膨胀水壶、冷却系统以及电动汽车的制作方法

本实用新型涉及冷却系统领域，更具体地，本实用新型涉及可用于电动汽车的膨胀水壶以及具有该膨胀水壶的冷却系统和电动汽车。

背景技术：

汽车冷却系统包括散热器、水泵、风扇、动力电池周围的冷却液管路等部件。由于冷却液管路的容积是固定的，在冷却液受热时体积将增大，膨胀水壶用于收纳从管路涌出的冷却液，而在冷却液冷却后，收纳在膨胀水壶中的冷却液回流至冷却液管路。

电动汽车以其节能环保的优点得到了快速发展，但由于车载动力电池的能量密度尚不够理想，电池每次充电的时间又较长，让电动汽车的使用和推广受到限制，因此，应用在电动汽车上的动力电池快速更换技术也成为了新能源领域的热点。对于换电型电动汽车而言，可在设立的换电站更换动力电池，动力电池中所包含的冷却液随更换电池同时更换。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决或至少缓解现有技术中所存在的问题；

根据一些特征，本实用新型的目的在于实时监控膨胀水壶中冷却液液位，防止冷却液过多溢出或不足；

根据一些特征，本实用新型的目的在于改造膨胀水壶结构以提供更大冷却液缓冲空间。

一方面，提供了一种膨胀水壶，所述膨胀水壶包括：

壳体，所述壳体限定容纳冷却液的容腔：

管柱，所述管柱布置在所述容腔中，所述管柱的两端分别与所述壳体内侧的两个端点连接，所述管柱外侧接触所述容腔中的冷却液；

浮子，所述浮子套设在所述管柱的外侧并能够随所述膨胀水壶内的液位变化而沿所述管柱的延伸方向在高液位界限位置和低液位界限位置之间移动；以及

液位传感器，所述液位传感器布置在所述管柱中，所述液位传感器在所述浮子处于高液位界限位置时发出高液位信号，并在所述浮子处于低液位界限位置时发出低液位信号。

可选地，在上述膨胀水壶中，所述浮子包括磁性材料，所述液位传感器包括对应于所述高液位界限位置的磁敏感的高液位开关和对应于所述低液位界限位置的磁敏感的低液位开关，在所述高液位界限位置时，所述浮子的磁性材料促动所述高液位开关，并且在所述低液位界限位置时，所述浮子的磁性材料促动所述低液位开关。

可选地，在上述膨胀水壶中，所述壳体包括内壁以限定多个子容腔，所述内壁上形成有孔以使所述多个子容腔中的一些相互连通，所述管柱设置在所述多个子容腔中的一个中。

可选地，在上述膨胀水壶中，所述壳体或所述管柱具有限位部以限制所述浮子在所述高液位界限位置和低液位界限位置之间移动。

可选地，在上述膨胀水壶中，所述壳体包括连接在一起的上壳体和下壳体。

可选地，在上述膨胀水壶中，所述管柱与所述上壳体或下壳体一体成型，所述管柱为中空结构，所述管柱在与所述上壳体或下壳体一体成型的一侧设有朝向壳体外部的液位传感器插槽，所述液位传感器插槽供所述液位传感器从壳体外部插入到所述管柱的中空结构内。

可选地，在上述膨胀水壶中，所述液位传感器具有第一引脚和第二引脚，所述高液位开关和第一电阻以及所述低液位开关和第二电阻各自连接在所述第一引脚和第二引脚之间，所述第一电阻和所述第二电阻具有不同的电阻值。

可选地，在上述膨胀水壶中，所述壳体包括内壁以限定多个子容腔，所述内壁上形成有孔以使所述多个子容腔中的一些相互连通，所述子容腔中的一个的底部限定冷却液出口，所述管柱设置在与底部限定冷却液出口的子容腔相邻且相连通的子容腔中。

可选地，在上述膨胀水壶中，所述膨胀水壶的子容腔形成为餐包状。

可选地，在上述膨胀水壶中，所述膨胀水壶的子容腔形成为具有三排和三列的井字型结构。

可选地，在上述膨胀水壶中，所述膨胀水壶包括具有：第一排第一子容腔，第一排第二子容腔，第二排第一子容腔，第二排第二子容腔，第二排第三子容腔以及第三排第一子容腔，第三排第二子容腔以及第三排第三子容腔,所述第一排第一子容腔与所述第一排第二子容腔连通，所述第一排第二子容腔与所述第二排第二子容腔连通，所述第二排第二子容腔分别与所述第二排第一子容腔和所述第二排第三子容腔连通，所述第二排第一子容腔与所述第三排第一子容腔连通，所述第二排第三子容腔与所述第三排第三子容腔连通，所述第三排第二子容腔分别与所述第三排第一子容腔和所述第三排第三子容腔连通，所述第一排第一子容腔与所述第二排第一子容腔隔开，所述第二排第二子容腔与所述第三排第二子容腔隔开。

