專利名稱：具有異常檢測的冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷卻系統(tǒng)，更具體地，涉及一種設(shè)置有異常檢測的電子冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電子裝置和系統(tǒng)產(chǎn)生熱，該熱通常需要以某些方式來消散掉，以減小由超溫或過熱條件引起的裝置或系統(tǒng)的潛在的劣化、損害或失效。用于冷卻電子裝置或系統(tǒng)的特定冷卻方案或機構(gòu)(arrangement)可能要取決于由裝置或系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。例如，低功率系統(tǒng)可以使用被動式冷卻方案來進行充分冷卻，而大功率系統(tǒng)可以利用主動式冷卻機構(gòu)，該主動式冷卻機構(gòu)使用壓迫的空氣或液體冷卻劑來消散熱。電子裝置諸如半導(dǎo)體裝置對高溫的敏感性會給大功率應(yīng)用(諸如電推動車輛及
混合電推動車輛)帶來熱管理問題。例如，受熱(heat exposure)能夠引起各種不同的失效機制，包括介質(zhì)擊穿和金屬的電遷移，特別是鋁互聯(lián)線的電遷移。峰值溫度以及受熱的持續(xù)時間是能夠影響電子裝置的可靠性的幾個因素。對于大功率應(yīng)用，較理想的是采用基于液體的冷卻系統(tǒng)來消散由電子裝置或系統(tǒng)產(chǎn)生的大量熱。與液體冷卻劑相關(guān)聯(lián)的異?？赡苡绊懴到y(tǒng)的冷卻能力。例如，就液體冷卻系統(tǒng)而言，空氣、氣泡和/或污染物可能潛在地形成或被引入到液體冷卻劑中。如果存在氣泡，氣泡通過產(chǎn)生對于冷卻劑的減小的熱傳遞的局部區(qū)域而能夠潛在地影響冷卻系統(tǒng)的效率。如果存在污染物，污染物可能產(chǎn)生潛在的阻塞或產(chǎn)生能夠潛在地減小冷卻劑流量的泵摩擦。當由于電子裝置產(chǎn)生的熱高度集中而對電子系統(tǒng)進行冷卻時，這樣的異常能夠提出潛在挑戰(zhàn)。對冷卻效率的任何潛在的影響可以取決于由冷卻劑通過系統(tǒng)而攜帶的氣泡或污染物的大小和/或數(shù)量。

發(fā)明內(nèi)容
在一個說明性實施例中，提供了一種用于冷卻在工作期間產(chǎn)生熱的熱源的冷卻系統(tǒng)。該冷卻系統(tǒng)包括適于流體地耦連至熱源的熱交換器、適于推動液體冷卻劑通過冷卻系統(tǒng)以用于將熱從熱源帶到熱交換器的泵，以及適于監(jiān)測泵速并基于泵超速事件和/或泵欠速事件來確定冷卻系統(tǒng)的異常的存在的控制器。在另一個說明性實施例中，提供了一種用于電動汽車的冷卻系統(tǒng)，該電動汽車包括用于操作電動汽車的電子設(shè)備。該冷卻系統(tǒng)包括適于推動液體冷卻劑通過冷卻系統(tǒng)以用于除去由電子設(shè)備產(chǎn)生的熱的冷卻劑泵，以及適于監(jiān)測泵速并基于泵超速事件和/或泵欠速事件來確定與冷卻劑相關(guān)聯(lián)的異常的存在的控制器。在另一個說明性實施例中，一種電動車輛包括用于操作該電動車輛的電子設(shè)備以及用于冷卻該電子設(shè)備的冷卻系統(tǒng)。該冷卻系統(tǒng)包括適于推動液體冷卻劑通過冷卻系統(tǒng)以用于除去由電子設(shè)備產(chǎn)生的熱的冷卻劑泵，以及適于監(jiān)測泵速并基于泵超速事件和/或泵欠速事件來確定冷卻系統(tǒng)的異常的存在的控制器。在另外的說明性實施例中，提供了一種用于檢測冷卻系統(tǒng)的異常的方法。該方法包括如下動作(a)對推動液體冷卻劑通過冷卻系統(tǒng)的冷卻劑泵的泵速進行監(jiān)測；(b)檢測當泵速超過第一速度閾值時的一個或更多個泵超速事件，和/或當泵速低于第二速度閾值時的一個或更多個泵欠速事件，所述第一速度閾值比所述第二速度閾值大；以及(C)基于泵超速事件和/或泵欠速事件來確定與冷卻劑相關(guān)聯(lián)的異常的存在。在另一個說明性實施例中，提供了一種用于檢測電動車輛的冷卻系統(tǒng)中的異常的方法。該方法包括以下動作(a)監(jiān)測冷卻劑泵的泵超速和/或欠速事件，在該冷卻劑泵推動液體冷卻劑穿過冷卻系統(tǒng)時，當泵速超過或低于一個或更多個速度閾值該泵超速和/或欠速事件發(fā)生；以及(b)基于在冷卻劑泵的工作期間發(fā)生的泵超速事件和/或泵欠速事件的數(shù)量來檢測冷卻系統(tǒng)的異常。


