本技术涉及散热冷却设备领域,尤其涉及一种车载蓄冷冷却装置。此外,本技术还涉及一种车载蓄冷冷却方法和一种车载冷却系统。
背景技术:
1、激光武器作为一种新兴的战略武器,具有高精度、高能量、高速度的特点,在国际军事领域引起了广泛关注。随着科技的不断进步和国际军事竞争的加剧,激光武器的发展已成为各国军事力量建设的重要方向。与传统武器相比,激光武器具有攻击速度快、瞄准精度高、拦截距离远、转向灵敏度高、抗干扰能力强等特点,其通过定向集中强激光束携带的巨大能量,对飞机、导弹、卫星等目标实施有效干扰或摧毁。
2、为了提高激光武器的杀伤力,需要激光武器具有更大的输出功率,这就导致在激光武器运行时,会产生大量的热量,需要通过冷却系统及时将激光武器产生的热量散发出去,才能够保证激光武器的正常使用。通常激光武器的输出功率越大,所配套的冷却系统的冷却功率也越大,这就对冷却系统提出了更高的要求。另一方面,为了利用激光武器产生更好的战场杀伤效果,和提高激光武器的战场生存能力,又需要激光武器进行灵活的战场机动,这又要求激光武器和配套的冷却系统的体积和重量不能过大。如何平衡冷却系统的冷却功率和冷却系统小型化的要求,成了本领域技术人员所需要解决的重要技术问题。
3、公开号为cn115379704a的中国专利申请提出了一种针对发热体器、发热体探测仪、相控阵雷达、大功率led等间歇大功率发热设备相变冷却装置,在发热设备工作时利用储能器储存的冷能对发热设备进行冷却,在发热设备不工作时利用制冷系统对储能器进行冷却。这样就能够在发热设备不工作时将较小功率的制冷系统产生的冷能储存在储能器中,在发热设备工作时利用储能器中存储的冷能对发热设备进行冷却,极大的提高了冷却装置的瞬时冷却功率。但该冷却装置的冷却能量仅来自储能器中存储的冷能,总冷却能力不大,通常储能器在对发热设备进行短时间的冷却后,需要长时间的补能才能再次工作,制约了发热设备的利用率。
技术实现思路
1、为了提高冷却装置的最大冷却功率和冷却效率,本技术提供一种车载蓄冷冷却装置、冷却方法及车载冷却系统。
2、本技术提供的车载蓄冷冷却装置采用如下的技术方案:
3、一种车载蓄冷冷却装置,包括内冷却单元、冷却水箱和外冷却单元;所述内冷却单元包括蓄冷机构和散热冷却机构,所述散热冷却机构与所述冷却水箱相连接,且通过换热器与所述蓄冷机构相连接,所述蓄冷机构通过换热器与所述冷却水箱相连接,所述外冷却单元连接在所述冷却水箱与功率设备之间。
4、通过采用上述技术方案,利用蓄冷机构和散热冷却机构与冷却水箱相连接,冷却水箱与外冷却单元相连接的设置,能够通过蓄冷机构和散热冷却机构对冷却水箱进行散热冷却,将冷却水箱中的热量散发出去,外冷却单元利用冷却水箱对功率设备进行散热冷却,将功率设备产生的热量及时散发出去,并利用冷却水箱作为外冷却单元的缓冲冷却源,保证了其冷却源的稳定性;利用与蓄冷机构和冷却水箱相连接的散热冷却机构,能够在功率设备工作时对冷却水箱进行散热冷却,而在功率设备工作间隙对蓄冷机构进行散热冷却,将冷能储存在蓄冷机构中;利用与冷却水箱相连接的蓄冷机,能够在功率设备工作功率较大,散热要求较高时,同时利用蓄冷机构对冷却水箱进行散热冷却,极大地提升功率设备短时间内的散热功率。
5、在一个具体的可实施方案中,所述散热冷却机构包括风冷散热机构和制冷机构,所述蓄冷机构包括蓄冷换热通道和制冷蒸发通道,所述风冷散热机构与所述蓄冷换热通道和所述冷却水箱相连接,所述制冷机构与所述制冷蒸发通道相连接。
6、通过采用上述技术方案,利用与蓄冷换热通道和冷却水箱相连接风冷散热机构,能够通过蓄能换热通道与蓄冷机构中的相变蓄冷剂的热交换对相变蓄冷剂进行散热,将冷能存储在蓄冷机构中,或者对冷却水箱中的冷却液进行循环散热冷却,保证冷却水箱中的冷却液对功率设备的冷却效果;利用与制冷蒸发通道相连接的制冷机构,能够通过制冷蒸发通道与蓄冷机构中的相变蓄冷剂的热交换对相变蓄冷剂进行冷却,将冷能存储在蓄冷机构中,从而能够利用蓄冷机构中存储的冷能快速对冷却水箱中的冷却液进行冷却,提高对冷却水箱中冷却液的短时间冷却功率。