可选地，在上述膨胀水壶中，所述第一排第一子容腔顶部具有蒸汽入口，所述管柱设置在所述第三排第二子容腔中，所述第三排第三子容腔底部具有冷却液出口。

另一方面，提供了一种冷却系统，所述冷却系统包括散热器、冷却液管路、水泵、风扇和根据各个实施例所述的膨胀水壶。

另一方面，提供了一种一种电动汽车，所述电动汽车包括动力电池，用于冷却所述动力电池的根据本实用新型实施例的冷却系统，以及提示系统，所述提示系统在接收到由所述冷却系统的膨胀水壶识别到的高液位信号或低液位信号持后发出提示信息。

另一方面，提供了膨胀水壶液位监控方法，应用于根据本实用新型的实施例的电动汽车，所述方法包括：

实时接收膨胀水壶的液位传感器的信号；以及

待识别到高液位信号或低液位信号后发出提示信息。

另一方面，提供了一种控制器，所述控制器包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序在被运行时执行上述监控方法。

根据本实用新型的产品能够提示冷却液液位位置，避免冷却液不足或溢出。

附图说明

通过结合附图来阅读以下详细描述，本实用新型的原理将变得更显而易见，其中：

图1示出了根据实施例的膨胀水壶的侧视图；

图2示出了根据实施例的膨胀水壶的局部侧视图，其中部分结构以剖面图展示；

图3和图4示出了根据实施例的膨胀水壶的上壳体和下壳体的立体图；

图5示出了根据实施例的浮子；以及

图6为根据实施例的液位传感器。

具体实施方式

容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其它的方位用语解释为限制性用语。

如图1所示，根据实施例的膨胀水壶包括壳体10，壳体10内部用于容纳冷却液。膨胀水壶通过支脚5安装在车内，其底部具有冷却液出口3，该冷却液出口3与车辆的电池冷却系统中的冷却液管路（图中未示出）连通。电池冷却系统目的在于将动力电池的温度保持在适合的范围。在车辆冷却液管路内的冷却液的量随温度变化而变化，例如在冷却液温度降低而体积减小时，膨胀水壶中的冷却液通过该冷却液出口3返回到冷却液管路中。膨胀水壶还包括蒸汽入口2，在冷却液管路内的冷却液受热蒸发时，蒸发的冷却液则可通过该蒸汽入口2进入到膨胀水壶内。此外，膨胀水壶还包括盖4，膨胀水壶中的空气可以通过盖4逸出。在膨胀水壶中的冷却液过多时，冷却液可能通过盖4溢出。

如图2所示，壳体10内部的容腔中布置了管柱6。管柱6例如竖直布置在壳体10内，其两端分别与壳体10内侧的两个端点连接。管柱6的外侧接触容腔中的冷却液，管柱6内部容纳液位传感器8。浮子7套设在管柱6外侧，并能够沿管柱6的延伸方向（如竖直方向）移动，即可以在高液位界限位置H1和低液位界限H2位置之间移动。浮子7的平均密度小于冷却液的密度，因此浮子7能浮于冷却液表面。在一些实施例中，浮子7可包括磁性材料72。管柱6内部布置了液位传感器8，液位传感器8在浮子7处于高液位界限位置H1时发出高液位信号，并在浮子7处于低液位界限位置H2时发出低液位信号。在一些实施例中，液位传感器8包括对应于高液位界限位置H1的高液位开关82(见图6)和对应于低液位界限位置H2的低液位开关81，在浮子7处于高液位界限位置H1时，浮子7的磁性材料72使高液位开关82打开或闭合，并且浮子7处于低液位界限位置H2时，浮子7的磁性材料使低液位开关81打开或闭合。在一些实施例中，高液位开关82和低液位开关81可以是磁敏感的开关。高液位开关82和低液位开关81可例如为在磁性材料72的磁力作用下闭合或打开的簧片，在浮子7处于高液位界限位置H1或低液位界限位置H2时，浮子7的磁性材料72的磁力将透过管柱6的壁作用于液位传感器8的高液位开关82或低液位开关81，使它们打开或闭合，从而产生高液位预警信号或低液位预警信号。在另一些实施例中，液位传感器8也可为基于光电或机械按钮的传感器以便识别浮子7是否处于高液位界限位置H1或低液位界限位置H2，并在浮子7处于高液位界限位置H1时发出高液位信号，并在浮子7处于低液位界限位置H2时发出低液位信号。

