CN112412767B - 一种新能源汽车电子水泵性能检测系统及其检测方法 - Google Patents
一种新能源汽车电子水泵性能检测系统及其检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种新能源汽车电子水泵性能检测系统,包括试制底盘、外接检测设备与外接供电设备,试制底盘包括多合一控制器、电子水泵、驱动电机与散热器,电子水泵的进水口与散热器的出水口连通,电子水泵的出水口依次经多合一控制器、驱动电机后与散热器的加水口连通,外接检测设备包括测量仪、一号压力传感器、二号压力传感器与流量计,一号压力传感器安装在电子水泵与散热器之间,二号压力传感器、流量计均安装在电子水泵与多合一控制器之间,测量仪用于获取一号压力传感器、二号压力传感器、流量计测量的数据以及电子水泵的工作电压、工作电流,外接供电设备与电子水泵电连接。本设计不仅提高了电子水泵选型的准确性,而且操作简便。
Description
技术领域
本发明涉及一种新能源汽车电子水泵,尤其涉及一种新能源汽车电子水泵性能检测系统及其检测方法,主要适用于提高电子水泵选型的准确性。
背景技术
随着新能源动力电池发展,国家鼓励高密度、大功率、快速充放电新能源汽车的发展,原有的新能源汽车采用空冷式散热已经不能解决电池散热问题,而液冷系统的优点是降温速率快、均温性好、流体(温度和流量)控制简单和精准,因此液冷散热系统已成为新能源汽车必然趋势。水循环系统中散热器的选型根据各电器元件的最大散热功率总和进行匹配,而电子水泵承担着散热系统中水循环的动力支撑,选型决定了系统中水的流量和流速,对散热器能力的发挥产生直接影响,选型太大不利于节能并且噪声大,选型太小达不到散热系统水循环的流量压力要求。在实际条件下,由于不同车型车辆水管路走向及各零部件安装位置的设计存在差异,各关键电器设备的流阻、温降等参数也无法提前预知,这些差异将直接影响水道流阻、降温效果,这些因素都将对水泵扬程、流量的匹配选择产生影响,而现有设计仅通过各零部件厂家提供的单个零件参考参数进行设计匹配电子水泵,使得电子水泵选型准确性低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的电子水泵选型准确性低的缺陷与问题,提供一种电子水泵选型准确性高的新能源汽车电子水泵性能检测系统及其检测方法。
为实现以上目的,本发明的技术解决方案是:一种新能源汽车电子水泵性能检测系统,包括试制底盘、外接检测设备与外接供电设备,所述试制底盘包括底架及其上安装的多合一控制器、电子水泵、驱动电机与散热器,所述电子水泵的进水口与散热器的出水口连通,电子水泵的出水口依次经多合一控制器、驱动电机后与散热器的加水口连通,所述外接检测设备包括测量仪、一号压力传感器、二号压力传感器与流量计,所述一号压力传感器安装在电子水泵的进水口与散热器的出水口之间的管路上,所述二号压力传感器、流量计均安装在电子水泵的出水口与多合一控制器之间的管路上,所述测量仪,用于获取一号压力传感器、二号压力传感器、流量计测量的数据以及电子水泵的工作电压、工作电流,所述外接供电设备与电子水泵电连接。
所述外接供电设备包括蓄电池、继电器与开关,所述继电器包括线圈、一号触点与二号触点,所述线圈的一端经开关后与蓄电池的正极电连接,线圈的另一端与蓄电池的负极电连接,所述一号触点与蓄电池的正极电连接,所述二号触点经电子水泵后与蓄电池的负极电连接。
所述外接供电设备还包括蓄电池充电柜,所述蓄电池充电柜与蓄电池电连接。
所述测量仪包括示波器、压力显示器与万用表;
所述示波器,用于读取流量计的频率信号;
所述压力显示器,用于读取一号压力传感器、二号压力传感器的压力值;
所述万用表,用于读取电子水泵的工作电压和工作电流。