參照附圖，現(xiàn)在將通過示例的方式來描述本發(fā)明的各種實施例，在附圖中 圖I是根據(jù)一個說明性實施例的冷卻系統(tǒng)的示意圖；圖2是可以用冷卻系統(tǒng)來冷卻的電子裝置的示意性圖解；圖3是根據(jù)一個說明性實施例的冷卻系統(tǒng)控制器的示意圖；圖4是具有氣泡檢測的冷卻系統(tǒng)的工作的圖示；圖5是根據(jù)另一個說明性實施例的電動汽車的冷卻/加熱系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式提供了一種用于冷卻電子裝置的冷卻系統(tǒng)，該電子裝置包括大功率電子裝置或電驅(qū)動裝置，和/或使用液體冷卻劑的其他熱源。冷卻系統(tǒng)可以設(shè)置有檢測機構(gòu)以檢測冷卻劑中的氣泡或氣窩，該氣泡或氣窩可能潛在地降低系統(tǒng)的冷卻效率且促成電子裝置的溫度升高。如果需要，檢測機構(gòu)還可以配置成檢測其他事件，包括冷卻劑中的污染物，該污染物可能潛在地降低系統(tǒng)的冷卻效率。在一個實施例中，冷卻系統(tǒng)包括泵，該泵用于推動或循環(huán)液體冷卻劑通過冷卻系統(tǒng)以用于帶走由電子裝置和/或其他熱源產(chǎn)生的熱。受熱的冷卻劑可以循環(huán)到使熱消散或傳遞到周圍環(huán)境的熱交換器或散熱器(radiator)。根據(jù)一個方面，系統(tǒng)可以布置成監(jiān)測泵的速度，并且識別當泵速超過預(yù)定閾值速度時的超速事件和/或當泵速落到最小速度設(shè)定點以下時的欠速事件。超速事件和/或欠速事件的持續(xù)時間和/或數(shù)量可以表示冷卻系統(tǒng)異常，包括在冷卻劑中循環(huán)有一個或更多個氣泡或氣窩、冷卻劑中有污染物、或者與冷卻系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的潛在機械的、電的或軟件的問題。根據(jù)一個方面，系統(tǒng)可以配置成基于檢測到的事件的水平或嚴重性來提供表示冷卻系統(tǒng)的工作狀況或狀態(tài)的一個或更多個系統(tǒng)狀態(tài)信號。響應(yīng)于系統(tǒng)狀態(tài)信號，可以提供一個或更多個指示器以呈現(xiàn)冷卻系統(tǒng)狀態(tài)的視覺和/或聽覺指示。根據(jù)一個方面，控制器可以可操作地耦連至泵以設(shè)定一個或更多個目標工作速度，諸如最小和最大速度，和/或監(jiān)測泵的工作。控制器可以監(jiān)測來自泵的表示實際泵速的信號?？刂破骺梢员慌渲没蚓幊坛蓹z測超速事件，該超速事件會在泵工作期間當一個或更多個氣泡或氣窩通過泵時發(fā)生?？刂破骺梢员慌渲没蚓幊坛蓹z測欠速事件，該欠速事件會由于冷卻劑中的污染物或冷卻系統(tǒng)的其他異常而發(fā)生?？刂破骺梢詫z測到的事件存儲在存儲器中。如果需要，所存儲的信息可以包括隨事件的時間和日期一起的事件的嚴重程度的量度。根據(jù)一個方面，控制器可以被配置或編程成以設(shè)定的時間間隔對泵速進行采樣預(yù)定的一段時間?？刂破骺梢员慌渲没蚓幊坛稍跐L動的固定持續(xù)時間的窗口內(nèi)存儲速度樣本?？刂破骺梢员慌渲没蚓幊坛苫诖嬖谟诨虼鎯υ谌魏翁囟〞r間的樣本窗口中的超速事件和/或欠速事件的數(shù)量(如果有的話)來確定冷卻劑中的氣泡或污染物的潛在影響。以這種方式，控制器可以提供用于檢測冷卻系統(tǒng)的氣泡、污染物和/或其他潛在異常的時間過濾器方案或機構(gòu)。存在于或存儲在樣本窗口內(nèi)的大量檢測到的超速事件和/或欠速事件可以提供 與冷卻系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的潛在過熱狀況的診斷指示。以這種方式，使用主動式的、自我監(jiān)測的檢測機構(gòu)可以增強冷卻系統(tǒng)的性能和/或可靠性。這樣的機構(gòu)可以提供由氣泡或氣窩、冷卻劑污染物和/或其他異常引起的對冷卻系統(tǒng)的潛在威脅的早期檢測，并允許診斷導(dǎo)致潛在過熱狀況的情況。在圖I所示的一個說明性實施例中，冷卻系統(tǒng)20可以包括流體地耦連至多個熱源24中的一個的熱交換器或散熱器22，熱源24包括通?？梢苑Q之為電子裝置的電子或電驅(qū)動裝置。熱交換器22可以用針對特定應(yīng)用而適當?shù)夭贾玫囊粋€或更多個導(dǎo)管26流體地耦連至待冷卻的熱源24。導(dǎo)管26可以包括用于輸送液體冷卻劑通過系統(tǒng)的對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員很顯然的管子、軟管和/或管道的任何期望的機構(gòu)。冷卻系統(tǒng)可以包括冷卻劑泵28，以經(jīng)由導(dǎo)管推動或使冷卻劑循環(huán)通過包括熱交換器和電子裝置的系統(tǒng)?？梢蕴峁┫到y(tǒng)控制器30以控制和監(jiān)測泵速?？梢蕴峁╇娫?2向泵和/或電子裝置提供電力。系統(tǒng)可以包括一個或更多個指示器34以提供系統(tǒng)的冷卻狀態(tài)的指示。在機動車應(yīng)用的一個實施例中，電源可以包括機動車電動交流發(fā)電機(automotive motor-alternator)的電池。