CN112231940B - 冷却液流量估算方法、电机控制器及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷却液流量估算方法,包括:获取上一周期冷却液的流量估算值;根据当前周期功率器件的损耗值、冷却液的温度值、冷却液与热敏元件之间的热阻参数,确定当前周期的热敏元件的边界温度估算值;根据上一周期冷却液的流量估算值、当前周期热敏元件的边界温度估算值、当前周期热敏元件的采样温度值,确定当前周期冷却液的流量估算值。本发明通过实时监测的冷却液的温度值和热敏元件的采样温度值实现实时计算散热系统中冷却液的流量估算值,并根据流量估算值挖掘散热系统的输出控制能力,控制散热系统中的冷却液的流量大小,并且不需要进行大量的标定测试工作就能实时控制冷却液流量,提高了散热系统的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电机驱动系统散热技术领域,尤其是涉及一种冷却液流量估算方法、电机控制器及存储介质。
背景技术
目前,随着新能源汽车市场不断扩大,电机控制器在新能源汽车中广泛使用,车辆的可靠性需求日益严格,客户的安全是重中之重,复杂的整车工况使其可靠性面临巨大挑战。电机控制器系统热设计与车辆冷却系统强相关,包括冷却液温度和冷却液流量。其中冷却液温度可以通过热敏器件获取,而车载冷却液流量测量仪器成本较高。基于成本考虑,当前新能源汽车冷却系统通常不集成冷却液流量监控仪器,或不会将流量信息反馈给控制器。
为了节省成本,CN104713605A公开了一种电动汽车冷却系统冷却液流量不足故障诊断方法,通过标定温升表来完成,根据实时检测的电动汽车电机驱动器的功率器件温度,实时计算得到单位时间内实际的功率器件温升,与根据冷却液温度、功率器件温度、功率器件单位时间内功耗总和查温升表得到单位时间内合理的功率器件温升进行比较,如果实时计算得到单位时间内实际的功率器件温升过快,则说明冷却液流量不足。
但是,现有的冷却液流量计算方法的不足之处在于标定测试工作量大,且标定温升表时未考虑功率器件初始温度未稳定状态。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种冷却液流量估算方法,能够提高电机控制器的可靠性和输出能力。
第一方面,本发明的一个实施例提供了以一种冷却液流量估算方法,所述冷却液用于对功率器件进行散热,所述功率器件周围设置有热敏元件,包括:
获取上一周期所述冷却液的流量估算值;
根据当前周期所述功率器件的损耗值、所述冷却液的温度值、所述冷却液与所述热敏元件之间的热阻参数,确定当前周期热敏元件的边界温度估算值;
根据所述上一周期所述冷却液的流量估算值、当前周期热敏元件的边界温度估算值、当前周期热敏元件的采样温度值,确定当前周期所述冷却液的流量估算值。
本发明实施例的冷却液流量估算方法至少具有如下有益效果:通过散热系统中上一周期冷却液的流量估算值以及实时获取的当前周期功率器件的损耗值、冷却液的温度值和当前周期热敏元件的采样温度值,可实时计算出散热系统中当前周期冷却液的流量估算值,从而可根据冷却液的估算流量挖掘散热系统的输出控制能力,对冷却液的实际流量大小进行控制,无需要进行大量的标定测试工作就能实时控制冷却液流量,提高了散热系统的稳定性。
进一步,根据所述上一周期所述冷却液的流量估算值、当前周期热敏元件的边界温度估算值、当前周期热敏元件的采样温度值,确定当前周期所述冷却液的流量估算值,具体包括:
根据所述上一周期所述冷却液的流量估算值确定当前周期所述冷却液的流量边界值;
根据当前周期所述冷却液的流量边界值、当前周期热敏元件的边界温度估算值、当前周期热敏元件的采样温度值,确定当前周期所述冷却液的流量估算值。
进一步,所述根据当前周期所述功率器件的损耗值、所述冷却液的温度值、所述冷却液与所述热敏元件之间的热阻参数,确定当前周期热敏元件的边界温度估算值,包括:按照以下计算式计算所述热敏元件的边界温度估算值:
其中,TNTCest为热敏元件的边界温度估算值,Tw为冷却液的温度值,Ploss为功率器件的损耗值,ΔTNTC-w'为前一周期的TNTCest与Tw的差值,RthNTC-w为当前周期冷却液与热敏元件之间的热阻参数,Tau为边界流量对应热时间常数,Tsw为运算周期。
进一步,所述根据所述上一周期所述冷却液的流量估算值、当前周期热敏元件的边界温度估算值、当前周期热敏元件的采样温度值,确定当前周期所述冷却液的流量估算值,包括:按照以下计算式计算当前周期所述冷却液的流量估算值:
其中,Flowest是当前周期冷却液的流量估算值,FlowL是冷却液流量边界值的区间低边界流量,FlowH是冷却液流量边界值的区间高边界流量,TNTCsam是当前周期热敏元件的采样温度值,TNTCestL是当前周期热敏元件边界温度估算值的低边界温度值,TNTCestH是当前周期热敏元件边界温度估算值的高边界温度值。
