CN113985934A

CN113985934A - 一种高低温过程温度控制系统

Info

Publication number: CN113985934A
Application number: CN202111607752.0A
Authority: CN
Inventors: 程社林; 曹诚军; 寇晓花; 陈智福
Original assignee: Sichuan Chengbang Haoran Measurement And Control Technology Co ltd
Current assignee: Sichuan Chengbang Haoran Measurement And Control Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-27
Filing date: 2021-12-27
Publication date: 2022-01-28

Abstract

本发明公开了一种高低温过程温度控制系统，包括制冷机构、换热机构和制热机构，所述制冷机构通过换热机构与制热机构相连接，所述制热机构与被测组件相连接；所述制冷机构包括压缩机（38）、油气分离器（40）和冷凝器（41），所述压缩机（38）通过油气分离器（40）与冷凝器（41）相连接，所述冷凝器（41）与换热机构相连接，所述换热机构与压缩机（38）相连接，形成回路；所述制热机构包括水箱（1），所述水箱（1）与换热机构相连接，通过换热机构完成热交换。本发明通过压缩机（38）制冷，冷却介质采用车用冷却液或硅油，温度控制范围可达到：‑40～120℃；控制精度可达±0.5℃。

Description

一种高低温过程温度控制系统

技术领域

本发明涉及驱动电机测试技术领域，尤其涉及一种高低温过程温度控制系统。

背景技术

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等。

随着汽车工业的不断发展，新能源车驱动电机转速和功率的不断提高，新能源驱动电机及控制器在出厂检验及开发验证阶段的要求也越来越高。过程温度控制系统作为动力测试台架必备配套产品之一，通常采用双水箱模式，恒温水箱和冷水箱分开，压缩机给制冷水箱降温，制冷水箱再给恒温水箱降温（需要时），此种控制模式系统利用率低；且普通的高低温过程温度控制系统加热采用回差控制，温度控制精度不高；一般在±1℃。

如申请号为CN201210268944.8的专利申请提出了一种电动车用电驱动系统的耐久测试台架，该装置为测试电机控制器控制测试电机连接到测功机及其控制系统后放置在测试台架地板上，气候箱及其控制系统罩住测试电机，水箱及其温度控制系统接入测试电机的冷却循环中；测功机及其控制系统、气候箱及其控制系、水箱及其温度控制系统分别连接到中央控制系统。该台架中的温度控制系统的误差较大，满足不了实际的测试需求。

还如申请号为CN202011169953.2的专利申请提出了一种电动汽车驱动电机抗冷凝水性能测试系统及方法，该系统包括：测试台架以及固定在测试台架上的控制器、被测驱动电机、联轴器、被测驱动电机控制器和高低温试验箱；被测驱动电机在测试过程中被密封于所述高低温试验箱中。测试方法包括：将高低温试验箱内的温度控制在预设的第一温度范围内；控制被测驱动电机在最高转速、额定功率下运行预设第一时长；控制被测驱动电机在额定转速、额定功率下运行预设第二时长；按照预设的循环次数，重复执行上述两个操作；循环结束后，控制所述被测驱动电机停止运行，结束测试过程。该申请中所记载的高低温试验箱的温度控制同样存在温度控制范围较窄、控制精度较低的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种高低温过程温度控制系统，包括制冷机构、换热机构和制热机构，所述制冷机构通过换热机构与制热机构相连接，所述制热机构与被测组件相连接；所述制冷机构包括压缩机、油气分离器和冷凝器，所述压缩机通过油气分离器与冷凝器相连接，所述冷凝器与换热机构相连接，所述换热机构与压缩机相连接，形成回路；所述制热机构包括水箱，所述水箱与换热机构相连接，通过换热机构完成热交换。

具体的，所述压缩机通过减震管与油气分离器相连接，所述减震管上设置有第四压力传感器和第五温度传感器；所述油气分离器通过回油管将液态冷却介质送回压缩机，所述油气分离器气体出口与冷凝器相连接。

具体的，所述冷却介质采用车用冷却液或硅油。

具体的，所述换热机构为板式换热器，所述板式换热器与冷凝器出口管路相连接，所述冷凝器出口管路上设置有储液管、干燥滤器和中冷器，所述储液管一端与冷凝器相连接，另一端通过干燥滤器与中冷器相连接，所述中冷器通过第一膨胀阀与板式换热器相连接。

