一种APU系统模块冷却装置和方法与流程

本发明涉及一种apu系统模块冷却装置和方法，属于汽车技术领域。

背景技术：

目前，汽车的辅助动力装置即apu系统一般采用机械式冷却方式，这种冷却方式风扇和水泵的转速受到发动机转速的影响，容易造成在低速情况下出现散热不良的问题，冬天则出现发动机热机过慢等故障，另外这种机械式冷却方式受发动机限制太大，只能布置在发动机皮带轮前端位置，对整车布置造成很大限制；另外这种冷却方式还存在噪音大，功耗高等缺点。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种apu系统模块冷却装置和方法，发动机冷却、发动机进气冷却、发电机冷却分别进行相互独立，互不干涉。

为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种apu系统模块冷却装置，所述apu系统包括发动机、增压器、节温器、水泵和发电机，所述冷却装置包括发动机冷却水路、发动机进气冷却气路、发电机冷却水路和apu控制器，发动机冷却水路包括发动机散热器和发动机冷却电子风扇，发动机散热器的进水口与节温器相连，发动机散热器的出水口与水泵相连，发动机连接于水泵和节温器之间，发动机散热器的进水口和出水口上分别设有发动机进水温度传感器和发动机出水温度传感器，发动机冷却电子风扇、发动机进水温度传感器和发动机出水温度传感器分别与apu控制器电性连接；所述发动机进气冷却气路包括中冷器和中冷器电子风扇，中冷器的进气口与增压器相连，中冷器的出气口与发动机相连，中冷器的进气口和出气口分别设有中冷器进气温度传感器和中冷器出气温度传感器，中冷器电子风扇、中冷器进气温度传感器、中冷器出气温度传感器分别与apu控制器电性连接；所述发电机冷却水路包括发电机水冷模块、水泵、发电机控制器和发电机电子风扇，发动机水冷模块的进水口与发电机相连，发电机水冷模块的出水口经水泵、发电机控制器连接至发电机，发电机水冷模块的进水口和出水口分别设有发电机出水温度传感器和发电机水冷模块出水温度传感器，发电机冷却电子风扇、发动机出水温度传感器和发电机水冷模块出水温度传感器分别与apu控制器电性连接。

进一步的，发动机冷却水路中的水泵为电控硅油水泵，电控硅油水泵与apu控制器电性连接。

进一步的，发电机冷却水路中的水泵为电子水泵，电子水泵与apu控制器电性连接。

进一步的，发动机冷却电子风扇、中冷器电子风扇和发电机冷却电子风扇组成电子风扇组，分别设置于发动机散热器、中冷器和发电机水冷模块上。

本发明还公开了一种apu系统模块冷却方法，该冷却方法基于上述的冷却装置，s01）、发动机水冷，apu控制器通过发动机出水温度传感器监测发动机出水温度，通过分级控制的方式调节发动机冷却电子风扇和水泵的转速，使发动机处于最佳工作状态；s02）、发动机气冷，apu控制器通过中冷器进气温度传感器检测中冷器进气温度，通过分级控制的方式调节中冷器电子风扇的转速，从而降低发动机低速工作时发动机的进气温度，提升发动机效率；s03）、发电机水冷，apu控制器通过电机出水温度传感器监测电机出水温度，通过分级控制的方式调节发电机冷却电子风扇和水泵的转速，使发电机处于最佳工作温度。

进一步的，发动机水冷的具体步骤为：s11）、apu控制器通过发动机出水温度传感器监测发动机出水口温度t1，当t1＜80℃时，apu控制器控制水泵转速n4小于等于其额定转速的10%，发动机冷却电子风扇无功率输入，发动机冷却电子风扇转速n1=0；s12）、当80℃≤t1＜90℃时，apu控制器控制水泵转速n4为其额定转速的10%~50%，发动机冷却电机风扇转速n1小于等于额定转速的50%，发动机出水温度传感器监测发动机散热器进水口的水温为t2，最终控制t1-t2=5℃；s13）、当t1≥90℃时，apu控制器控制水泵转速n4为其额定转速的50%~100%，最终控制t1-t2≥5℃，通过以上过程使发动机处于最佳工作工况，并减少能量消耗。