进一步,所述根据所述上一周期所述冷却液的流量估算值确定当前周期所述冷却液的流量边界值,具体包括:
获取所述冷却液的估算边界流量区间,所述估算边界流量区间包括所述区间低边界流量和区间高边界流量;
判断所述上一周期所述冷却液的流量估算值是否在估算边界流量区间内;
当所述上一周期所述冷却液的流量估算值不在估算边界流量区间范围内时,根据所述上一周期所述冷却液的流量估算值调整所述估算边界流量区间,使得所述上一周期所述冷却液的流量估算值位于调整后的估算边界流量区间内,通过所述调整后的估算边界流量区间确定当前周期所述冷却液的流量边界值。
进一步,所述冷却液与所述热敏元件之间的热阻参数通过以下方式获得:通过查询热阻参数表获取与所述估算边界流量区间的区间低边界流量对应的数值作为当前周期的低边界流量热阻参数,以及获取与所述估算边界流量区间的区间高边界流量对应的数值作为当前周期的高边界流量热阻参数。
进一步,所述热敏元件的当前估算温度包括高边界流量估算温度和低边界流量估算温度,所述高边界估算温度根据所述高边界流量热阻参数获得,所述低边界估算温度根据所述低边界流量热阻参数获得。
进一步,所述方法还包括:将所述当前周期所述冷却液的估算流量值进行滤波和限幅处理后,生成并输出流量控制信号,并根据所述流量控制信号控制所述冷却液的流量大小。
第二方面,本发明的一个实施例提供了一种电机控制器,包括存储器和处理器,所述存储器中存储有可在所述处理器中执行的计算机程序,且所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的冷却液流量估算方法的步骤。
本发明实施例的电机控制器至少具有如下有益效果:根据上一周期冷却液的流量估算值以及实时获得的当前周期功率器件的损耗值、冷却液的温度值和当前周期热敏元件的采样温度值来获取散热系统中当前周期冷却液的流量估算值,并根据当前周期冷却液的流量估算值挖掘出电机控制器的输出控制能力,从而对散热系统中冷却液的实际流量大小进行控制,提高了电机控制器的可靠性,避免因过温导致失效,以造成危险事故。
第三方面,本发明的一个实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上所述的冷却液流量估算方法。
附图说明
图1是本发明实施例中冷却液流量估算方法的一具体实施例流程示意图;
图2是图1中步骤S2的一具体实施例流程示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述,以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然,所描述的实施例只是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例,基于本发明的实施例,本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例,均属于本发明保护的范围。
参考图1,本发明的一个实施例提供了一种冷却液流量估算方法,应用于使用冷却液对功率器件(例如逆变单元中的功率器件等)进行散热的系统(例如电机控制器系统),并且功率器件周围设置有热敏元件。当本发明的冷却液流量估算方法应用于电机控制器系统时,该方法可由电机控制器执行,且该方法包括以下步骤:
步骤S1,获取上一周期冷却液的流量估算值。
具体地,可根据电机控制器的指令直接读取散热系统中上一周期冷却液的流量估算值。若在系统上电初始化时没有上一周期的数据,即当前周期是第一个运算周期,这种情况下可以在散热系统初始化时完成上一周期冷却液的流量估算值的赋值,例如,初始化时将上一周期冷却液的流量估算值设置为经验值(例如4Lpm)。
步骤S2,根据当前周期功率器件的损耗值、冷却液的温度值、冷却液与热敏元件之间的热阻参数,确定当前周期热敏元件的边界温度估算值。
具体地,在散热系统中包括温度传感器,用于实时监测冷却液和热敏元件的温度值,即可通过温度传感器随时获取冷却液的温度和热敏元件的当前温度,热敏元件设置在功率器件的周围,检测热敏元件的温度相当于检测功率器件的温度。其中,散热系统实际运行过程中,由于冷却液的温度在相邻的周期内变化量较小,所以冷却液的温度值可以采用冷却液当前周期的温度值,或冷却液的前几个周期的任一温度值,又或者前几个周期内的冷却液温度的平均值。当前周期功率器件的损耗值由其他底层模块运算,本发明可以直接读取使用。
步骤S3,根据上一周期冷却液的流量估算值、当前周期热敏元件的边界温度估算值、当前周期热敏元件的采样温度值,确定当前周期冷却液的流量估算值。
其中,冷却液与热敏元件之间的热阻参数根据以下步骤获得。
步骤S21,根据上一周期冷却液的流量估算值确定当前周期冷却液的流量边界值。
