專利名稱：具有異常檢測(cè)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(cè)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(lái)消散掉，以減小由超溫或過(guò)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(jī)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(dòng)式冷卻方案來(lái)進(jìn)行充分冷卻，而大功率系統(tǒng)可以利用主動(dòng)式冷卻機(jī)構(gòu)，該主動(dòng)式冷卻機(jī)構(gòu)使用壓迫的空氣或液體冷卻劑來(lái)消散熱。電子裝置諸如半導(dǎo)體裝置對(duì)高溫的敏感性會(huì)給大功率應(yīng)用(諸如電推動(dòng)車輛及
混合電推動(dòng)車輛)帶來(lái)熱管理問(wèn)題。例如，受熱(heat exposure)能夠引起各種不同的失效機(jī)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(shí)間是能夠影響電子裝置的可靠性的幾個(gè)因素。對(duì)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(lái)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(guò)產(chǎn)生對(duì)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(dāng)由于電子裝置產(chǎn)生的熱高度集中而對(duì)電子系統(tǒng)進(jìn)行冷卻時(shí)，這樣的異常能夠提出潛在挑戰(zhàn)。對(duì)冷卻效率的任何潛在的影響可以取決于由冷卻劑通過(guò)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(gè)說(shuō)明性實(shí)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(dòng)液體冷卻劑通過(guò)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(cè)泵速并基于泵超速事件和/或泵欠速事件來(lái)確定冷卻系統(tǒng)的異常的存在的控制器。在另一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例中，提供了一種用于電動(dòng)汽車的冷卻系統(tǒng)，該電動(dòng)汽車包括用于操作電動(dòng)汽車的電子設(shè)備。該冷卻系統(tǒng)包括適于推動(dòng)液體冷卻劑通過(guò)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(cè)泵速并基于泵超速事件和/或泵欠速事件來(lái)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(gè)說(shuō)明性實(shí)施例中，一種電動(dòng)車輛包括用于操作該電動(dòng)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(dòng)液體冷卻劑通過(guò)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(cè)泵速并基于泵超速事件和/或泵欠速事件來(lái)確定冷卻系統(tǒng)的異常的存在的控制器。在另外的說(shuō)明性實(shí)施例中，提供了一種用于檢測(cè)冷卻系統(tǒng)的異常的方法。該方法包括如下動(dòng)作(a)對(duì)推動(dòng)液體冷卻劑通過(guò)冷卻系統(tǒng)的冷卻劑泵的泵速進(jìn)行監(jiān)測(cè)；(b)檢測(cè)當(dāng)泵速超過(guò)第一速度閾值時(shí)的一個(gè)或更多個(gè)泵超速事件，和/或當(dāng)泵速低于第二速度閾值時(shí)的一個(gè)或更多個(gè)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(lái)確定與冷卻劑相關(guān)聯(lián)的異常的存在。在另一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例中，提供了一種用于檢測(cè)電動(dòng)車輛的冷卻系統(tǒng)中的異常的方法。該方法包括以下動(dòng)作(a)監(jiān)測(cè)冷卻劑泵的泵超速和/或欠速事件，在該冷卻劑泵推動(dòng)液體冷卻劑穿過(guò)冷卻系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)泵速超過(guò)或低于一個(gè)或更多個(gè)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(lái)檢測(cè)冷卻系統(tǒng)的異常。


參照附圖，現(xiàn)在將通過(guò)示例的方式來(lái)描述本發(fā)明的各種實(shí)施例，在附圖中 圖I是根據(jù)一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)的示意圖；圖2是可以用冷卻系統(tǒng)來(lái)冷卻的電子裝置的示意性圖解；圖3是根據(jù)一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)控制器的示意圖；圖4是具有氣泡檢測(cè)的冷卻系統(tǒng)的工作的圖示；圖5是根據(jù)另一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例的電動(dòng)汽車的冷卻/加熱系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)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(dòng)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(cè)機(jī)構(gòu)以檢測(cè)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(cè)機(jī)構(gòu)還可以配置成檢測(cè)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(gè)實(shí)施例中，冷卻系統(tǒng)包括泵，該泵用于推動(dòng)或循環(huán)液體冷卻劑通過(guò)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(gè)方面，系統(tǒng)可以布置成監(jiān)測(cè)泵的速度，并且識(shí)別當(dāng)泵速超過(guò)預(yù)定閾值速度時(shí)的超速事件和/或當(dāng)泵速落到最小速度設(shè)定點(diǎn)以下時(shí)的欠速事件。超速事件和/或欠速事件的持續(xù)時(shí)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(gè)或更多個(gè)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(jī)械的、電的或軟件的問(wèn)題。