在靜態(tài)冷卻應(yīng)用的另一個實施例中，電源可以包括共享功率總線系統(tǒng)或外電網(wǎng)。然而，應(yīng)當理解可以利用對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言顯然的任何合適的電源。圖2示出可以用冷卻系統(tǒng)來冷卻的電子裝置24的示例。如所示的，電子裝置24可以包括在工作期間產(chǎn)生熱的一個或更多個半導(dǎo)體裸片36。裸片36可以安裝到冷板38，諸如銅板。裸片36可以用絕緣層40與冷板38電絕緣。由裸片36產(chǎn)生的熱被傳導(dǎo)穿過絕緣層40而進入被循環(huán)通過冷卻系統(tǒng)的液體冷卻劑冷卻的冷板38。如所示的，冷板38可以包括增強從冷板到冷卻劑的熱傳遞的冷卻翼片或引腳44(pin)的機構(gòu)或陣列。氣泡46或氣窩穿行通過冷板38會潛在地降低向冷卻劑42的熱傳遞效率，并取決于這樣的氣泡和氣窩的大小和數(shù)量。當冷卻相對小的電子裝置時，氣泡會潛在地被冷板38的冷卻翼片或引腳44限制住，從而產(chǎn)生可能減少或限制液體冷卻劑穿行通過冷板的阻塞效應(yīng)。冷卻劑中的污染物諸如砂或生銹微粒的存在，可以潛在地阻礙冷卻劑流或產(chǎn)生降低泵速的摩擦。泵速的減小會減少流過冷板的冷卻劑的量。半導(dǎo)體裝置可以包括一個或更多個微處理器、數(shù)字邏輯電路和開關(guān)、功率二極管、晶體管諸如MOSFETs (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管)和IGBTs (絕緣柵雙極性晶體管)。然而，應(yīng)當理解可以采用冷卻系統(tǒng)來冷卻從液體冷卻中受益的任何類型的電子裝置和/或其他熱源，這一點對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言應(yīng)當是顯然的。在圖I所不的一個實施例中，系統(tǒng)可以包括系統(tǒng)控制器或微處理器30,該系統(tǒng)控制器或微處理器30用無傳感器算法編程以控制泵用電動機的速度，這一點對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言應(yīng)當是顯然的。電動機轉(zhuǎn)速可以由具有表示實際泵速的頻率的脈寬調(diào)制(PWM)信號來報告。例如，相對高的頻率表示相對高的泵速，相對低的頻率表示相對低的泵速。 在一個實施例中，控制器30可以設(shè)置成恒定的轉(zhuǎn)矩要求。當泵28加有可以由流體粘度、流體溫度和流體阻力確定的穩(wěn)定或均勻的冷卻劑負載時，該泵28產(chǎn)生通過冷卻系統(tǒng)的冷卻劑的穩(wěn)定流速。在一個實施例中，泵28可以包括電磁驅(qū)動葉輪泵。泵可以包括附連到塑料葉輪的轉(zhuǎn)子磁鐵。向泵用電動機施加電流可以產(chǎn)生磁場，該磁場轉(zhuǎn)動葉輪以產(chǎn)生推動冷卻劑通過 冷卻系統(tǒng)的壓力。在一個實施例中，冷卻系統(tǒng)可以包括由比勒有限公司(Buehler，Inc.)制造的型號AWP 50W的泵用電動機。然而，應(yīng)當理解冷卻系統(tǒng)可以采用對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說顯然的其他合適的泵或泵用電動機。通?？梢詫⒗鋮s系統(tǒng)密封以減少或防止?jié)撛诘匾胛廴疚?。在一個實施例中，冷卻系統(tǒng)被布置成以本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯然的方式在通常從外部環(huán)境密封的封閉或隔離的回路中循環(huán)液體冷卻劑。電子設(shè)備中的由正常的瞬時功率驟增產(chǎn)生的熱會導(dǎo)致冷卻劑的局部沸騰或汽化。這種功率驟增會導(dǎo)致氣態(tài)的蒸汽泡或氣窩的形成，該氣態(tài)的蒸汽泡或氣窩可能被循環(huán)通過冷卻系統(tǒng)，直到它們凝結(jié)或從冷卻劑中除去。氣泡也會由于泄露或外來物質(zhì)侵入到冷卻系統(tǒng)中而被潛在地弓I入到冷卻劑中。具有比冷卻劑低的粘度的氣泡或氣窩的存在會中斷泵的穩(wěn)態(tài)工作。例如，氣泡或氣窩穿行通過泵會使得泵速響應(yīng)于恒定的轉(zhuǎn)矩命令和泵的負載減小而增加。當泵速超過預(yù)定的閾值速度時，超速事件發(fā)生。冷卻劑中的污染物諸如砂或生銹微粒的存在會潛在地阻礙冷卻劑流或產(chǎn)生降低泵速的摩擦。當泵速低于最小速度設(shè)定點或閾值時，欠速事件發(fā)生。在一個實施例中，控制器30可以被配置或編程成檢測超速事件和/或欠速事件，并將檢測到的事件存儲在存儲器中?？刂破骺梢员慌渲没蚓幊坛梢栽O(shè)定的時間間隔對泵速進行采樣，并將速度樣本存儲在具有固定持續(xù)時間的滾動窗口內(nèi)?？