一种散热器测试方法以及去离子水循环模拟系统与流程

1.本发明涉及燃料电池汽车技术领域，具体涉及一种散热器测试方法以及去离子水循环模拟系统。


背景技术：

2.由于燃料电池汽车具有清洁无污染、效率高、噪音小等优点，目前处于迅速发展的阶段，但是由于成本、周期等因素制约，燃料电池汽车目前使用散热器基本沿用传统燃油车的散热器，并未对燃料电池汽车进行专用散热器开发。散热器的选用直接影响燃料电池汽车的冷却液电导率，若冷却液电导率短期内急剧升高，会使燃料电池系统绝缘阻值下降，此时处于整车的安全考虑，会对汽车运行工况进行扭矩限制，动力性下降。
3.此外，散热器搭载于燃料电池车辆后，一般通过定期更换冷却液来确保电导率满足要求，但是频繁更换冷却液，冷却液成本高，更换时间较长，限制了燃料电池汽车的市场竞争力。
4.综上所述，现有技术中面临着如何合理选用散热器以保证冷却液在更换周期内电导率达到整车标准、从而提高燃料电池汽车的经济性与安全性的技术难题。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种散热器测试方法以及去离子水循环模拟系统，通过对散热器进行离子析出的测试，在车辆上搭载离子析出上升速率合格的散热器，避免了在设定更换周期内频繁更换冷却液而导致的经济性问题以及电导率超标带来的安全问题。
6.实现本发明技术目的的方案为，一种散热器测试方法，包括如下步骤：
7.(1)将所述散热器连通于去离子水循环模拟系统中；向所述去离子水循环模拟系统中注入去离子水，在设定的环境温度下，控制所述去离子水循环模拟系统运转以排出所述去离子水中的气泡，在气泡排出后测量所述去离子水循环模拟系统中去离子水的电导率，记为初始电导率a；
8.(2)在步骤(1)中所设定的环境温度下，控制所述去离子水循环模拟系统处于设定状态，在设定时间t后测量所述去离子水循环模拟系统的实际电导率b；
9.(3)通过公式(b-a)/t计算电导率的上升速率k；根据上升速率k确定所述散热器是否合格。
10.在一些实施方式中，所述步骤(2)中，控制所述去离子水循环模拟系统处于设定状态，具体包括：在设定时间t内，控制所述去离子水循环模拟系统静置和/或运转。
11.在一些实施方式中，述步骤(2)中，控制所述去离子水循环模拟系统处于设定状态，具体包括：将所述去离子水循环模拟系统中的去离子水加热至设定的工作水温，控制所述去离子水循环模拟系统持续运转所述设定时间t。
12.在一些实施方式中，所述步骤(2)中，控制所述去离子水循环模拟系统处于设定状
态，具体包括：控制所述去离子水循环模拟系统静置所述设定时间t。
13.在一些实施方式中，所述步骤(3)中，若确定所述散热器合格，所述散热器测试方法还包括：(4)动态验证：
14.(4-1)向所述去离子水循环模拟系统中注入去离子水，在设定的环境温度下，控制所述去离子水循环模拟系统运转以排出所述去离子水中的气泡，在气泡排出后测量所述去离子水循环模拟系统中去离子水的电导率，记为第二初始电导率c；
15.(4-2)在步骤(4-1)中所设定的环境温度下，将所述去离子水循环模拟系统中的去离子水加热至设定的工作水温，控制所述去离子水循环模拟系统持续运转，在设定时间t1后测量所述去离子水循环模拟系统的第二实际电导率d；
16.(4-3)通过公式(d-c)/t1计算电导率的上升速率k；根据上升速率k验证所述散热器是否合格。
17.在一些实施方式中，所述散热器测试方法还包括，重复步骤(1)-步骤(3)，并改变所述环境温度、所述工作水温、所述去离子水的流速中的至少一个参数。
18.在一些实施方式中，所述步骤(1)中，控制所述去离子水循环模拟系统运转以排出所述去离子水中的气泡，具体包括：
19.控制所述去离子水循环模拟系统持续运转，并在运转过程中实时检测所述去离子水循环模拟系统的水压变化，当水压变化小于设定阈值时，判定所述去离子水中的气泡完全排出。