进一步的，发动机气冷的具体步骤为：s21）、apu控制器通过中冷器进气温度传感器监测中冷器进气温度t4，当t4＜50℃，apu控制器控制中冷器电子风扇无功率输入，中冷器电子风扇转速n2=0；s22）、当t4≥50℃时，apu控制器控制中冷器电子风扇转速n2为其额定转速的0~100%，并最终控制中冷器的出气温度t3≤50℃，通过以上过程效降低发动机低速工作时时发动机进气温度，有效提升发动机效率。

进一步的，发电机水冷的具体步骤为：s31)、apu控制器通过电机出水温度传感器监测电机出水温度t6，当t6＜45℃时，apu控制器控制水泵转速n5为其额定转速的0~10%，发电机水冷模块电子风扇无功率输入，其转速n3=0；s32）、当t6≥45℃时，apu控制器控制水泵转速n5为其额定转速的10%~100%，控制n3为其额定转速的0~100%，最终控制电机冷却模块的出水温度t5≤45℃，通过以上过程使发电机处于最佳工作温度，提高发电机效率。

本发明的有益效果：本发明所述冷却装置包括发动机冷却水路、发动机进气冷却气路、发电机冷却水路，在控制方面三个冷却模块相互独立、互不干涉；另外将传统机械式水泵调整为可控式水泵，从而降低冷却系统在apu总成低转速工况下的功率消耗；将传统机械式风扇更换为电子风扇，对电子风扇进行分块化控制，将传统冷却模块串联布置方式更改为并联布置，对冷却模块增加进出水、进出气温度传感器，将传统机械式水泵更改为可控式电子水泵和电控硅油水泵，对冷却模块进行整体集成化、模块化设计，通过以上设计最终达到既能保证apu总成处于最佳工作温度，又可以降低不必要功率消耗的目的。冷却方法对发动机冷却、发动机进气冷却、发电机冷却分别进行独立控制，控制单元通过温度传感器控制电子风扇和水泵的转速，将系统控制在最佳工作温度范围。

附图说明

图1为apu系统模块冷却装置的结构原理图；

图2为apu系统模块冷却方法的控制原理图；

图中：1、发动机出水温度传感器，2、发动机进水温度传感器，3、中冷器出气温度传感器，4、中冷器进气温度传感器，5、apu控制器，6、电机冷却模块出水温度传感器，7、电机出水温度传感器，8、电控硅油水泵，9、电子水泵，10、电子风扇组，n1：发动机冷却电子风扇转速，n2：中冷器电子风扇转速，n3：发电机电子风扇转速，n4：电控硅油电机转速，n5：电子水泵转速，t1：发动机出水温度，t2：发动机进水温度，t3：中冷器出气温度，t4：中冷器进气温度，t5：电机冷却模块出水温度，t6：电机出水温度。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种apu系统模块冷却装置，所述apu系统包括发动机、增压器、节温器、水泵和发电机，所述冷却装置包括发动机冷却水路、发动机进气冷却气路、发电机冷却水路和apu控制器5，发动机冷却水路包括发动机散热器和发动机冷却电子风扇，发动机散热器的进水口与节温器相连，发动机散热器的出水口与水泵相连，发动机连接于水泵和节温器之间，发动机散热器的进水口和出水口上分别设有发动机进水温度传感器2和发动机出水温度传感器1，发动机冷却电子风扇、发动机进水温度传感器2和发动机出水温度传感器1分别与apu控制器5电性连接；所述发动机进气冷却气路包括中冷器和中冷器电子风扇，中冷器的进气口与增压器相连，中冷器的出气口与发动机相连，中冷器的进气口和出气口分别设有中冷器进气温度传感器4和中冷器出气温度传感器3，中冷器电子风扇、中冷器进气温度传感器4、中冷器出气温度传感器3分别与apu控制器5电性连接；所述发电机冷却水路包括发电机水冷模块、水泵、发电机控制器和发电机冷却电子风扇，发动机水冷模块的进水口与发电机相连，发电机水冷模块的出水口经水泵、发电机控制器连接至发电机，发电机水冷模块的进水口和出水口分别设有发电机出水温度传感器7和发电机水冷模块出水温度传感器6，发电机冷却电子风扇、发动机出水温度传感器7和发电机水冷模块出水温度传感器6分别与apu控制器5电性连接。