刂破骺梢员慌渲没蚓幊坛苫诒粰z測且存儲在任何特定時間的樣本窗口中的超速事件和/欠速事件的數(shù)量(如果有的話)來確定冷卻劑中氣泡和/或污染物的潛在影響。當超速事件和/欠速事件的數(shù)量超過預(yù)定數(shù)量，控制器30可以產(chǎn)生被發(fā)送到一個或更多個指示器34的信號，該一個或更多個指示器34可以呈現(xiàn)潛在過熱條件的視覺或聽覺指示。檢測到的超速事件可以表示由相對小的氣泡穿行通過泵引起的短期事件、一個或更多個大氣窩穿行通過泵引起的長期事件或產(chǎn)生短期和長期事件的氣泡和氣窩的組合。以這種方式，控制器可以配置有時間濾波器以確定氣泡的存在。
在圖3所示的一個說明性實施例中，控制器30可以包括模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器50，該轉(zhuǎn)換器50可以被配置或編程成以預(yù)定的間隔對泵速進行采樣。采樣過程可以產(chǎn)生與泵速相對應(yīng)的離散整數(shù)。在一個實施例中，整數(shù)可以在O到25，000的范圍之間。 如所示的，控制器30可以包括速度比較器52，該速度比較器52可以被配置或編程成接收來自A/D轉(zhuǎn)換器50的每個離散整數(shù)，并將整數(shù)與一個或更多個設(shè)定點或閾值進行比較。在一個實施例中，速度比較器可以設(shè)置有高設(shè)定點或低設(shè)定點。在另一個實施例中，速度比較器可以具有一個設(shè)定點或速度閾值，諸如高設(shè)定點或最大速度閾值。如果需要，比較器可以包括三個或更多個設(shè)定點或閾值。速度比較器52可以被配置或編程成基于用于每個速度樣本的離散整數(shù)生成標志位。在一個實施例中，標志位可以是基于采樣的泵速的零(O)或一(I)。對于可能想要泵在期望的泵速范圍內(nèi)工作的應(yīng)用，速度比較器52可以具有與期望的泵速范圍相對應(yīng)的高、低設(shè)定點。在一個實施例中，當用于速度樣本的離散整數(shù)落在由低設(shè)定點和高設(shè)定點限定的設(shè)定范圍之內(nèi)時，速度比較器52可以生成零(O)標志位。當用 于速度樣本的離散整數(shù)落在設(shè)定的范圍之外時，即低于低設(shè)定點或高于高設(shè)定點時，速度比較器可以生成一(I)標志位。對于可能想要識別泵的超速狀況(諸如可能由氣泡的存在而發(fā)生)的應(yīng)用，速度比較器52可以具有高設(shè)定點或最大速度閾值。在一個實施例中，當用于速度樣本的離散整數(shù)處于或低于速度閾值時，速度比較器52可以生成零(O)標志位。當用于速度樣本的離散整數(shù)超過高設(shè)定點或速度閾值時，速度比較器可以生成一(I)標志位。如所示的，控制器30可以包括具有許多離散的存儲位置以存儲由速度比較器52生成的標志位的移位寄存器54。在一個實施例中，移位寄存器54可以包括三十個(30)離散的存儲位置，每個存儲位置存儲針對每個速度樣本生成的單個標志位。當移位寄存器滿時，新的標志位在每個間隔被存儲，而最早的標志位從寄存器中刪除。因此，對于具有三十個存儲位置的寄存器，任何比三十個采樣間隔早的標志位將從寄存器中被刪除。應(yīng)當理解移位寄存器可以包括適合于特定應(yīng)用的任何數(shù)量的存儲位置，這一點對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言應(yīng)當是顯然的。如圖3所示，控制器30可以包括加法器56，該加法器56被配置或編程成將存儲在移位寄存器中的標志位的值加起來。在一個實施例中，對于具有三十個存儲位置的寄存器，標志位值的總和可以從最小的O到最大的30。加法器56的和可以饋送到警報比較器58，在警報比較器58中，可以相對于一個或更多個設(shè)定點來對和進行評估，以確定冷卻系統(tǒng)的工作狀況。在一個實施例中，警報比較器58可以被配置或編程為具有可以與“警告”和“警報”狀況相對應(yīng)的兩個設(shè)定點。在一個說明性實施例中，在泵被灌注冷卻劑并與冷卻劑完全結(jié)合的正常工作狀況下，冷卻系統(tǒng)20可以以大約3500到5000RPM(每分鐘3500到5000轉(zhuǎn))的穩(wěn)態(tài)泵速來工作。系統(tǒng)可以被配置成具有15，000RPM的高設(shè)定點或最大速度閾值，以使得超過閾值速度的泵速的任何檢測結(jié)果將被識別為超速事件。如果需要，系統(tǒng)可以被配置成也具有1，000RPM的低設(shè)定點或最小速度閾值，以使得低于低設(shè)定點的泵速的任何檢測結(jié)果將被識別為欠速事件。應(yīng)當理解冷卻系統(tǒng)可以配置成以任何合適的穩(wěn)態(tài)速度操作泵及設(shè)定任何合適的設(shè)定點或閾值速度，這一點對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當是顯然的。
