CN105591539B - Ldc/换流器总成的可变型冷却流路系统及其冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种LDC/换流器总成的可变型冷却流路系统及其冷却方法。该系统设置于电动车辆用LDC/换流器总成且被形成于外壳的隔板(c)划分成用于冷却低功耗直流‑直流转换器的第一需要冷却部(a1)与用于冷却换流器的第二需要冷却部(a2),其包括:第一温度检测部,其检测LDC的设置位置周边的第一温度(T1);第二温度检测部,其检测换流器的设置位置周边的第二温度(T2);可变阀门部,其调节流过第一需要冷却部(a1)与第二需要冷却部(a2)的冷却水的流量;以及可变阀门控制部,其根据第一温度、第二温度及第一需要冷却部及第二需要冷却部中预先设定的临界温度控制可变阀门部的开度。本发明能够提高冷却性能。
Description
技术领域
本发明涉及电动车辆用低功耗直流-直流转换器(Low DC-DC Converter;LDC)/换流器总成的可变型冷却流路系统及其冷却方法,尤其涉及一种以对应于工作条件的发热量为基准控制冷却流路的可变阀门,按各冷却位置分配流量以提高冷却性能的电动车辆用LDC/换流器总成的可变型冷却流路系统及其冷却方法。
背景技术
一般来讲,广义的混合动力车辆是有效组合不同的两种以上动力源来驱动车辆,但大部分情况下都是指通过使用燃料的发动机与通过电池的电能驱动的电动机获得驱动力的车辆,这种车辆称为混合动力电动车辆即HEV(hybrid electric vehicle)。
这种混合动力电动车辆都安装有为电动机提供驱动电力的高压电池,所述电池在车辆运行过程中反复充/放电过程以提供所需电力。
混合动力电动车辆中的高压电池相关系统是由多个单品组装而成的集成构件,其设置在车内(后座下方)或后备箱内,电池相关系统中的单品包括电池、低功耗直流-直流转换器(Low DC-DC Converter;LDC)、电动机控制单元(Motor Control Unit;MCU)、换流器(inverter)等。
所述LDC具有将高压电池的电力整流成直流的直流/直流(DC/DC)转换器。该LDC的作用是将一般直流转换为交流,并通过线圈、变压器、电容器等升压或降压该交流后重新整流成直流,按照各电装负荷所需的电压供电。
所述换流器的作用是将电池的直流(DC)电能转换为驱动电动机所需的交流(AC)电流。
尤其,LDC及换流器通过一体型支架组装成为一个总成,总成的组装状态如图1所示。
如图1所示,总成10由LDC一次侧电源部1、LDC二次侧电源部2及换流器3构成。LDC一次侧电源部1、LDC二次侧电源部2及换流器3通过一体型支架连接组装集成为一个系统。
另外,总成10内的LDC一次侧电源部1、LDC二次侧电源部2及换流器3在工作过程中放出大量热,因此需要冷却使得保持最佳工作状态。尤其需要冷却LDC一次侧电源部1的转换元件、LDC二次侧电源部2的转换元件及电感器等,并且需要对换流器系统的电源模块进行冷却。
图2为显示用于图1所示LDC/换流器总成的基于现有技术的冷却流路系统的示意图。
参照图1及图2,冷却水以流入口4为基准按照A->B->C的顺序依次流过并通过排出口5排出。即,在现有冷却流路系统中冷却水从一个流路流过,例如依次流过LDC一次侧电源部1、换流器3、LDC二次侧电源部2对各放热元件进行冷却。
在上述具有一个冷却流路的冷却系统中,冷却顺序固定为A->B->C顺序。
另外,根据车辆的不同工作条件,LDC与换流器的负荷状态各异,因此所需冷却条件并不相同。但由于现有冷却流路系统中的冷却流路是固定状态,因此冷却效果必然相同。
并且受到结构制约,低温冷却水在经过A、B、C的过程中进行热交换,因此配置在后端的系统的冷却效果相对较弱。