一种新能源汽车电子水泵性能检测系统的检测方法,所述检测方法包括以下步骤:
S1、先按照试制底盘中的要求将多合一控制器、电子水泵、驱动电机、散热器及管路布置在底架上,再连接外接检测设备和外接供电设备,然后运行电子水泵性能检测系统;
S2、通过一号压力传感器测量电子水泵进水口的水压、二号压力传感器测量电子水泵出水口的水压、流量计测量电子水泵出水口的流量,并通过测量仪分别获取流量计的频率、一号压力传感器的压力值、二号压力传感器的压力值以及电子水泵的工作电压、工作电流;
S3、计算电子水泵的流量、扬程、功率;
通过公式(1)计算电子水泵的流量:
Q=v/0.2 (1);
式(1)中,Q为电子水泵的流量,单位为L/min;v为频率,单位为Hz;
通过公式(2)计算电子水泵的扬程:
H=(p2-p1)/ρg+(c22-c12)/2g+z2-z1 (2);
式(2)中,H为电子水泵的扬程,单位为m;p1为电子水泵进水口的水压,单位为Pa;p2为电子水泵出水口的水压,单位为Pa;c1为流体在电子水泵进水口处的流速,单位为m/s;c2为流体在电子水泵出水口处的流速,单位为m/s;z1为电子水泵进水口的高度,单位为m;z2为电子水泵出水口的高度,单位为m;ρ为流体密度,单位为kg/m3;g为重力加速度,单位为m/s2;
通过公式(3)计算电子水泵的功率:
P=U*I (3);
式(3)中,P为电子水泵的功率,单位为W;U为电子水泵的工作电压,单位为V;I为电子水泵的工作电流,单位为A;
S4、将计算得到的电子水泵流量、电子水泵扬程、电子水泵功率与流量-扬程、流量-功率和效率曲线图中的理论值进行对比,以判断电子水泵的性能是否满足试制底盘的需求。
将电子水泵性能检测系统连续运行多天,并获取电子水泵的功率测试值和电子水泵的扬程测试值,然后对比测试前后电子水泵功率、电子水泵扬程的差值,以判断电子水泵的性能是否稳定。
所述外接供电设备包括蓄电池、继电器与开关,所述继电器包括线圈、一号触点与二号触点,所述线圈的一端经开关后与蓄电池的正极电连接,线圈的另一端与蓄电池的负极电连接,所述一号触点与蓄电池的正极电连接,所述二号触点经电子水泵后与蓄电池的负极电连接。
所述外接供电设备还包括蓄电池充电柜,所述蓄电池充电柜与蓄电池电连接。
所述测量仪包括示波器、压力显示器与万用表;
所述示波器,用于读取流量计的频率信号;
所述压力显示器,用于读取一号压力传感器、二号压力传感器的压力值;
所述万用表,用于读取电子水泵的工作电压和工作电流。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1、本发明一种新能源汽车电子水泵性能检测系统及其检测方法中,使用外接检测设备和外接供电设备,可针对不同品系和结构布置的各类新能源汽车底盘进行电子水泵性能检测,可直接得到车辆实际信息并进行设计校核和评价,大大提高了电子水泵选型准确性。因此,本发明提高了电子水泵选型的准确性。
2、本发明一种新能源汽车电子水泵性能检测系统及其检测方法中,外接供电设备包括蓄电池、继电器与开关,不仅安全性好,而且采用上述外接供电设备,使得不需要试制底盘整体通电,降低了试制底盘装配完整度的要求,从而降低了检测成本;蓄电池充电柜与蓄电池电连接,对蓄电池持续充电,进而可以进行电子水泵的耐久性测试,更好的检测了电子水泵性能;示波器用于读取流量计的频率信号,压力显示器用于读取一号压力传感器、二号压力传感器的压力值,万用表用于读取电子水泵的工作电压和工作电流,使得检测准确简便。因此,本发明安全性好、成本低、检测准确性高、操作简便。