在一個說明性實施例中，控制器30可以被編程成以10毫秒的間隔對泵速進行采樣。如上所述，樣本存儲在存儲器中并在移位寄存器54里被分析。一旦寄存器滿了，隨著新的樣本添加到寄存器，將最早的樣本從寄存器中拋棄。在上述的一個實施例中，移位寄存器54可以存儲三十個泵速的樣本，這些樣本在任何特定時間可用來確定存在于冷卻劑中的氣泡或氣窩的水平。然而，應(yīng)當理解可以以任何間隔或頻率對泵速進行采樣，和/或可以配置移位寄存器以存儲適合于期望的應(yīng)用的任何數(shù)量的樣本，這一點對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言應(yīng)當是顯然的。在一個說明性實施例中，當移位寄存器54里檢測到的超速事件和/或欠速事件的數(shù)量在O到5之間的范圍時，正常或綠色工作狀況k可以存在。當移位寄存器里檢測到的超速事件和/或欠速事件的數(shù)量在6到11之間的范圍時，可以識別出次臨界或黃色工作狀況。在這樣的情況下，可以由警報比較器58發(fā)出“警告”狀況信號。當移位寄存器里檢測到的超速事件和/或欠速事件的數(shù)量超過11時，可以識別出臨界或紅色工作狀況。在這樣的情況下，可以由警報比較器發(fā)出“警報”狀況的信號。應(yīng)當理解冷卻系統(tǒng)的工作狀況可以通過使用針對檢測到的超速事件和/或欠速事件的數(shù)量的任何合適的范圍或閾值來 確定，這一點對于本領(lǐng)域的普通人員而言應(yīng)當是顯然的。以下描述由控制器30監(jiān)測的泵速樣本的若干非限制性示例。每個示例示出存儲在移位寄存器54的每個存儲位置中的標志位，該標志位由控制器的加法器56和警報比較器58來評估，以確定系統(tǒng)的工作狀況或狀態(tài)。示例I
1 2 3 4 5 6 7 S 9 10 11 12 13 14 15 1S 17 18 19 20 21 22 i23 24 25 26 27 28 29 30 Sum Statusο丨o|o 丨0丨0丨0丨0丨0丨o|o|o 丨ojo|o丨 olololo丨o|o|p|s 丨o|o丨 o|o丨 oUjQlol I ο I οκ~~|Sum :總和；Status :狀態(tài)；0K :好在該示例中，移位寄存器54包括在由A/D轉(zhuǎn)換器50采集的三十個最新的樣本期間由速度比較器52生成的所有零(0)標志位。在此期間，控制器檢測到?jīng)]有泵的超速事件或欠速事件。系統(tǒng)狀態(tài)被識別為正?；蚓G色工作狀況。示例2
1 23458*789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22,23 24 25 26 27 28 29 30 Sum Status
ο [jy| ο I ο I ο I ο I ο I Q k￡i ο I ο I Q I Q I ο I Q I Q I Q I Q I Q I Q I Q I Q I Q I Q I Q I Q I Q I Q IllgJ CU I οκ ISum :總和；Status :狀態(tài)；0K :好在該示例中，移位寄存器54包括在由A/D轉(zhuǎn)換器50采集的三十個最新的樣本期間由速度比較器52生成的兩個一(I)標志位。在此期間，總和被評估和確定成低于“警告”設(shè)定點。因此，系統(tǒng)狀態(tài)被識別為正?；蚓G色工作狀況。示例3
123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2D 21 22 23 24 25 2S 27 2S 29'30 Sum Status
OI O I ο I ο I O I O I ο I ο 1,1 I11 O 丨 Vj MI ο I ο]~ο1 ο I ο I Τ ο I ο I ο I ο I ο I ο U-I I ·S,Sum :總和；Status :狀態(tài)；Warning :警告在該示例中，移位寄存器54包括在由A/D轉(zhuǎn)換器50采集的三十個最新的樣本期間由速度比較器52生成的八個一(I)標志位。在此期間，總和被評估和確定成高于“警告”設(shè)定點，但比“警報”設(shè)定點小。因此，系統(tǒng)狀態(tài)被識別為次臨界或黃色工作狀況。示例 權(quán)利要求
