本发明属于轮毂电机，具体涉及一种轮毂电机低压水冷与能量回收系统及方法。
背景技术：
1、车辆造成的污染向来是环境污染的主要来源之一，而在能源危机和环境污染日益严重的大背景下，以清洁可再生能源为能量来源的新能源车代替以化石能源为燃料的传统车辆已是大势所趋。
2、在新能源车的各个发展方向中轮毂电机因结构紧凑、传动效率高、控制和转向灵活等优点，非常适合应用于电动汽车，因此成为了其中重要的发展方向。然而由于轮毂电机工作环境等原因，需要良好的密封性，这就造成了散热困难，而电机的运行温度过高会造成永磁体退磁、绝缘层老化等现象，严重影响其性能和寿命，因此电机散热成为了轮毂电机实际应用中的最大难点之一。
3、现阶段，轮毂电机主要有风冷、油冷、水冷三种冷却方式，但这些传统的冷却方式并不能使电机降到最适合的工作温度，而且为了增强降温效果，往往需要设计复杂的降温通道，这就使得轮毂电机的重量和占用空间变大、设计和制造成本增加，不利于轮毂电机的发展。
4、传统的水冷和油冷的冷却系统的冷却液在吸收了电机产生的热量后还需要对冷却液进行冷却才能完成完整的循环使用，不但浪费了热能，更需要消耗能量对冷却液进行散热，对电动汽车的续航能力有很大的影响。
5、而现有的技术方案中，如申请公布号为cn 108599411 a的一种轮毂电机的定子水冷结构，包括定子齿部和定子轭部，定子轭部内设有若干个与定子轴线方向相同的通孔，通孔内设有冷却水管，冷却水管一端设有进水端口，另一端设有出水端口，冷却水管与通孔形成u字型连接，冷却水管的进水端口和出水端口伸出设置在定子的同一外侧，冷却水管与定子轭部内的通孔形成紧密固定连接，冷却水管按照u型环绕通过每个通孔，冷却水管通过环氧胶灌封和定子紧密装配在一起，进而使得轮毂电机散热均匀，但是这种水冷结构在吸收了电机的热量之后，并没有对这部分热量进行利用，还需要能量对冷却水进行散热，对电动汽车的续航能力有很大的影响。
6、如申请公布号为cn 108599621 a的一种液冷轮毂电机冷却温差发电装置及其工作方法，轮毂电机采用冷却液淋喷和在电机壳体内设置循环油路并行的方式进行散热降温；储油箱采用金属外壳，温差发电片压在储油箱带凹槽的两面金属外壳之上，再在温差发电片上压一金属板。储油箱外壳作为温差发电热端，与外界冷空气接触的金属板作为冷端；但是冷却液是直接喷淋在发热元件上的，冷却液吸热之后回到储油箱，这种冷却回收方式是无法对轮毂电机自身的温度进行精准调节的，且冷却液直接喷淋的方式会造成大量的浪费，经济成本颇高。
7、为了解决以上技术问题，本发明提出了一种轮毂电机低压水冷与能量回收系统及方法。
技术实现思路
1、本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种轮毂电机低压水冷能量与回收系统及方法，能够利用低压水冷实现电机的降温，同时对电机运行和制动过程中产生的热量进行回收，在降温并回收热量过程中实现对电机温度的精准把控，提高了能量利用率，降低损耗，且结构紧凑，占用空间小。
2、为实现以上目的，本发明提出以下技术方案：
3、一种轮毂电机低压水冷能量回收系统，包括轮毂电机主体和低压水冷与能量回收系统，所述低压水冷与能量回收系统为轮毂电机主体进行散热，并把吸收的热量回收再利用。
4、所述轮毂电机主体包括轮胎、轮毂、电机壳、轮毂轴承、电机转子、电机定子、冷却轴、保护盖、刹车片、刹车卡钳、轴承和端盖；
5、所述轮胎套设在轮毂上，所述电机壳通过轮毂轴承上的螺栓固定在轮毂上，所述电机转子焊接在电机壳内，所述刹车片和端盖通过螺栓固定在电机壳上；所述冷却轴一端通过轮毂轴承设在轮毂上，冷却轴另一端通过轴承设在端盖上；
6、所述冷却轴内部设置螺旋式通道，螺旋式通道最大程度地覆盖在冷却轴内部，进而保证冷却效果；冷却轴另一端两侧设有冷却水入口通道和冷却水出口通道，螺旋式通道分别与冷却水入口通道和冷却水出口通道联通；
7、所述电机定子、保护盖和刹车卡钳分别通过螺栓与冷却轴连接。
8、所述低压水冷与能量回收系统包括低压水道、标准压力水道、热能发电机、水箱、压差阀、监控器、真空泵；
9、所述低压水道的出口端与真空泵连接，低压水道的入口端与压差阀连接；所述低压水道中间断开分别与冷却轴上的冷却水入口通道和冷却水出口通道连接；所述低压水道内压力低于标准压力，低压水道内的冷却水沸点低易汽化，进而对冷却轴吸热降温；
