新能源电动汽车的油冷电驱动总成

背景介绍：

目前主流的新能源汽车包括纯电动式汽车和混合动力式汽车，其中，纯电动汽车具备零排放的优势，而且，随着纯电动车续航里程不断提升以及充电设施不断齐备，纯电动汽车在整个汽车领域所占据的比重也越来越大。当前市场主推的纯电驱动汽车一般是由电机、减速器、控制器三个单元集成的三合一电驱动总成作为驱动源。

随着新能源汽车的发展和普及，市场对于纯电动汽车的动力性能要求不断提高，对电驱动总成的体积和功率密度要求也越来越高，这就要求动力系统布置结构能尽量的紧凑、轻巧。而且对于电驱动总成中电机的散热能力具有较高的要求。采用水冷方案至少存在以下缺点： 

缺点一：在电机中产生热量的部件是位于壳体内部的定子和转子，而水冷散热器设置在壳体外部，只能通过壳体对定子和转子进行间接散热，无法直接冷却热源，水冷散热器与定子、转子之间存在热阻，导致散热效率低，严重时会导致电机无法正常工作。 

缺点二：水冷方案必须在壳体外布置水冷散热器，并在壳体中布置水套结构以防止短路，增大了电驱动总成的体积和重量，无法满足目前市场的轻量化的需求。 

因此，奇瑞发明专利CN 115765238 A提供了一种油冷电驱动总成，该总成由主壳体、减速器总成、电机总成、储油池和油泵组成，电机总成包括转轴、转子和定子。通过油液直接冷却热源，即油液与定子、转子之间不存在热阻，有利于提高对定子和转子的散热效果，从而有利于保证油冷电驱动总成工作时的可靠性和稳定性。同时采用该油冷电驱总成的新能源电动汽车，也有利于促进电驱动总成的轻量化发展。

油冷电驱动总成的组成及特点：

油冷电驱动总成包括主壳体、减速器总成、电机总成、储油池和油泵。主壳体内部形成腔体，减速器总成位于主壳体内，且与主壳体相连。减速器总成包括输入轴、输出轴和至少两级减速齿轮，输入轴用于与电机总成中的转轴相连，输出轴用于驱动外部器件转动，两级减速齿轮则用于实现输入轴与输出轴之间的减速作用。电机总成转轴位于主壳体内，且位于减速器总成的一侧，并且转轴与减速器总成的输入轴相连。转轴与输入轴均具有中空结构，并且转轴的一端与输入轴相连通，转轴的另一端则与主壳体的内部相连通。 

储油池位于主壳体的外侧的底部，即位于主壳体在重力方向的外壁处，储油池与主壳体相连，以保证储油池在油冷电驱动总成中的稳定性，并且储油池与主壳体相连通。可选地，储油池也可以不与主壳体相连，但需要保证储油池与主壳体的腔体相连通，从而保证主壳体中的油液可以沿主壳体的内壁流回储油池中。

油泵位于主壳体外，油泵分别与储油池、环形油路、输入轴相连通。油泵用于将储油池中的油液对外输送，并用于保证油液在油冷电驱动总成中循环流动。其中油泵可以与主壳体相连，也可以不与主壳体相连。油泵和储油池均位于主壳体外，有利于对油泵和储油池进行保养、维修或更换，有利于维持油冷电驱动总成在工作过程中的稳定性和可靠性。 

电机总成包括转轴、转子和定子，转子套设在转轴上，且与转轴固定相连。转子与转轴之间可以通过键连接、过盈配合等方式相连。在电机总成中，定子套设在转子外，并且定子与转子之间具有间隙。其中定子与主壳体的内壁相连，以保证定子的稳定性。 

定子外壁具有环形油路和两个喷油环，喷油环具有环状中空结构，并且喷油环的内壁具有多个喷孔以喷出油液。两个喷油环位于定子外壁处，且位于定子轴向的两端，并且两个喷油环分别与环形油路连通，喷油环用于沿定子的径向喷油，喷油环喷出的油会流经定子中定子绕组的表面，从而带走定子绕组上所产生的热量以实现对定子的散热作用。其中定子的轴向与转轴的轴线的延伸方向平行，定子的径向垂直于转轴的轴线的延伸方向。