根據(jù)一個(gè)方面，系統(tǒng)可以配置成基于檢測(cè)到的事件的水平或嚴(yán)重性來(lái)提供表示冷卻系統(tǒng)的工作狀況或狀態(tài)的一個(gè)或更多個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)信號(hào)。響應(yīng)于系統(tǒng)狀態(tài)信號(hào)，可以提供一個(gè)或更多個(gè)指示器以呈現(xiàn)冷卻系統(tǒng)狀態(tài)的視覺(jué)和/或聽(tīng)覺(jué)指示。根據(jù)一個(gè)方面，控制器可以可操作地耦連至泵以設(shè)定一個(gè)或更多個(gè)目標(biāo)工作速度，諸如最小和最大速度，和/或監(jiān)測(cè)泵的工作?？刂破骺梢员O(jiān)測(cè)來(lái)自泵的表示實(shí)際泵速的信號(hào)。控制器可以被配置或編程成檢測(cè)超速事件，該超速事件會(huì)在泵工作期間當(dāng)一個(gè)或更多個(gè)氣泡或氣窩通過(guò)泵時(shí)發(fā)生?？刂破骺梢员慌渲没蚓幊坛蓹z測(cè)欠速事件，該欠速事件會(huì)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(cè)到的事件存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。如果需要，所存儲(chǔ)的信息可以包括隨事件的時(shí)間和日期一起的事件的嚴(yán)重程度的量度。根據(jù)一個(gè)方面，控制器可以被配置或編程成以設(shè)定的時(shí)間間隔對(duì)泵速進(jìn)行采樣預(yù)定的一段時(shí)間?？刂破骺梢员慌渲没蚓幊坛稍跐L動(dòng)的固定持續(xù)時(shí)間的窗口內(nèi)存儲(chǔ)速度樣本?？刂破骺梢员慌渲没蚓幊坛苫诖嬖谟诨虼鎯?chǔ)在任何特定時(shí)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(lái)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(cè)冷卻系統(tǒng)的氣泡、污染物和/或其他潛在異常的時(shí)間過(guò)濾器方案或機(jī)構(gòu)。存在于或存儲(chǔ)在樣本窗口內(nèi)的大量檢測(cè)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(guò)熱狀況的診斷指示。以這種方式，使用主動(dòng)式的、自我監(jiān)測(cè)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)可以增強(qiáng)冷卻系統(tǒng)的性能和/或可靠性。這樣的機(jī)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(duì)冷卻系統(tǒng)的潛在威脅的早期檢測(cè)，并允許診斷導(dǎo)致潛在過(guò)熱狀況的情況。在圖I所示的一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例中，冷卻系統(tǒng)20可以包括流體地耦連至多個(gè)熱源24中的一個(gè)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(dòng)裝置。熱交換器22可以用針對(duì)特定應(yīng)用而適當(dāng)?shù)夭贾玫囊粋€(gè)或更多個(gè)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(guò)系統(tǒng)的對(duì)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(jī)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(dòng)或使冷卻劑循環(huán)通過(guò)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(cè)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(gè)或更多個(gè)指示器34以提供系統(tǒng)的冷卻狀態(tài)的指示。在機(jī)動(dòng)車應(yīng)用的一個(gè)實(shí)施例中，電源可以包括機(jī)動(dòng)車電動(dòng)交流發(fā)電機(jī)(automotive motor-alternator)的電池。在靜態(tài)冷卻應(yīng)用的另一個(gè)實(shí)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(dāng)理解可以利用對(duì)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(lái)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(gè)或更多個(gè)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(guò)絕緣層40而進(jìn)入被循環(huán)通過(guò)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(qiáng)從冷板到冷卻劑的熱傳遞的冷卻翼片或引腳44(pin)的機(jī)構(gòu)或陣列。氣泡46或氣窩穿行通過(guò)冷板38會(huì)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(dāng)冷卻相對(duì)小的電子裝置時(shí)，氣泡會(huì)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(guò)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(huì)減少流過(guò)冷板的冷卻劑的量。半導(dǎo)體裝置可以包括一個(gè)或更多個(gè)微處理器、數(shù)字邏輯電路和開(kāi)關(guān)、功率二極管、晶體管諸如MOSFETs (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)和IGBTs (絕緣柵雙極性晶體管)。然而，應(yīng)當(dāng)理解可以采用冷卻系統(tǒng)來(lái)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(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言應(yīng)當(dāng)是顯然的。在圖I所不的一個(gè)實(shí)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(wú)傳感器算法編程以控制泵用電動(dòng)機(jī)的速度，這一點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言應(yīng)當(dāng)是顯然的。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以由具有表示實(shí)際泵速的頻率的脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)來(lái)報(bào)告。