为解决这种问题,一般通过增加配置在后端的C部的冷却片高度及个数增加冷却片的断面积,以此提高散热性能。这种情况下流路内压力下降,造成冷却水增压器的负荷及损耗,因此还会降低车辆的燃油效率。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于提供一种以对应于工作条件的发热量为基准控制冷却流路的可变阀门,能够按各冷却位置分配流量以提高冷却性能的电动车辆用LDC/换流器总成的可变型冷却流路系统及其冷却方法。
本发明的目的不限于以上记载的目的,本领域技术人员可通过以下记载明确理解未记载的其他目的。
技术方案
在设置于电动车辆的LDC/换流器总成且被形成于外壳的隔板(c)划分成用于冷却LDC的第一需要冷却部(a1)与用于冷却换流器的第二需要冷却部(a2)的可变型冷却流路系统中,本发明的电动车辆用LDC/换流器总成的可变型冷却流路系统包括:第一温度检测部,其检测所述LDC的设置位置周边的第一温度(T1);第二温度检测部,其检测所述换流器的设置位置周边的第二温度(T2);可变阀门部,其调节流过所述第一需要冷却部(a1)与所述第二需要冷却部(a2)的冷却水的流量;以及可变阀门控制部,其根据所述第一温度、所述第二温度及所述第一需要冷却部及第二需要冷却部中预先设定的临界温度控制所述可变阀门部的开度。
根据本发明另一方面的电动车辆用LDC/换流器总成的可变型冷却流路系统的冷却方法,其中该可变型冷却流路系统设置于电动车辆的LDC/换流器总成且被形成于外壳的隔板划分成用于冷却LDC的第一需要冷却部与用于冷却换流器的第二需要冷却部,并且该可变型冷却流路系统具有位于形成在所述隔板的一端的入口部的可变阀门部,其特征在于,包括:(a)检测所述LDC的设置位置周边的第一温度(T1)及所述换流器的设置位置周边的第二温度(T2)的步骤;以及(b)根据所述第一温度、所述第二温度及所述第一需要冷却部及第二需要冷却部中预先设定的临界温度控制所述可变阀门部的开度的步骤。
技术效果
本发明以对应于工作条件的发热量为基准控制冷却流路的可变阀门,按各冷却位置分配流量,因此能够提高冷却性能。
附图说明
图1为显示一般LDC/换流器总成的构成的结构图;
图2为显示用于图1所示LDC/换流器总成的基于现有技术的冷却流路系统的示意图;
图3为显示根据本发明实施例的电动车辆用LDC/换流器总成的可变型冷却流路系统的框图;
图4a及图4b是说明图3所示可变型冷却流路系统中的可变阀门部的工作的工作状态图;
图5为显示根据本发明实施例的电动车辆用LDC/换流器总成的可变型冷却流路系统的冷却方法的流程图。
具体实施方式
图3为显示根据本发明实施例的电动车辆用LDC/换流器总成的可变型冷却流路系统的框图。
参照图3,根据本发明一个实施例的电动车辆用LDC/换流器总成的可变型冷却流路系统包括第一温度检测部100,第二温度检测部200、可变阀门控制部300、阀门驱动部400及可变阀门部500。
第一温度检测部100检测本发明实施例的电动车辆用LDC/换流器总成中LDC的设置位置周边的温度。
第二温度检测部200检测本发明实施例的电动车辆用LDC/换流器总成中换流器(inverter)的设置位置周边的温度。
可变阀门控制部300根据所述第一温度检测部100检测的第一温度T1与所述第二温度检测部200检测的第二温度T2计算用于调整可变阀门部500的阀门开度的控制值。
所述可变阀门控制部300计算的阀门开度控制值输入到阀门驱动部400,所述阀门驱动部400根据接收的阀门开度控制值输出用于调整阀门开度的驱动信号。
所述阀门驱动部400可包括根据电驱动信号工作的驱动电动机,驱动电动机与可变阀门部500以机械方式结合,可通过驱动电动机的工作调整阀门开度。
