CN206520470U - 一种p2混合动力总成及混合动力汽车 - Google Patents
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Abstract
一种P2混合动力总成及混合动力汽车，P2混合动力总成包括延轴向依次抗扭转连接的发动机、离合器、电机、减振器和变速器，所述离合器用于使所述发动机与所述电机保持或断开扭矩传递，所述减振器和所述变速器之间，还同轴设置风扇，所述风扇与所述减振器抗扭转连接，用于产生背离所述电机的轴向气流。风冷系统可以对电机整个各个部件进行均匀降温，同时不需要额外的伺服装置，也可以与现有的液冷系统并存。
Description
技术领域
本发明涉及一种动力总成，尤其涉及一种P2混合动力总成和混合动力汽车。
背景技术
电力驱动组件是电动汽车或者混合动力汽车的核心动力组件之一，由于电动机的工作原理与内燃机不同，高温会导致电动机故障从而影响正常工作，以电动机作为动力源的电力驱动组件需要设置用于电动机散热的冷却系统，而最常见的是液冷系统，即，通过在电动机外部设置冷却液套使冷却液可以流经需要散热的部位，从而实现电力驱动组件的降温，保证电动机处于合理的工作温度范围。
现有的P2型混合动力汽车的电驱动模块(下称“P2模块”)采用也同样采用冷却液套来使电机降温，冷却液套的布置如图1所示，冷却液套10设置在电机定子210径向外侧，并且处于P2模块壳体30的径向内侧，冷却液在冷却液套10内循环以带走电机定子210上的热量。因为冷却液套10实际上仅仅与电机定子210接触并发生热传导，所示液冷方案的冷却效果在电机定子210上效果显著，但是其他部件，例如电机转子的冷却效果却不够理想。并且由于冷却液的循环需要驱动，因此需要配以液泵以及控制该液泵的控制单元，从而整个冷却系统的需要的部件多，任何一个部件的故障都将导致冷却系统的功能丧失。
因此，需要有一种改进的P2模块冷却装置来解决现有的液冷系统的散热不均导致局部温差大的问题。
发明内容
本发明解决的问题是提升P2模块散热均衡性，减少局部温差。
为解决上述问题，本发明提供一种P2混合动力总成，其包括延轴向依次抗扭转连接的发动机、离合器、电机、减振器和变速器，所述离合器用于使所述发动机与所述电机保持或断开扭矩传递，所述减振器和所述变速器之间，还同轴设置风扇，所述风扇与所述减振器抗扭转连接，用于产生背离所述电机的轴向气流。
可选的，所述风扇为轴流式风机，并根据电机的不同工作状态具有30～100W/m2K的风冷系数，所述轴流式风机直径为250mm，叶片数量为8，轮毂比是0.4，叶片翼型设置为相对厚度0.1的RAF-6E型或CLARK-Y型。
可选的，所述风扇为离心式风机，并根据电机的不同工作状态具有30～100W/m2K的风冷系数，所述离心式风机具有80°～90°的叶片角度和15°～35°的叶片安装角度，还具有100mm的叶轮进口直径、240mm的叶片直径以及90～100mm的叶道进口直径，叶片数量是20。
可选的，还包括一个同轴设置在所述离心式风机外的蜗壳，所述蜗壳具有出风口和轴向进风口，所述进风口接收所述离心式风机产生的轴向气流，所述出风口将经过蜗壳引导的高压空气输出到涡轮增压器中。
可选的，P2混合动力总成还具有外部空气进入口上设置的过滤装置，以防止外部固体杂质或者液体进入所述P2混合动力总成。
可选的，P2混合动力总成还具有与风冷系统共存的液冷系统。
本发明还公开了一种混合动力汽车，其具有上述P2混合动力总成。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：风冷系统可以对电机整个各个部件进行均匀降温，从而避免局部温差加大，同时风冷系统并不需要额外的伺服装置，更节省安装空间，并且也可以与现有的液冷系统并存，此外，风冷系统的高压高温气流也可以被涡轮增压器加以重复利用。