例如，相對(duì)高的頻率表示相對(duì)高的泵速，相對(duì)低的頻率表示相對(duì)低的泵速。 在一個(gè)實(shí)施例中，控制器30可以設(shè)置成恒定的轉(zhuǎn)矩要求。當(dāng)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(fù)載時(shí)，該泵28產(chǎn)生通過(guò)冷卻系統(tǒng)的冷卻劑的穩(wěn)定流速。在一個(gè)實(shí)施例中，泵28可以包括電磁驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)施加電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪以產(chǎn)生推動(dòng)冷卻劑通過(guò) 冷卻系統(tǒng)的壓力。在一個(gè)實(shí)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(hào)AWP 50W的泵用電動(dòng)機(jī)。然而，應(yīng)當(dāng)理解冷卻系統(tǒng)可以采用對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯然的其他合適的泵或泵用電動(dòng)機(jī)。通?？梢詫⒗鋮s系統(tǒng)密封以減少或防止?jié)撛诘匾胛廴疚铩Ｔ谝粋€(gè)實(shí)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(shí)功率驟增產(chǎn)生的熱會(huì)導(dǎo)致冷卻劑的局部沸騰或汽化。這種功率驟增會(huì)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(guò)冷卻系統(tǒng)，直到它們凝結(jié)或從冷卻劑中除去。氣泡也會(huì)由于泄露或外來(lái)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(huì)中斷泵的穩(wěn)態(tài)工作。例如，氣泡或氣窩穿行通過(guò)泵會(huì)使得泵速響應(yīng)于恒定的轉(zhuǎn)矩命令和泵的負(fù)載減小而增加。當(dāng)泵速超過(guò)預(yù)定的閾值速度時(shí)，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(huì)潛在地阻礙冷卻劑流或產(chǎn)生降低泵速的摩擦。當(dāng)泵速低于最小速度設(shè)定點(diǎn)或閾值時(shí)，欠速事件發(fā)生。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器30可以被配置或編程成檢測(cè)超速事件和/或欠速事件，并將檢測(cè)到的事件存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中?？刂破骺梢员慌渲没蚓幊坛梢栽O(shè)定的時(shí)間間隔對(duì)泵速進(jìn)行采樣，并將速度樣本存儲(chǔ)在具有固定持續(xù)時(shí)間的滾動(dòng)窗口內(nèi)?？刂破骺梢员慌渲没蚓幊坛苫诒粰z測(cè)且存儲(chǔ)在任何特定時(shí)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(lái)確定冷卻劑中氣泡和/或污染物的潛在影響。當(dāng)超速事件和/欠速事件的數(shù)量超過(guò)預(yù)定數(shù)量，控制器30可以產(chǎn)生被發(fā)送到一個(gè)或更多個(gè)指示器34的信號(hào)，該一個(gè)或更多個(gè)指示器34可以呈現(xiàn)潛在過(guò)熱條件的視覺(jué)或聽(tīng)覺(jué)指示。檢測(cè)到的超速事件可以表示由相對(duì)小的氣泡穿行通過(guò)泵引起的短期事件、一個(gè)或更多個(gè)大氣窩穿行通過(guò)泵引起的長(zhǎng)期事件或產(chǎn)生短期和長(zhǎng)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(shí)間濾波器以確定氣泡的存在。
在圖3所示的一個(gè)說(shuō)明性實(shí)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(duì)泵速進(jìn)行采樣。采樣過(guò)程可以產(chǎn)生與泵速相對(duì)應(yīng)的離散整數(shù)。在一個(gè)實(shí)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(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器50的每個(gè)離散整數(shù)，并將整數(shù)與一個(gè)或更多個(gè)設(shè)定點(diǎn)或閾值進(jìn)行比較。在一個(gè)實(shí)施例中，速度比較器可以設(shè)置有高設(shè)定點(diǎn)或低設(shè)定點(diǎn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，速度比較器可以具有一個(gè)設(shè)定點(diǎn)或速度閾值，諸如高設(shè)定點(diǎn)或最大速度閾值。如果需要，比較器可以包括三個(gè)或更多個(gè)設(shè)定點(diǎn)或閾值。速度比較器52可以被配置或編程成基于用于每個(gè)速度樣本的離散整數(shù)生成標(biāo)志位。在一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)志位可以是基于采樣的泵速的零(O)或一(I)。對(duì)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(duì)應(yīng)的高、低設(shè)定點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)用于速度樣本的離散整數(shù)落在由低設(shè)定點(diǎn)和高設(shè)定點(diǎn)限定的設(shè)定范圍之內(nèi)時(shí)，速度比較器52可以生成零(O)標(biāo)志位。當(dāng)用 于速度樣本的離散整數(shù)落在設(shè)定的范圍之外時(shí)，即低于低設(shè)定點(diǎn)或高于高設(shè)定點(diǎn)時(shí)，速度比較器可以生成一(I)標(biāo)志位。對(duì)于可能想要識(shí)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(diǎn)或最大速度閾值。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)用于速度樣本的離散整數(shù)處于或低于速度閾值時(shí)，速度比較器52可以生成零(O)標(biāo)志位。當(dāng)用于速度樣本的離散整數(shù)超過(guò)高設(shè)定點(diǎn)或速度閾值時(shí)，速度比較器可以生成一(I)標(biāo)志位。如所示的，控制器30可以包括具有許多離散的存儲(chǔ)位置以存儲(chǔ)由速度比較器52生成的標(biāo)志位的移位寄存器54。