20.在一些实施方式中，所述步骤(3)中，根据上升速率k确定所述散热器是否合格，具体包括：比较所述上升速率k与设定速率ks的大小，若k≤ks，则确定所述散热器合格。
21.基于同样的发明构思，本发明还提供了一种去离子水循环模拟系统，用于实施上述的散热器测试方法，包括：
22.环境仓，具有用于容纳所述散热器的安装腔，用于模拟不同的环境参数；
23.循环模拟组件，包括通过管路连通的驱动装置和用于盛装去离子水的壶体，所述散热器串接于所述循环模拟组件形成去离子水循环回路；
24.离子浓度检测装置，设置于所述去离子水循环回路上，用于检测所述去离子水循环回路的电导率。
25.在一些实施方式中，所述去离子水循环模拟系统还包括，
26.加热装置，设置于所述去离子水循环回路中，用于加热所述去离子水；
27.温度检测装置，设于所述去离子水循环回路上，用于检测所述去离子水循环回路的去离子水温度；
28.压力检测装置，设置于所述去离子水循环回路中，用于检测所述去离子水循环回路的水压；
29.流量检测装置，设置于所述去离子水循环回路中，用于检测所述去离子水循环回路中的去离子水流量。
30.由上述技术方案可知，本发明提供的一种散热器测试方法，用于对散热器进行离子析出速率的评估与判断，选用离子析出速率低或者合格的散热器搭载于燃料电池车辆，包括如下步骤：
31.(1)将散热器连通于去离子水循环模拟系统中；向去离子水循环模拟系统中注入
去离子水，在设定的环境温度下，控制去离子水循环模拟系统运转以排出去离子水中的气泡，由于去离子水中的气泡会占用去离子水容积，而且气泡会导致水泵叶片穴蚀，排出气泡使得测试结果更贴近实际搭载后的使用情况。在气泡排出后测量去离子水循环模拟系统中去离子水的电导率，记为初始电导率a；
32.(2)在步骤(1)中所设定的环境温度下，控制去离子水循环模拟系统处于设定状态，在设定时间t后测量去离子水循环模拟系统的实际电导率b，即保证环境温度不变，得到相同环境温度下的上升后的电导率。
33.(3)通过公式(b-a)/t计算电导率的上升速率k；根据上升速率k确定散热器是否合格。该散热器的测试方法通过测量新鲜的去离子水的初始电导率a和设定状态下设定时间t后的实际电导率b也即终态电导率，通过计算出当前测试条件下的电导率上升速率，可以推断出实际搭载于燃料电池车辆后的工作情况，通过对散热器的离子析出情况进行评价，选用离子析出合格的散热器，使去离子水的离子浓度在设定的更换周期内电导率始终符合整车标准，节省了频繁更换冷却液的费用、提高了安全性，便于车辆的维护以及及车辆使用。
34.本发明提供的一种去离子水循环模拟系统，用于实施上述的散热器测试方法，包括循环模拟组件、环境仓和离子浓度检测装置；其中，循环模拟组件包括通过管路连通的驱动装置和用于盛装去离子水的壶体，散热器串接于循环模拟组件形成去离子水循环回路；散热器设置于环境仓的安装腔内，环境仓用于模拟不同的环境参数比如环境温度，可实现不同条件下的散热器的工况模拟。离子浓度检测装置设置于去离子水循环回路上，用于检测去离子水循环回路的电导率。该去离子水循环模拟系统中的各组件基本无离子输出，通过测量去离子水循环模拟系统中去离子水的初始电导率a和设定时间t后的实际电导率b，得到电导率的上升速率k，进而评估待测的散热器的离子析出情况。
附图说明
35.图1为本发明实施例1提供的散热器测试方法的流程图；
36.图2为本发明实施例2提供的去离子水循环模拟系统的示意图。
37.附图标记说明：1-散热器，11-入口，12-出口；2-环境仓；3-循环模拟组件，31-驱动装置，32-壶体；4-离子浓度检测装置；5-加热装置；6-温度检测装置；7-压力检测装置；8-流量检测装置；9-控制单元。
具体实施方式
