CN113555583A - 一种燃料电池汽车冷却系统排气方法以及排气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池汽车冷却系统排气方法以及排气装置，可以有效量化排气作业的进度以及效果、直观地判断出空气是否排除完全。该燃料电池汽车冷却系统排气方法包括以下几个步骤：向冷却系统的水壶内加注冷却液，在冷却液加注完成后，通过所述冷却系统的冷却水泵驱动所述冷却液在所述冷却系统中循环流动，同时对所述冷却系统进行抽气；所述冷却液在所述冷却系统中循环流动的过程中，持续监测所述冷却水泵的水压和/或所述水壶内部的冷却液的液位，当所述水压的变化值和/或所述液位的变化值满足设定值时，停止抽气，排气完成。该排气方法有效避免判断偏差、避免空气去除不干净导致的冷却水泵气蚀的技术问题。

Description

一种燃料电池汽车冷却系统排气方法以及排气装置
技术领域
本发明涉及燃料电池汽车技术领域，具体涉及一种燃料电池汽车冷却系统排气方法以及排气装置。
背景技术
燃料电池汽车是一种搭载燃料电池的新能源汽车，即车辆的动力装置为燃料电池，燃料电池在工作过程中会产生热量，导致燃料电池温度升高，因此需要接入冷却系统，保证燃料电池整体温度处于可控范围内，燃料电池冷却系统包括水壶、冷却管路、过滤器、温度/压力传感器、散热器等。
燃料电池汽车在装配完成后，需要对冷却系统加注去离子水(冷却液)，加注过程中可能会引入空气，同时由于冷却系统管路错综复杂，加注后冷却系统管道内部的弯绕处远端容易出现空气段，冷却系统中存有空气会造成冷却水泵气蚀，从而影响车辆正常工作。
现有技术主要是通过运转冷却水泵去除冷却系统中因加注产生的空气，具体地，在加注去离子水完成后，启动车辆进行怠速运行，使冷却水泵运转起来，冷却液在车辆内循环，约10分钟后停止运转水泵，仅凭经验判断冷却系统内空气已经去除完毕、车辆内空气含量合格，使得仍然存在判断偏差，导致空气去除不干净、冷却水泵气蚀的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种燃料电池汽车冷却系统排气方法以及排气装置，可以直观地、定量地观察冷却系统中空气去除效果以及进度，有效避免现有技术中凭经验判断导致的空气去除不干净、冷却水泵气蚀的技术问题。
实现本发明目的所采用的技术方案为，一种燃料电池汽车冷却系统排气方法，包括以下几个步骤：
向冷却系统的水壶内加注冷却液，在冷却液加注完成后，通过所述冷却系统的冷却水泵驱动所述冷却液在所述冷却系统中循环流动，同时对所述冷却系统进行抽气；
所述冷却液在所述冷却系统中循环流动的过程中，持续监测所述冷却水泵的水压和/或所述水壶内部的冷却液的液位，当所述水压的变化值和/或所述液位的变化值满足对应的设定值时，停止抽气，排气完成。
进一步地，所述水压的变化值Δf的所述设定值为|Δf|≤1Pa。
进一步地，所述液位的变化值Δh的所述设定值为|Δh|≤0.7mm。
进一步地，所述水压的变化值和/或所述液位的变化值满足设定值时，停止抽气，具体包括：所述水压的变化值和所述液位的变化值同时满足对应的设定值时，停止抽气。
进一步地，所述冷却液在所述冷却系统中循环流动的过程按照时间先后分为第一阶段和第二阶段，所述第一阶段的持续时间为t1，所述第二阶段的持续时间为t2，且t1≥t2。
进一步地，所述水压的变化值和/或所述液位的变化值满足设定值时，停止抽气，具体包括：在所述第二阶段内，所述水压的变化值和所述液位的变化值同时满足对应的设定值时，停止抽气。
进一步地，所述第一阶段的持续时间t1为1min～2min，所述第二阶段的持续时间t2为1min。
基于同样的发明构思，本发明还提供了一种用于实施上述燃料电池汽车冷却系统排气方法的排气装置，包括可替换壶盖、负压设备、连接管道以及用于监测水壶内的冷却液的液位反馈设备；其中：所述可替换壶盖用于与所述水壶的壶口连接，所述可替换壶盖具有与所述水壶内腔连通的通道，所述负压设备通过所述连接管道与所述可替换壶盖的所述通道连通。