具体地,当获取上一周期冷却液的流量估算值后,可以根据以下步骤确定当前周期冷却液的流量边界值,包括:
具体地,上一周期冷却液的估算边界流量区间是根据上一周期冷却液的流量估算值推算得到,并且上一周期冷却液的估算边界流量区间包括区间低边界流量和区间高边界流量,而该区间低边界流量和区间高边界流量构成了一个估算边界流量区间。例如,当冷却液的流量的范围为0~10Lpm时,可将0~10等分为若干区间,例如5个,即[0,2],(2,4],(4,6],(6,8],(8,10],然后选择其中一个区间为估算边界流量区间。如当上一周期冷却液的流量估算值为7时,根据推算选择(6,8]区间为该上一周期冷却液的流量估算值的估算边界流量区间,6和8这两个端点值为冷却液的前一周期估算边界流量,则6Lpm为该估算边界流量区间的区间低边界流量,8Lpm为该估算边界流量区间的区间高边界流量。若当前周期为第一个运行周期,则估算边界流量区间是根据散热系统的实际情况设置,并在系统上电初始化时进行赋值。
然后根据确定的冷却液的估算边界流量区间,估算边界流量区间包括区间低边界流量和区间高边界流量;判断上一周期冷却液的流量估算值是否在估算边界流量区间内;当上一周期冷却液的流量估算值不在估算边界流量区间范围内时,根据上一周期冷却液的流量估算值调整估算边界流量区间,使得上一周期所述冷却液的流量估算值位于调整后的估算边界流量区间内,通过调整后的估算边界流量区间确定当前周期冷却液的流量边界值。
具体地,例如,获取的冷却液的估算边界流量区间为(6,8]时,则6Lpm为该估算边界流量区间的区间低边界流量,8Lpm为该估算边界流量区间的区间高边界流量。获取的上一周期冷却液的流量估算值与该估算边界流量区间进行匹配,上一周期冷却液的流量估算值在估算边界流量区间范围内时,则将该估算边界流量区间的区间低边界流量6Lpm和区间高边界流量8Lpm为当前周期冷却液的流量边界值。
上一周期冷却液的流量估算值不在估算边界流量区间范围内时,需要更新估算边界流量区间。比如在散热系统的实际运行过程中,冷却液的流量会根据实际情况发生变化,例如在散热系统的水泵损坏时也会变为极低流量。如上一周期冷却液的流量估算值从7Lpm提升至9Lpm,7Lpm是在(6,8]内,但经若干周期后上一周期冷却液的流量估算值变为9Lpm不在在(6,8]内,所以会出现出现超出预设边界流量区间(或称为区间滑动)的过程,此时更新估算边界流量区间为(8,10],则8Lpm和10Lpm为当前周期冷却液的流量边界值。
根据上述步骤确定当前周期冷却液的流量边界值后,步骤S2中的冷却液与热敏元件之间的热阻参数通过以下方式获得:通过查询热阻参数表获取与估算边界流量区间的区间低边界流量对应的数值作为当前周期的低边界流量热阻参数,以及获取与所述估算边界流量区间的区间高边界流量对应的数值作为当前周期的高边界流量热阻参数。
上述热阻参数表包括多个冷却液与热敏元件之间的热阻参数和多个区间边界流量,每一个区间边界流量与一个冷却液与热敏元件之间的热阻参数对应。其中,每一高边界流量热阻参数对应一区间高边界流量,每一低边界流量热阻参数对应一区间低边界流量。该热阻参数表可通过实验获取,并存储到存储装置。当然,在实际应用中,也可采用其他方式获得对应的热阻参数。
当根据冷却液的前一周期估算流量获得相应的热阻参数后,再按照以下步骤进行计算。具体地,根据当前周期功率器件的损耗值、冷却液的温度值、冷却液与热敏元件之间的热阻参数,确定当前周期热敏元件的边界温度估算值,包括:按照以下计算式计算热敏元件的边界温度估算值:
根据计算式(1)和计算式(2)可得:
其中,TNTCest为热敏元件的边界温度估算值,Tw为冷却液的温度值,Ploss为功率器件的损耗值,ΔTNTC-w'为前一周期的TNTCest与Tw的差值,RthNTC-w为当前周期冷却液与热敏元件之间的热阻参数,Tau为边界流量对应热时间常数,Tsw为运算周期,ΔTNTC-w为当前周期估算温度的计算参数。
热敏元件的当前估算温度包括高边界流量估算温度和低边界流量估算温度,高边界估算温度根据所述高边界流量热阻参数获得,低边界估算温度根据低边界流量热阻参数获得。具体地,将对应的参数代入公式(3)可得:
其中,Tw为冷却液的温度值,Ploss为功率器件的损耗值,TNTCestH为热敏元件的高边界流量估算温度,TNTCestL为热敏元件的低边界流量估算温度,RthNTC-wH为冷却液与热敏元件之间当前周期的高边界流量热阻参数,RthNTC-wL为冷却液与热敏元件之间当前周期的低边界流量热阻参数,TauH为区间高边界流量对应热时间常数,TauL为区间低边界流量对应热时间常数,Tsw为运算周期,ΔTNTC-wH ‘为前一周期的TNTCestH与Tw的差值,ΔTNTC-wL ‘为前一周期的TNTCestL与Tw的差值。