3、本发明一种新能源汽车电子水泵性能检测系统及其检测方法中,通过外接检测设备获取电子水泵进水口和出水口的压力、电子水泵的工作电压和工作电流、电子水泵的流量参数,并计算出电子水泵在冷却系统中实际发挥的扬程以及对应功率,对比流量-扬程、流量-功率和水泵效率的实际输出值和供应商提供的理论值曲线,以此判断不同底盘产品的管路布置、零部件流阻对冷却系统的影响,针对不能满足的电子水泵,通过选型调整达到设计要求;针对选型余量较大的电子水泵,通过选型优化达到优化设计降低成本的目的;通过长时间运行电子水泵性能检测系统来检测电子水泵耐久性,使得检测可靠性高。因此,本发明操作简便、选型准确性高、可靠性高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中外接供电设备的结构示意图。
图3是本发明的实施例中87W水泵性能曲线图。
图4是本发明的实施例中电子水泵性能检测系统连续运行15天获取的电子水泵测试数据。
图中:多合一控制器1、电子水泵2、驱动电机3、散热器4、测量仪5、一号压力传感器6、二号压力传感器7、流量计8、蓄电池9、继电器10、线圈101、一号触点102、二号触点103、开关11、蓄电池充电柜12。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1至图4,一种新能源汽车电子水泵性能检测系统,包括试制底盘、外接检测设备与外接供电设备,所述试制底盘包括底架及其上安装的多合一控制器1、电子水泵2、驱动电机3与散热器4,所述电子水泵2的进水口与散热器4的出水口连通,电子水泵2的出水口依次经多合一控制器1、驱动电机3后与散热器4的加水口连通,所述外接检测设备包括测量仪5、一号压力传感器6、二号压力传感器7与流量计8,所述一号压力传感器6安装在电子水泵2的进水口与散热器4的出水口之间的管路上,所述二号压力传感器7、流量计8均安装在电子水泵2的出水口与多合一控制器1之间的管路上,所述测量仪5,用于获取一号压力传感器6、二号压力传感器7、流量计8测量的数据以及电子水泵2的工作电压、工作电流,所述外接供电设备与电子水泵2电连接。
所述外接供电设备包括蓄电池9、继电器10与开关11,所述继电器10包括线圈101、一号触点102与二号触点103,所述线圈101的一端经开关11后与蓄电池9的正极电连接,线圈101的另一端与蓄电池9的负极电连接,所述一号触点102与蓄电池9的正极电连接,所述二号触点103经电子水泵2后与蓄电池9的负极电连接。
所述外接供电设备还包括蓄电池充电柜12,所述蓄电池充电柜12与蓄电池9电连接。
所述测量仪5包括示波器、压力显示器与万用表;
所述示波器,用于读取流量计8的频率信号;
所述压力显示器,用于读取一号压力传感器6、二号压力传感器7的压力值;
所述万用表,用于读取电子水泵2的工作电压和工作电流。
一种新能源汽车电子水泵性能检测系统的检测方法,所述检测方法包括以下步骤:
S1、先按照试制底盘中的要求将多合一控制器1、电子水泵2、驱动电机3、散热器4及管路布置在底架上,再连接外接检测设备和外接供电设备,然后运行电子水泵性能检测系统;
S2、通过一号压力传感器6测量电子水泵2进水口的水压、二号压力传感器7测量电子水泵2出水口的水压、流量计8测量电子水泵2出水口的流量,并通过测量仪5分别获取流量计8的频率、一号压力传感器6的压力值、二号压力传感器7的压力值以及电子水泵2的工作电压、工作电流;
S3、计算电子水泵2的流量、扬程、功率;
通过公式(1)计算电子水泵2的流量:
Q=v/0.2 (1);
式(1)中,Q为电子水泵2的流量,单位为L/min;v为频率,单位为Hz;
通过公式(2)计算电子水泵2的扬程:
H=(p2-p1)/ρg+(c22-c12)/2g+z2-z1 (2);
式(2)中,H为电子水泵2的扬程,单位为m;p1为电子水泵2进水口的水压,单位为Pa;p2为电子水泵2出水口的水压,单位为Pa;c1为流体在电子水泵2进水口处的流速,单位为m/s;c2为流体在电子水泵2出水口处的流速,单位为m/s;z1为电子水泵2进水口的高度,单位为m;z2为电子水泵2出水口的高度,单位为m;ρ为流体密度,单位为kg/m3;g为重力加速度,单位为m/s2;