1.一種用于冷卻在工作期間產(chǎn)生熱的熱源的冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)包括 熱交換器，適于流體地耦連至所述熱源； 泵，適于推動液體冷卻劑通過所述冷卻系統(tǒng)，以用于將熱從所述熱源帶到所述熱交換器；以及 控制器，適于監(jiān)測泵速并基于泵超速事件和/或泵欠速事件來確定所述系統(tǒng)的異常的存在。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置成基于在一段時間內(nèi)檢測到的泵超速事件和/或欠速事件的數(shù)量來確定所述異常。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述控制器配置有第一速度閾值，并且當所述控制器檢測到超過所述第一速度閾值的泵速時，泵超速事件發(fā)生。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述控制器配置有第二速度閾值，并且當所述控制器檢測到低于所述第二速度閾值的泵速時，泵欠速事件發(fā)生，所述第一速度閾值比所述第二速度閾值大。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述一段時間為滾動時間窗口。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置成以固定的時間間隔監(jiān)測所述泵的速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷卻系統(tǒng)，還包括適于接收來自所述控制器的信號的至少一個指示器，所述信號基于所述異常的水平表示所述冷卻系統(tǒng)的工作狀況。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述至少一個指示器被配置成提供正常工作狀況、次臨界工作狀況和臨界工作狀況中的任何一個或其組合的指示。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述異常包括所述冷卻劑中有氣泡，并且所述控制器被配置成基于泵超速事件來確定所述冷卻劑中氣泡的存在。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置成基于在一段時間內(nèi)檢測到的超速事件的數(shù)量來確定所述冷卻劑中的氣泡的水平。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的冷卻系統(tǒng)，還包括適于接收來自所述控制器的信號的至少一個指示器，所述信號基于在所述冷卻劑中檢測到的所述氣泡的水平表示所述冷卻系統(tǒng)的工作狀況。
12.一種用于電動汽車的冷卻系統(tǒng)，所述電動汽車包括用于操作所述電動汽車的電子裝置，所述冷卻系統(tǒng)包括 冷卻劑泵，適于推動液體冷卻劑通過所述冷卻系統(tǒng)，以用于除去由所述電子裝置產(chǎn)生的熱；以及 控制器，適于監(jiān)測泵速并基于泵超速事件和/或泵欠速事件來確定與所述冷卻劑相關(guān)聯(lián)的異常的存在。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述異常包括氣泡，并且所述控制器被配置成基于在一段時間內(nèi)檢測到的超速事件的數(shù)量來確定所述冷卻劑中的氣泡的水平
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述控制器配置有速度閾值，并且當所述控制器檢測到超過所述速度閾值的泵速時，泵超速事件發(fā)生。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述一段時間為滾動時間窗口。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置成以固定的時間間隔監(jiān)測所述泵的速度。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的冷卻系統(tǒng)，還包括適于接收來自所述控制器的信號的至少一個指示器，所述信號基于在所述冷卻劑中檢測到的氣泡的水平表示所述冷卻系統(tǒng)的工作狀況。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述至少一個指示器被配置成提供正常工作狀況、次臨界工作狀況和臨界工作狀況中的任何一個或其組合的指示。