转轴包括第一轴段、第二轴段和第三轴段，第一轴段、第二轴段和第三轴段同轴，且均具有中空结构。第一轴段位于输入轴的一侧，第一轴段与输入轴通过花键相连。第一轴段的部分位于储油腔内，第一轴段位于储油腔的一端是密封的，而第一轴段位于储油腔的部分的侧壁具有至少一个通孔，这个通孔则用于经第一轴段的中空区域和储油腔连通。

第二轴段位于第一轴段远离输入轴的一端，且与第一轴段相连。第二轴段与第一轴段可以是一体成型的，也可以通过焊接等方式固定相连。第二轴段的中空区域形成储油腔，储油腔与第一轴段的另一端相连通。转子套设在第二轴段上，且与第二轴段相连，并且储油腔的径向尺寸大于第一轴段的径向尺寸，因此油液由第一轴段进入储油腔后，流速降低，有利于使油液与转子充分进行热交换，从而有利于提高对转子的换热效果。 

第三轴段则位于第二轴段远离第一轴段的一端，且与第二轴段相连，其中，第三轴段与第二轴段可以是一体成型的，也可以通过焊接等方式固定相连。第三轴段的一端与储油腔相连通，并且第三轴段的另一端与主壳体的腔体相连通，以实现油路的循环。 

第二轴段的中空区域，即储油腔的径向尺寸大于第一轴段的中空区域的径向尺寸，大于第三轴段的中空区域的径向尺寸，采用该方案，有利于控制储油腔内油液的流速，有利于使油液与转子充分进行热交换，从而有利于提高对转子的换热效果。 

综上所述，储油池中预先存储一定量的油液，该油液是具有润滑效果和冷却效果的油液。当油冷电驱动总成开始工作前或开始工作时或工作一定时间后开启油泵，油泵会从储油池中持续获取油液，并向定子外壁处的环形油路、减速器总成中的输入轴输送油液形成两条支路。 

一条支路油液流动过程如下：在油泵的作用下，环形油路中的油液会到达定子两侧的喷油环中，并由喷油环沿定子的径向将油液喷到定子的定子绕组的外圈，定子绕组的外圈的油液在重力的作用下会流至主壳体的底部，然后再由主壳体的底部流回储油池。 

另一条支路油液流动过程如下：在油泵的作用下，输入轴内的油液会向转轴流动，并由转轴的另一端流到主壳体的腔体内，最终由主壳体的底部流回储油池。 

小结：油液经由环形油路、喷油环、定子绕组的外圈和主壳体的底部流回储油池的过程中，会带走定子绕组所产生的热量，即对定子进行直接散热。油液经由输入轴、转轴和主壳体的底部流回储油池的过程中，会带走转子所产生的热量，即对转子进行直接散热。采用该方案，油液直接冷却热源，即油液与定子、转子之间不存在热阻，有利于提高对定子和转子的散热效果，从而有利于保证油冷电驱动总成工作时的可靠性和稳定性。 

电机总成还包括两个端面油洒，端面油洒具有环状结构。两个端面油洒套设在转轴的第二轴段上，并且两个端面油洒分别位于转子轴向的两侧，两个端面油洒分别与第二轴段相连，其中端面油洒可以与第二轴段可以是一体成型的，也可以通过焊接或铆接等方式固定。

端面油洒具有中空结构，且在端面油洒的外壁处设置有多个喷孔，以喷出油液。两个端面油洒分别与储油腔相连通，从而当转轴旋转时，保证端面油洒在离心力的作用下沿第二轴段的径向喷油。

在油泵的作用下，输入轴内的油液会向第二轴段的储油腔流动，储油腔内的油液会形成两条油路分支：一条油路分支为，储油腔中的油液与转子进行热交换，然后向第三轴段流动，最后经由主壳体的底部流回储油池；另一条油路分支为，储油腔中的油液经由端面油洒喷出并到达定子的定子绕组的内圈，带走定子绕组的内圈处的热量，最终由主壳体的底部流回储油池。采用本方案，使得油液可以与定子的定子绕组的内圈进行热交换，并带走一定的热量，从而，有利于提高对定子的散热效果。 