进一步地，所述液位反馈设备一端固定在所述可替换壶盖上、另一端通过悬挂的方式伸入所述水壶的空腔内；所述排气装置还包括用于密封所述水壶与所述可替换壶盖之间间隙和/或所述连接管道与所述可替换壶盖之间间隙的密封件。
进一步地，所述可替换瓶盖为与所述壶口匹配的罩体结构，所述通道凸出于所述罩体的表面，所述通道位于所述罩体内的部分与所述罩体的侧面形成环形槽，所述密封件设置在所述环形槽内；所述通道位于所述罩体外的部分用于与所述连接管道对接，所述连接管道套设在所述壶盖的通道上，所述密封件设置在所述可替换壶盖和所述连接管道之间。
由上述技术方案可知，本发明提供的一种燃料电池汽车冷却系统排气方法，包括以下几个步骤：
向冷却系统的水壶内加注冷却液，在冷却液加注完成后，通过冷却系统的冷却水泵驱动冷却液在冷却系统中循环流动，同时对冷却系统进行抽气，使冷却系统产生负压，形成一定的真空度来去除冷却系统中因加注产生的残留空气。
冷却液在冷却系统中循环流动的过程中，持续监测冷却水泵的水压和/或水壶内部的冷却液的液位，当水压的变化值和/或液位的变化值满足设定值时，停止抽气，排气完成。通过冷却水泵的反馈参数来评估冷却系统中残留空气的去除进度，从而可以直观地、定量地观察冷却系统中空气去除效果以及进度，有效避免现有技术中凭经验判断导致的空气去除不干净、冷却水泵气蚀的技术问题。
基于同样的发明构思，本发明还提供了一种用于实施上述燃料电池汽车冷却系统排气方法的排气装置，包括可替换壶盖、负压设备、连接管道以及用于监测水壶内的冷却液的液位反馈设备；其中：可替换壶盖用于与燃料电池汽车冷却系统的水壶的壶口连接，可替换壶盖具有与水壶内腔连通的通道，负压设备通过连接管道与可替换壶盖的通道连通，通过外接负压设备使冷却系统产生负压，形成一定的真空度以去除冷却系统中因冷却液加注作业产生的残留空气；可替换壶盖有利于互换性，同时，可以通过可替换壶盖提高水壶的通用性，避免不同项目频繁开模产生的模具费。
综上，本发明提供的燃料电池汽车冷却系统排气方法以及排气装置，通过监测车内冷却水泵的参数变化实现定量观察，准备判断冷却系统内的空气被去除的实际情况，缩短排气周期，提高工作效率，通过引入监控及判断措施，排气更充分，从而有效去除残余空气、满足车辆正常工作。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的燃料电池汽车冷却系统排气方法的流程图；
图2为本发明实施例2提供的排气装置的组装使用示意图。
附图说明：1-可替换壶盖，11-通道；2-负压设备；3-水壶，31-壶口；4-连接管道；5-密封件；6-液位反馈设备；7-冷却液。
具体实施方式
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。
现有技术中对冷却系统进行排气，多是凭经验认定冷却系统内空气是否已经去除完毕，无法直观地采用具体仪器对去除效果进行量化，为了解决现有技术排气作业不精确、不充分的技术问题，本发明提供了一种燃料电池汽车冷却系统排气方法以及排气装置，将排气作业的进度以及效果有效量化，便于操作人员判断。下面通过2个实施例对本发明的内容进行详细介绍：
实施例1
如图1所示，本发明提供的一种燃料电池汽车冷却系统排气方法，包括以下几个步骤：
向冷却系统的水壶内加注冷却液，在冷却液加注完成后，通过冷却系统的冷却水泵驱动冷却液在冷却系统中循环流动，同时对冷却系统进行抽气，使冷却系统产生负压、形成一定的真空度，从而迫使水壶内、冷却系统内空气逸出，以此来去除冷却系统中因加注产生的残留空气。
冷却液在冷却系统中循环流动的过程中，持续监测冷却水泵的水压和/或水壶内部的冷却液的液位，当水压的变化值和/或液位的变化值满足设定值时，停止抽气，排气完成。本发明通过反馈的冷却水泵和/或液位的参数来评估冷却系统中残留空气的去除进度，从而可以直观地、定量地观察冷却系统中空气去除效果以及进度，有效避免现有技术中由于没有具体仪器来对去除效果以及进度进行量化，而仅凭经验运营水泵10分钟导致的空气去除不干净、冷却水泵气蚀的技术问题。