本实施例中，发动机冷却水路中的水泵为电控硅油水泵8，电控硅油水泵与apu控制器5电性连接。

本实施例中，发电机冷却水路中的水泵为电子水泵9，电子水泵与apu控制器电性连接。

本实施例中，发动机冷却电子风扇、中冷器电子风扇和发电机冷却电子风扇组成电子风扇组10，分别设置于发动机散热器、中冷器和发电机水冷模块上。

实施例2

本实施例公开一种apu系统模块冷却方法，如图1所示，为该方法的控制原理图，该冷却方法基于实施例1所述的冷却装置，s01）、发动机水冷，apu控制器通过发动机出水温度传感器监测发动机出水温度，通过分级控制的方式调节发动机冷却电子风扇和水泵的转速，使发动机处于最佳工作状态；s02）、发动机气冷，apu控制器通过中冷器进气温度传感器检测中冷器进气温度，通过分级控制的方式调节中冷器电子风扇的转速，从而降低发动机低速工作时发动机的进气温度，提升发动机效率；s03）、发电机水冷，apu控制器通过电机出水温度传感器监测电机出水温度，通过分级控制的方式调节发电机冷却电子风扇和水泵的转速，使发电机处于最佳工作温度。

本实施例中，发动机水冷的具体步骤为：s11）、apu控制器通过发动机出水温度传感器监测发动机出水口温度t1，当t1＜80℃时，apu控制器控制水泵转速n4小于等于其额定转速的10%，发动机冷却电子风扇无功率输入，发动机冷却电子风扇转速n1=0；s12）、当80℃≤t1＜90℃时，apu控制器控制水泵转速n4为其额定转速的10%~50%，发动机冷却电机风扇转速n1小于等于额定转速的50%，发动机出水温度传感器监测发动机散热器进水口的水温为t2，最终控制t1-t2=5℃；s13）、当t1≥90℃时，apu控制器控制水泵转速n4为其额定转速的50%~100%，最终控制t1-t2≥5℃，通过以上过程使发动机处于最佳工作工况，并减少能量消耗。

本实施例中，发动机气冷的具体步骤为：s21）、apu控制器通过中冷器进气温度传感器监测中冷器进气温度t4，当t4＜50℃，apu控制器控制中冷器电子风扇无功率输入，中冷器电子风扇转速n2=0；s22）、当t4≥50℃时，apu控制器控制中冷器电子风扇转速n2为其额定转速的0~100%，并最终控制中冷器的出气温度t3≤50℃，通过以上过程效降低发动机低速工作时时发动机进气温度，有效提升发动机效率。

本实施例中，发电机水冷的具体步骤为：s31)、apu控制器通过电机出水温度传感器监测电机出水温度t6，当t6＜45℃时，apu控制器控制水泵转速n5为其额定转速的0~10%，发电机水冷模块电子风扇无功率输入，其转速n3=0；s32）、当t6≥45℃时，apu控制器控制水泵转速n5为其额定转速的10%~100%，控制n3为其额定转速的0~100%，最终控制电机冷却模块的出水温度t5≤45℃，通过以上过程使发电机处于最佳工作温度，提高发电机效率。

以上描述的仅是本发明的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本发明做出的改进和替换，属于本发明的保护范围。