專利名稱：一種動力裝置電器單元的冷卻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動力裝置電器單元的冷卻方法，具體地說是一種由發(fā)動機(jī) 驅(qū)動的動力裝置的電器單元的氣液聯(lián)合冷卻方法。
背景技術(shù)：
由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的動力裝置，尤其是使用變頻器進(jìn)行電能控制的動力裝置， 其電器單元在工作中會產(chǎn)生較多的熱量，因此必須對其進(jìn)行有效的冷卻?，F(xiàn)有技術(shù)一般采用兩種冷卻方式， 一種是循環(huán)水冷卻，包括水泵、循環(huán)水 道、電器單元水冷腔、散熱器等，水泵對冷卻水加壓，使之通過電器單元水冷腔內(nèi)的導(dǎo)熱底板帶走熱量，然后流經(jīng)散熱器使冷卻水溫下降，再重新進(jìn)入水泵， 如此反復(fù)，屬于閉式循環(huán)；另一種是空氣冷卻，包括冷卻風(fēng)扇、導(dǎo)風(fēng)通道、電 器單元散熱片等，風(fēng)扇將外界的冷空氣引入導(dǎo)風(fēng)通道，吹過電器單元的散熱片 帶走熱量，屬于開路式冷卻。上述技術(shù)通常被二擇其一，使用在不同的場合。在現(xiàn)有技術(shù)中，上述電器 單元一般都具有一塊電路板，電路板的一側(cè)安裝或焊接各種電器元件，另一側(cè) 與一塊與電路板絕緣的導(dǎo)熱底板制成一體，導(dǎo)熱底板背離電器元件的一側(cè)設(shè)置 冷卻水腔或散熱片，電器元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量通過導(dǎo)熱底板傳向冷卻水腔或 散熱片，被冷卻水或冷卻風(fēng)帶走。但是實(shí)際上，電器元件的表面也是熱量發(fā)散 的一個(gè)途徑，關(guān)于這一點(diǎn)，似乎被人忽視了。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足之處，提供一種動力裝置電器單元 的冷卻方法，利用氣液聯(lián)合冷卻系統(tǒng)，可進(jìn)一步增強(qiáng)對發(fā)熱電器單元的冷卻效 果，改善其工作環(huán)境，提高工作效率。本發(fā)明的主要解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種動力裝置電器單元的冷卻系統(tǒng)，包括電器單元、電器單元液冷腔、液 泵、散熱器、電器單元?dú)饫淝?、初級濾網(wǎng)、發(fā)動機(jī)、發(fā)動機(jī)風(fēng)扇、發(fā)動機(jī)空氣 濾清器等，電器單元及電器單元液冷腔被電器單元?dú)饫淝凰鼑⒁罕?、電器單元液冷腔、散熱器通過液流管道順次循環(huán)連接構(gòu)成電器單元的液冷回路； 將初級濾網(wǎng)、電器單元?dú)饫淝弧l(fā)動機(jī)空氣濾清器、發(fā)動機(jī)順次連接構(gòu)成電器單元的氣冷通路；液冷回路與氣冷通路共同構(gòu)成動力裝置電器單元的氣液聯(lián)合 冷卻系統(tǒng)。上述這種動力裝置電器單元的冷卻系統(tǒng)，采用氣冷與液冷并聯(lián)運(yùn)行的冷卻 方法，其工作步驟分別為1、 液冷a、 用發(fā)動機(jī)驅(qū)動液泵，使冷卻液循環(huán)不斷地流動，流經(jīng)電器單元液冷腔的 冷卻液吸收電器單元所散發(fā)的熱量；b、 將電器單元液冷腔流出的吸收熱量后溫度上升的冷卻液導(dǎo)入散熱器； C、利用發(fā)動機(jī)風(fēng)扇吹拂散熱器帶走冷卻液中的熱量使之降溫；d、溫度下降后的冷卻液重新回到液泵參加下一次循環(huán)。