本发明在判断空气排除完成的条件时，由于冷却系统中冷却液循环流动的影响，水压会趋于稳定，但允许水压在一定范围内波动，该波动范围与冷却系统本身的参数以及设置布局相关，本实施例中，水压的变化值Δf的设定值为|Δf|≤1Pa(1％个标准大气压)。
同样的，由于冷却系统中冷却液循环流动的影响，液位会趋于稳定，但允许液位在一定范围内波动，该波动范围与冷却系统本身的参数以及设置布局相关。本实施例中，液位的变化值Δh的设定值为|Δh|≤0.7mm。
冷却水泵为冷却系统必备的零部件，可以有效反映出冷却系统的水压情况，避免由于不定因素导致的水压“假稳定”，进行影响排气进度的判断，本实施例中，水压的变化值和/或液位的变化值满足设定值时，停止抽气，具体包括：水压的变化值和液位的变化值同时满足对应的设定值时，停止抽气。即同时监测水压以及液位的变化情况，水压的变化值Δf以及液位的变化值Δh同时满足：∣Δf∣≤1pa(0.01个标准大气压)、∣Δh∣≤0.7mm时，停止抽气，引入双重判断措施，保证判断准确性，从而可以直观的来观察冷却系统中空气去除效果，避免仅凭经验错误判断导致的空气去除不干净、冷却水泵气蚀的技术问题。
由于冷却系统的管路错综复杂且布置存在差异，在复杂的管路冷却液加注过程中，冷却系统的远端容易出现空气段，所以在排气作业的前期容易出现急剧的水压以及液位变化，靠近出入口部分的空气段成功去除，而后稳定一段时间。但是无法保证整个冷却系统尤其是中间段是否还存在空气段，所以容易出现判断错误。为了避免判断错误的情况发生，本实施例中，冷却液在冷却系统中循环流动的过程按照时间先后分为第一阶段和第二阶段，第一阶段的持续时间为t1，第二阶段的持续时间为t2，且t1≥t2。
由于在冷却液加注完成后，靠近冷却系统进出口以及中部或存在较明显的空气段，所以在抽气出气，水压以及液位变化可能较大，但由于管道复杂，需要对观察判断的时间做进一步限定，本实施例中，水压的变化值和/或液位的变化值满足设定值时，停止抽气，具体包括：在第二阶段内，水压的变化值和液位的变化值同时满足对应的设定值时，停止抽气。第一阶段的反馈数据可以一定程度反映出冷却系统内空气段的情况以及排气的进度，但无法准确反映空气是否完全排除，第二阶段继续持续监测水压和/或液位的变化情况，当反馈数据趋于稳定后，即可以判断空气已完全排出。本发明对t1以及t2的具体选值不做限定，可根据具体发动机的冷却系统的复杂程度进行选择。
本实施例中，第一阶段的持续时间t1为1min～2min，第二阶段的持续时间t2为1min。具体地，在第一阶段的初期可以观察到水壶内去离子水液面迅速下降、水压变化快，持续抽气并监测1～2min后，发现液面趋于稳定；进入第二阶段再观察1分钟，期间液面以及水压可能会出现变化，直至液面和水压均趋于稳定、变化在设定值范围内后，即表示冷却系统内空气被抽取完毕。抽气完成后，可根据实际需要关闭或继续启动冷却水泵，本实施例不做限定。
本发明提供的燃料电池汽车冷却系统排气方法，通过在排气过程中监测去离子水(冷却液)液面变化以及车内冷却水泵的参数变化来达到定量的来观察冷却系统内空气被去除完全，从而满足车辆正常工作；缩短排气周期，提高工作效率，通过引入监控及双重判断措施，排气更充分，避免仅凭经验错误判断导致的空气去除不干净、冷却水泵气蚀的技术问题。
实施例2
基于同样的发明构思，本发明还提供了一种应用实施例1中的燃料电池汽车冷却系统排气方法的排气装置，包括可替换壶盖1、负压设备2、连接管道4以及用于监测水壶3内的冷却液的液位反馈设备6。如图2所示，其中：可替换壶盖1用于与水壶3的壶口31连接，可替换壶盖1具有与水壶3的内腔连通的通道11，负压设备2通过连接管道4与可替换壶盖1的通道11连通，通过外接负压设备2使冷却系统产生负压，形成一定的真空度以去除冷却系统中因冷却液7加注作业产生的残留空气。可替换壶盖1有利于互换性，同时，可以通过可替换壶盖1提高水壶3的通用性，避免不同项目频繁开模产生的模具费。
