CN109070718A

CN109070718A - 用于确定冷却介质的流动方向的方法和装置

Info

Publication number: CN109070718A
Application number: CN201780024774.XA
Authority: CN
Inventors: M.瓦韦尔
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2018-12-21
Anticipated expiration: 2037-03-23
Also published as: CN109070718B; US20190135099A1; EP3445600A1; DE102016206836A1; EP3445600B1; US11472276B2; WO2017182226A1

Abstract

用于确定冷却介质（M）的流动方向（R）的方法（100），其中，用于冷却至少两个并排布置的部件（K1、K2）的所述冷却介质（M）依次流经所述部件（K1，K2）旁。所述方法具有步骤：求得第一温度（110），所述第一温度配属于所述至少两个并排布置的部件中的第一部件（K1）；求得第二温度（115），所述第二温度配属于所述至少两个并排布置的部件中的第二部件（K2）；求得所求得的温度的差值（120）；根据所求得的差值来确定所述冷却介质的所述流动方向（190）。

Description

用于确定冷却介质的流动方向的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于确定冷却介质的流动方向的方法和装置。此外，本发明涉及一种传动系和一种具有传动系的车辆，所述传动系具有对应的装置。

背景技术

从现有技术中已知利用冷却介质（例如，冷却液或者气流）来冷却电部件和其他部件。就多个待冷却的部件而言，依次布置这些部件。为了冷却部件，冷却介质依次流经这些部件旁。在此，热量从待冷却的部件中被抽走并且由冷却介质吸收。就这种布置而言，布置在最前面的部件比布置在后面的部件以更大的冷却功率被冷却，因为在待冷却的部件和冷却介质之间的温差由于对冷却介质的加热而在流动方向的方向上或者在流体介质沿着所布置的部件的流动方向上变小。因此，在这种冷却路径或者冷却回路中，受到较强冷却的部件布置在冷却回路的开端，并且，受到较弱冷却的部件布置在冷却路径或者冷却回路的末端的方向上。对于部件和冷却回路的、无故障的运行来说必要的是，冷却介质的流动方向从要较强冷却的部件处指向要较弱冷却的部件的方向。因此，存在对于下述方法和装置的需求，所述方法和装置用于确定冷却介质的流动方向。

发明内容

提供了一种用于确定冷却介质的流动方向的方法，其中，用于冷却至少两个并排布置的部件的冷却介质依次流经所述部件旁。所述方法具有步骤：求得第一温度，所述第一温度配属于所述至少两个并排布置的部件中的第一部件；求得第二温度，所述第二温度配属于所述至少两个并排布置的部件中的第二部件；求得所求得的温度的差值；根据所求得的差值来确定所述冷却介质的所述流动方向。

提供了一种用于确定冷却介质的流动方向的方法。冷却介质、尤其是冷却液或者气流被引导经过或者流经冷却路径的或者在冷却回路中的两个部件旁，所述部件并排或者依次地被布置。所述方法包括求得至少两个温度，其中一个温度分别配属于至少两个并排布置的部件中的一个。这意味着，通过直接在部件处或者例如间接地在部件的附近（例如，在承载结构或者冷却器结构上）测量出例如各个部件的温度，来求得至少两个所布置的部件的温度。可替代地，例如在部件的附近或者下方测量冷却剂的温度也是可能的，以求得配属于部件的温度。所述求得也能够包括借助传热模型来计算温度，以尽可能精确地确定部件的温度。此外，求得所求得的温度的差值，并且，根据温度的差值来确定或者确认冷却介质的流动方向。借助冷却介质的温度梯度来确定对流动方向的确定，所述温度梯度基于在部件处所测量的温度而得出。有利地，提供了用于确定冷却介质的流动方向的方法，其中，为此不需要损坏冷却回路。

在本发明的另一种方案中，预先给定了根据规定的流动方向。此外，所述方法包括以下附加的步骤：在确定流动方向为与根据规定的流动方向不一致的方向时，引入安全措施。

根据规定的流动方向被预先给定。如此定向这个根据规定的流动方向，使得要较强冷却的部件由尚未加热的冷却介质冷却。要较弱冷却的部件布置在下游的位置处或者冷却回路的末端的方向上。这些部件对应较少地由已经加热的冷却介质冷却。对于与根据规定的流动方向不一致的方向被确定为流动方向的情况，所述方法包括附加的、引入安全措施的步骤。因此，有利地提供了下述方法，所述方法实现了待冷却的部件的、可靠的运行。对于冷却介质的流动方向与根据规定的流动方向不一致的情况，提供了用于保护系统的可行方案。