步骤S22,根据当前周期所述冷却液的流量边界值、当前周期热敏元件的边界温度估算值、当前周期热敏元件的采样温度值,确定当前周期所述冷却液的流量估算值。
具体地,根据当前周期的区间低边界流量和区间高边界流量、当前周期热敏元件的低边界流量估算温度和高边界流量估算温度、当前周期热敏元件的采样温度值,确定当前周期所述冷却液的流量估算值,按照以下计算式计算当前周期冷却液的流量估算值:
其中,Flowest是冷却液的当前周期估算流量,FlowL是所述估算边界流量区间的区间低边界流量,FlowH是所述估算边界流量区间的区间高边界流量,TNTCsam热敏元件的当前温度,TNTCestL是热敏元件的低边界流量估算温度,TNTCestH是热敏元件的高边界流量估算温度。
根据计算式(5)可获得散热系统当前周期冷却液的流量估算值,电机控制器根据当前周期冷却液的流量估算值对冷却液的流量大小进行控制。同时将当前周期冷却液的流量估算值、当前周期热敏元件的低边界流量估算温度和高边界流量估算温度等数据存储到存储装置中并作为下一个周期的上一周期计算参数。
上述冷却液流量估算方法,通过散热系统中上一周期冷却液的流量估算值以及实时获取的当前周期功率器件的损耗值、冷却液的温度值和当前周期热敏元件的采样温度值,可实时计算出散热系统中当前周期冷却液的流量估算值,从而可根据冷却液的估算流量挖掘散热系统的输出控制能力,对冷却液的实际流量大小进行控制,无需要进行大量的标定测试工作就能实时控制冷却液流量,提高了散热系统的稳定性。
最后,本发明的冷却液流量估算方法还包括:将当前周期冷却液的流量估算值进行滤波和限幅处理后,生成并输出流量控制信号,并根据流量控制信号控制冷却液的流量大小。
本发明的冷却液流量估算方法通过监测实时的冷却液的温度和热敏元件的当前温度实现实时计算散热系统中冷却液的当前周期估算流量大小,并根据当前周期流量估算值挖掘散热系统的输出控制能力,并且不需要进行大量的标定测试工作就能实时控制冷却液流量,提高了散热系统的稳定性。
本发明的一个实施例提供了一种电机控制器,包括存储器和处理器,所述存储器中存储有可在所述处理器中执行的计算机程序,且所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的冷却液流量估算方法的步骤。
本实施例中的电机控制器与上述图1-2对应实施例中的冷却液流量估算方法属于同一构思,其具体实现过程详细见对应的方法实施例,且方法实施例中的技术特征在本设备实施例中均对应适用,这里不再赘述。
本发明实施例的电机控制器通过监测实时的冷却液的温度和热敏元件的当前温度实现实时计算散热系统中冷却液的当前周期估算流量大小,并根据当前周期估算流量挖掘出电机控制器的输出控制能力,提高了电机控制器的可靠性,避免因过温导致失效,以造成危险事故。
本发明的一个实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上所述的冷却液流量估算方法。
本实施例中的计算机可读存储介质与上述图1-2对应实施例中的冷却液流量估算方法属于同一构思,其具体实现过程详细见对应的方法实施例,且方法实施例中的技术特征在本设备实施例中均对应适用,这里不再赘述。
应理解,上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述或记载的部分,可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中,应该理解到,所揭露的冷却液流量估算方法、控制器及设备,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的电机控制系统实施例仅仅是示意性的。
本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程,也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中,该计算机程序在被处理器执行时,可实现上述各个方法实施例的步骤。其中,所述计算机程序包括计算机程序代码,所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括:能够携带所述计算机程序代码的任何实体或界面切换设备、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-OnlyMemory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是,所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减,例如在某些司法管辖区,根据立法和专利实践,计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明,但是本发明不限于上述实施例,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外,在不冲突的情况下,本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (9)