38.为了使本技术所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本技术，下面结合附图，通过具体实施例对本技术技术方案作详细描述。
39.为了解决现有技术中面临地如何合理选用散热器以保证冷却液在更换周期内电导率达到整车标准、从而提高燃料电池汽车的经济性与安全性的技术难题。本发明提供了一种散热器测试方法以及去离子水循环模拟系统，通过在将散热器搭载于车辆之前对散热器的离子析出情况做测试并评估是否合格、是否可应用于车辆，通过搭载离子析出上升速率合格的散热器，使去离子水的离子浓度在设定的更换周期内电导率始终符合整车标准。
40.下面通过两个具体实施例对本发明的技术方案进行详细介绍：
41.实施例1
42.本实施例提供地一种散热器测试方法，用于对散热器进行离子析出速率的评估与判断，选用离子析出速率低或者合格的散热器搭载于燃料电池车辆，包括如下步骤：
43.(1)将散热器连通于去离子水循环模拟系统中；向去离子水循环模拟系统中注入去离子水，在设定的环境温度下，控制去离子水循环模拟系统运转以排出去离子水中的气泡，由于去离子水中的气泡会占用去离子水容积，而且气泡会导致水泵叶片穴蚀，排出气泡使得测试结果更贴近实际搭载后的使用情况。在气泡排出后测量去离子水循环模拟系统中去离子水的电导率，记为初始电导率a；
44.(2)在步骤(1)中所设定的环境温度下，控制去离子水循环模拟系统处于设定状态，在设定时间t后测量去离子水循环模拟系统的实际电导率b，即保证环境温度不变，得到相同环境温度下的上升后的电导率。
45.(3)通过公式(b-a)/t计算电导率的上升速率k；根据上升速率k确定散热器是否合格。该散热器的测试方法通过测量新鲜的去离子水的初始电导率a和设定状态下设定时间t后的实际电导率b也即终态电导率，通过计算出当前测试条件下的电导率上升速率，可以推断出实际搭载于燃料电池车辆后的工作情况，通过对散热器的离子析出情况进行评价，选用离子析出合格的散热器，使去离子水的离子浓度在设定的更换周期内电导率始终符合整车标准，节省了频繁更换冷却液的费用、提高了安全性，便于车辆的维护以及及车辆使用。
46.为了模拟散热器搭载于车辆后的多种工况，本实施例中，步骤(2)中，控制去离子水循环模拟系统处于设定状态，具体包括：在设定时间t内，控制去离子水循环模拟系统静置和/或运转。当工况为静置和运转同时存在时，对静置与运转的设定时间以及设定状态均不做具体限定。本发明不限定运转的具体工况，在设定时间t内去离子水循环模拟系统可以为变工况运行，也可以为在设定时间t内由第一工况变至第二工况，并由第二工况运行直至结束。
47.通过分析，申请人发现，一般地，在环境条件相同的条件下进行测试时，动态运转的工况下的电导率的增长相比于静置的工况下会更高，所以静置工况下得到的上升速率k满足要求，不能推出更恶劣工况下的电导率上升速率是否满足要求，而动态工况下若可以满足要求，则对应环境参数相同的静置工况下的上升速率k必然可以满足要求。
48.所以本技术提供的散热器测试方法有两种实施方案：a方案，直接进行动态试验，即在持续运转的状态下工作设定时间t后得到实际电导率b；b方案，由于静态试验成本更低，可以先进行静态试验，即控制去离子水循环模拟系统保持静置设定时间t后得到实际电导率b，若得到的上升速率k不合格，则直接判定为不合格不可搭载，若得到的上升速率k合格，则再进行动态试验进行验证。
49.需要说明的是，此处的确定是否合格仅针对单个散热器，但由于散热器与燃料电池车辆均为批次生产，所以需要通过对抽检的一批散热器均进行测试，该批次均确认为合格才能判定为合格可搭载，若有至少一组数据判定为不合格，则该批次的散热器不可用。一批次的测试可以同时包括静态试验和动态试验，即部分采用a方案，部分采用b方案。