2、 氣冷a、 利用發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)活塞的泵吸作用，將冷空氣從初級濾網(wǎng)吸入電器單元 氣冷腔；b、 經(jīng)過過濾的冷空氣吹過電器單元和電器單元液冷腔的外表面帶走熱量； C、流出氣冷腔的空氣進(jìn)入發(fā)動機(jī)空氣濾清器再次過濾；d、 來自空氣濾清器的空氣進(jìn)入發(fā)動機(jī)氣缸參加燃燒；e、 燃燒廢氣排出氣缸。上述液冷與氣冷兩種冷卻模式隨著發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)發(fā)生。 所述液冷的工作介質(zhì)可以是水，也可以是油。 所述動力裝置可以是變頻發(fā)電機(jī)組，也可以是混合動力車輛。 本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)充分利用發(fā)動機(jī)工作時(shí)活塞的吸氣作用，在不另外增加風(fēng)扇的前提下對正 在經(jīng)受液冷的動力裝置電器單元再實(shí)施空氣冷卻，能進(jìn)一步改善電器單元的工 作環(huán)境，降低工作溫度，提高工作效能，同時(shí)還能避免因加裝風(fēng)扇所帶來的附 加功率損耗，具有明顯的節(jié)能效果；初級濾網(wǎng)能夠保證電器單元表面的清潔， 避免由于污物附著引發(fā)的電器故障及霉變。


圖1是本發(fā)明的工作原理示意圖。圖2是本發(fā)明的電器單元?dú)饫淝话蓦娖鲉卧捌湟豪淝坏牧Ⅲw示意圖。 圖3是圖2的縱向剖面示意圖。圖4是將圖3中電器單元?dú)饫淝徊鸪院箅娖鲉卧豪淝坏腒向視圖。圖5是圖4中的A-A剖視圖。 圖6是圖4中的B-B剖視圖。圖1 圖6所示包括電器單元l，液泵2，電器單元液冷腔3，散熱器4， 初級濾網(wǎng)5，電器單元?dú)饫淝?，空氣濾清器7，發(fā)動機(jī)8，風(fēng)扇9，螺栓IO, 螺母ll，冷卻水入口 301，冷卻水出口 302,液冷腔頂面303，液冷腔底面304， 隔板305，掛耳306，液冷通道307，箱體601，箱門602，門鎖603，冷卻空氣 出口 604，密封圈605，支座606。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，在一種動力裝置電器單元的冷卻系統(tǒng)中，電器單元1同時(shí)處 在兩條冷卻路線上，受到氣、液兩種模式的聯(lián)合冷卻。在液冷循環(huán)路線上，液泵2、電器單元液冷腔3、散熱器4三者之間通過液 流管道順次循環(huán)連接構(gòu)成液冷回路，發(fā)動機(jī)風(fēng)扇9與散熱器4相對布置。系統(tǒng)工作時(shí)，液泵2對冷卻液加壓，使之在回路中不斷的循環(huán)流動，當(dāng)冷 卻液經(jīng)過電器單元液冷腔3時(shí)，與電器單元l之間發(fā)生熱交換，冷卻液接受了 電器單元1所散發(fā)的熱量，溫度升高，隨后流過散熱器4，散熱器4的散熱翼 片隨之發(fā)生溫升，此時(shí)，發(fā)動機(jī)驅(qū)動的風(fēng)扇9不停地向散熱器4吹風(fēng)，溫度較 低的冷風(fēng)在與溫度較高的散熱器翼片發(fā)生熱交換后，攜帶熱量排出到大氣中， 于是，散熱器4中的冷卻液溫度下降，被冷卻了的冷卻液再次進(jìn)入液泵2，從 而開始下一個(gè)冷卻循環(huán)，如此周而復(fù)始持續(xù)工作。在氣冷循環(huán)路線上，初級濾網(wǎng)5、電器單元?dú)饫淝?、空氣濾清器7、發(fā)動 機(jī)8諸單元之間通過氣流通道順次連接構(gòu)成氣冷通路。系統(tǒng)工作時(shí)，發(fā)動機(jī)活塞下行的泵吸作用將外界的冷空氣從初級濾網(wǎng)5吸 入電器單元?dú)饫淝?，在這里吹過電器單元1和電器單元液冷腔3表面，由于 外界冷空氣的溫度低于電器單元液冷腔3的表面溫度(發(fā)動機(jī)風(fēng)扇9吹向散熱 器4的風(fēng)攜帶著發(fā)動機(jī)8表面散發(fā)的熱量，溫度高于外界的冷空氣，由此決定 了電器單元液冷腔3的表面溫度必定高于直接從外界吸入的冷空氣)，故在其通 過電器單元?dú)饫淝?