19.一種電動車輛,包括 電子裝置，用于操作所述電動車輛；以及 冷卻系統(tǒng)，用于冷卻所述電子裝置，所述冷卻系統(tǒng)包括 冷卻劑泵，適于推動液體冷卻劑通過所述冷卻系統(tǒng)，以用于除去由所述電子裝置產(chǎn)生的熱；以及 控制器，適于監(jiān)測泵速并基于泵超速事件和/或泵欠速事件來確定所述冷卻系統(tǒng)的異常的存在。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電動車輛，其中，所述控制器被配置成基于在一段時間內(nèi)檢測到的泵超速和/或欠速事件的數(shù)量來確定所述異常。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電動車輛，其中，所述控制器配置有第一速度閾值，并且當所述控制器檢測到超過所述第一速度閾值的泵速時，泵超速事件發(fā)生。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電動車輛，其中，所述控制器配置有第二速度閾值，并且當所述控制器檢測到低于所述第二速度閾值的泵速時，泵欠速事件發(fā)生，所述第一速度閾值比所述第二速度閾值大。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電動車輛，其中，所述一段時間為滾動時間窗口。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電動車輛，其中，所述控制器被配置成以固定的時間間隔監(jiān)測所述泵的速度。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電動車輛，還包括適于接收來自所述控制器的信號的至少一個指示器，所述信號基于所述異常的水平表示所述冷卻系統(tǒng)的工作狀況。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電動車輛，其中，所述至少一個指示器被配置成提供正常工作狀況、次臨界工作狀況和臨界工作狀況中的任何一個或其組合的指示。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電動車輛，其中，所述異常包括所述冷卻劑中的氣泡，并且所述控制器被配置成基于泵超速事件來確定所述冷卻劑中的氣泡的存在。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的電動車輛，其中，所述控制器被配置成基于在一段時間內(nèi)檢測到的超速事件的數(shù)量來確定所述冷卻劑中的氣泡的水平。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的電動車輛，還包括適于接收來自所述控制器的信號的至少一個指示器，所述信號基于在所述冷卻劑中檢測到的所述氣泡的水平表示所述冷卻系統(tǒng)的工作狀況。
30.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電動車輛，其中，所述異常包括所述冷卻劑里存在污染物，并且所述控制器被配置成基于泵欠速事件來確定所述冷卻劑里的污染物的存在。
31.一種檢測冷卻系統(tǒng)的異常的方法，所述方法包括如下動作 (a)對推動液體冷卻劑通過所述冷卻系統(tǒng)的冷卻劑泵的泵速進行監(jiān)測； (b)檢測當所述泵速超過第一速度閾值時的一個或更多個泵超速事件，和/或當所述泵速低于第二速度閾值時的一個或更多個泵欠速事件，所述第一速度閾值比所述第二速度閾值大；以及 (C)基于所述泵超速事件和/或所述泵欠速事件來確定與所述冷卻劑相關(guān)聯(lián)的異常的存在。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，動作(a)包括以固定的間隔采集所述泵速的樣本。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，動作(b)包括對泵超速事件和/或欠速事件的每個泵速樣本進行分析。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，動作(c)包括將泵超速事件和泵欠速事件的數(shù)量相加。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，動作(c)包括基于在一段時間內(nèi)檢測到的泵超速事件和/或泵欠速事件的數(shù)量來確定所述冷卻劑中的異常的存在。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中，所述一段時間為移動時間窗口。
37.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，還包括基于所述冷卻劑中的異常的存在提供所述冷卻系統(tǒng)的工作狀況的指示的動作(d)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，動作(d)包括提供正常工作狀況、次臨界工作狀況和臨界工作狀況中的任何一個或其組合的指示。
39.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述異常包括所述冷卻劑中存在氣泡。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中，動作(c)包括基于在一段時間內(nèi)檢測到的泵超速事件的數(shù)量來確定所述冷卻劑中的氣泡的水平。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，還包括基于在所述冷卻劑中檢測到的氣泡的水平提供所述冷卻系統(tǒng)的工作狀況的指示的動作(d)。