附图说明
图1是现有的P2模块冷却装置示意图；
图2是本发明第一实施例的P2模块冷却装置示意图；
图3是本发明第二实施例的P2模块冷却装置示意图；
图4a是第二实施例中蜗壳的横截面图；
图4b是第二实施例中蜗壳的纵截面图。
具体实施方式
如图2所示，本发明的P2模块包括设置在发动机与变速器之间的电机2，电机与发动机之间设有离合器K0，电机2与变速器之间设置有双质量飞轮3作为减振器，还包括一个作为风冷驱动装置的风扇1，也设置在电机与变速器之间，优选设置在所述双质量飞轮3和变速器之间，所述发动机、离合器K0、电机2、双质量飞轮3、风扇1和变速器同轴布置，并且抗扭转连接。
当电机2旋转时，电机2的输出轴带动风扇1旋转，产生延轴向的背离所述电机2方向的空气流动，从而将电机2中的高温空气抽离电机，同时由于空气压力的影响，电机2另一侧的低温空气被吸进电机2中，低温的空气轴向流过电机2的过程中与高温的电机2各部分均发生热交换，从而上述热交换发生在包括电机定子、转子等各个部件上，电机的温度被平均地得到控制。
在现有的P2模块的液冷系统中，冷却液套的覆盖面积为：
S＝πDL＝0.0636m2
其中D是冷却液套的直径，取决于其径向内部套设的电机的直径，一般为25mm左右，L是轴向长度，同样取决于电机的轴向长度，一般为80mm。
而液冷系统的冷却效率为：
其中液冷系数αwater仅仅取决于液冷系统的特性，一般选取值是3000W/m2K，T和Tcoolant是冷却液进入和流出液冷系统时的温度，一般是85摄氏度和97摄氏度。
在本申请的风冷系统中，冷却效率为：
Qair cooling＝αairSa(T-Tamb)
其中，风冷系数αair受到风扇转速的影响，而风扇转速又因为电机的工作情况而发生改变，根据电机工作的转速范围，αair的取值范围可以是30～100W/m2K；Sa为空气通过的截面积，取决于电机的直径；T是空气进入风冷系统的温度，由于风冷是相对开放的系统，所以进风的温度是室温，在此以25摄氏度为例，Tamb是空气流出风冷系统的温度，取与液冷系统相同的97摄氏度。
在热传导的同时，采用风冷系统还有一定量的热辐射，热辐射产生的冷却效率为：
其中σ为斯忒藩--玻尔兹曼常量5.67×10-8W/m2K4，ε为铝合金的辐射率0.3，F为有效投影面积比系数，取值1。
由此，可以实现的冷却效率是热传导和热辐射的总和，约为150～500W。虽然单从冷却效率这一数值上看，液冷系统的效果占优，但是由于风冷系统的冷却效果是覆盖到电机各部分的，因此，同样能起到良好的冷却效果，并且能减少电机内部各部分温差过大而造成的问题。同时，由于风冷系统本身并不需要特定的伺服系统，也可以在必要时与液冷系统共存，以加强冷却的实际效果。
在本实施例中，根据风冷系数αair的要求，风扇1采用轴流式风机，直径250mm，叶片数量是8，轮毂比是0.4。风机的叶片根据转速较快和叶片工作稳定性要求较高的情况，翼型可以选取相对厚度为0.1的RAF-6E型或CLARK-Y型。
如图3所示，在本发明的基于前一实施例改进的另一个实施例中，风扇采用离心式风机1’，将离心式风机1’设置在一个蜗壳中，蜗壳具有轴向进风口，通过该进风口将被风机抽出的热风加以收集，再通过蜗壳的出风口输出到涡轮增压器4中，作为涡轮增压器4的辅助动力输入，加以利用。根据风冷系数αair的要求，并且考虑到获得更高的压力，叶片角度β角应选取80°～90°，根据P2混合动力模块，叶轮进口直径D0选取100mm，对于转速高的风机，叶道进口直径D1选取0.9～1倍D0，即略小于D0的90～100mm，而叶片直径的D2选取为240mm。同时，为了将冲击损失减到最小，进口叶片安装角β1A选取15°～35°，叶片数量考虑到高转速和高压情况，选取20。