通过公式(3)计算电子水泵2的功率:
P=U*I (3);
式(3)中,P为电子水泵2的功率,单位为W;U为电子水泵2的工作电压,单位为V;I为电子水泵2的工作电流,单位为A;
S4、将计算得到的电子水泵2流量、电子水泵2扬程、电子水泵2功率与流量-扬程、流量-功率和效率曲线图中的理论值进行对比,以判断电子水泵2的性能是否满足试制底盘的需求。
将电子水泵性能检测系统连续运行多天,并获取电子水泵2的功率测试值和电子水泵2的扬程测试值,然后对比测试前后电子水泵2功率、电子水泵2扬程的差值,以判断电子水泵2的性能是否稳定。
所述外接供电设备包括蓄电池9、继电器10与开关11,所述继电器10包括线圈101、一号触点102与二号触点103,所述线圈101的一端经开关11后与蓄电池9的正极电连接,线圈101的另一端与蓄电池9的负极电连接,所述一号触点102与蓄电池9的正极电连接,所述二号触点103经电子水泵2后与蓄电池9的负极电连接。
所述外接供电设备还包括蓄电池充电柜12,所述蓄电池充电柜12与蓄电池9电连接。
所述测量仪5包括示波器、压力显示器与万用表;
所述示波器,用于读取流量计8的频率信号;
所述压力显示器,用于读取一号压力传感器6、二号压力传感器7的压力值;
所述万用表,用于读取电子水泵2的工作电压和工作电流。
本发明的原理说明如下:
本设计能够验证电子水泵的性能(扬程及流量),同时拓展到电子水泵可靠性的验证;通过测量实车的流量和扬程,对比散热部件(如多合一控制器、驱动电机)的流量需求,选择合适的电子水泵,精细化设计,确保散热系统运行可靠;能够评判管路走向和零部件布置对冷却系统流阻的影响,为产品设计积累数据和经验。
参见图4,在电子水泵流量一定的条件下,测试扬程及测试功率的关系基本呈现正相关关系。
实施例:
参见图1至图4,一种新能源汽车电子水泵性能检测系统,包括试制底盘、外接检测设备与外接供电设备,所述试制底盘包括底架及其上安装的多合一控制器1、电子水泵2、驱动电机3与散热器4,所述电子水泵2的进水口与散热器4的出水口连通,电子水泵2的出水口依次经多合一控制器1、驱动电机3后与散热器4的加水口连通,所述外接检测设备包括测量仪5、一号压力传感器6、二号压力传感器7与流量计8,所述一号压力传感器6安装在电子水泵2的进水口与散热器4的出水口之间的管路上,所述二号压力传感器7、流量计8均安装在电子水泵2的出水口与多合一控制器1之间的管路上;所述测量仪5包括示波器、压力显示器与万用表;所述示波器用于读取流量计8的频率信号;所述压力显示器用于读取一号压力传感器6、二号压力传感器7的压力值;所述万用表用于读取电子水泵2的工作电压和工作电流;所述外接供电设备包括蓄电池9、继电器10与开关11,所述继电器10包括线圈101、一号触点102与二号触点103,所述线圈101的一端经开关11后与蓄电池9的正极电连接,线圈101的另一端与蓄电池9的负极电连接,所述一号触点102与蓄电池9的正极电连接,所述二号触点103经电子水泵2后与蓄电池9的负极电连接;所述外接供电设备还包括蓄电池充电柜12,所述蓄电池充电柜12与蓄电池9电连接。
按上述方案,一种新能源汽车电子水泵性能检测系统的检测方法,所述检测方法包括以下步骤:
S1、先按照试制底盘中的要求将多合一控制器1、电子水泵2、驱动电机3、散热器4及管路布置在底架上,再连接外接检测设备和外接供电设备,然后运行电子水泵性能检测系统;
S2、通过一号压力传感器6测量电子水泵2进水口的水压、二号压力传感器7测量电子水泵2出水口的水压、流量计8测量电子水泵2出水口的流量,并通过测量仪5分别获取流量计8的频率、一号压力传感器6的压力值、二号压力传感器7的压力值以及电子水泵2的工作电压、工作电流;
