新能源汽车

冷却通道压力脉动测试台



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应用场景

新能源汽车对比传统汽车,动力总成上的核心元件的功率密度一直处于劣势,严重影响了新能源汽车的应用,集成化小型化成为了设计永恒的主题和优化方向。这些核心电气元件,为了保证其性能,需要选择液体进行冷却,考虑到散热效率和体积问题,液体的通道结构通常设计的非常复杂,对制造工艺的要求也非常苛刻,这就需要有设备能快速验证冷却通道的强度和成型工艺。冷却通道压力脉动试验台,专门针对这个需求进行设计,通过模拟出高低变化的压力脉动,加速验证冷却通道的疲劳寿命,同时,设备集成的冷热循环控制系统和流量控制系统,并能使用实际的介质,真实模拟实车工况。该设备应用范围广,可以验证包括电机、电机控制器、电池、电桥总成在内的所有需要液体冷却元件的寿命或制造工艺稳定性。


工况模拟与实现方案

设备的原理如下图所示:

     


l产品环境模拟:产品放置在环境温度箱中进行环境模拟,连接线束和冷却水路穿过温度箱壁

l冷却介质温度控制:设备针对冷却介质温度变化的剧烈程度,拥有两种控制模式:

n温度冲击模式:如上图所示,系统配备了两个储水箱,一个通过循环泵和高温模温机,将介质加热到指定高温,另一个通过高低温模温机,将介质降低至低温,通过阀的控制,可以选择将高温或低温介质泵入测试产品,从而实现温度冲击,考核产品温度剧烈变化下的可靠性;

n温度循环模式:将上图的高温储水箱取消,仅保留低温储水箱,系统通过控制高低温模温机的输出温度,间接控制通入介质内的液体温度,因为高低温模温机的功率限制,介质温度改变速率没有冲击剧烈,但也可满足绝大部分试验要求。

l压力脉动的波形:主流的对冷却水道压力脉动考核波形如下:


   

   

从图中可以看出,压力脉动的波形主要关注的是最高压力和最低压力,其次是形状和脉动频率,这个和水冷板的疲劳寿命验证模型有关。设备主要满足的是这些极限压力和波形的满足。

需要特别指出的是,这里的压力标尺均为绝对压力,低于1bar的意味系统中存在真空,设备的实现难度增大,虽然从可靠性验证理论上来讲更多的是追求压差,低压段不必要降到真空,但是这个与实际工况相符,更能贴合验证要求,目前设备配备的真空系统可以在物理条件允许的情况下尽可能贴近极限低压。

l流量与压差测试:设备在不执行压力脉动时,可以根据设定要求,通过改变主水泵的旋转速度,控制通过样品的流量,结合压差传感器等仪表,执行液阻测试。

l数据采集与记录:设备配备流量计、绝对压力传感器、压差传感器、温度传感器,可以在执行压力脉动时,根据设定要求,采集过程数据,监控试验运行状况,出现异常时产生报警,辅助试验人员分析原因。


系统集成与安全保障 

lPC为基础的仪器通讯系统、数据采集和记录系统

lPLC为辅助的I/O控制和安全控制

l安全继电器组成的紧急停止系统和硬件保护系统


心参数

l测试工位:1

l脉动高压范围:1.5 ~ 6 bar(abs) 

l脉动低压范围:0.1 ~ 1.5 bar(abs)

注:以上范围为理论可实现最大范围,介质必须在对应工况下为液态,不能凝固或沸腾。

l脉动频率:0.5 ~ 2 Hz (开关)0.5 ~ 1.2 Hz (正弦)

l样品流量:0 ~ 25 L/min

l环境温度:-40 ~ 120

l介质温度:-25 ~ 95  

l数据采集:压力、压差、流量、温度等

l数据记录:波形捕捉、原始数据定期存储


人机界面




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