如图4b所示，由于离心式风机设置在蜗壳之中，风机旋转带动轴向的空气流动，低温(常温)空气流经电机之后成为高温空气，被离心式风机从轴向吸入进风口，又如图4a所示，吸入的空气被风机沿径向排出到蜗壳中，经过蜗壳的引导，从蜗壳的出风口被压出成为定向的高压高温气流。所述气流在本实施例中被引入涡轮增压器中，空气的动能得到再利用。
由于被用于风冷的空气来自外部空间，因此在空气进入动力总成的入口上设置过滤装置，以防止外部固体杂质或液体被吸入从而导致零部件的损坏，减少故障发生率。
虽然本发明仅就某些示范性实施方式进行描述，这些描述应该仅作为示例而不构成限制。在所附权利要求书记载的范围内，在不脱离本发明精神和范围情况下，各种变化均是可能的。
Claims (10)
1.一种P2混合动力总成，其包括延轴向依次抗扭转连接的发动机、离合器(K0)、电机(2)、减振器(3)和变速器，所述离合器(K0)用于使所述发动机与所述电机(2)保持或断开扭矩传递，其特征在于：所述减振器(3)和所述变速器之间，还同轴设置风扇(1，1’)，所述风扇(1，1’)与所述减振器(3)抗扭转连接，用于产生背离所述电机(2)的轴向气流。
2.如权利要求1所述的P2混合动力总成，其特征在于：所述风扇(1)为轴流式风机，并根据电机的不同工作状态具有30～100W/m2K的风冷系数。
3.如权利要求2所述的P2混合动力总成，其特征在于：所述轴流式风机直径为250mm，叶片数量为8，轮毂比是0.4。
4.如权利要求3所述的P2混合动力总成，其特征在于：所述轴流式风机的叶片翼型设置为相对厚度0.1的RAF-6E型或CLARK-Y型。
5.如权利要求1所述的P2混合动力总成，其特征在于：所述风扇(1’)为离心式风机，并根据电机的不同工作状态具有30～100W/m2K的风冷系数。
6.如权利要求5所述的P2混合动力总成，其特征在于：还包括一个同轴设置在所述离心式风机外的蜗壳，所述蜗壳具有出风口和轴向进风口，所述进风口接收所述离心式风机产生的轴向气流，所述出风口将经过蜗壳引导的高压空气输出到涡轮增压器中。
7.如权利要求6所述的P2混合动力总成，其特征在于：所述离心式风机具有80°～90°的叶片角度和15°～35°的叶片安装角度，还具有100mm的叶轮进口直径、240mm的叶片直径以及90～100mm的叶道进口直径，叶片数量是20。
8.如权利要求1到7任一所述的P2混合动力总成，其特征在于：还具有外部空气进入口上设置的过滤装置，以防止外部固体杂质或者液体进入所述P2混合动力总成。
9.如权利要求1到7任一所述的P2混合动力总成，其特征在于：还具有与风冷系统共存的液冷系统。
10.一种混合动力汽车，其特征在于：具有如权利要求1到9中任一项所述的P2混合动力总成。
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| CN201621378188.4U CN206520470U (zh) | 2016-12-15 | 2016-12-15 | 一种p2混合动力总成及混合动力汽车 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110329053A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-10-15 | 海博瑞德（北京）汽车技术有限公司 | 一种汽车混合动力系统及动力切换方法 |
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2016
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