在一個(gè)實(shí)施例中，移位寄存器54可以包括三十個(gè)(30)離散的存儲(chǔ)位置，每個(gè)存儲(chǔ)位置存儲(chǔ)針對(duì)每個(gè)速度樣本生成的單個(gè)標(biāo)志位。當(dāng)移位寄存器滿時(shí)，新的標(biāo)志位在每個(gè)間隔被存儲(chǔ)，而最早的標(biāo)志位從寄存器中刪除。因此，對(duì)于具有三十個(gè)存儲(chǔ)位置的寄存器，任何比三十個(gè)采樣間隔早的標(biāo)志位將從寄存器中被刪除。應(yīng)當(dāng)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(chǔ)位置，這一點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言應(yīng)當(dāng)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(chǔ)在移位寄存器中的標(biāo)志位的值加起來(lái)。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于具有三十個(gè)存儲(chǔ)位置的寄存器，標(biāo)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(bào)比較器58，在警報(bào)比較器58中，可以相對(duì)于一個(gè)或更多個(gè)設(shè)定點(diǎn)來(lái)對(duì)和進(jìn)行評(píng)估，以確定冷卻系統(tǒng)的工作狀況。在一個(gè)實(shí)施例中，警報(bào)比較器58可以被配置或編程為具有可以與“警告”和“警報(bào)”狀況相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)設(shè)定點(diǎn)。在一個(gè)說(shuō)明性實(shí)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(lái)工作。系統(tǒng)可以被配置成具有15，000RPM的高設(shè)定點(diǎn)或最大速度閾值，以使得超過(guò)閾值速度的泵速的任何檢測(cè)結(jié)果將被識(shí)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(diǎn)或最小速度閾值，以使得低于低設(shè)定點(diǎn)的泵速的任何檢測(cè)結(jié)果將被識(shí)別為欠速事件。應(yīng)當(dāng)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(diǎn)或閾值速度，這一點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)是顯然的。
在一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例中，控制器30可以被編程成以10毫秒的間隔對(duì)泵速進(jìn)行采樣。如上所述，樣本存儲(chǔ)在存儲(chǔ)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(gè)實(shí)施例中，移位寄存器54可以存儲(chǔ)三十個(gè)泵速的樣本，這些樣本在任何特定時(shí)間可用來(lái)確定存在于冷卻劑中的氣泡或氣窩的水平。然而，應(yīng)當(dāng)理解可以以任何間隔或頻率對(duì)泵速進(jìn)行采樣，和/或可以配置移位寄存器以存儲(chǔ)適合于期望的應(yīng)用的任何數(shù)量的樣本，這一點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言應(yīng)當(dāng)是顯然的。在一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例中，當(dāng)移位寄存器54里檢測(cè)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(shí)，正?；蚓G色工作狀況k可以存在。當(dāng)移位寄存器里檢測(cè)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(shí)，可以識(shí)別出次臨界或黃色工作狀況。在這樣的情況下，可以由警報(bào)比較器58發(fā)出“警告”狀況信號(hào)。當(dāng)移位寄存器里檢測(cè)到的超速事件和/或欠速事件的數(shù)量超過(guò)11時(shí)，可以識(shí)別出臨界或紅色工作狀況。在這樣的情況下，可以由警報(bào)比較器發(fā)出“警報(bào)”狀況的信號(hào)。應(yīng)當(dāng)理解冷卻系統(tǒng)的工作狀況可以通過(guò)使用針對(duì)檢測(cè)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(lái) 確定，這一點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的普通人員而言應(yīng)當(dāng)是顯然的。以下描述由控制器30監(jiān)測(cè)的泵速樣本的若干非限制性示例。每個(gè)示例示出存儲(chǔ)在移位寄存器54的每個(gè)存儲(chǔ)位置中的標(biāo)志位，該標(biāo)志位由控制器的加法器56和警報(bào)比較器58來(lái)評(píng)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(gè)最新的樣本期間由速度比較器52生成的所有零(0)標(biāo)志位。在此期間，控制器檢測(cè)到?jīng)]有泵的超速事件或欠速事件。系統(tǒng)狀態(tài)被識(shí)別為正常或綠色工作狀況。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(gè)最新的樣本期間由速度比較器52生成的兩個(gè)一(I)標(biāo)志位。在此期間，總和被評(píng)估和確定成低于“警告”設(shè)定點(diǎn)。因此，系統(tǒng)狀態(tài)被識(shí)別為正常或綠色工作狀況。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(gè)最新的樣本期間由速度比較器52生成的八個(gè)一(I)標(biāo)志位。在此期間，總和被評(píng)估和確定成高于“警告”設(shè)定點(diǎn)，但比“警報(bào)”設(shè)定點(diǎn)小。