50.在a方案中，为了简化测试方法，以及便于对多组数据进行综合的比较，用于对后续搭载性能的评估，比如分析工况变化参数对散热器离子析出的影响，优选地，本实施例中，步骤(2)中，控制去离子水循环模拟系统处于设定状态，具体包括：将去离子水循环模拟系统中的去离子水加热至设定的工作水温，控制去离子水循环模拟系统在设定的同一工况
下持续运转设定时间t，以便于分析环境温度、工作水温、运转速度等参数的影响程度。
51.针对b方案，本实施例中，步骤(2)中，控制去离子水循环模拟系统处于设定状态，具体包括：控制去离子水循环模拟系统静置设定时间t。步骤(3)中，若确定散热器合格，散热器测试方法还包括：
52.(4)动态验证：
53.(4-1)向去离子水循环模拟系统中注入去离子水，在设定的环境温度下，控制去离子水循环模拟系统运转以排出去离子水中的气泡，在气泡排出后测量去离子水循环模拟系统中去离子水的电导率，记为第二初始电导率c；
54.(4-2)在步骤(4-1)中所设定的环境温度下，将去离子水循环模拟系统中的去离子水加热至设定的工作水温，控制去离子水循环模拟系统持续运转，在设定时间t1后测量去离子水循环模拟系统的第二实际电导率d；
55.(4-3)通过公式(d-c)/t1计算电导率的上升速率k；根据上升速率k验证散热器是否合格。
56.本实施例对b方案中的步骤(2)中的设定时间t与步骤(4)中的设定时间t1不做具体限定，设定时间t和设定时间t1可以相同也可以不同，优选地，保证步骤(4)动态验证时的持续运转地设定时间t1与前序步骤(2)中的静置设定时间t一致。
57.为了使测量结果更接近实际情况，优选地，设定时间t与设定时间t1不小于168个小时。
58.设定时间t和设定时间t1一致的情况下，本实施例中涉及的可变参数包括环境温度、去离子水的工作水温以及去离子水的流速，为了进一步验证，散热器测试方法还包括，重复步骤(1)-步骤(3)，并改变环境温度、工作水温、去离子水的流速中的至少一个参数。此处的重复可以指对同一个散热器进行测试，也可以指抽检的同一批次的其他散热器同时进行改变了上述至少一个参数的测试。
59.本发明对判断去离子水的气泡排除完全的基准不做具体限定，可以为任一种可行方案，比如眼睛观察去离子水的气泡，以目视没有明显小气泡为基准，或者设置具体运转时间t2，该运转时间t2可以通过仿真或计算得到。为了更直观准确地判断气泡完全排出，本实施例中，步骤(1)中，控制去离子水循环模拟系统运转以排出去离子水中的气泡，具体包括：控制去离子水循环模拟系统持续运转，并在运转过程中实时检测去离子水循环模拟系统的水压变化，当水压变化小于设定阈值时，判定去离子水中的气泡完全排出。
60.本实施例中，步骤(3)中，根据上升速率k确定散热器是否合格，具体包括：比较上升速率k与设定速率ks的大小，若k≤ks，则确定散热器合格。
61.该设定速率ks可以根据行业内车用去离子水的浓度标准以及所需的冷却液更换周期计算得到，本发明不做具体限定，作为一种优选实施方式，本实施例中，所述设定速率ks＝(α2-α1)/5000h，α2＝8μs/cm，α1＝0.5μs/cm。所述根据上升速率k确定所述散热器是否合格，具体还包括，比较a与α1的大小以及b与α2的大小，若a≤α1，且b≤α2，且kd≤ks，则确定所述散热器合格
62.由于去离子水的体积可能也会影响离子析出，为了使多组数据可以结合判断，优选地，对同一批次的散热器进行多组测试时，控制每组试验向去离子水循环模拟系统中注入的去离子水的体积相同。
63.本实施例提供的散热器测试方法，通过对散热器进行离子析出的测试，在车辆上搭载离子析出上升速率合格的散热器，避免了在设定更换周期内频繁更换冷却液而导致的经济性问题以及电导率超标带来的安全问题。
64.实施例2