1.一种冷却液流量估算方法,所述冷却液用于对功率器件进行散热,所述功率器件周围设置有热敏元件,其特征在于,所述方法包括:
获取上一周期所述冷却液的流量估算值;
根据当前周期所述功率器件的损耗值、所述冷却液的温度值、所述冷却液与所述热敏元件之间的热阻参数,确定当前周期热敏元件的边界温度估算值;
根据所述上一周期所述冷却液的流量估算值、当前周期热敏元件的边界温度估算值、当前周期热敏元件的采样温度值,确定当前周期所述冷却液的流量估算值,按照以下计算式计算当前周期所述冷却液的流量估算值:
其中,Flowest是当前周期冷却液的流量估算值,FlowL是冷却液流量边界值的区间低边界流量,FlowH是冷却液流量边界值的区间高边界流量,TNTCsam是当前周期热敏元件的采样温度值,TNTCestL是当前周期热敏元件边界温度估算值的低边界温度值,TNTCestH是当前周期热敏元件边界温度估算值的高边界温度值。
2.根据权利要求1所述的估算方法,其特征在于,根据所述上一周期所述冷却液的流量估算值、当前周期热敏元件的边界温度估算值、当前周期热敏元件的采样温度值,确定当前周期所述冷却液的流量估算值,具体包括:
根据所述上一周期所述冷却液的流量估算值确定当前周期所述冷却液的流量边界值;
根据当前周期所述冷却液的流量边界值、当前周期热敏元件的边界温度估算值、当前周期热敏元件的采样温度值,确定当前周期所述冷却液的流量估算值。
4.根据权利要求2所述的估算方法,其特征在于,所述根据所述上一周期所述冷却液的流量估算值确定当前周期所述冷却液的流量边界值,具体包括:
获取所述冷却液的估算边界流量区间,所述估算边界流量区间包括所述区间低边界流量和区间高边界流量;
判断所述上一周期所述冷却液的流量估算值是否在估算边界流量区间内;
当所述上一周期所述冷却液的流量估算值不在估算边界流量区间范围内时,根据所述上一周期所述冷却液的流量估算值调整所述估算边界流量区间,使得所述上一周期所述冷却液的流量估算值位于调整后的估算边界流量区间内,通过所述调整后的估算边界流量区间确定当前周期所述冷却液的流量边界值。
5.根据权利要求4所述的估算方法,其特征在于,所述冷却液与所述热敏元件之间的热阻参数通过以下方式获得:
通过查询热阻参数表获取与所述估算边界流量区间的区间低边界流量对应的数值作为当前周期的低边界流量热阻参数,以及获取与所述估算边界流量区间的区间高边界流量对应的数值作为当前周期的高边界流量热阻参数。
6.根据权利要求5所述的估算方法,其特征在于,所述热敏元件的当前估算温度包括高边界流量估算温度和低边界流量估算温度,所述高边界估算温度根据所述高边界流量热阻参数获得,所述低边界估算温度根据所述低边界流量热阻参数获得。
7.根据权利要求4所述的估算方法,其特征在于,所述方法还包括:将所述当前周期所述冷却液的估算流量值进行滤波和限幅处理后,生成并输出流量控制信号,并根据所述流量控制信号控制所述冷却液的流量大小。
8.一种电机控制器,包括存储器和处理器,其特征在于,所述存储器中存储有可在所述处理器中执行的计算机程序,且所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的冷却液流量估算方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至7任一项所述的冷却液流量估算方法。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 215000 52 tianedang Road, Yuexi, Wuzhong District, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Suzhou Huichuan United Power System Co.,Ltd. Address before: 215000 52 tianedang Road, Yuexi Town, Wuzhong District, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee before: SUZHOU HUICHUAN UNITED POWER SYSTEM Co.,Ltd. |
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