具体的，所述冷凝器出口管路上还设置有视液镜和第四球阀，所述视液镜一端与干燥滤器相连接，另一端通过第四球阀与中冷器相连接。

具体的，所述板式换热器通过压缩机入口管路与压缩机相连接，所述压缩机入口管路上设置有第三压力传感器和第四温度传感器。

具体的，所述压缩机入口管路通过压力开关与减震管相连接。

具体的，所述水箱内壁上设置有加热器、液位计和第二温度传感器。

具体的，所述水箱通过换热回路与板式换热器相连接，所述换热回路上设置有制冷泵。

具体的，所述水箱通过温度控制回路与被测组件相连接，所述温度控制回路上设置有外循环泵，所述被测组件包括电机或控制器。

具体的，本发明的主控系统采用西门子S7-200 SMART。

具体的，本发明采用RS485通讯，与主控系统联动，可实现远程控制。

本发明的有益效果在于：通过压缩机制冷，冷却介质采用车用冷却液或硅油，温度控制范围可达到：-40～120℃；控制精度可达±0.5℃。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图中，1-水箱，2-液位计，3-加热器，4-第一温度传感器，5-第一压力传感器，6-第一球阀，7-外循环泵，8-第二压力传感器，9-流量计，10-第二球阀，11-第二温度传感器，12-流量开关，13-截止阀，14-制冷泵，15-第三温度传感器，16-板式换热器，17-第一膨胀阀，18-制冷电磁阀，19-第三球阀，20-旁通电磁阀，21-第二膨胀阀，22-第一电磁阀，23-中冷器，24-第三膨胀阀，25-第二电磁阀，26-第四球阀，27-视液镜，28-干燥滤器，29-储液管，30-第三压力传感器，31-第四温度传感器，32-低压表，33-压力开关，34-高压表，35-第四压力传感器，36-第五温度传感器，37-减震管，38-压缩机，39-回油管，40-油气分离器，41-冷凝器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

参阅图1，一种高低温过程温度控制系统，包括制冷机构、换热机构和制热机构，所述制冷机构通过换热机构与制热机构相连接，所述制热机构与被测组件相连接；所述制冷机构包括压缩机38、油气分离器40和冷凝器41，所述压缩机38通过油气分离器40与冷凝器41相连接，所述冷凝器41与换热机构相连接，所述换热机构与压缩机38相连接，形成回路；所述制热机构包括水箱1，所述水箱1与换热机构相连接，通过换热机构完成热交换。

进一步的，在本实施例当中，所述压缩机38通过减震管37与油气分离器40相连接，所述减震管37上设置有第四压力传感器35和第五温度传感器36；所述油气分离器40通过回油管39将液态冷却介质送回压缩机38，所述油气分离器40气体出口与冷凝器41相连接。

进一步的，在本实施例当中，所述油气分离器40的气体出口管路上还开设有油气分离器回气管路，所述油气分离器回气管路与压缩机入口管路相连接，所述油气分离器回气管路上设置有旁通电磁阀20和第三球阀19。

进一步的，在本实施例当中，所述换热机构为板式换热器16，所述板式换热器16与冷凝器出口管路相连接，所述冷凝器出口管路上设置有储液管29、干燥滤器28和中冷器23，所述储液管29一端与冷凝器41相连接，另一端通过干燥滤器28与中冷器23相连接，所述中冷器23通过第一膨胀阀17与板式换热器16相连接。

进一步的，在本实施例当中，所述第一膨胀阀17与中冷器23之间还设置有制冷电磁阀18。

进一步的，在本实施例当中，所述冷凝器出口管路上还设置有视液镜27和第四球阀26，所述视液镜27一端与干燥滤器28相连接，另一端通过第四球阀26与中冷器23相连接。

进一步的，在本实施例当中，所述冷凝器出口管路上还设置有冷凝器回气管路，所述冷凝器回气管路上设置有第二电磁阀25和第二膨胀阀21，所述第二电磁阀25通过第三膨胀阀24与中冷器23相连接，所述中冷器23通过第一电磁阀22与第二膨胀阀21相连接，所述第二膨胀阀21与压缩机入口管路相连接。

进一步的，在本实施例当中，所述板式换热器16通过压缩机入口管路与压缩机38相连接，所述压缩机入口管路上设置有第三压力传感器30和第四温度传感器31。

进一步的，在本实施例当中，所述压缩机入口管路通过压力开关33与减震管37相连接。

进一步的，在本实施例当中，所述压缩机入口管路与压力开关33之间设置有低压表32。

进一步的，在本实施例当中，所述压力开关33与减震管37之间设置有高压表34。

进一步的，在本实施例当中，所述水箱1内壁上设置有加热器3、液位计2和第二温度传感器11。

进一步的，为了保证加热效果，所述加热器3设置于水箱1的底部。

进一步的，在本实施例当中，所述水箱1通过换热回路与板式换热器16相连接，所述换热回路的出水管路上设置有制冷泵14，通过制冷泵14可将水箱1中的水与板式换热器16进行热交换。

进一步的，在本实施例当中，在所述制冷泵14 与水箱1之间设置有截止阀13.