時(shí)，能夠?qū)﹄娖鲉卧?和電器單元液冷腔3的外表面進(jìn)一 步實(shí)施冷卻，冷空氣流出電器單元?dú)饫淝?后，通過發(fā)動機(jī)的空氣濾清器7進(jìn) 入發(fā)動機(jī)8的氣缸參加燃燒反應(yīng)，隨后變?yōu)槿紵龔U氣排出。上述液冷循環(huán)回路和氣冷循環(huán)通路一起，構(gòu)成了動力裝置電器單元的氣液 聯(lián)合冷卻系統(tǒng)；液冷與氣冷兩種冷卻模式隨著發(fā)動機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)發(fā)生。圖2 圖6為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例。在圖2的透視圖中，電器單元1和電器單元液冷腔3被電器單元?dú)饫淝? 所包圍，電器單元?dú)饫淝?具有一個(gè)箱體601，箱體601在正對電器單元1的 一側(cè)有一個(gè)帶有鉸鏈和門鎖603的箱門602，箱體601的上方設(shè)有一個(gè)冷卻空 氣出口 604，作為氣冷介質(zhì)空氣入口的初級濾網(wǎng)5集成在箱體601的底部(見 圖3)，與電器單元液冷腔3相通的冷卻水入口 301和冷卻水出口 302分別穿過 箱體601側(cè)壁所開的孔伸出到箱體601之外，穿出部位還設(shè)有密封圈605起到 氣密封作用，箱門602周邊與箱體601結(jié)合處設(shè)有密封條(圖中未畫出)，能保 證箱門602被門鎖603鎖閉時(shí)不漏氣。這樣，冷卻空氣只能從初級濾網(wǎng)5吸入， 從冷卻空氣出口 604排出，保證了冷卻空氣按照合適的方向流過電器單元1和 電器單元液冷腔3的表面對它們實(shí)施有效的冷卻，同時(shí)初級濾網(wǎng)5的設(shè)置還確 保了電器單元?dú)饫淝?內(nèi)部的清潔。由圖3、圖4可見，電器單元1和電器單元液冷腔3結(jié)為一體，液冷腔底 面304的四角處分別設(shè)有掛耳306，其上開有螺栓孔，箱體601與箱門602相 對的平面上焊接有支座606，支座606的數(shù)量及位置與前述諸掛耳306相對應(yīng)， 四組螺栓10、螺母11及彈簧墊圈將所述掛耳306和支座606 —一對應(yīng)予以固 定，支座606的高度使得液冷腔底面304和箱體601之間留有適當(dāng)?shù)拈g隙，箱 門602與電器單元1之間也留有適當(dāng)?shù)拈g隙。圖3顯示了氣冷循環(huán)的工作情況， 冷空氣從設(shè)在電器單元?dú)饫淝?底部的初級濾網(wǎng)5吸入向上流動，掃過電器單 元1和電器單元液冷腔3的表面帶走熱量，經(jīng)氣冷腔出氣口 604流出。圖4顯 示了液冷循環(huán)時(shí)的工作情況，冷卻液從電器單元液冷腔3下部的冷卻液入口301 進(jìn)入液冷腔的液冷通道307，經(jīng)過多次轉(zhuǎn)折后從冷卻液出口 302流出。因液冷 腔頂面303與電器單元1之間以密切貼合的方式接觸，電器單元1產(chǎn)生的熱量 很容易傳入液冷腔頂面303，故該接觸側(cè)溫度較高，又因液冷腔頂面303背離 前述接觸側(cè)的另一面與冷卻液直接接觸，故溫度較低，這樣，在液冷腔頂面303 中存在著很大的溫度梯度，電器單元1產(chǎn)生的熱量得以源源不斷地傳向冷卻液， 從而不使其自身溫度過高。電器單元艱冷腔3內(nèi)被隔板305分隔成曲折布置的 液冷通道307，這種曲折布置方式即能縮小流道截面，加快流速，又能使冷卻 液在轉(zhuǎn)換流動方向的過程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍流，促進(jìn)換熱，這都有利于改善熱量 的傳遞效果。而曲折的液流通道布置方式還引導(dǎo)冷卻液以大致相同的流速通過 電器單元液冷腔3的各個(gè)角落，使冷卻更為充分。