7、在一个具体的可实施方案中,所述风冷散热机构包括第一循环泵、第一三通阀、第二循环泵、循环泵电磁阀和风冷散热器,所述第一循环泵连接在所述冷却水箱与所述第一三通阀的入口之间,所述第一三通阀的一个出口与所述蓄冷换热通道的一端相连接,所述蓄冷换热通道的另一端与所述冷却水箱相连接,所述第一三通阀的另一个出口与所述第二循环泵相连接,所述第二循环泵与所述风冷散热器相连接,所述风冷散热器与所述冷却水箱相连接,所述循环泵电磁阀并联连接在所述第二循环泵的两端。
8、通过采用上述技术方案,利用由第一循环泵、第一三通阀、循环泵电磁阀、风冷散热器和冷却水箱形成的连接通路,能够通过风冷散热器对冷却水箱进行散热冷却,满足功率设备小功率工作时的散热需要;利用由第一循环泵、第一三通阀、蓄冷换热通道和冷却水箱形成的连接通路,还能够同时利用蓄冷机构对冷却水箱进行散热冷却,满足功率设备短时间大功率工作时的散热需要;利用由第二循环泵、风冷散热器、蓄冷换热通道和第一三通阀形成的连接通路,能够利用风冷散热器对蓄冷机构进行散热冷却,在功率设备工作间隙将冷能储存在蓄冷机构中,用于提高功率设备大功率工作时的散热能力。
9、在一个具体的可实施方案中,所述制冷机构包括压缩机、冷凝器和膨胀阀,所述冷凝器连接在所述压缩机的出口与所述膨胀阀之间,所述压缩机的进口和所述膨胀阀分别与所述制冷蒸发通道的两端相连接。
10、通过采用上述技术方案,利用制冷蒸发通道两端分别与压缩机的进口和膨胀阀相连接的设置,能够在制冷蒸发通道中形成较低的制冷剂压力,使得制冷剂在制冷蒸发通道中气化而吸收热量,对蓄冷机构中的相变蓄冷剂进行冷却,将能耐储存在蓄冷机构中;利用冷凝器两端分别与压缩机的出口和膨胀阀相连接的设置,能够在冷凝器中形成较高的制冷剂压力,使得制冷剂在冷凝器中液化而放出热量,将蕴含在制冷剂中热量散发出去,提高对蓄冷机构的冷却效果。
11、在一个具体的可实施方案中,所述蓄冷机构还包括相变材料通道,所述蓄冷换热通道分别与所述制冷蒸发通道和相变材料通道相邻设置,形成为三通道换热器。
12、通过采用上述技术方案,利用由蓄冷换热通道、制冷蒸发通道和相变材料通道组成的三通道换热器,使得蓄冷机构的结构更加紧凑,换热效率也更高,更能够适用于车载装置窄小的空间环境。
13、在一个具体的可实施方案中,所述外冷却单元包括供液泵、液冷换热器和泄压阀,所述供液泵连接在所述冷却水箱与所述液冷换热器之间,所述液冷换热器设置在所述功率设备的产热部件上,且与所述冷却水箱相连接,所述泄压阀设置在所述供液泵的出口与所述冷却水箱之间。
14、通过采用上述技术方案,利用连接在冷却水箱与液冷换热器之间的供液泵,能够将冷却水箱中的冷却液循环输送到液冷换热器中,利用冷却液对液冷换热器及与液冷换热器相接触的功率设备发热部件进行冷却;利用设置在供液泵的出口与冷却水箱之间泄压阀,能够在供液泵出口压力异常升高时将供液泵出口处的冷却液泄流回冷却水箱中,保证供液泵出口压力的稳定。
15、在一个具体的可实施方案中,所述冷却水箱与所述内冷却单元的连接液路上设置有三通比例调节阀,所述三通比例调节阀的入口与所述内冷却单元的出液口相连接,所述三通比例调节阀的一个出口与所述冷却水箱相连接,另一个出口与所述内冷却单元的进液口相连接。
16、通过采用上述技术方案,利用设置在内冷却单元与冷却水箱之间的三通比例调节阀,能够根据冷却水箱中冷却液的温度控制三通比例调节阀两个出口的开合度,从而控制来自内冷却单元的低温冷却液流入冷却水箱中的比例,达到精确控制冷却水箱中冷却液温度的目的。
17、本技术提供的车载蓄冷冷却方法采用如下的技术方案:
18、一种车载蓄冷冷却方法,利用本技术的车载蓄冷冷却装置对功率设备进行冷却,包括如下步骤:
19、检测冷却水箱中冷却液的温度;
20、当冷却液温度高于第一设定温度时,利用散热冷却机构或者蓄冷机构对冷却水箱进行冷却;
21、当冷却液温度高于第二设定温度时,同时利用散热冷却机构和蓄冷机构对冷却水箱进行冷却;
22、当冷却液温度达到第三设定温度时,利用散热冷却机构对蓄冷机构进行冷却。
