一种用于驱动系统的散热装置及控制方法
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202411607114.2 | 申请日 | 2024-11-12 |
| 公开(公告)号 | CN119142142A | 公开(公告)日 | 2024-12-17 |
| 申请人 | 苏州益高电动车辆制造有限公司; 苏州益高电动车辆发展有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 庹新永; 李维平; 周顺春; 吴国军; 苏建; | 第一发明人 | 庹新永 |
| 权利人 | 苏州益高电动车辆制造有限公司,苏州益高电动车辆发展有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 苏州益高电动车辆制造有限公司,苏州益高电动车辆发展有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：江苏省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：江苏省苏州市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：江苏省苏州市工业园区新庆东路8号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：215000 |
| 主IPC国际分类 | B60K11/04 | 所有IPC国际分类 | B60K11/04 ; H02K9/193 ; F28D1/02 ; F28F27/00 ; F01P3/18 ; F01P11/02 ; F01P11/14 ; F01P11/16 ; F01P11/18 ; F01P3/20 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 8 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 苏州创智高诺知识产权代理有限公司 | 专利代理人 | 白莉莉; |
| 摘要 | 本 发明 涉及驱动系统的 散热 技术领域，且特别涉及一种用于驱动系统的散热装置包括热交换组件、第二 热交换器 、第一管件、第二管件、压 力 发生器、 控制器 ，其中，热交换组件包括第一换热空间，以在 冷却液 流经第一换热空间时与热交换组件进行热交换，使冷却液降温，第二热交换器设置在驱动系统上。该用于驱动系统的散热装置，通过第一换热空间和第二换热空间与第一管件、第二管件和压力发生器的配合构成冷却液的循环流道，并通过控制器进行控制的技术手段，有效解决了 现有技术 中 风 冷系统散热效率低和受外部环境影响较大的问题，且冷却液在循环流道内流动，能够在高负载条件下迅速带走驱动系统中的热量，减少热量积聚，从而提高散热效率。 | ||
| 权利要求 | 1.一种用于驱动系统的散热装置的控制方法，其特征在于，所述散热装置，包括： |
||
| 说明书全文 | 一种用于驱动系统的散热装置及控制方法技术领域[0001] 本发明涉及驱动系统的散热装置，尤其涉及一种用于驱动系统的散热装置及控制方法。 背景技术[0002] 随着电动汽车、混合动力汽车以及其他驱动系统的广泛应用，驱动系统的功率需求日益增加，系统的发热问题也随之加剧。尤其是在高负载条件下，驱动系统的工作温度往 往会迅速升高，导致系统的性能下降、效率减低，甚至可能出现设备损坏等问题。 [0004] 然而，风冷散热尽管可以利用散热风扇等设备加速降温，但随着驱动系统功率的提升，风冷散热的效率和效果均已经难以满足现代高性能驱动系统的散热需求，且风冷散 热装置受外部环境影响较大，特别是在车辆低速或停止时，风冷效果明显降低。因此，如何 提升散热效率，减少系统中的热量积聚，并确保驱动系统在高负载下的稳定运行已成为如 今继续解决的问题。因此，亟需提出一种用于驱动系统的散热装置及控制方法以解决上述 问题。 发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种可提升散热效率，并快速减少驱动系统中热量积聚的散热装置。 [0008] 第一管件，所述第一管件的两端分别与所述第一换热空间和所述第二换热空间连接，以使所述第一换热空间通过所述第一管件与所述第二换热空间连通。 [0009] 第二管件，所述第二管件的两端分别与所述第一换热空间和所述第二换热空间连接，以使所述第一换热空间通过所述第二管件与所述第二换热空间连通。 [0010] 压力发生器，与所述第一管件连接，以使所述第一管件内的冷却液流动。 [0011] 控制器，与所述压力发生器和所述热交换组件连接，以控制所述压力发生器和所述热交换组件运行。 [0012] 其中，所述热交换组件中的所述第一换热空间、所述第二热交换器中的所述第二换热空间、所述第一管件的内部空间和所述第二管件的内部空间组成循环流道，以供冷却 液流动。 [0013] 优选地，所述热交换组件包括：第一热交换器，所述第一换热空间设置在所述第一热交换器的内部。 [0014] 散热器，设置在所述第一热交换器的外部。 [0016] 优选地，驱动系统设置在所述第二换热空间内。 [0017] 优选地，所述散热装置，包括：补液器，包括补液空间，所述补液器上开设有与所述补液空间连通的补液口。 [0018] 注入阀，设置在所述补液器的所述补液口处，以控制所述补液口的通断。 [0019] 第三管件，所述第三管件的一端与所述补液器连接，以使所述第三管件的内部与所述补液空间连通，所述第三管件的另一端与所述循环流道连通。 [0020] 第四管件，所述第四管件的一端与所述补液器连接，以使所述第四管件的内部与所述补液空间连通，所述第四管件的另一端与所述循环流道连通。 [0021] 其中，所述补液器的所述补液空间、所述第三管件的内部空间和所述第四管件的内部空间组成补液流道。 [0022] 优选地，所述补液器开设有与所述补液空间连通的观察口，所述观察口处设置有透明的密封件。 [0023] 优选地，所述散热装置，包括：第二温度传感器，设置在所述第一管件上，以检测流经所述第一管件的冷却液的 温度，所述第二温度传感器与所述控制器连接。 [0024] 第三温度传感器，设置在所述第二管件上，以检测流经所述第二管件的冷却液的温度，所述第三温度传感器与所述控制器连接。 [0025] 压力监测组件，设置在所述散热装置上，以检测所述循环流道内的液体压力，且所述压力监测组件与所述控制器连接。 [0026] 排气阀，与所述循环流道连通。 [0027] 注入装置，所述注入装置通过所述注入阀与所述补液器连接，以将外部的冷却液注入所述补液器。 [0028] 特别的，一种散热装置的控制方法，包括：根据所述循环流道和所述补液流道的总容积确定冷却液的初始注入量。 [0029] 根据所述第二温度传感器的检测数据、所述第三温度传感器的检测数据及所述压力监测组件的检测数据得出冷却液的气体析出累积量。 [0030] 根据冷却液的气体析出累积量、所述第二温度传感器的检测数据、所述第三温度传感器的检测数据及所述压力监测组件的检测数据得出冷却液的补充注入量。 [0031] 控制所述注入装置向所述补液器中注入等于所述补充注入量的冷却液。 [0032] 优选地，所述根据所述第二温度传感器的检测数据、所述第三温度传感器的检测数据及所述压力监测组件的检测数据得出冷却液的气体析出累积量，其中，获得所述气体 析出量的步骤如下所述： 记录冷却液的初始温度和初始压力，并确定冷却液在所述初始温度和所述初始压 力下的初始气体溶解度。 [0033] 通过所述第二温度传感器的检测数据和所述第三温度传感器的检测数据得到实时温度，并通过所述压力监测组件获取实时压力。 [0034] 根据所述实时温度和所述实时压力确定冷却液的实时气体溶解度。 [0035] 根据所述实时气体溶解度、所述初始气体溶解度和冷却液的所述初始注入量得到实时冷却液析出气体的体积。 [0036] 根据冷却液的运行时长，得出所述气体析出累积量。 [0037] 优选地，所述根据冷却液的所述气体析出量、所述第二温度传感器的检测数据、所述第三温度传感器的检测数据及所述压力监测组件的检测数据得出冷却液的补充注入量， 其中，获得所述补充注入量的步骤如下所示： 根据所述实时温度、所述初始温度和所述冷却液的热膨胀系数得出冷却液的膨胀 体积； 根据所述气体析出累积量、冷却液的所述膨胀体积、所述循环流道及所述补液流 道的总容积得出冷却液的所述补充注入量。 [0038] 本发明中实施例的有益效果该用于驱动系统的散热装置，通过第一换热空间和第二换热空间与第一管件、第 二管件和压力发生器的配合构成冷却液的循环流道，并通过控制器进行控制的技术手段， 有效解决了现有技术中风冷系统散热效率低和受外部环境影响较大的问题，并且，散热装 置通过液冷方式，使冷却液在循环流道内流动，能够在高负载条件下迅速带走驱动系统中 的热量，减少热量积聚，从而起到提高散热效率、保持系统稳定运行、提升驱动系统性能和 延长设备使用寿命的技术效果。 [0039] 该用于驱动系统的散热装置的控制系统，由于采用了根据循环流道及补液流道的总容积确定冷却液初始注入量，并通过第二温度传感器、第三温度传感器和压力传感器检 测数据计算气体析出量和冷却液补充注入量的技术手段，从而解决现有技术中由于冷却液 流道内气体残留导致的散热效率下降、冷却液不足以及系统运行不稳定的问题，并且，通过 对冷却液注入量的精确控制，实现了气体排放、冷却液补充及时的效果，从而提高了散热效 率，确保了驱动系统在高负载工况下的持续稳定运行，并延长了系统设备的使用寿命。 附图说明 [0040] 图1是本发明一实施例中散热装置的主视图。 [0041] 图2是本发明一实施例中散热装置的俯视图。 [0042] 图3是本发明实施例的中散热装置的后视图。 [0043] 其中：100、热交换组件；110、第一热交换器；120、散热器；200、第二热交换器；300、第一管件；400、第二管件；500、压力发生器；600、控制器；700、补液器；800、第三管件；900、第四管件。 具体实施方式[0044] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 [0045] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对 本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请创造的描述中，除非另 有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。 [0046] 在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语 在本申请中的具体含义。 [0047] 如图1‑图3所示，本申请一较佳的实施例中提供了一种用于驱动系统的散热装置，包括热交换组件100、第二热交换器200、第一管件300、第二管件400、压力发生器500、控制 器600，其中，热交换组件100包括第一换热空间，以在冷却液流经第一换热空间时与热交换 组件100进行热交换，使冷却液降温，第二热交换器200设置在驱动系统上，且第二热交换器 200包括第二换热空间，以在冷却液流经第二换热空间时与驱动系统进行热交换，使冷却液 升温，第一管件300的两端分别与第一换热空间和第二换热空间连接，以使第一换热空间通 过第一管件300与第二换热空间连通，第二管件400的两端分别与第一换热空间和第二换热 空间连接，以使第一换热空间通过第二管件400与第二换热空间连通，压力发生器500与第 一管件300连接，以使第一管件300内的冷却液流动，控制器600与压力发生器500连接，以控 制压力发生器500启闭，控制器600与压力发生器500和热交换组件100电性连接，从而控制 压力发生器500和热交换组件100的运行启动。 [0048] 本实施例中，该用于驱动系统的散热装置，通过第一换热空间和第二换热空间与第一管件300、第二管件400和压力发生器500的配合构成冷却液的循环流道，并通过控制器 600进行控制的技术手段，有效解决了现有技术中风冷系统散热效率低和受外部环境影响 较大的问题，散热装置通过液冷方式，冷却液在循环流道内流动，能够在高负载条件下迅速 带走驱动系统中的热量，减少热量积聚，进而实现了提高散热效率、保持系统稳定运行、提 升驱动系统性能和延长设备使用寿命的技术效果。 [0049] 本实施例中，热交换组件100在具体方式上体现为散热总成，热交换组件100包括第一热交换器110和散热器120，第一换热空间位于第一热交换器110的内部，散热器120设 置在第一热交换器110的外部。其中，第一热交换器110在实施方式上可体现为冷排、散热管 等热交换装置，第一换热空间则是冷排或散热管中供冷却液通过的流道，散热器120在实施 方式上体现为散热风扇等。