因此，系統(tǒng)狀態(tài)被識(shí)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(dòng)液體冷卻劑通過(guò)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(cè)泵速并基于泵超速事件和/或泵欠速事件來(lái)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(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的泵超速事件和/或欠速事件的數(shù)量來(lái)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(dāng)所述控制器檢測(cè)到超過(guò)所述第一速度閾值的泵速時(shí)，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(dāng)所述控制器檢測(cè)到低于所述第二速度閾值的泵速時(shí)，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(shí)間為滾動(dòng)時(shí)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(shí)間間隔監(jiān)測(cè)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(lái)自所述控制器的信號(hào)的至少一個(gè)指示器，所述信號(hào)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(gè)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(gè)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(lái)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(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的超速事件的數(shù)量來(lái)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(lái)自所述控制器的信號(hào)的至少一個(gè)指示器，所述信號(hào)基于在所述冷卻劑中檢測(cè)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(dòng)汽車的冷卻系統(tǒng)，所述電動(dòng)汽車包括用于操作所述電動(dòng)汽車的電子裝置，所述冷卻系統(tǒng)包括 冷卻劑泵，適于推動(dòng)液體冷卻劑通過(guò)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(cè)泵速并基于泵超速事件和/或泵欠速事件來(lái)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(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的超速事件的數(shù)量來(lái)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(dāng)所述控制器檢測(cè)到超過(guò)所述速度閾值的泵速時(shí)，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(shí)間為滾動(dòng)時(shí)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(shí)間間隔監(jiān)測(cè)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(lái)自所述控制器的信號(hào)的至少一個(gè)指示器，所述信號(hào)基于在所述冷卻劑中檢測(cè)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(gè)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(gè)或其組合的指示。
19.一種電動(dòng)車輛,包括 電子裝置，用于操作所述電動(dòng)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(dòng)液體冷卻劑通過(guò)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(cè)泵速并基于泵超速事件和/或泵欠速事件來(lái)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(dòng)車輛，其中，所述控制器被配置成基于在一段時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的泵超速和/或欠速事件的數(shù)量來(lái)確定所述異常。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電動(dòng)車輛，其中，所述控制器配置有第一速度閾值，并且當(dāng)所述控制器檢測(cè)到超過(guò)所述第一速度閾值的泵速時(shí)，泵超速事件發(fā)生。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電動(dòng)車輛，其中，所述控制器配置有第二速度閾值，并且當(dāng)所述控制器檢測(cè)到低于所述第二速度閾值的泵速時(shí)，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(dòng)車輛，其中，所述一段時(shí)間為滾動(dòng)時(shí)間窗口。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電動(dòng)車輛，其中，所述控制器被配置成以固定的時(shí)間間隔監(jiān)測(cè)所述泵的速度。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電動(dòng)車輛，還包括適于接收來(lái)自所述控制器的信號(hào)的至少一個(gè)指示器，所述信號(hào)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(dòng)車輛，其中，所述至少一個(gè)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(gè)或其組合的指示。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電動(dòng)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(lái)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(dòng)車輛，其中，所述控制器被配置成基于在一段時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的超速事件的數(shù)量來(lái)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(dòng)車輛，還包括適于接收來(lái)自所述控制器的信號(hào)的至少一個(gè)指示器，所述信號(hào)基于在所述冷卻劑中檢測(cè)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(dòng)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(lái)確定所述冷卻劑里的污染物的存在。