在本发明的另一种方案中，安全措施的引入包括以下步骤中的至少一个：发送故障信号，和/或，至少减少功率地运行至少一个部件，或者，关断至少一个部件。

用于保护部件和冷却系统的各种安全措施都是可能的。尤其适合的是，作为安全措施输出故障信号，所述故障信号由对应的接收器检测以执行另外的措施。可替代地或者附加地，也设置了至少减少功率地运行至少一个部件或者关断至少一个部件。在此，“关断至少一个部件”应当被理解为，使这个部件停止运行或者不再主动地运行它，使得这个部件不能够再产生损耗并且因而也避免了由这个部件本身所引起的、另外的加热。有利地，提供了不同的安全措施以保护部件和冷却回路。

在本发明的另一种方案中，部件在系统中协同作用。系统本身具有运行频率，所述方法具有以下另外的步骤：求得运行频率；根据所求得的运行频率来确定冷却介质的流动方向。

所述部件为系统的部分，所述系统具有运行频率。求得这个运行频率，并且，根据这个运行频率来确定冷却介质的流动方向。因此，有利地提供了用于确定冷却介质的流动方向的、改进的方法，其中，考虑到系统的另一个运行参数。

在本发明的另一种方案中，如果所求得的运行频率小于能够预先给定的最小运行频率，则不进行流动方向的确定。

只要运行频率小于最小运行频率，就不能够确保：实际上运行了所述部件或者产生了足够大的加热，所述加热是借助于部件的温度来确定流动方向的基础。在这种情况下，流动方向的确定能够是有误的，因为在部件之间的冷却介质的温度的梯度可能与流动方向不相关。根据这种方案，只有当所求得的运行频率足够大（即，大于能够预先给定的最小运行频率）时，才进行流动方向的确定。有利地，提供了用于更可靠地确定流动方向的、改进的方法，其中，考虑运行频率。

在本发明的另一种方案中，系统是电驱动系统，并且，部件中的一个是电机。运行频率是电机的电频率。附加地或者可替代地，系统包括电转换器，并且，部件中的一个是功率模块，所述功率模块具有至少一个开关元件。在此，运行频率能够是开关元件的调制的频率。

部件例如是电机或者功率模块，在电压高时大电流流过所述电机或者功率模块。随着运行频率的增加，越来越多地产生损耗热量，所述损耗热量由冷却介质吸收并且导致冷却介质的加热。有利地提供了方法，其中，系统的部件包括电机或者功率模块。

在本发明的另一种方案中，部件在运行中具有损耗功率。所述方法具有以下另外的步骤：求得至少一个元件的损耗功率；根据所求得的损耗功率来确定冷却介质的流动方向。

在运行期间，部件具有损耗功率。这意味着，由于所散发的损耗功率，部件在运行期间变热。求得这些损耗功率并且在确定却介质的流动方向时考虑这些损耗功率。有利地，提供了一种用于确定冷却介质的流动方向的、改进的方法。

在本发明的另一种方案中，如果所求得的损耗功率小于能够预先给定的最小损耗功率，则不进行流动方向的确定。

只要至少一个部件的损耗功率小于最小损耗功率，就不能够确保：实际上运行了所述部件或者产生了足够大的加热，所述加热是借助部件的温度来确定流动方向的基础。在这种情况下，流动方向的确定能够是有误的，因为在部件之间的冷却介质的温度的梯度可能不与流动方向相关。有利地，提供了用于更可靠地确定流动方向的、改进的方法，其中，考虑至少一个部件的损耗功率。

在本发明的另一种方案中，部件至少暂时地由电流穿流。

所述部件为至少部分地或者暂时地由电流穿流的部件。根据这种方案，因此不涉及纯机械的、待冷却的部件。有利地，提供了用于确定冷却介质的流动方向的方法，所述冷却介质至少部分地冷却电部件。

在本发明的另一种方案中，所述部件是功率模块或者电池的电芯，所述功率模块具有转换器（尤其是逆变器或者换流器或者DC/DC转换器）的开关元件，所述电池具有电芯的、串联的冷却。可替代地，所述部件也能够包括一个电机。

所述部件例如为功率模块（即，电模块），所述功率模块具有开关元件、尤其是半导体开关。以小的电流和电压来操控这些功率模块。然而，开关元件本身连接大的电功率、电流和/或电压。在传导和开关这种大的电能时产生损耗热量，所述损耗热量由冷却介质吸收并且导致冷却介质的加热。与此类似地，电机在运行中也升温，或者，电池的电芯在电池的放电和充电时也变热。有利地，提供了一种方法，其中，所述部件实施为功率模块或者电池的电芯，或者，部件包括电机。