S3、计算电子水泵2的流量、扬程、功率;
通过公式(1)计算电子水泵2的流量:
Q=v/0.2(水平测试) (1);
式(1)中,Q为电子水泵2的流量,单位为L/min;v为频率,单位为Hz;
通过公式(2)计算电子水泵2的扬程:
H=(p2-p1)/ρg+(c22-c12)/2g+z2-z1 (2);
式(2)中,H为电子水泵2的扬程,单位为m;p1为电子水泵2进水口的水压,单位为Pa;p2为电子水泵2出水口的水压,单位为Pa;c1为流体在电子水泵2进水口处的流速,单位为m/s;c2为流体在电子水泵2出水口处的流速,单位为m/s;z1为电子水泵2进水口的高度,单位为m;z2为电子水泵2出水口的高度,单位为m;ρ为流体密度,单位为kg/m3;g为重力加速度,单位为m/s2;
通过公式(3)计算电子水泵2的功率:
P=U*I (3);
式(3)中,P为电子水泵2的功率,单位为W;U为电子水泵2的工作电压,单位为V;I为电子水泵2的工作电流,单位为A;
S4、将计算得到的电子水泵2流量、电子水泵2扬程、电子水泵2功率与流量-扬程、流量-功率和效率曲线图中的理论值进行对比,以判断电子水泵2的性能是否满足试制底盘的需求。
将电子水泵性能检测系统连续运行多天,并获取电子水泵2的功率测试值和电子水泵2的扬程测试值,然后对比测试前后电子水泵2功率、电子水泵2扬程的差值,以判断电子水泵2的性能是否稳定。
以某型号试制底盘和某型号额定功率87W电子水泵为例,该车型冷却系统需求:多合一控制器和驱动电机均要求散热流量≥16L;待设备运行稳定后通过示波器读取流量计的频率信号,示波器读取频率为5.280Hz;压力显示器用于读取电子水泵进水口的水压p1=-3.3pa、出水口的水压p2=73.2pa;万用表读取电子水泵工作电压U=12.7V、工作电流I=7.34A;实际测试过程中,电子水泵进水口高度与出水口高度一致,因此z1=z2;同一管路在同样的工况下,电子水泵进出口流速也相同,因此c1=c2。通过计算得到:
电子水泵的流量Q=v/0.2=26.4(L/min);
电子水泵的扬程H=(p2-p1)/ρg+(v22-v12)/2g+z2-z1=7.8(m);
电子水泵的功率P=U*I=93.2(W);
电子水泵的效率36.8%;
以上数据为在实车管路和电器元件布置条件下,管路以及各电器元件的流阻对电子水泵实际输出产生影响后,电子水泵所提供的实际性能,将以上数据在供应商提供的流量-扬程、流量-功率和水泵效率曲线图(图3)理论值进行对比。
性能评价:循环系统内的各零部件流阻和管路布置形式决定了该款车型试制底盘的实际扬程,在该款电子水泵的性能曲线图中读取扬程7.8m时的理论值:水泵的预计功率62W,水泵流量为17L/min,效率35.6%,说明初选的该款电子水泵理论上符合设计要求,但实测其功率已达到并略超过额定功率,输出实际流量为26.4L/min,因此判断该款电子水泵性能满足使用要求,同时若考虑降低成本,可选择功率更小一些的电子水泵,并反复上述过程对比实际流量是否符合需求。
电子水泵耐久性测试:可通过长时间运行水循环性能检测平台来检测电子水泵耐久性(时间根据各公司质量要求自行设定),图4所示为连续运行15天所采集的电子水泵功率和扬程测试值,对比测试前后的差值,判断电子水泵性能稳定。
Claims (2)
1.一种新能源汽车电子水泵性能检测系统的检测方法,其特征在于:
所述检测系统包括试制底盘、外接检测设备与外接供电设备,所述试制底盘包括底架及其上安装的多合一控制器(1)、电子水泵(2)、驱动电机(3)与散热器(4),所述电子水泵(2)的进水口与散热器(4)的出水口连通,电子水泵(2)的出水口依次经多合一控制器(1)、驱动电机(3)后与散热器(4)的加水口连通,所述外接检测设备包括测量仪(5)、一号压力传感器(6)、二号压力传感器(7)与流量计(8),所述一号压力传感器(6)安装在电子水泵(2)的进水口与散热器(4)的出水口之间的管路上,所述二号压力传感器(7)、流量计(8)均安装在电子水泵(2)的出水口与多合一控制器(1)之间的管路上,所述测量仪(5),用于获取一号压力传感器(6)、二号压力传感器(7)、流量计(8)测量的数据以及电子水泵(2)的工作电压、工作电流,所述外接供电设备与电子水泵(2)电连接;所述外接供电设备包括蓄电池(9)、继电器(10)与开关(11),所述继电器(10)包括线圈(101)、一号触点(102)与二号触点(103),所述线圈(101)的一端经开关(11)后与蓄电池(9)的正极电连接,线圈(101)的另一端与蓄电池(9)的负极电连接,所述一号触点(102)与蓄电池(9)的正极电连接,所述二号触点(103)经电子水泵(2)后与蓄电池(9)的负极电连接;所述外接供电设备还包括蓄电池充电柜(12),所述蓄电池充电柜(12)与蓄电池(9)电连接;
所述检测方法包括以下步骤:
S1、先按照试制底盘中的要求将多合一控制器(1)、电子水泵(2)、驱动电机(3)、散热器(4)及管路布置在底架上,再连接外接检测设备和外接供电设备,然后运行电子水泵性能检测系统;
S2、通过一号压力传感器(6)测量电子水泵(2)进水口的水压、二号压力传感器(7)测量电子水泵(2)出水口的水压、流量计(8)测量电子水泵(2)出水口的流量,并通过测量仪(5)分别获取流量计(8)的频率、一号压力传感器(6)的压力值、二号压力传感器(7)的压力值以及电子水泵(2)的工作电压、工作电流;
S3、计算电子水泵(2)的流量、扬程、功率;
通过公式(1)计算电子水泵(2)的流量:
Q=v/0.2(1);
式(1)中,Q为电子水泵(2)的流量,单位为L/min;v为频率,单位为Hz;
通过公式(2)计算电子水泵(2)的扬程:
H=(p2-p1)/ρg+(c2²-c1²)/2g+z2-z1(2);
式(2)中,H为电子水泵(2)的扬程,单位为m;p1为电子水泵(2)进水口的水压,单位为Pa;p2为电子水泵(2)出水口的水压,单位为Pa;c1为流体在电子水泵(2)进水口处的流速,单位为m/s;c2为流体在电子水泵(2)出水口处的流速,单位为m/s;z1为电子水泵(2)进水口的高度,单位为m;z2为电子水泵(2)出水口的高度,单位为m;ρ为流体密度,单位为;g为重力加速度,单位为;
通过公式(3)计算电子水泵(2)的功率:
P=U*I(3);
式(3)中,P为电子水泵(2)的功率,单位为W;U为电子水泵(2)的工作电压,单位为V;I为电子水泵(2)的工作电流,单位为A;
S4、将计算得到的电子水泵(2)流量、电子水泵(2)扬程、电子水泵(2)功率与流量-扬程、流量-功率和效率曲线图中的理论值进行对比,以判断电子水泵(2)的性能是否满足试制底盘的需求;
将电子水泵性能检测系统连续运行多天,并获取电子水泵(2)的功率测试值和电子水泵(2)的扬程测试值,然后对比测试前后电子水泵(2)功率、电子水泵(2)扬程的差值,以判断电子水泵(2)的性能是否稳定。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电子水泵性能检测系统的检测方法,其特征在于:
所述测量仪(5)包括示波器、压力显示器与万用表;
所述示波器,用于读取流量计(8)的频率信号;
所述压力显示器,用于读取一号压力传感器(6)、二号压力传感器(7)的压力值;
所述万用表,用于读取电子水泵(2)的工作电压和工作电流。
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