电机总成还包括喷油块，喷油块位于第三轴段的中空区域内，且与第三轴段的另一端具有间距。喷油块在第三轴段的径向上与电机总成中的旋变机构相对应，油液流经喷油块后，喷油块可以将一部分油液喷向电机总成中的旋变机构，从而实现对旋变机构的散热。而且喷油块通过向旋变结构喷油的方式，可以控制由第三轴段流向主壳体的腔体的油液的流速和流量，有利于避免油压波动带来的冷却不足问题。 

定子外壁具有多个轴向油路，多个轴向油路中的一部分位于环形油路和一个喷油环之间，且每个轴向油路分别与环形油路、上述一个喷油环相连通。多个轴向油路中的另一部分则位于环形油路和另一个喷油环之间，且每个轴向油路分别与环形油路、上述另一个喷油环相连通。在油泵的作用下，环形油路中的油液通过环形油路两侧的多个轴向油路到达两侧的喷油环，从而保证喷油环沿定子的径向喷油。 

上述多个轴向油路中的一部分沿定子外壁的圆周方向等间距分布，多个轴向油路中的另一部分沿定子外壁的圆周方向等间距分布。可选地，位于环形油路同一侧的多个轴向油路可以是非均分分布的，如正弦分布等。 

油冷电驱动总成还包括油液滤清器。油液滤清器位于主壳体外，油液滤清器可以与主壳体可拆卸相连，以便于维修或替换。油液滤清器分别与油泵、环形油路、输入轴相连通，在油泵的作用下，油泵从储油池中抽取的油液先到达油液滤清器，油液经过油液滤清器过滤后再流向环形油路和输入轴。采用本方案，油液滤清器可以过滤处油液中携带的杂质、铁锈等，有利于保证油液的纯净度，从而，防止油冷电驱动总成中的部件受到损害，进而，有利于提高油冷电驱动总成的工作稳定性和使用寿命。 

油冷电驱动总成还包括油冷器。油冷器位于主壳体外，油冷器可以与主壳体可拆卸相连，以便于维修或替换。油冷器分别与油液滤清器、环形油路、输入轴相连通。在油泵的作用下，油泵从储油池中抽取的油液先到达油液滤清器，经油液滤清器过滤后的油液到达油冷器，油冷器中循环水路对油液进行冷却处理，冷却后的油液达到环形油路和输入轴。作为示例，冷却前的油液的温度在90摄氏度零下95摄氏度之间，冷却后的油液在80摄氏度零下85摄氏度之间。采用本方案，冷却后的油液可以吸收更多的热量，有利于提高对转子和定子的散热效果，从而有利于提高油冷电驱动总成工作时的可靠性和稳定性。 

说明：各部件之间的连通是通过管状结构实现的，例如在油泵与油液滤清器之间设置有油管，定子外壁处的环形油路也是管状结构，定子外壁处的轴向油路也是管状结构。各部件之间通过机加工的方式在部件上开槽或开孔已实现油路的连通，例如，在油泵与油液滤清器之间是通过主壳体上的通孔连通的，定子外壁处的环形油路是由定子外壁上的环形槽和主壳体的内壁形成的，第二轴段的储油腔与端面油洒之间的连通是通过机加工的方式在第二轴段上开设通孔实现的。采用该方案，减少了连通各部件之间的管状结构的数量，减少油冷电驱动总成的配件数量，有利于进一步优化油冷电驱动总成的尺寸结构，并降低成本。

总结：

奇瑞新能源汽车的油冷电驱动总成包括主壳体、减速器总成、电机总成、储油池和油泵，电机总成包括转轴、转子和定子，转轴与减速器总成的输入轴均具有中空结构，转轴的一端与输入轴相连通，另一端与主壳体的腔体相连通。定子外壁具有环形油路和两个喷油环，两个喷油环分别与环形油路连通，喷油环用于沿定子的径向喷油。储油池与主壳体相连通，油泵分别与储油池、环形油路、输入轴相连通。采用该方案，油液直接冷却热源，即油液与定子、转子之间不存在热阻，有利于提高对定子和转子的散热效果，从而有利于保证油冷电驱动总成工作时的可靠性和稳定性。