此外，本发明涉及一种计算机程序，所述计算机程序被设置用于执行前面所描述的方法。

此外，本发明包括一种机器能够读取的存储介质，在所述存储介质上储存有所描述的计算机程序。

此外，本发明包括一种用于确定冷却介质的流动方向的装置。在此，为了冷却至少两个并排布置的部件，冷却介质依次流经这些部件旁。此外，所述装置具有逻辑设备，所述逻辑设备被设置用于执行前面所描述的、用于确定冷却介质的流动方向的方法。为此，逻辑设备接收对应的传感器装置的温度信号、求得在所传输的温度之间的差值并且确定冷却介质的流动方向，所述传感器装置配属于所述部件。因此，有利地提供了一种装置，所述装置被如此设置，使得能够执行前面所描述的、用于确定冷却介质的流动方向的方法。

此外，本发明包括一种传动系（300），所述传动系具有所描述的装置。这种传动系例如用于运行电动车辆。它尤其是包括能量源或者电池、DC/DC-转换器、脉冲逆变器和/或能够与其连接的电机。借助所述方法和所述装置，实现了传动系的、可靠的运行。

此外，本发明包括车辆，所述车辆具有所描述的传动系。因此，有利地提供了一种车辆，所述车辆包括下述装置，利用所述装置能够确定冷却介质的流动方向。

应当理解，根据本发明的方法的特征、特性和优点能够对应地运用或者应用于所述装置或者所述传动系和所述车辆，反之亦然。

参考所附上的附图，从下面的描述中得出本发明的实施方式的、另外的特征和优点。

附图说明

在下文中，参考一些附图详细地阐述了本发明。为此，附图示出：

图1用于确定冷却介质的流动方向的方法，

图2示意性示出的、待冷却的系统，

图3示意性示出的、具有传动系的车辆。

具体实施方式

图1示出了用于确定冷却介质M的流动方向R的方法100。所述方法以步骤105开始。在步骤110中，求得第一温度，所述第一温度配属于第一部件K1；在步骤115中，求得第二温度，所述第二温度配属于第二部件K2。在以下意义上并排或者依次地布置第一部件K1和第二部件K2：在其旁流过的冷却介质M首先流经第一部件K1旁并且在稍后的时间点上流经第二部件K2旁。另外的部件K_n也是能够设想的，冷却介质M流经所述部件旁。在另外的步骤中，也能够求得另外的部件的温度。各个部件的温度的确定基本上同时进行，使得比较一个时间点的部件的温度是可能的。在步骤120中，求得所求得的温度的差值D。这个差值D是用于冷却介质的温度梯度的量度，所述温度梯度为从第一部件到第二部件的或者另外的部件之间的温度梯度。在时间上与温度的测量并行进行的步骤130中，能够完成系统200的运行频率F的确定，部件K1、K2也属于所述系统。此外，在时间上与此并行地，在步骤140中能够求得部件K1、K2中的至少一个的损耗功率P。对于求得运行频率F或者也求得损耗功率P的情况，存在不执行确定冷却介质的流动方向的可能性，如果运行频率F小于最小运行频率F_min或者损耗功率P小于最小损耗功率P_min。在这种情况下，程序分支回到步骤105。如果运行频率F大于最小值和/或损耗功率大于最小值，则在步骤190中根据所求得的温度频率D来确定冷却介质的流动方向R，并且在能够使用时，确定运行频率F和损耗功率P。根据部件K1、K2的温度的差值D，在更热的部件K1、K2的方向上确定流动方向。对于运行频率F或者损耗功率P小于预先给定的最小值F_min或者P_min的情况,不进行流动方向的确定,因为可能没有出现温度的差值D,所述差值与流动介质M的流动方向R相关。为所述方法预先给定了根据规定的流动方向R_s。如果所确定的流动方向R与预先给定的流动方向R_s一致，则所述方法分支回到步骤105以重新开始所述方法。如果所确定的流动方向R与预先给定的流动方向R_s不同，则以步骤195引入安全措施。这些安全措施包括例如在步骤195_S中将故障信号发送到对应的接收器（例如，用于用户或者控制设备的显示器）。例如，在步骤195_M中执行附加的或者可替代的安全措施。为了部件K1、K2的进一步运行，设置了部件K1、K2中的至少一个的、减少功率的运行。另一种替代方案是，在步骤195_O中关断部件K1、K2中的至少一个。除了这些所描述的安全措施195_x之外，也能够设想其他的安全措施，所述其他的安全措施导致：系统200的进一步加热得以避免。所述方法以步骤198结束。