驱动系统设置第二热交换器200内，即驱动系统安装在第二换热 空间内。当驱动系统包括驱动电机和电控设备时，冷却液需要选择不导电冷却液，冷却液在 具体方式上可选择乙二醇型冷却液等，而当第二热交换器200仅设置在驱动系统外部，冷却 液不直接与驱动系统内部的元件接触时，冷却液可选用水基冷却液。压力发生器500在具体 方式上体现为水泵，第一管件300为了与水泵适配，第一管件300可分为两段，两段第一管件 300分别与水泵的进水口和出水口连接。控制器600如图2所示，为现有的冷却控制模块，与 后述各传感器连接，控制器600能根据对各传感器检测数据的处理来控制散热器120运行、 压力发生器500运行，并且，还能控制后述的排气阀启闭和控制注入装置定量精确注入。 [0050] 在一些实施例中，驱动系统处安装有第一温度传感器（图中未示出），以用于监测驱动系统的实时温度，且第一温度传感器与控制器600连接，以将检测数据实时反馈给控制 器600，控制器600可根据第一温度传感器的实时检测的温度数据来判断压力发生器500是 否需要提前启动，当控制器600在预设时间内接收到第一温度传感器的温度差值超过预设 差值时，控制器600便可控制压力发生器500启动，使循环流道内的冷却液流动，同时，还可 控制散热器120运行，以加速第一热交换器110降温，并且，当第一温度传感器温度过高时， 控制器600接收到第一温度传感器的传来的温度值超过预设值时，可使散热器120功率提 高，增强散热器120对第一热交换器110的降温效果。可以理解的是，前述的预设差值和预设 值均应根据驱动系统的实际运行情况和应用环境而定。 [0051] 在一些实施例中，散热装置在运行一段时间后，其内部的冷却液往往会在多种因素的影响下而发生损耗，需要及时对循环流道内的冷却液进行补充。因此，如图2所示，该散 热装置还包括补液器700、注入阀（图中未示出）、第三管件（800）和第四管件（900），其中补液器700包括补液空间，补液器700上开设有与补液空间连通的补液口，注入阀安装在补液 器700的补液口处，在控制补液口通断的同时，控制冷却液的精确注入，第三管件800的一端 与补液器700连接，以使第三管件800的内部与补液空间连通，第三管件800的另一端与循环 流道连通，即第三管件800的另一端既可以与第一热交换器110或第二热交换器200或第一 管件300或第二管件400中任一元件连接，第四管件900的一端与补液器700连接，以使第四 管件900的内部与补液空间连通，第四管件900的另一端与循环流道连通。并且，补液器700 的补液空间、第三管件800的内部空间和第四管件900的内部空间被定义为补液流道。 [0052] 本实施例中，注入阀配合补液器700可受控且精确地将冷却液注入循环流道内，以补足散热装置在运行过程中消耗的冷却液。 [0053] 其中，补液器700在具体方式上体现为补液壶，在一些实施例中，补液器700开设有与补液空间连通的观察口（图中未示出），观察口处设置有透明的密封件（图中未示出），以 便于观察散热装置内冷却液的耗损程度。 [0054] 当散热装置运行一段时间后，冷却液经历多个循环，在这个过程中会遇到不同的温度和压力环境，这些变化会导致溶解在冷却液中的气体逐渐析出，在气体析出后，如果不 及时排出，会在系统内形成气泡，导致散热效率下降，甚至引发气阻现象，阻碍冷却液的正 常循环，基于上述原因，需要及时将散热装置中析出的气体排出。并且，在冷却液循环流动 的过程中，冷却液也会发生损耗，这些损耗包括蒸发损耗、气体析出引起的损耗和泄漏损耗 等，其中，针对蒸发损耗而言，虽然现代散热系统通常是密封的，但在高温工况下，尤其是水 基冷却液，由于水的沸点较低，部分冷却液可能会蒸发，如果系统的密封性不够完善，冷却 液中的水分会通过微小的泄漏点或系统连接处以蒸气的形式逸出，从而导致冷却液损耗， 并且，随着冷却液温度升高和压力波动，冷却液中的溶解气体会析出形成气泡，当这些气体 被排出散热装置后，特别是在散热装置具有排气阀的情况下，气体排出的同时可能会带走 微量的冷却液，导致整体冷却液损耗，而散热装置中的密封件、管路接口或热交换器等部件 在长期运行中，可能因为老化、损坏或连接不紧密而产生微小的泄漏，这些泄漏点也会导致 冷却液以液态或气态的形式从系统中逸出，造成冷却液的逐渐损耗。