5减小开度。这样，经第二节流阀5流出的润滑油流量就会减少，从而流向电机冷却油路8的润滑油流量也减少，但需保证一定的润滑油流量供给，以避免电机温度超过允许的范围。

本实施例中，通过电子控制单元9调节第二节流阀5的开度大小，实现电机冷却油路8润滑油流量的调节；或者，当轴承冷却油路7所需的润滑油流量增多时，也可以调节第一节流阀6的开度大小，实现轴承冷却油路7润滑油流量的调节。也即，本实施例中，第一节流阀6和第二节流阀5为可调式节流阀。

需说明的是，本实施例中的电子控制单元9为变速箱控制单元(ECU)，在其它实施例中，可以是独立设置一个控制单元，控制单元与变速箱控制单元通信连接。通过变速箱控制单元控制该控制单元执行相应动作。

继续参考图1，无论第一节流阀6和第二节流阀5为可调式或是不可调式，由于需要电子控制单元9控制动力源2增大或减小所提供润滑油的流量。为检测动力源2所提供的润滑油流量是否满足达到要求，本实施例中，电驱变速箱还包括流量监测单元，用于检测动力源2输出的流量，并输出流量信号。本实施例中，流量监测单元将所检测到的润滑油流量所对应的润滑油流量信号发送给电子控制单元9。电子控制单元9根据流量监测单元的流量信号，输出控制指令，用以调节动力源2的输出的动力。

具体为：当润滑油流量达到当前电机温度下电机冷却油路8所需的润滑油流量，电子控制单元9控制动力源2停止增大或减小所提供润滑油的流量。这样可以避免动力源2提供过多的润滑油或者所提供的润滑油流量不足，以保证电机冷却油路8和轴承冷却油路7冷却润滑所需要的润滑油。

参考图1，本实施例中，动力源2包括：油泵，油泵通过管路和轴承冷却油路7以及电机冷却油路8相连，油泵从油箱10中抽取润滑油，所抽取的润滑油经过过滤器1后再流向轴承冷却油路7和电机冷却油路8，之后再流回油箱10。

动力源2还包括驱动电机，驱动电机与油泵连接，以驱动油泵工作。驱动电机驱动油泵抽取轴承冷却油路7以及电机冷却油路8所需的润滑油。驱动电机被配置成和电子控制单元9通信连接，电子控制单元9通过控制驱动电机的转速以调节所提供润滑油的流量。

当温度传感器3检测到电机的温度高于设定值时，电子控制单元9控制驱动电机的转速增大(也即控制动力源2增大动力)，以提高油泵抽取的润滑油的流量；当温度传感器3检测到电机的温度低于设定值时，电机控制单元控制驱动电机的转速减小(也即控制动力源2减小动力)，以减少油泵抽取的润滑油的流量，并保证油泵抽取的最小润滑油流量能够满足轴承的冷却润滑需要。

需说明的是，油泵的具体类型不做限制，可以是齿轮泵、叶片泵、径向活塞泵或轴向活塞泵等。

此外，本实施例中，流量监测单元包括：流量传感器(图未示出)或压力传感器4。本实施例中，在油泵的出油口处设置压力传感器4，压力传感器4检测油泵的出油口的压力。由于油泵的功率等于油泵的出油口的压力与流量的乘积，在检测到油泵的出油口的压力后，根据油泵的工作参数(功率)就可以换算得到油泵的出油口的流量。相当于通过压力传感器4间接的检测到动力源2输出的润滑油的流量。相比于使用流量传感器，压力传感器4的成本低，且布置形式简单。

对于水侧回路，动力源水泵11由驱动电机驱动，为水侧回路提供冷却液，可选的，冷却液由水和乙二醇进行配比。冷却液经管路和壳体管道进入DC-DC 12的冷却管道进行冷却，出于保护，进入DC-DC 12的冷却液温度需得到控制，可选的，可配置温度传感器或者利用DC-DC 12自身温度信号反馈给电子控制单元9，通过电子控制单元9对驱动水泵的电机进行转速调节。冷却液再通过壳体管道流入PEB 13冷却管道，同理，出于保护，进入PEB的冷却液温度需得到控制。冷却液从TOC 14的进水管口进入，在TOC14内，热油与冷却液进行充分热交换，冷却液从TOC 14出水管口流出，流入低温散热器15，将冷却液在所述流动过程的吸收的热量散离系统，温度降低的冷却液在进入水泵11形成冷却循环，可选的，水泵11处应设有水箱(图未示出)。

与TOC 14相连的还包括旁通回路，当电机侧油温较低时，如低温启动工况，为了保证电机及液压系统正常工作，此时不需要冷却液冷却油液，在旁通回路设置开关阀18，当ECU 9监测到油温小于设定阈值时，ECU 9发出指令使开关阀18打开，对流经TOC 14的冷却液进行旁通，冷却液将不在经过TOC 14冷却润滑油，以保证油温温升加快；当油温超过设定值时，开关阀18关闭，进行正常冷却，保证电机高效运行。

与低温散热器15相连的还包括制冷回路17，该回路仅用于寒冬天气，该回路的接通靠开关阀16控制，当ECU 9接收到环境温度、水温、油温等必要信号后，判断开关阀16打开与否，当开关阀16打开，制冷剂将接入到低温散热器15，通过冷却液与制冷剂的热交换，将热量带回制冷剂回路，该部分热量将用于加热驾驶舱温度，起到电机废热再利用。当开关阀16关闭，正常进行热交换，保证冷却液和润滑油工作在适宜温度范围内。制冷剂回路作为回收能量功能，利用电机的废热弥补驾驶舱热能，提高车载能量，对整车热管理和效率起着重要作用。

本实用新型的电驱变速箱用冷却润滑系统集成了水冷和油冷回路，充分利用水冷热容大和油冷及时快速的特点，提高电机功率密度和整车效率。所述冷却润滑系统具有两大回路和辅助制冷回路，油侧回路包括具有轴承冷却油路的第一支路和具有电机冷却油路的第二支路，以及动力源，动力源能够提供动力，并向轴承冷却油路和电机冷却油路提供润滑油。第一支路和第二支路与动力源连接，来自油箱的润滑油流入主油路后可以分别流入第一支路和第二支路，所述第二支路采用油冷，与水冷相比，减少水套和密封要求，便于变速箱小型化。其中，轴承冷却油路用于向电驱变速箱内的轴承传动系用轴承提供润滑油，实现轴承的冷却润滑。电机冷却油路用于向给变速箱提供动力的电机提供润滑油，实现电机的冷却，保证电机在允许的温度范围内高效率运转。即，本实用新型中所提供的电驱变速箱用冷却润滑系统，可以使得电机的冷却和轴承传动系用轴承的冷却润滑同时得到满足，电驱变速箱的散热性能好。水侧回路利用水热容大特点给所述油侧回路进行冷却外，先流经车用电子元件，DC-DC、PEB进行冷却，后流回低温散热器构成循环。辅助制冷回路通过开关阀，在寒冬季节进行电机废热利用，大大提高整车效率，节约能源。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。