在LDC/换流器总成的通过隔板划分为用于冷却所述LDC的第一需要冷却部与用于冷却所述换流器的第二需要冷却部的可变型冷却流路系统中,可变阀门部500通过变更阀门开度调节流过所述第一需要冷却部与所述第二需要冷却部的冷却水的流量。
如图4a及图4b所示,根据本发明实施例的可变型冷却流路系统由用于冷却LDC的第一需要冷却部a1与用于冷却换流器的第二需要冷却部a2构成,所述第一需要冷却部a1与所述第二需要冷却部a2由隔板c分离划分。
第一需要冷却部a1与第二需要冷却部a2分别形成有冷却片,隔板的一端形成有冷却水流入的入口部d,所述入口部d设置有能够控制角度的可变阀门部500。
可变阀门部500贯通并结合于LDC/换流器总成的外壳10,经过O形圈等密封构件收尾处理,防止冷却水流出到外壳10内部。
图4a及图4b显示可变阀门部的工作状态的例子。
在车辆的附属电源消耗水平低、爬坡角大的条件下,由于换流器的负荷量相对较高,因此换流器的发热量相对上升。
这种情况下如图4a所示,缩小用于冷却LDC的第一需要冷却部a1侧的阀门开度,扩大用于冷却换流器的第二需要冷却部a2侧的流路入口,引导冷却水流向第二需要冷却部a2侧的流路。
根据上述内容,整个流路的体积降低,而供应到第二需要冷却部a2侧的流量增大、流速上升,因此能够提高对换流器的冷却效果。
相反,在LDC/换流器总成工作条件使得LDC的负荷量相对高的情况下,LDC的发热量相对上升。这种情况下如图4b所示,优选的是扩大第一需要冷却部a1侧的阀门开度,向第一需要冷却部a1侧的流路引导冷却水。
以下参照图3至图5说明具有上述结构的根据本发明实施例的车辆用LDC/换流器总成的可变型冷却流路系统的冷却方法。
图5为显示根据本发明实施例的电动车辆用LDC/换流器总成的可变型冷却流路系统的冷却方法的流程图。
首先在步骤S100中,第一温度检测部100检测LDC的设置位置周边的第一温度T1,第二温度检测部200检测换流器的设置位置周边的第二温度T2。
之后在步骤S200中,可变阀门控制部300计算第一需要冷却部a1及第二需要冷却部a2中预先设定的临界温度T1’、T2’与所述第一温度T1及第二温度T2之间的第一差值T1’-T1及第二差值T2’-T2。
之后在步骤S300,可变阀门控制部300计算基于元件寿命及疲劳周期的代表常数a与所述第一差值及第二差值之间的第三差值a-(T1’-T1)及第四差值a-(T2’-T2)。
之后在步骤S400中,可变阀门控制部300根据所述第三差值及第四差值计算阀门开度控制值。
所述第三差值或第四差值越小,表示位于该需要冷却部的发热元件的温度越接近临界温度。因此确定阀门开度控制值使得流向与所述第三差值与所述第三差值中相对小的值所对应的需要冷却部的冷却水的流量多。
例如,可以将对应于所述第三差值及第四差值的相对大小的阀门开度控制值制作成映射表并预先存储到系统内,可变阀门控制部300输出与所述第三差值及第四差值相匹配的阀门开度控制值。
所述第三差值及第四差值相同的情况下表示冷却水平相对于临界温度处于合理水平,因此可变阀门控制部300固定当前阀门开度使得保持当前状态。
流入的冷却水流量固定的情况下,可以根据划分形成的各需要冷却部的发热水平调整各通道的流量,这意味着能够调整各发热元件的温度。
上述结构提高元件的寿命及可靠性。并且,由于可以通过开闭阀门切断部分冷却通道的流路,向过热元件供应更多冷却水,因此冷却性能上升。
并且,能够通过降低冷却流路的压力下降达到降低水泵负荷的效果,从而还能够提高车辆的燃油效率。
另外,可通过调整各系统的配置及冷却流路的形状、流路断面积等使得可变阀门具有多种形态的形状及角度,并且可以调整阀门结合位置。
Claims (7)
1.一种电动车辆用低功耗直流-直流转换器/换流器总成的可变型冷却流路系统,其设置于电动车辆的低功耗直流-直流转换器/换流器总成且被形成于外壳的隔板(c)划分成用于冷却低功耗直流-直流转换器的第一需要冷却部(a1)与用于冷却换流器的第二需要冷却部(a2),其特征在于,包括:
第一温度检测部,其检测所述低功耗直流-直流转换器的设置位置周边的第一温度(T1);
第二温度检测部,其检测所述换流器的设置位置周边的第二温度(T2);
可变阀门部,其调节流过所述第一需要冷却部(a1)与所述第二需要冷却部(a2)的冷却水的流量;以及
可变阀门控制部,其根据所述第一温度、所述第二温度及所述第一需要冷却部及第二需要冷却部中预先设定的临界温度控制所述可变阀门部的开度,
所述可变阀门控制部计算所述第一需要冷却部及第二需要冷却部中预先设定的临界温度(T1’、T2’)与所述第一温度及第二温度之间的第一差值(T1’-T1)及第二差值(T2’-T2),
所述可变阀门控制部计算基于元件寿命及疲劳周期的代表常数(a)与所述第一差值及第二差值之间的第三差值(a-(T1’-T1))及第四差值(a-(T2’-T2)),并根据所述第三差值及第四差值计算所述可变阀门部的阀门开度控制值。
2.根据权利要求1所述的电动车辆用低功耗直流-直流转换器/换流器总成的可变型冷却流路系统,其特征在于:
所述可变阀门部位于形成在所述隔板(c)的一端的入口部(d)。
3.根据权利要求1所述的电动车辆用低功耗直流-直流转换器/换流器总成的可变型冷却流路系统,其特征在于,还包括:
阀门驱动部,其接收所述可变阀门控制部计算的用于调整所述可变阀门部的阀门开度的控制值,并输出用于调整所述可变阀门部的驱动信号。
4.根据权利要求1所述的电动车辆用低功耗直流-直流转换器/换流器总成的可变型冷却流路系统,其特征在于:
所述可变阀门控制部参照具有对应于所述第三差值及第四差值的相对大小的阀门开度控制值的映射表,输出与计算得到的所述第三差值及第四差值相匹配的阀门开度控制值。
5.一种电动车辆用低功耗直流-直流转换器/换流器总成的可变型冷却流路系统的冷却方法,其中该可变型冷却流路系统设置于电动车辆的低功耗直流-直流转换器/换流器总成且被形成于外壳的隔板划分成用于冷却低功耗直流-直流转换器的第一需要冷却部与用于冷却换流器的第二需要冷却部,并且该可变型冷却流路系统具有位于形成在所述隔板的一端的入口部的可变阀门部,其特征在于,包括:
a:检测所述低功耗直流-直流转换器的设置位置周边的第一温度(T1)及所述换流器的设置位置周边的第二温度(T2)的步骤;以及
b:根据所述第一温度、所述第二温度及所述第一需要冷却部及第二需要冷却部中预先设定的临界温度控制所述可变阀门部的开度的步骤,
所述b步骤包括:
计算所述第一需要冷却部及第二需要冷却部中预先设定的临界温度(T1’、T2’)与所述第一温度及第二温度之间的第一差值(T1’-T1)及第二差值(T2’-T2)的步骤;
计算基于元件寿命及疲劳周期的代表常数(a)与所述第一差值及第二差值之间的第三差值(a-(T1’-T1))及第四差值(a-(T2’-T2))的步骤;以及
根据所述第三差值及第四差值计算所述可变阀门部的阀门开度控制值的步骤。
6.根据权利要求5所述的电动车辆用低功耗直流-直流转换器/换流器总成的可变型冷却流路系统的冷却方法,其特征在于,计算所述可变阀门部的阀门开度控制值的所述步骤包括:
在所述第三差值与所述第四差值相同的情况下,输出用于保持所述可变阀门部阀门开度的阀门开度控制值的步骤。
7.根据权利要求5所述的电动车辆用低功耗直流-直流转换器/换流器总成的可变型冷却流路系统的冷却方法,计算所述可变阀门部的阀门开度控制值的所述步骤包括:
参照具有对应于所述第三差值及第四差值的相对大小的阀门开度控制值的映射表,输出与计算得到的所述第三差值及第四差值相匹配的阀门开度控制值的步骤。
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