冷却水泵和液位反馈设备6同时工作，监测冷却水泵的水压参数变化情况以及冷却液7的液面变化情况，实现定量的来观察冷却系统内空气被去除，从而满足车辆正常工作；缩短排气周期，提高工作效率，通过引入监控及判断措施，排气更充分，避免判断出现偏差。本实施例中对液位反馈设备6的选择以及安装不做限定，比如可采用超声式、电容式、电浮筒式、雷达式、磁致式、浮球式、电极点式等电信号远传仪表。
为了便于液位反馈设备6的安装布置以及拆卸，本实施例中，液位反馈设备6一端固定在可替换壶盖1上、另一端通过悬挂的方式伸入水壶3的空腔内。
为了保证负压的形成，本实施例中排气装置还包括用于密封水壶3与可替换壶盖1之间间隙和/或连接管道4与可替换壶盖1之间间隙的密封件5；本实施例对连接管道4与可替换壶盖1的对接结构和密封件5的安装不做具体限定，只要满足组装要求即可。
本实施例对可替换瓶盖的结构以及壶口31的结构不做具体限定，可替换瓶盖与壶口31通过螺纹结构连接，可选的，壶口31为外螺纹、可替换瓶盖为内螺纹，或者壶口31为内螺纹、可替换瓶盖为外螺纹。
为了便于安装密封件5，本实施例中，可替换瓶盖为与壶口31匹配的罩体结构，通道11凸出于罩体的顶面的上表面和下表面，通道11位于罩体内的部分与罩体的侧面形成环形槽，密封件5设置在环形槽内，通道11位于罩体外的部分用于与连接管道4对接。当壶口31为外螺纹时，在罩体的侧面上开设内螺纹，当壶口31为内螺纹时，可在通道11上开设外螺纹，密封件5设置在罩体的顶面和壶口31的端面之间。
为了同时兼顾连接管道4的组装和密封件5的安装，本实施例中，连接管道4套设在壶盖的通道11上，密封件5设置在可替换壶盖1和连接管道4的端面之间，或者连接管道4内设置有用于套接通道11的沉孔，密封件5设置在沉孔和通道11的端面之间。
为了实现对密封件5的限位固定，本实施例中，环形槽和沉孔的侧壁上开设有用于安装固定密封件5的壁槽，同时连接管道4的沉孔内还设有与沉孔同心的凸台，在连接管道4的径向方向，密封件5设置在壁槽和凸台之间。
本发明对负压设备2不做限定，可以为任一种真空泵，优选地，本实施例中，负压设备2为电子真空泵，电子真空泵是用采用压电材料作动力装置，完全抛弃电动机驱动模式，从控制到驱动彻底实现电子化，以电子集成系统完全控制气体的交换与传输，从而实现气体传输的可调性、精准性。电子真空泵体积小、重量轻，且配备有数码显示，直观精准，有效实现排气作业的量化和直观观察。
本发明通过可替换壶盖1在冷却系统的水壶3壶口31外接负压设备-电子真空泵对水壶3进行抽气，使水壶3上端形成负压，冷却系统内部形成一定的真空度，从而迫使水壶3内、冷却系统内的空气逸出，并通过液位反馈设备6以及冷却系统自身的电子真空泵检测冷却系统的排气情况，开始工作时可以观察到水壶3内去离子水液面迅速下降，通过观察冷却液7的液位变化情况以及水泵反馈参数(水压)来评估冷却系统中残留空气是否去除，从而可以量化排气作业，直观观察冷却系统中空气去除的进度和效果，有效避免现有技术仅凭经验判断导致的排出空气后去除不干净、冷却水泵气蚀的技术问题。
与现有技术相比，本发明提供的排气装置的使用方法和工作原理如下：
车辆构件装配完成后，对车辆冷却系统进行去离子水(冷却液7)加注操作，加注完成后，在水壶3上端装上可替换壶盖1，可替换壶盖1与水壶3采用螺纹连接并通过密封圈密封，装配好可替换壶盖1后，将真空电子泵连接上可替换壶盖1，排气装置安装完毕；启动车内冷却水泵提供水循环动力，同时启动电子真空泵对水壶3进行抽气，使水壶3上端形成负压，从而迫使水壶3内、冷却系统内空气逸出，开始工作时可以观察到水壶3内去离子水液面迅速下降，持续工作1～2分钟后，液面趋于稳定，再观察1分钟，水位监测装置反馈液面无变化与冷却水泵反馈的参数即水压变化在设定范围内后，即表示冷却系统内空气被抽取完毕；抽气完毕后，卸下电子真空泵、可替换壶盖1及连接管道等，在水壶3的壶口上安装水壶3的配套工作壶盖即可。
通过上述实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：