图2示出了系统200，例如具有电机210的电驱动系统，以运行频率F来驱动所述电机。以来自电池B的能量来供应电机。来自电池B的电能经由两个部件K1和K2而被引导并且被传递到电机210处。两个电部件K1和K2例如用于将电池B的直流电压转换成交流电压，以供应电机210。为此，部件K1和K2例如具有开关元件，以便将电流流从部件K1或者K2的入口引导至出口。部件K1和K2至少部分地由冷却介质M绕流，其中，根据优选方向R_s，介质首先流经部件K1旁和部件K2旁。介质在沿着部件K1和K2的流动方向R上流动。此外，设置了装置220，所述装置包括逻辑设备225。部件K1和K2的温度T1、T2被求得，并且，被传输至装置220。如有必要，两个部件K1、K2的损耗P1、P2和/或电气系统200或者尤其是电机210的运行频率F也被传输至装置220。在具有逻辑设备225的装置220中，检测所求得的数据并且如上所述地执行所述方法，使得当前的流动方向R得以确定。对于R与预先给定的流动方向R_s一致的情况，重新重复所述方法。对于所确定的流动方向F与预先给定的流动方向R_s不一致的情况，引入所提到的安全措施。因此，实现了系统的、更可靠的运行。

图3示出了传动系300，所述传动系又包括电池B，所述电池用于供应电机210。逆变器310将电池B的电能转换成交流电压，以供应电机210。装置220用于操控逆变器310，所述逆变器又包括部件K1和K2，所述部件由冷却介质M冷却。与所选择的视图无关地，装置220例如也能够被布置在逆变器310之内。装置220被设置用于，执行所描述的方法。此外，附图3示出了示意性展示的车辆400，所述车辆具有四个车轮410，其中，所述车辆包括具有装置220的传动系300。

Claims

1.用于确定冷却介质（M）的流动方向（R）的方法（100），

其中，用于冷却至少两个并排布置的部件（K1、K2）的所述冷却介质（M）依次流经所述部件（K1，K2）旁，所述方法具有步骤：

求得第一温度（110），所述第一温度配属于所述至少两个并排布置的部件中的第一部件（K1）；

求得第二温度（115），所述第二温度配属于所述至少两个并排布置的部件中的第二部件（K2）；

求得所求得的温度的差值（120）；

根据所求得的差值来确定所述冷却介质的所述流动方向（190）。

2.根据权利要求1所述的方法（100），

其中，预先给定根据规定的流动方向（R_S），所述方法具有附加的步骤：

在确定所述流动方向（190、R）为与所述根据规定的流动方向（R_S）不一致的方向时，引入安全措施（195）。

3.根据权利要求2所述的方法（100），

其中，所述安全措施（195）的引入包括以下步骤中的至少一个：

发送故障信号（195_S），和/或，

至少减少功率地运行至少一个部件（195_M），或者

关断至少一个部件（195_O）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法（100），

其中，所述部件（Kl、K2）在系统（200）中协同作用，并且，所述系统（200）具有运行频率（F），

所述方法具有附加的步骤：

求得所述运行频率（130）；

根据所求得的运行频率（F）来确定所述冷却介质的所述流动方向（190）。

5.根据权利要求4所述的方法（100），

其中，如果所述所求得的运行频率（F）小于能够预先给定的最小运行频率（F_Min），则不进行所述流动方向（190）的确定。

6.根据权利要求4或者5所述的方法（100），

其中，所述系统（200）是电驱动系统，并且，所述部件（Kl、K2）中的一个是电机（210），并且，所述运行频率（F）是所述电机（210）的电频率；或者，

其中，所述系统（200）包括电转换器，并且，所述部件（Kl、K2）中的一个是功率模块，所述功率模块具有至少一个开关元件，并且，所述运行频率（F）是所述开关元件的调制的频率。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法（100），

其中，所述部件（Kl、K2）在运行中具有损耗功率（P）,

所述方法具有附加的步骤：

求得至少一个部件的所述损耗功率（140）；

根据所求得的损耗功率（P）来确定所述冷却介质的所述流动方向（190）。

8.根据权利要求7所述的方法（100），

其中，如果所述所求得的损耗功率（P）小于能够预先给定的最小损耗功率（P_Min），则不进行所述流动方向（190）的确定。

9.根据权利要求7或者8所述的方法（100），

其中，所述部件（Kl、K2）至少暂时地由电流穿流。

10. 根据权利要求7至9中任一项所述的方法（100），

其中，所述部件（Kl、K2）包括至少一个功率模块，所述功率模块具有转换器的开关元件；或者

其中，所述部件（Kl、K2）包括至少一个电机（210）。

11.计算机程序，该计算机程序被设置用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法（100）。

12.机器能够读取的存储介质，在所述存储介质上储存有根据权利要求11所述的计算机程序。

13.用于确定冷却介质（M）的流动方向（R）的装置（220），

其中，用于冷却至少两个并排布置的部件（K1、K2）的所述冷却介质（M）依次流经所述部件（K1，K2）旁，

所述装置具有逻辑设备（225），所述逻辑设备被设置用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法（100）。

14.传动系（300），该传动系具有根据权利要求13所述的装置（220）。

15.车辆（400），该车辆具有根据权利要求14所述的传动系（300）。