65.本发明提供的一种去离子水循环模拟系统，用于实施上述的散热器测试方法，包括循环模拟组件3、环境仓2和离子浓度检测装置4；其中，循环模拟组件3包括通过管路连通的驱动装置31和用于盛装去离子水的壶体32，散热器1的入口11和出口12串接于循环模拟组件3形成去离子水循环回路；散热器1设置于环境仓2的安装腔内，环境仓2用于模拟不同的环境参数比如环境温度，可实现不同条件下的散热器1的工况模拟。离子浓度检测装置4设置于去离子水循环回路上，用于检测去离子水循环回路的电导率。该去离子水循环模拟系统中的各组件基本无离子输出，通过测量去离子水循环模拟系统中去离子水的初始电导率a和设定时间t后的实际电导率b，得到电导率的上升速率k，进而评估待测的散热器1的离子析出情况。
66.为了可以模拟搭载于燃料电池车辆后散热器1的不同实际工况，本实施例中，去离子水循环模拟系统还包括设置于去离子水循环回路中的加热装置5，用于加热去离子水，可以模拟去离子水的不同工作水温，使测量结果更真实。优选地，加热装置5为ptc。
67.为了控制加热装置5的运行和停止，监控去离子水的工作水温，本实施例中，去离子水循环模拟系统还包括设置于去离子水循环回路中的温度检测装置6，用于检测去离子水循环回路的去离子水温度。
68.为了便于更直观准确地判断去离子水气泡的排除情况，本实施例中，去离子水循环模拟系统还包括设置于去离子水循环回路中的压力检测装置7，用于检测去离子水循环回路的水压，在排出气泡的过程中，前期水压变化明显，接近尾声的后期水压趋于稳定，变化较小。
69.为了实现精准控制和智能控制，本实施例中，去离子水循环模拟系统还包括控制单元9，控制单元9与上述各部件电连接。
70.本发明提供的去离子水循环模拟系统，驱动装置31一般采用水泵，不同的水泵转速即体现为去离子水的不同流速，一般地，通过水泵转速以及水泵的参数即可得到去离子水的流量。为了可以更直观地监测去离子水循环回路中地去离子水流量，本实施例中，去离子水循环模拟系统还包括设置于去离子水循环回路中的流量检测装置8。
71.下面以一个具体试验例子将实施例1的散热器测试方法与实施例2的去离子水循环模拟系统进行结合说明：
72.静态试验：往整个去离子水循环回路中注入n l去离子水，控制单元9控制水泵低速运转，通过压力检测装置7观察水压至排出去离子水中的气泡，调整环境仓2温度至25℃，此时通过离子浓度检测装置4测试此时管路中去离子水电导率，得到初始电导率a
73.控制去离子水循环模拟系统静置设定时间t后，运转水泵，通过离子浓度检测装置4测试此时管路中去离子水的实际电导率b，计算得到上升速率k。
74.多组试验时，将不同组的环境仓2温度分布调整至t1＝5℃/15℃/35℃/45℃，按上述步骤进行试验；可以评估不同环境温度下的静态电导率变化情况。
75.动态试验：往整个去离子水循环回路中注入n l去离子水，控制单元9控制水泵低
速运转，通过压力检测装置7观察水压至排出去离子水中的气泡，调整环境仓2温度至25℃，此时通过离子浓度检测装置4测试此时管路中去离子水的电导率，得到初始电导率a，控制ptc将回路中水温加热至电堆最佳工作水温75℃，控制水泵以1000rpm转速下运行设定时间t，通过离子浓度检测装置4测试此时管路中去离子水的实际电导率b，计算得到上升速率k。
76.依次调节水泵转速为2000/3000/4000/5000rpm，重复上述实验；可以评估不同流速下的动态电导率变化情况。此外，动态试验中还可以以环境温度或工作水温作为变量，重复上述试验或同时进行多组不同模拟工况下的测试。
77.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
78.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。