1)本发明提供的燃料电池汽车冷却系统排气方法，通过在排气过程中监测去离子水(冷却液)液面变化以及车内水泵的参数变化来共同判断冷却系统内空气是否被抽取完毕，实现冷却系统内空气去除进度的量化观察，从而满足车辆正常工作；缩短排气周期，提高工作效率，通过引入监控及判断措施，排气更充分，有效避免现有技术中凭经验判断导致的空气去除不干净、冷却水泵气蚀的技术问题。
2)本发明提供的排气装置，增设用于在加注完成后与去离子水水壶连接实现抽气的可替换壶盖，外接于冷却系统的水壶壶口，可替换壶盖可以增加互换性、同时可提高水壶的通用性，避免不同项目频繁开模产生的模具费。通过液位反馈设备的反馈数据辅助冷却系统的冷却水泵反馈的水压数据，共同判断除气工作的进度和效果，从而排空冷却系统中空气，避免凭经验排出空气后去除不干净，使冷却水泵气蚀的技术问题。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种燃料电池汽车冷却系统排气方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
向冷却系统的水壶内加注冷却液，在冷却液加注完成后，通过所述冷却系统的冷却水泵驱动所述冷却液在所述冷却系统中循环流动，同时对所述冷却系统进行抽气；
所述冷却液在所述冷却系统中循环流动的过程中，持续监测所述冷却水泵的水压和/或所述水壶内部的冷却液的液位，当所述水压的变化值和/或所述液位的变化值满足对应的设定值时，停止抽气，排气完成。
2.如权利要求1所述的燃料电池汽车冷却系统排气方法，其特征在于，所述水压的变化值Δf的所述设定值为|Δf|≤1Pa。
3.如权利要求2所述的燃料电池汽车冷却系统排气方法，其特征在于，所述液位的变化值Δh的所述设定值为|Δh|≤0.7mm。
4.如权利要求1-3中任一项所述的燃料电池汽车冷却系统排气方法，其特征在于，所述水压的变化值和/或所述液位的变化值满足设定值时，停止抽气，具体包括：所述水压的变化值和所述液位的变化值同时满足对应的设定值时，停止抽气。
5.如权利要求1-3中任一项所述的燃料电池汽车冷却系统排气方法，其特征在于，所述冷却液在所述冷却系统中循环流动的过程按照时间先后分为第一阶段和第二阶段，所述第一阶段的持续时间为t1，所述第二阶段的持续时间为t2，且t1≥t2。
6.如权利要求5中任一项所述的燃料电池汽车冷却系统排气方法，其特征在于，所述水压的变化值和/或所述液位的变化值满足设定值时，停止抽气，具体包括：在所述第二阶段内，所述水压的变化值和所述液位的变化值同时满足对应的设定值时，停止抽气。
7.如权利要求6所述的燃料电池汽车冷却系统排气方法，其特征在于，所述第一阶段的持续时间t1为1min～2min，所述第二阶段的持续时间t2为1min。
8.一种用于实施权利要求1-7中任一项所述的燃料电池汽车冷却系统排气方法的排气装置，其特征在于，包括可替换壶盖、负压设备、连接管道以及用于监测所述水壶内的冷却液的液位反馈设备；其中：所述可替换壶盖用于与所述水壶的壶口连接，所述可替换壶盖具有与所述水壶内腔连通的通道，所述负压设备通过所述连接管道与所述可替换壶盖的所述通道连通。
9.如权利要求8所述的排气装置，其特征在于，所述液位反馈设备一端固定在所述可替换壶盖上、另一端通过悬挂的方式伸入所述水壶的空腔内；所述排气装置还包括用于密封所述水壶与所述可替换壶盖之间间隙和/或所述连接管道与所述可替换壶盖之间间隙的密封件。
10.如权利要求9所述的排气装置，其特征在于，所述可替换瓶盖为与所述壶口匹配的罩体结构，所述通道凸出于所述罩体的表面，所述通道位于所述罩体内的部分与所述罩体的侧面形成环形槽，所述密封件设置在所述环形槽内；所述通道位于所述罩体外的部分用于与所述连接管道对接，所述连接管道套设在所述壶盖的通道上，所述密封件设置在所述可替换壶盖和所述连接管道之间。
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