圖5顯示的A-A剖面對電器單元液冷腔3的所有各條隔板305均實(shí)施了剖 切，同時(shí)還顯示了掛耳306上的螺栓孔。隔板305與液冷腔頂面303垂直相交， 形成了類似于梳狀散熱片的結(jié)構(gòu)，熱量從液冷腔頂面303流入隔板305使冷卻 液接觸熱源的面積加大，促進(jìn)了熱交換。隔板305還大大加強(qiáng)了液冷腔頂面303 的剛度，有利于提高其抗變形能力，保證了液冷腔頂面303與電器單元1接觸 表面的密切貼合，從而實(shí)現(xiàn)接觸面具有較小的熱阻。很重要的是，與電器單元 液冷腔3其它部位的構(gòu)造相比，液冷腔頂面303具有更大的厚度，這使得該部 分的熱容量和熱流通面積更大，內(nèi)部熱傳導(dǎo)能力更強(qiáng)，從而使其各處溫度差得 以減小，具有較大的抗熱變形能力。在圖6中，B-B剖面通過液冷流道307的轉(zhuǎn)折部分，可看到未被剖到的部 分隔板305的端面。
權(quán)利要求
1、一種動力裝置電器單元的冷卻方法，其特征是采用以下工作步驟1)、液冷a、用發(fā)動機(jī)驅(qū)動液泵，使冷卻液循環(huán)不斷地流動，流經(jīng)電器單元液冷腔的冷卻液吸收電器單元所散發(fā)的熱量；b、將電器單元液冷腔流出的吸收熱量后溫度上升的冷卻液導(dǎo)入散熱器；c、利用發(fā)動機(jī)風(fēng)扇吹拂散熱器帶走冷卻液中的熱量使之降溫；d、溫度下降后的冷卻液重新回到液泵參加下一次循環(huán)；2)、氣冷a、利用發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)活塞的泵吸作用，將冷空氣通過初級濾網(wǎng)吸入電器單元?dú)饫淝?；b、經(jīng)過過濾的冷空氣吹過電器單元和電器單元液冷腔的外表面帶走熱量；c、流出氣冷腔的空氣進(jìn)入發(fā)動機(jī)空氣濾清器再次過濾；d、來自空氣濾清器的空氣進(jìn)入發(fā)動機(jī)氣缸參加燃燒；e、燃燒廢氣排出氣缸；f、上述液冷與氣冷并聯(lián)運(yùn)行共同構(gòu)成對動力裝置電器單元的氣液聯(lián)合冷卻。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力裝置電器單元的冷卻方法，其特征在于所述的動力裝置可以是變頻發(fā)電機(jī)組或混合動力車輛。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力裝置電器單元的冷卻方法，其特征在于所述液冷的工作介質(zhì)可以是水或油。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種動力裝置電器單元的冷卻方法，特征是采用液泵、電器單元液冷腔、散熱器通過液流管道順次連接構(gòu)成液冷回路；初級濾網(wǎng)、電器單元?dú)饫淝弧⒖諝鉃V清器與發(fā)動機(jī)順次連接構(gòu)成氣冷通路。發(fā)動機(jī)驅(qū)動液泵使冷卻液在液冷回路中循環(huán)流動，同時(shí)風(fēng)扇吹拂散熱器帶走冷卻液中的熱量，實(shí)現(xiàn)對電器單元的液冷；發(fā)動機(jī)進(jìn)氣時(shí)的活塞泵吸作用將外界的冷空氣從初級濾網(wǎng)吸入氣冷通路，在流過電器單元?dú)饫淝粫r(shí)吸收電器單元和液冷腔表面的熱量，然后進(jìn)入發(fā)動機(jī)氣缸參加燃燒。本發(fā)明利用氣液聯(lián)合冷卻，可進(jìn)一步增強(qiáng)對發(fā)熱電器單元的冷卻效果，改善其工作環(huán)境，提高工作效率。
文檔編號F01P9/00GK101262755SQ20081002362
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月10日
發(fā)明者肖亨琳 申請人:無錫開普動力有限公司