10、所述标准压力水道入口端与真空泵连接，所述标准压力水道出口端与压差阀连接；所述标准压力水道内压力为标准大气压，水的沸点处于标准大气压下的正常值。
11、所述热能发电机设在标准压力水道入口端处，热能发电机同时与真空泵连接；
12、所述水箱设在标准压力水道的中部位置，标准压力水道中间断开与水箱连接；水箱内存有冷却水；
13、所述压差阀一端与低压水道入口端连接，压差阀另一端与标准压力水道出口端连接；
14、所述压差阀设有额定压力差，当标准压力水道和低压水道的压力差达到额定压力差时，压差阀便被打开，当标准压力水道和低压水道的压力差低于额定压力差时，压差阀处于关闭状态。
15、所述监控器在轮毂电机各处均设有温度传感器，所述监控器与真空泵通过电线连接，监控器根据温度传感器传递的温度信号向真空泵传递指令，用以控制真空泵，通过真空泵对低压水道内压力的调整，实现低压水道内水量和流速的变化，进而对轮毂电机的温度进行调整，即冷却降温，将轮毂电机的温度控制在合理范围内，及时冷却降温的同时回收热量；
16、所述真空泵根据监控器的指令对低压水道内的压力进行调整；
17、所述真空泵针对不同温度下的轮毂电机，设置三个档位，对应低压水道内不同的压力值，第一档位下，压差阀处于关闭状态，第二档位和第三档位下，压差阀处于打开状态，不同档位下低压水道内冷却水的水量和流速不同，第三档位下真空吸力加大，冷却水的水量和流速加大；
18、轮毂电机温度越高，真空泵的档位越高，低压水道内的水量和流速越大，对轮毂电机的冷却效果越好，冷却速度越快，进而将轮毂电机的温度控制在合理范围内，实现对轮毂电机温度的精准把控。
19、优选地，第一档位下真空泵运转，使得低压水道的压力低，但低压水道和标准压力水道的压力差低于压差阀的额定压力差；第二档位下真空泵继续运转，使得低压水道的压力持续降低，低压水道和标准压力水道的压力差等于压差阀的额定压力差，压差阀打开，使得冷却水缓慢进入低压水道开始汽化降温；第三档位下真空泵继续运转，由于真空泵的吸力加大，冷却水的流速和流量加大，快速汽化降温；
20、优选地，所述保护盖置于电机定子和刹车卡钳之间，把二者隔绝开来，从而实现对轮毂电机的有效保护。
21、优选地，所述冷却轴上的冷却水入口通道和冷却水出口通道与低压水道通过螺丝连接，便于安装拆换。
22、优选地， 所述低压水道与真空泵、压差阀分别采用焊接的方式连接，结构密度好，气密性高，整体完整性强，强度高，抗压力强。
23、优选地，所述真空泵与热能发电机、热能发电机与标准压力水道、水箱与标准压力水道、压差阀与标准压力水道，均采用螺纹连接方式连接，便于安装拆换。
24、优选地，所述压差阀的额定压差为0.097mpa，标准压力为0.1 mpa，当低压水道的压力为0.003 mpa，此时压差阀便可被打开，在此压力下，水的沸点降低至24.079℃，轮毂电机的温度如果达到水的沸点，水变化汽化吸热，吸走轮毂电机的热量，进而降低轮毂电机的温度。
25、本发明的另一个目的，在于公开：一种轮毂电机低压水冷能量回收方法，其特征在于：包括以下部分：
26、①真空泵和压差阀将水道分成低压水道和标准压力水道，标准压力水道内常温，冷却水沸点正常；
27、②监控器对轮毂电机的温度实时监测，根据最大温度值向真空泵传递信号，真空泵根据信号调控低压水道内的压力，进而操控压差阀的开闭；
28、③低压水道内压力低，水沸点低，压差阀开启时冷却水螺旋进入冷却轴内部，最大程度覆盖冷却轴，冷却水汽化吸热；
29、④冷却水进入标准压力水道，沸点恢复正常，冷却水液化放热，热量由热能发电机转换为电能提供给汽车电池组。
30、优选地，所述监控器根据各个温度传感器监控轮毂电机的最高温度，当最高温度在45℃以下时，监控器控制真空泵进入第一档位运行；当最高温度达到45℃时，监控器控制真空泵进入第二档位运行；当最高温度降低至35℃时，监控器控制真空泵恢复至第一档位运行；当最高温度达到45℃后持续升温达到50℃时，监控器控制真空泵进入第三档位运行，进而将轮毂电机整体的温度均控制在35℃以下。
31、整个水道通过压差阀和真空泵分成低压水道和标准压力水道，其工作水道为低压水道，低压水道内由于压力降低进而降低水的沸点，通过水的汽化吸收轮毂电机运行和制动过程中产生的热量。
32、监控器根据温度传感器传递的最高温度信号，对真空泵发送不同的指令，进而使得真空泵根据轮毂电机的温度调整档位，温度高，便调高档位，降低低压水道的压力，达到能够打开压差阀的压力值，冷却水缓慢进入低压水道开始汽化降温，若温度持续升温，则继续调高档位，继续降低低压水道的压力，冷却水流速加大， 快速流入快速降温。