上述这些损耗因素虽 然在短期内可能不明显，但在散热装置长期运行后，冷却液的损耗会逐渐积累，因此，需要 定期检查冷却液的量并进行适当的补充，以确保散热装置的正常运行。 [0055] 基于上述原因，该散热装置还包括第二温度传感器（图中未示出）、第三温度传感器（图中未示出）、压力监测组件（图中未示出）、排气阀（图中未示出）和注入装置（图中未示出）。其中，第二温度传感器安装在第一管件300上，用于实时检测流经第一管件300的冷却 液的温度，其中冷却液流经第一管件300的温度被定义为第一温度，且第二温度传感器与控 制器600电性连接；第三温度传感器安装在第二管件400上，用于实时检测流经第二管件400 的冷却液的温度，其中，冷却液流经第二管件400的温度被定义为第二温度，且第三温度传 感器与控制器600连接；压力监测组件安装在散热装置上，用于实时检测循环流道内的液体 压力，且压力监测组件与控制器600连接，以接受压力监测组件的检测数据，第一管件300或 第二管件400上构造有与自身连通的连接端口，排气阀安装在该连接端口处，且排气阀与控 制器600连接，排气阀在具体方式上体现为电动排气阀，其运行状态受控制器600的控制；注 入装置通过注入阀与补液器700连接，以将外部的冷却液注入补液器700内，并通过第三管 件800或第四管件900通入循环流道。 [0056] 在一些实施例中，压力监测组件包括若干压力传感器（图中未示出），部分压力传感器会安装在循环流道的各个转角处，例如在循环流道的死角或气体容易聚集的地方安装 气体传感器，以实时检测气体残留情况，需要进一步说明的是，因为气体密度远小于液体密 度，因此析出气体会悬浮在流体上方，因此，安装在各转角处压力传感器的检测端应靠近循 环流道的顶部气体悬浮区域设置，以便于对析出气体上浮后的低压力区域进行检测，可通 过对循环流道转角处的低压力区域检测来判断循环流道内析出气体的排出程度。而另外部 分压力传感器则分别安装在第一管件300和第二管件400等处，以检测循环流道内的流体压 力。 [0057] 在一些实施例中，排气阀为一种气液分离法阀，在限制流体排出的同时，可将冷却液析出的气体排出，并且排气阀可选用电动排气阀，电动排气阀可与控制器600连接，以通 过控制器600控制排气阀的启闭，从而控制析出气体的排出；补液器700可选用补液壶，补液 空间即为补液壶的壶内空间；注入装置在实施方式上可体现为精密液体注射泵、定量补液 装置、电子控制比例阀与流量计配合的注射系统等，以精密液体注射泵为例，其由齿轮泵、 蠕动泵或柱塞泵组成，这些泵类型在工业领域中广泛用于控制流体注入，它们具备良好的 压力控制精度，特别是柱塞泵，能够在高压环境下实现精确的流体注入，且能够承受较大的 背压，非常适合在需要加压的情况下将冷却液注入循环流道内，这些泵具备良好的流量控 制能力，能够调节注入的液体量，并维持系统所需的压力，部分设备还配备与控制器600连 接的反馈控制装置，可以实现自动调整注入量。 [0058] 在一些实施例中，散热装置在运行一段时间后，随着冷却液的气体析出，需要及时通过注入装置向循环流道内注入冷却液，并配合排气阀将析出气体排出循环流道，基于此， 需设计一种用于控制补充冷却液并将析出气体排出的散热装置控制方法，具体步骤如下： 步骤一：根据循环流道和补液流道的总容积确定冷却液的初始注入量。 [0059] 步骤二：根据第二温度传感器的检测数据、第三温度传感器的检测数据及压力监测组件的检测数据得出冷却液的气体析出累积量。 [0060] 步骤三：根据冷却液的气体析出量、第二温度传感器的检测数据、第三温度传感器的检测数据及压力监测组件的检测数据得出冷却液的补充注入量。 [0061] 步骤四：控制注入装置向补液器700中注入与补充注入量相等冷却液。 [0062] 其中，步骤一：根据循环流道和补液流道的总容积确定冷却液的初始注入量，具体可通过如下步骤获得： 在确定冷却液注入量时，需要根据循环流道和补液流道的总容积来确定冷却液的 初始注入量，并且，因为汽车驱动电机的工作温度范围在60°C到100°C之间，散热装置在该 温度区间内管道和其他组件的热膨胀变化量较小，因此无需考虑散热装置热膨胀对注入量 的影响。因此，冷却液的初始注入量计算主要基于流道的几何形状和体积，这两部分的总容 积计算步骤如下所示： 循环流道的容积：循环流道包括第一管件300的内部空间、第二管件400的内部空 间、第一热交换器110内的第一换热空间、第二热交换器200内的第二换热空间组成，这些空 间的大小可以通过几何学计算得到或根据厂商标定的容量来确定，抑或是可以通过配合压 力检测组件来确定注满循环流道和补液流道所需的流体注入量。