对于换电型电动汽车，在换电过程中车上较热的动力电池组被卸下，此时冷却液由于受热而体积膨胀从电池组的冷却液管路溢出至膨胀水壶，因此，动力电池组中包含较少质量的冷却液，而从换电站更换至车上的动力电池组温度相对较低，其中包含较多质量的冷却液，因此，一次换电过程通常会导致电动汽车冷却系统中的冷却液增加。在多次更换电池组后，膨胀水壶中可能出现冷却液过多而大量溢出的情况，由于冷却液为易燃液体，大量溢出的冷却液将会是车辆的安全隐患。另一方面，由于冷却液管路中管体的磨损可导致冷却液泄漏或者冷却液管路中因为压力、温度过高或车辆颠簸也可导致部分冷却液从膨胀水壶盖4处溢流，从而造成的冷却液减少，则会导致电池系统冷却不足而产生高温安全隐患。本实用新型的膨胀水壶具有高液位开关和低液位开关实时监控膨胀水壶中的冷却液液位，有效避免冷却液过多或过少。此外，通过管柱6和带有磁力的浮子7可将液位传感器8充分与冷却液隔离，使得液位传感器8不会受冷却液影响。

如图3和图4所示，在一些实施例中，壳体10包括连接在一起的上壳体11和下壳体12。上壳体11和下壳体12例如可通过焊接连接至一起。在壳体10内部的容腔中具有内壁13以限定多个子容腔，内壁13上形成有孔14以使多个子容腔中的一些有选择地相互连通。尽管在图中仅示出下壳体12的内壁，应理解上壳体11也具有对应的内壁结构，内壁的对应设置不但能限定出多个子容腔，还能增加上壳体11与下壳体12之间的焊接面积，由此增强整个膨胀水壶的强度和承压能力。另外，多个子容腔的设计使冷却液从蒸汽入口2进入到膨胀水壶后能得到充分冷却。管柱6可设置在多个子容腔中的其中任意一个中。在一些实施例中，各个子容腔对应的内壁结构可形成为上部和下部鼓起的餐包状，以增大整个容腔的体积，增大膨胀水壶的总冷却液容量。

在一些实施例中，在壳体10（如上壳体11、下壳体12）内侧或管柱6上具有限位部以限制浮子7在高液位界限位置和低液位界限位置之间移动而不会超过高液位界限位置和低液位界限位置。在一些实施例中，如图5所示，浮子7上具有配合特征，如槽71。在浮子7套设在管柱6外侧时，该槽71与管柱6外侧的肋配合以避免浮子7绕管柱6转动。

从图2和图4中可见，在一些实施例中，管柱6与下壳体12一体成型，管柱6为中空结构并设有安装液位传感器8的插槽61，液位传感器8从插槽61下侧插入管柱6的插槽61中，并使液位传感器的引脚83,84露出，引脚83,84可连接至车辆线束，以提供冷却液过多或过少的提醒信号。在备选的实施例中，管柱6也可与上壳体11一体成型，而此时，液位传感器8从上方插入管柱6中。

在一些实施例中，如图6所示，液位传感器8具有底座85，底座85上设置了卡扣部86以便液位传感器8固定至管柱6的插槽61中。液位传感器8还包括细长部87以伸入管柱6内侧，细长部87的不同位置处设置了高液位开关82和低液位开关81。

在一些实施例中，液位传感器8具有第一引脚83和第二引脚84，高液位开关82和第一电阻R1连接在第一引脚83和第二引脚84之间，在第一引脚83和第二引脚84上施加电压，则在高液位开关82闭合时将产生第一电流I1，类似地，低液位开关81和第二电阻R2连接在第一引脚83和第二引脚84之间，该第二电阻R2与第一电阻R1具有不同的电阻值，在低液位开关81闭合时将产生第二电流I2，第二电流I2与第一电流I1不同。则第一电流I1和第二电流I2可视为高液位和低液位信号，可以通过检测到第一电流I1或第二电流I2来判断当前处于高液位或低液位。在备选的实施例中，高液位开关82和低液位开关81也可常闭合，在高液位开关82或低液位开关81打开时通过电流减小值来作为高液位和低液位信号。

在一些实施例中，子容腔中的一个的底部限定冷却液出口3，管柱6则设置在与底部限定冷却液出口3的子容腔相邻且相连通的子容腔中。经实验证明，与底部限定冷却液出口3的子容腔相邻的子容腔内液位波动较小，将管柱6及液位传感器8设置在该子容腔内使液位监测更准确。