33、温度正常则调低档位，低压水道的压力保持无法打开压差阀的压力值，无需冷却。
34、所述压差阀为现有技术中应用广泛的零部件，入口出口压力差达到额定压力差时便可打开压差阀，若低于额定压力差，压差阀则处于关闭状态。
35、真空泵通过调整低压水道的压力实现对压差阀开闭的调控；真空泵在第一档时，低压水道和标准压力水道的压力差低于能打开压差阀的压力差值，真空泵在第二档时，低压水道和标注压力水道的压力差刚好等于压力差的额定压力差，恰好能够打开压差阀，冷却水的流速较慢，冷却水从标准压力水道进入低压水道，压力降低，进而降低水的沸点，通过水的汽化对轮毂电机冷却轴吸热降温；真空泵在第三档时，真空泵的吸力加大，使得冷却水更多更快的从标准压力水道流入低压水道，加快冷却水的流速，加大冷却水量，进而加大对冷却轴的冷却效果，降低轮毂电机的温度，保护轮毂电机的性能，延长其使用寿命。
36、汽化后，水蒸气经由真空泵进入标准压力水道，在标准压力水道内处于常温状态，沸点恢复正常，水蒸气便会液化，液化过程中放出的大量热量，供给热能发电机，热能发电机利用这部分热能进行发电，电能补充给汽车电池组。
37、水箱设在标准压力水道上，储存冷却水量，水蒸气液化后便会进入水箱，标准压力水道和低压水道的压差达到压差阀的额定压力差时，水箱内的水经由压差阀进入低压压力水道，进而形成对轮毂电机的冷却循环。
38、具体操作如下：
39、电动汽车启动之后，监控器、真空泵和热能发电机随之启动，监控器通过分布在电机各处的温度传感器监控其最高温度，当最高温度在45℃以下时，监控器控制真空泵进入第一档位运行，低压水道内压力降低，单此时压力差不足以打开压差阀，未进行降温操作。
40、当电机最高温度达到45℃时，监控器控制真空泵进入第二档位运行，低压水道内压力继续降低，压力差与压差阀的额定压差相等时，压差阀刚好能够打开，此时，冷却水开始缓慢进入，由于此时低压水道内温度远高于此时压力下水的沸点，所以冷却水开始汽化降温，当电机最高温度降低至35℃时，监控器控制真空泵恢复至第一档位运行，冷却暂停。
41、若电机的最高温度在第二档位下持续升高至50℃时，监控器控制真空泵进入第三档位运行，此时真空泵持续运转，吸力加大，使得更多的冷却水更快的流入低压水道，进而实现快速降温。
42、由于第二档位对应的轮毂电机温度比低压水道内水的沸点高，因此在第二档位下冷却过程中可以保证低压水道内的冷却水绝大部分汽化，进而有利于后续的热能回收利用。
43、在第二档位、第三档位运行下，轮毂电机开始降温，此过程中水蒸气同时进入标准压力水道，由于标准压力水道内的压力恢复至标准值，水的沸点恢复正常，进而水蒸气进入热能发电机内迅速液化，液化放出大量的热量，热能发电机利用这部分热量转化为电量向电动汽车的电池组提供电能，进而实现对电机运行和制动过程中产生热量的回收利用，提高了能量利用率，降低损耗。
44、本发明涉及到的真空泵和热能发电机均属于现有技术中常用的设备，可以直接使用。
45、本发明有益效果在于：
46、本发明通过在冷却轴内设置螺旋式通道，并且在最大程度上覆盖冷却轴，使得冷却通道与冷却轴合二为一，节省了零部件占用空间，不影响轮毂电机紧凑的结构。
47、本发明中通过压差阀和真空泵将整个水道分成了低压水道和标准压力水道，低压水道为工作区域，通过真空泵的运转，降低低压水道的压力进而降低水的沸点，从而通过水的汽化吸收电机运行和制动过程中产生的热量，且通过真空泵三个档位的适时切换，实现相应温度下降温速度的相应变化，继而实现对轮毂电机温度的及时降温，实现较好的降温效果。
48、本发明中通过在标准压力水道入口处设置热能发电机，由于水蒸气进入标准压力水道后，压力恢复正常，沸点也相应的提高，进而水蒸气发生液化，通过热能发电机吸收水蒸气液化产生的热量进行发电，有效的减少了能量的浪费，利于增加电动汽车的续航能力。
49、本发明通过监控器对轮毂电机整体温度进行实时监控，并根据最高温度控制真空泵，通过真空泵与压差阀的配合，实现对不同温度下轮毂电机的冷却降温，进而精准把控轮毂电机的温度，把轮毂电机的温度控制在合理范围内，进而延长轮毂电机的寿命。
50、采用上述方案，本发明能够利用低压水冷实现电机的降温，同时对电机运行和制动过程中产生的热量进行回收，在降温并回收热量过程中实现对电机温度的精准把控，提高了能量利用率，降低损耗，且结构紧凑，占用空间小。