42.一種檢測用于電動車輛的冷卻系統(tǒng)中的異常的方法，所述方法包括以下動作 (a)當冷卻劑泵推動液體冷卻劑通過所述冷卻系統(tǒng)時，針對泵超速和/或泵欠速事件對所述冷卻劑泵進行監(jiān)測，其中，當泵速超過或低于一個或更多個速度閾值時，所述泵超速和/或欠速事件發(fā)生；以及 (a)基于在所述冷卻劑泵的工作期間發(fā)生的泵超速事件和/或泵欠速事件的數(shù)量來檢測所述冷卻系統(tǒng)的異常。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中，動作(a)包括針對泵超速事件對所述冷卻劑泵進行監(jiān)測，其中當所述泵速超過第一速度閾值時，所述泵超速事件發(fā)生。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，動作(a)包括針對泵欠速事件對所述冷卻劑泵進行監(jiān)測，其中當所述泵速低于第二速度閾值時，所述泵欠速事件發(fā)生，所述第一速度閾值比所述第二速度閾值大。
45.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中，動作(a)包括以固定的時間間隔采集所述泵速的樣本。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中，動作(a)包括對泵超速事件和/或欠速事件的每個泵速樣本進行分析。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中，動作(b)包括將泵超速事件和泵欠速事件的數(shù) 量相加。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中，動作(b)包括基于在一段時間內(nèi)檢測到的泵超速事件和/或泵欠速事件的數(shù)量來確定異常的存在。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中，所述一段時間為移動時間窗口。
50.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，還包括基于所述冷卻系統(tǒng)的異常的存在提供所述冷卻系統(tǒng)的工作狀況的指示的動作(C)。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中，動作(c)包括提供正常工作狀況、次臨界工作狀況和臨界工作狀況中的任何一個或其組合的指示。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，還包括響應(yīng)于次臨界工作狀況或臨界工作狀況而選擇性地限制所述電動車輛的操作的動作(d)。
53.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述異常包括所述冷卻劑中存在氣泡。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中，動作(b)包括基于在一段時間內(nèi)檢測到的泵超速事件的數(shù)量來確定所述冷卻劑里的氣泡的水平。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，還包括基于在冷卻劑中檢測到的氣泡的水平提供所述冷卻系統(tǒng)的工作狀況的指示的動作(C)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于通過使用液體冷卻劑來冷卻電子裝置和/或其他熱源的冷卻系統(tǒng)。該冷卻系統(tǒng)可以設(shè)置有檢測機構(gòu)，以檢測包括冷卻劑中存在氣泡或氣窩和/或污染物的冷卻異常，這些冷卻異常可能潛在地降低系統(tǒng)的冷卻效率。冷卻系統(tǒng)包括用于推動或循環(huán)液體冷卻劑通過冷卻系統(tǒng)的泵。檢測機構(gòu)可以被布置成監(jiān)測泵的速度，并且當泵速超過或低于預(yù)定閾值或設(shè)定點時識別出超速事件和/或欠速事件。檢測到的事件的持續(xù)時間和/或數(shù)量可以表示系統(tǒng)中異常的存在。系統(tǒng)可以包括基于檢測到的事件的數(shù)量提供冷卻系統(tǒng)的工作狀況的指示的一個或更多個指示器。
文檔編號H05K7/20GK102821583SQ20111034972
公開日2012年12月12日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者唐納德·J·克里斯蒂安, 阿利·馬利基, 丹·舒曼 申請人:科達汽車公司