在一些实施例中，如图3和图4所示，膨胀水壶内部的子容腔形成为具有三排和三列的井字型结构。在一些实施例中，膨胀水壶包括具有：第一排第一子容腔101，第一排第二子容腔102，第二排第一子容腔201，第二排第二子容腔202，第二排第三子容腔203以及第三排第一子容腔301，第三排第二子容腔302以及第三排第三子容腔303，所述第一排第一子容腔101顶部对应的上壳体处具有蒸汽入口2，管柱6设置在所述第三排第二子容腔302中，第三排第三子容腔303对应下壳体底部具有冷却液出口3。在一些实施例中，第一排第一子容腔101与所述第一排第二子容腔102通过孔连通，第一排第二子容腔102与所述第二排第二子容腔202连通，第二排第二子容腔202分别与第二排第一子容腔201和第二排第三子容腔203连通，第二排第一子容腔201与第三排第一子容腔301连通，第二排第三子容腔203与第三排第三子容腔303连通，第三排第二子容腔302分别与第三排第一子容腔301和第三排第三子容腔303连通，第一排第一子容腔101与第二排第一子容腔201隔开，第二排第二子容腔202与第三排第二子容腔302隔开。在备选实施例中，膨胀水壶可具有不同的子容腔布置和形状。通过如上布置的膨胀水壶结构，包括子容腔，开孔，蒸汽入口2以及冷却液出口3，延长了冷却液从蒸汽入口2到冷却液出口3的移动路径，使得冷却液在膨胀水壶中的能够充分冷却。

另一方面，提供了一种冷却系统，冷却系统包括散热器、冷却液管路、水泵、风扇和根据各个实施例的膨胀水壶。冷却系统可以用来对动力电池进行冷却，冷却系统目的在于将动力电池的温度保持在适合的温度范围内。

另一方面，还提供了一种汽车，汽车可以是包括动力电池的动力汽车，其具有根据各个实施例所述的膨胀水壶和提示系统。提示系统根据液位信号发出提示信息，提示信息可以是提醒驾驶者/维护者去维护膨胀水壶，去除或补充冷却液。在一些实施例中，为了避免由于颠簸或坡面等原因发生误报警，还具有控制模块，控制模块在汽车稳定且识别到浮子处于高液位界限位置或低液位界限位置超过特定时间后才提示驾驶者。

另一方面，还提供了一种监控方法，其应用于根据各个实施例所述的电动汽车中，所述监控方法包括：

实时接收膨胀水壶的液位传感器的信号；以及

待识别到高液位信息或低液位信号后发出提示信息。在一些实施例中，可以是在汽车稳定且识别到高液位信号或低液位信号超过特定时间后提示驾驶者。

另一方面，还提供了一种控制器，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，计算机程序在被运行时执行执行上述监控方法。

在一些实施例中，根据本实用新型的膨胀水壶通过以下方式组装，首先将液位传感器8安装至膨胀水壶下壳体12的液位传感器插槽61中管柱6内侧；随后，将浮子7套在管柱6外侧。最后，将上壳体11和下壳体12安装在热板焊接工装上，在焊接过程中控制浮子7的上下移动，检测传感器的作动值，以确保焊接后传感器的功能正常。根据本实用新型的膨胀水壶在使用过程中，当冷却液过多时，由于浮子7会随着液位的升高而向上移动，当移动至高液位界限位置时，由于浮子7内磁性材料的磁力作用会促发高液位开关82的簧片闭合，从而促发“冷却液过多”信号。水壶上壳体11内部或管柱6上有限位特征，浮子最终会被限位，避免浮子7进一步上移导致高液位开关82的簧片打开而出现错误信号；当膨胀水壶内冷却液液位下降后，高液位开关82的簧片会打开，信号恢复正常。同理，当膨胀水壶内液位持续下降，导致浮子7向下移动至低液位界限位置时，由于浮子7内磁性材料的磁力作用会促发低液位开关81的簧片闭合，从而促发“冷却液不足”信号；水壶下壳体12内部或管柱6上设有限位特征，浮子7最终会被限位，避免进一步下移导致低液位开关81的簧片打开而出现错误信号；补加冷却液保证水壶内液位处于高液位界限位置和低液位界限位置之间，低液位开关81的簧片打开。

本实用新型的实施例的膨胀水壶具有优势包括但不限于：

1.一体式液位传感器同时监测高低液位，并易于与膨胀水壶壳体组装；

2.液位传感器仅具有两个引脚，减少控制单元的接口并节省线束；

3.膨胀水壶内结构优化，保证动力电池快换10次以上无需排放冷却液；

4.液位传感器通过磁力促发，无需置于冷却液容腔中，与冷却液充分隔离；

5.冷却液液位动态监控，考虑正常的体积膨胀，车辆颠簸或倾斜促发的液位传感器误报信号；

6.实时监测水壶内液位，响应速度快；

7.不会出现冷却液喷洒而造成的环境污染及避免易燃的安全隐患；

8.结构紧凑，组装方便等。

应当理解的是，所有以上的优选实施例都是示例性而非限制性的，本领域技术人员在本实用新型的构思下对以上描述的具体实施例做出的各种改型或变形都应在本实用新型的法律保护范围内。