进一步的，在本实施例当中，在所述制冷泵14与板式换热器16之间设置有第三温度传感器15。

进一步的，在本实施例当中，所述换热回路的回水管路上设置有流量开关12。

进一步的，在本实施例当中，所述水箱1通过温度控制回路与被测组件相连接，所述温度控制回路的出水管路上设置有外循环泵7，所述被测组件包括电机或控制器。

进一步的，在本实施例当中，所述温度控制回路的出水管路上还设置有第二压力传感器8、流量计9和第二球阀10。

进一步的，在本实施例当中，所述温度控制回路的回水管路上设置有第一温度传感器4、第一压力传感器5和第一球阀6。

可以理解的，本发明主要包括制冷和制热两部分，其中，制冷部分主要由压缩机38、板式换热器16（蒸发器）、冷凝器41和第一膨胀阀17组成，压缩机38将高压、高温、气态的冷媒，经过冷凝器41换热变成常温液态冷媒，再通过第一膨胀阀17节流膨胀变成低压、低温、气态的冷媒，到板式换热器16中与进行热交换的润滑油交换热量将水箱1内温度降低至需要的温度。制热部分主要包括水箱1、外循环泵7、制冷泵14和加热器3，加热器3通过电加热完成，需要较高温度的热水时，电加热在水箱1内进行工作，外循环泵7把水箱1内的恒温热水压入被测组件（包括驱动电机或控制器）中，再回到水箱1中；当需要低于环境温度时，系统通过制冷泵14将热水与板式换热器16内的冷媒进行热交换，从而获得低于环境温度的冷却水，再通过外循环泵7输送给被测组件冷却液电机或控制器。

进一步的，本发明通过RS485通讯接口进行通讯，并与主控系统联动，可实现远程控制。具体的，所述主控系统采用西门子S7-200 SMART系统。

进一步的，本发明通过压缩机制冷，冷却介质（冷媒）采用车用冷却液或硅油，温度控制范围可达：-40～120℃；本发明的温度、流量和压力传感器（包括上述所有传感器）均通过PID控制输出，控制精度高；为实现温度控制精度达到±0.5℃，PLC CPU采用ST40晶体管输出型，加热采用PWM脉冲输出方式控制，使加热精准度更高，同时平衡制冷量的给定，最终实现±0.5℃的控制精度。

进一步的，本发明的流量控制范围可达2～40L/min，控制精度±0.4L/min；压力控制范围0～4bar，控制±5kpa；制冷量25kw，加热功率18kw。

需要说明的是，对于前述的实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本申请所必须的。

此外，术语“连接”、“设置”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“连接”、“设置”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“连接”、“设置”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

上述实施例中，描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种高低温过程温度控制系统，其特征在于，包括制冷机构、换热机构和制热机构，所述制冷机构通过换热机构与制热机构相连接，所述制热机构与被测组件相连接；所述制冷机构包括压缩机（38）、油气分离器（40）和冷凝器（41），所述压缩机（38）通过油气分离器（40）与冷凝器（41）相连接，所述冷凝器（41）与换热机构相连接，所述换热机构与压缩机（38）相连接，形成回路；所述制热机构包括水箱（1），所述水箱（1）与换热机构相连接，通过换热机构完成热交换。

2.如权利要求1所述的一种高低温过程温度控制系统，其特征在于，所述压缩机（38）通过减震管（37）与油气分离器（40）相连接，所述减震管（37）上设置有第四压力传感器（35）和第五温度传感器（36）；所述油气分离器（40）通过回油管（39）将液态冷却介质送回压缩机（38），所述油气分离器（40）气体出口与冷凝器（41）相连接。

3.如权利要求1所述的一种高低温过程温度控制系统，其特征在于，所述换热机构为板式换热器（16），所述板式换热器（16）与冷凝器出口管路相连接，所述冷凝器出口管路上设置有储液管（29）、干燥滤器（28）和中冷器（23），所述储液管（29）一端与冷凝器（41）相连接，另一端通过干燥滤器（28）与中冷器（23）相连接，所述中冷器（23）通过第一膨胀阀（17）与板式换热器（16）相连接。

4.如权利要求3所述的一种高低温过程温度控制系统，其特征在于，所述冷凝器出口管路上还设置有视液镜（27）和第四球阀（26），所述视液镜（27）一端与干燥滤器（28）相连接，另一端通过第四球阀（26）与中冷器（23）相连接。

5.如权利要求3所述的一种高低温过程温度控制系统，其特征在于，所述板式换热器（16）通过压缩机入口管路与压缩机（38）相连接，所述压缩机入口管路上设置有第三压力传感器（30）和第四温度传感器（31）。

6.如权利要求5所述的一种高低温过程温度控制系统，其特征在于，所述压缩机入口管路通过压力开关（33）与减震管（37）相连接。

7.如权利要求1所述的一种高低温过程温度控制系统，其特征在于，所述水箱（1）内壁上设置有加热器（3）、液位计（2）和第二温度传感器（11）。

8.如权利要求1或7所述的一种高低温过程温度控制系统，其特征在于，所述水箱（1）通过换热回路与板式换热器（16）相连接，所述换热回路上设置有制冷泵（14）。

9.如权利要求1或7所述的一种高低温过程温度控制系统，其特征在于，所述水箱（1）通过温度控制回路与被测组件相连接，所述温度控制回路上设置有外循环泵（7），所述被测组件包括电机或控制器。