31.一種檢測(cè)冷卻系統(tǒng)的異常的方法，所述方法包括如下動(dòng)作 (a)對(duì)推動(dòng)液體冷卻劑通過(guò)所述冷卻系統(tǒng)的冷卻劑泵的泵速進(jìn)行監(jiān)測(cè)； (b)檢測(cè)當(dāng)所述泵速超過(guò)第一速度閾值時(shí)的一個(gè)或更多個(gè)泵超速事件，和/或當(dāng)所述泵速低于第二速度閾值時(shí)的一個(gè)或更多個(gè)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(lái)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(dòng)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(dòng)作(b)包括對(duì)泵超速事件和/或欠速事件的每個(gè)泵速樣本進(jìn)行分析。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，動(dòng)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(dòng)作(c)包括基于在一段時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的泵超速事件和/或泵欠速事件的數(shù)量來(lái)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(shí)間為移動(dòng)時(shí)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(dòng)作(d)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，動(dòng)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(gè)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(dòng)作(c)包括基于在一段時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的泵超速事件的數(shù)量來(lái)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(cè)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(dòng)作(d)。
42.一種檢測(cè)用于電動(dòng)車輛的冷卻系統(tǒng)中的異常的方法，所述方法包括以下動(dòng)作 (a)當(dāng)冷卻劑泵推動(dòng)液體冷卻劑通過(guò)所述冷卻系統(tǒng)時(shí)，針對(duì)泵超速和/或泵欠速事件對(duì)所述冷卻劑泵進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中，當(dāng)泵速超過(guò)或低于一個(gè)或更多個(gè)速度閾值時(shí)，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(lái)檢測(cè)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(dòng)作(a)包括針對(duì)泵超速事件對(duì)所述冷卻劑泵進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中當(dāng)所述泵速超過(guò)第一速度閾值時(shí)，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(dòng)作(a)包括針對(duì)泵欠速事件對(duì)所述冷卻劑泵進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中當(dāng)所述泵速低于第二速度閾值時(shí)，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(dòng)作(a)包括以固定的時(shí)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(dòng)作(a)包括對(duì)泵超速事件和/或欠速事件的每個(gè)泵速樣本進(jìn)行分析。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中，動(dòng)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(dòng)作(b)包括基于在一段時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的泵超速事件和/或泵欠速事件的數(shù)量來(lái)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(shí)間為移動(dòng)時(shí)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(dòng)作(C)。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中，動(dòng)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(gè)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(dòng)車輛的操作的動(dòng)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(dòng)作(b)包括基于在一段時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的泵超速事件的數(shù)量來(lái)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(cè)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(dòng)作(C)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于通過(guò)使用液體冷卻劑來(lái)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(cè)機(jī)構(gòu)，以檢測(cè)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?？赡軡撛诘亟档拖到y(tǒng)的冷卻效率。冷卻系統(tǒng)包括用于推動(dòng)或循環(huán)液體冷卻劑通過(guò)冷卻系統(tǒng)的泵。檢測(cè)機(jī)構(gòu)可以被布置成監(jiān)測(cè)泵的速度，并且當(dāng)泵速超過(guò)或低于預(yù)定閾值或設(shè)定點(diǎn)時(shí)識(shí)別出超速事件和/或欠速事件。檢測(cè)到的事件的持續(xù)時(shí)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(cè)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(gè)或更多個(gè)指示器。
文檔編號(hào)H05K7/20GK102821583SQ20111034972
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)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(qǐng)人:科達(dá)汽車公司