以几何计算与根据厂商标 定容量配合得到循环流道容积为例： 第一管件300内部空间的容积和第二管件400管道内部空间的容积均可通过如下 公式获得： 。 [0063] 其中：：管道的容积。 [0064] ：管道的内径。 [0065] ：管道的长度。 [0066] 上述管道的内径 和长度 均可通过测量或查阅设计图纸得到，而当管件存在弯曲部分时，只需将管道长度 替换为管道弯曲部分的中心线弧长即可，管道弯曲部分的 中心线弧长通常可通过设计图纸得到。 [0067] 第一热交换器110内第一换热空间的容积和第二热交换器200内第二换热空间的容积通常均可通过厂家标定的参数获得。 [0068] 循环流道的总容积是第一管件300内部空间的容积、第二管件400管道内部空间的容积、第一热交换器110内第一换热空间的容积和第二热交换器200内第二换热空间的容积 总和： 。 [0069] 补液流道主要包括补液器700内补液空间的容积、第三管件800的内部空间的容积和第四管件900的内部空间的容积，其中第三管件800的内部空间的容积和第四管件900的 内部空间的容积的计算方法与第一管件300的内部空间的容积的计算方法相同。而补液器 700内补液空间的容积则可通过厂家标定的参数获得。补液器700容积可通过厂家标定的参 数获得。因此，补液流道的总容积为 。 [0070] 因此，循环流道和补液流道的总容积为 ，又因为，因此，冷却液的初始注入量（完全填充）可以通过总容积来确定。 [0071] 步骤二：根据第二温度传感器的检测数据、第三温度传感器的检测数据及压力监测组件的检测数据得出冷却液的气体析出累积量，冷却液的气体析出量，与冷却液的类型 及循环流道内的温度和压力的实时变化相关，具体可通过如下气体析出量计算公式得到： 。 [0072] 其中：：冷却液中气体析出累积量（单位：立方米）。 [0073] ：冷却液的初始体积（单位：立方米），这个体积可以通过先前的计算得到。 [0074] ：冷却液在初始条件（温度 、压力 ）下的气体溶解度，单位为气体体积/液体体积，这个值可以从冷却液数据库中查得。 [0075] ：冷却液在实时温度 和压力 下的气体溶解度，单位同上，这个值通过冷却液的溶解度数据库获取。 [0076] ：初始温度和压力值，系统未运行时的检测值。 [0077] ：实时温度和压力，分别通过第二温度传感器、第三温度传感器和压力监测组件获取，实时更新。 [0078] ：时间间隔，指气体析出的时间累积效应。 [0079] 亨利定律指出，气体的溶解度与压力和温度成正比，通过比较冷却液在初始状态和当前状态下的气体溶解度变化，可以得出冷却液中的气体析出量。 [0080] 溶解度数据库是通过大量实验得出的各类型冷却液在各温度和各压力条件下的气体溶解度，使用人员可以从数据库中查得各类型冷却液在特定温度和压力下气体相应的 溶解度。 [0081] 进一步，公式中加入了 ，这意味着系统可以通过定期采集数据和计算累积气体析出量，直到气体析出达到一定值后再进行排气操作。 [0082] 需要注意的是，实时温度与压力数据的使用，由于冷却液在不同温度下的气体析出量不同，而第一管件300内冷却液的温度和第二管件400内冷却液的温度在散热装置运行 过程中存在明显差异，因此计算时需要考虑冷却液在第一管件300和第二管件400中的温度 变化过程，具体可通过以下方式进行计算： 温度计算：假设通过第二温度传感器 读到的是冷却液在经过热交换组件100后 （降温）的温度，第三温度传感器 读到的是冷却液经过第二热交换器200后（升温）的温 度，冷却液的平均温度 可通过加权平均计算获得： 。 [0083] 然后，将 作为实时温度输入到溶解度计算中：。 [0084] 压力计算：压力数据通过压力监测组件实时获取（即通过安装在第一管件300和第二管件400等处的压力传感器获得，多个压力传感器检测数据可通过加权平均计算获得）。 [0085] 并且，初始压力 与当前压力 的差值可用于检验气体析出量的合理性。在散热装置运行时，如果检测到压力下降，可以推测有气体析出，气体析出量可以通过以下方法校 验： 。 [0086] 结合压力的变化量与冷却液的气体析出量比较，如果计算的析出量与压力变化在预设区间内，则可以确认气体析出量的计算是合理的。 [0087] 综上，冷却液的气体析出量完整计算过程如下：初始条件获取：在系统未运行时，记录冷却液的初始温度 、初始压力 和初始 体积 。 [0089] 调用数据库：通过冷却液数据库，根据实时温度 和压力 查得冷却液的当前溶解度 。 [0090] 计算气体析出量：使用公式计算气体析出量 ，并结合时间累积效应计算出气体累积析出量。 [0091] 进一步，还可通过压力差值对气体析出量的计算进行校验：将计算出的气体析出量与压力传感器记录的压力差进行比较，确保计算的准确性。 [0092] 上述的冷却液气体析出量方法通过温度、压力数据的实时监测和冷却液数据库的调用，动态计算冷却液的气体析出量。公式中的时间累积效应确保了气体析出量逐步积累， 直到足够多的气体被排出，系统才能进行下一步的排气和补液操作。 [0093] 其中，溶解度数据库的建立是一个复杂的过程，涉及对不同类型冷却液在不同温度和压力条件下的气体溶解度的实验测量。这个过程通常包括以下几个步骤：实验设计、数 据采集、模型构建和数据库创建。以下是溶解度数据库的建立过程，以及每个步骤的具体方 法。 [0094] 首先，需要定义数据库中要涵盖的冷却液类型。常见的冷却液类型有：乙二醇‑水混合物（例如70%乙二醇+30%水）、丙二醇‑水混合物、去离子水、专用冷却液（一些工业或汽车专用冷却液，可能含有特殊添加剂）等。 [0095] 接着，在确定好这些冷却液类型后，就是对它们在不同温度和压力条件下的气体溶解度进行实验测量。 [0096] 溶解度测量的核心是基于亨利定律，该定律指出气体在液体中的溶解度与液体所承受的气体分压成正比。公式如下： 。 [0097] 其中：C是气体的溶解度（单位：mol/L或g/L），表示在特定温度和压力下，每升冷却液能 够溶解的气体体积。 [0098] 是亨利常数，它是温度相关的系数，不同的冷却液有不同的亨利常数。 [0099] 是气体的分压。 [0100] 通过实验测量在不同温度和压力下的溶解度，可以得到冷却液的亨利常数 ，并利用该常数计算出气体的溶解度。 [0101] 实验过程可以通过以下步骤进行：准备冷却液样本：选择待测试的冷却液类型，并在实验环境下准备足够体积的冷 却液样本。 [0102] 实验设备包括：高压反应釜或溶解度测定仪，用于控制冷却液所在环境的温度和压力。 [0103] 气体体积测量装置，如气体流量计或微量气泡探测器，用于测量冷却液在不同温度压力下所能溶解的气体量。 [0104] 温度传感器和压力传感器，用于精确监测实验过程中的环境条件。 [0105] 实验步骤：首先，将冷却液样本放置于高压反应釜中。接着设置特定的温度和压力条件，通过 调节反应釜中的压力，改变冷却液上方气体的分压。然后，开始向冷却液中逐步增加气体 （通常是空气或特定气体，如氮气或氧气），直到冷却液达到饱和溶解状态，记录此时的气体 体积。最后，重复该实验，改变温度（例如从‑20°C到120°C的不同温度点）和压力（例如从1个大气压到10个大气压）条件，记录每个条件下的溶解气体量。 [0106] 在每个温度和压力条件下，记录溶解在冷却液中的气体体积或质量数据。通过多次实验获取不同压力下的溶解度，并且在不同温度条件下重复此操作。 [0107] 其中，利用上述实验结果可以用来求解冷却液的亨利常数 ，通过多次实验得到的数据，绘制气体溶解度 与压力 的关系图，斜率即为亨利常数 。并且，在实验中 可以发现，亨利常数是随温度变化的。根据经验公式： 。 [0108] 其中：是温度 下的亨利常数。 [0109] 是基准温度下的亨利常数。 [0111] 是气体常数。 [0112] 通过上述公式，可以将实验测得的溶解度数据拟合出不同温度下的亨利常数，进而通过模型计算不同温度和压力下的气体溶解度。 [0113] 综上，通过设计实验，测量不同冷却液在各温度和压力条件下的气体溶解度，并将实验数据拟合成亨利常数模型，最终可构建出冷却液的溶解度数据库。这个数据库可以作 为冷却液系统中的核心工具，帮助在实际运行中计算气体析出量，从而保证冷却液的补充 与排气操作能够精准进行。 [0114] 步骤三：根据冷却液的气体析出量、温度传感器的检测数据、压力监测组件的检测数据，得出冷却液的补充注入量，具体可通过如下步骤获得： 首先，循环流道和补液流道的总容积 是已知的固定值，可以根据步骤一获 得。 [0115] 其次，计算冷却液的膨胀体积，根据实时温度和初始温度，使用冷却液的热膨胀系数 ，计算冷却液膨胀后的体积。公式如下： 。 [0116] 其中：是初始冷却液体积（即循环流道和补液流道中的总容积）。 [0117] 是冷却液的热膨胀系数。 [0118] 和 分别是实时温度和初始温度。 [0119] 然后，冷却液的气体析出量为预设时间段内的析出气体累积量，具体可通过步骤二获得。 [0120] 最后，计算冷却液的补充注入量，结合膨胀后的体积和气体析出量，计算冷却液的补充注入量 ，公式如下： 。 [0121] 其中：是系统的总容积。 [0122] 是冷却液在实时温度和压力下的膨胀体积。 [0123] 是根据实时温度和压力条件计算得到的气体析出量。 [0125] 上述该步骤确保考虑了冷却液在实时温度和压力条件下的膨胀和气体析出。补充的冷却液量不仅要弥补气体析出导致的损耗，还要补充冷却液由于温度变化导致的体积变 化。补充过程中需要配合实时监测温度、压力变化，调整注入速率以避免过多气体滞留在系 统中。通过这个步骤的完整流程，可以确保系统始终保持在理想的冷却状态，补充的冷却液 量能根据当前环境条件进行动态调整。 [0126] 上述步骤中，涉及了冷却液在不同温度和压力条件下的膨胀系数，各类型冷却的在特定温度和特定压力下的膨胀系数需要通过实验测量或使用已知数据来获取。以下是具 体得到冷却液膨胀系数的通用方法步骤： 冷却液的膨胀系数，通常指其体积膨胀系数 ，表示液体体积随温度变化的速 率，具体计算公式如下： 。 [0127] 其中：：体积膨胀系数，单位：1/°C。 [0128] ：冷却液在初始温度 下的体积。 [0129] ：冷却液体积随温度变化的速率。 [0130] 获取膨胀系数的最直接方法是通过实验测量冷却液在不同温度和压力下的体积变化。以下是实验步骤： 实验设备包括：高精度体积测量装置（如体积膨胀计、容积计量装置）；恒温装置 （如恒温箱），用于控制液体样本的温度；压力调节设备，用于模拟不同压力条件；温度传感 器，用于精确测量不同温度下的液体状态。 [0131] 首先，准备样本，选择待测冷却液样本，测量其在初始温度 下的体积 。 [0132] 其次，改变温度，逐步调节恒温装置的温度，记录每个温度 下的冷却液体积 ，并记录数据，在每个温度点 ，记录冷却液的体积变化，得到 。 [0133] 接着，计算膨胀系数，使用膨胀系数公式 ，计算每个温度区间的膨胀系数。 [0134] 然后，重复实验，在不同压力条件下重复上述过程，记录体积随温度变化的不同情况。 [0135] 最后，实验测量的数据可以拟合成冷却液膨胀系数的曲线，表示不同温度和压力条件下的膨胀系数。 [0136] 当然，如果已经有成熟的冷却液膨胀系数数据，可以参考相关的文献、标准和数据库等，如流体物性数据库、化工手册、《CRCHandbookofChemistryandPhysics》和工程热物性 数据库等，以直接获取冷却液在不同条件下的膨胀系数。而且，冷却液生产厂家通常提供其 产品在各种温度下的膨胀系数，这些数据可以直接用于数据库。 [0137] 需要注意的是，在补充冷却液前，首先需要通过控制排气阀进行气体外排操作，根据传感器（该处的传感器为气体流量传感器，其安装在排气阀上，以监测气体通过量）的实 时数据，判断气体排出量是否达到设定的阈值。如果未达到，则需要通过加压注入冷却液的 方式来辅助排气。 [0138] 步骤四：控制注入装置向补液器700中注入与补充注入量相等冷却液。 [0139] 为避免气泡生成，冷却液应以较缓的速率注入，注入压力应大于外排压力，通过各温度传感器和压力监测组件的实时数据，控制器600可以在冷却液注入过程中动态调整注 入速度和压力。系统可以设定一个缓慢注入策略，逐步增加注入压力，防止气泡形成，并且， 根据排气阀中气体流量传感器的反馈，判断气体是否已经排除达到设定的阈值。 [0140] 更进一步，如果压力监测组件中设置在转角处的部分压力传感器检测到的压力数值与其他位置的压力传感器的压力数值仍旧存在超出预设区间的差值时，可通过控制器 600提升压力发生器500功率，加快循环流道中冷却液的流速，以辅助滞留的析出气体排出。 |
||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