23、通过采用上述技术方案,当冷却水箱中冷却液的温度升高到第一温度以上时,说明功率设备工作产生热量,需要对功率设备进行冷却,此时启动散热冷却机构工作,对冷却水箱中进行冷却;或者启动蓄冷机构对冷却水箱进行冷却,同时启动散热冷却机构对蓄冷机构进行冷却,能够通过散热冷却机构将功率设备产生的热量散发出去,同时保证蓄冷机构中存储有足够的冷能,保证本技术的车载蓄冷冷却装置具有足够的冷却潜力;当冷却水箱中冷却液的温度升高到温度更高的第二温度以上时,说明功率设备的工作功率很高,散热冷却机构已经无法满足功率设备产生热量的冷却需求,此时,同时启动散热冷却机构和蓄冷机构工作对冷却水箱进行冷却,利用蓄冷机构中存储的冷能补充散热冷却机构冷却能力的不足,短时间提供更大的冷却功率满足功率设备高功率工作的冷却需求;当冷却液温度低于比第一设定温度稍低的第三设定温度时,说明功率器件已经停止工作,此时,起到散热冷却机构工作对蓄冷机构进行冷却,补充蓄冷机构中存储的冷能,保证功率设备高功率工作时的冷却需要。
24、在一个具体的可实施方案中,所述散热冷却机构包括风冷散热机构和制冷机构,所述散热冷却机构的冷却方法包括如下步骤:
25、检测外部环境温度;
26、当外部环境温度高于设定环境温度时,利用制冷机构对蓄冷机构进行冷却;
27、当外部环境温度低于设定环境温度时,仅利用风冷散热机构对蓄冷机构或者冷却水箱进行冷却。
28、通过采用上述技术方案,当外部环境温度高于设定环境温度时,制冷机构的制冷能力较强而风冷散热机构的冷却效果较差,此时启动制冷机构对蓄冷机构进行冷却,并可以同时启动蓄冷机构对冷却水箱进行冷却;而当外部环境温度低于设定环境温度时,可能导致制冷机构无法启动,而风冷散热机构的冷却效果更好,此时根据需要仅利用风冷散热机构对蓄冷机构,或者对冷却水箱进行冷却。这样在保证冷却装置冷却效果的同时,减小了冷却机构的能量消耗,提高了冷却装置的冷却效率。
29、本技术提供的车载冷却系统,采用了本技术所提供的车载蓄冷冷却装置,也具有本技术的车载蓄冷冷却装置的优点。
30、综上所述,本技术包括以下至少一种有益技术效果:
31、1.在外冷却单元与内冷却单元之间设置了冷却水箱,利用冷却水箱中的冷却液循环对功率设备进行冷却,从而在功率设备突发大功率工作时提供较大的冷却功率,缓冲内冷却单元初始启动阶段冷却功率的不足,满足功率设备突发大功率工作时的冷却需要;
32、2.利用由蓄冷机构和散热冷却机构组成的内冷却单元,能够在功率设备低功率工作时,单独利用散热冷却机构对冷却水箱进行冷却,在功率设备高功率工作时同时利用蓄冷机构和散热冷却机构对冷却水箱进行冷却,利用较小功率的散热冷却机构满足功率设备短时间高功率工作的需要,并在功率设备的工作间隙利用散热冷却机构在蓄冷机构中存储冷能,保证后续功率设备高功率工作需要,减小了冷却装置的重量和体积,从而能够将冷却装置装载到车辆上,满足特定的功率设备,如激光武器高功率、高机动性的冷却需求;
33、3、利用由风冷散热机构和制冷机构组成的散热冷却机构,能够在低温环境下制冷机构的压缩机无法启动时,利用风冷散热机构驱动低温气流对蓄冷机构和冷却水箱进行冷却,在温度较高的环境中利用制冷机构,或者同时利用风冷散热机构对蓄冷机构和冷却水箱进行冷却,提高了冷却装置的环境适应能力,减小了冷却装置的能量消耗,提高了冷却装置的冷却功率;
34、4、利用设置在冷却水箱与内冷却单元之间连接液路上的三通比例调节阀,能够根据冷却水箱中冷却液的温度控制来自内冷却单元出液口的低温冷却液进入冷却水箱中的比例,从而精确控制冷却水箱中冷却液的温度保证外冷却单元的冷却效果。
1.一种车载蓄冷冷却装置,其特征在于,包括内冷却单元(1)、冷却水箱(2)和外冷却单元(3);所述内冷却单元(1)包括蓄冷机构(11)和散热冷却机构,所述散热冷却机构与所述冷却水箱(2)相连接,且通过换热器与所述蓄冷机构(11)相连接,所述蓄冷机构(11)通过换热器与所述冷却水箱(2)相连接,所述外冷却单元(3)连接在所述冷却水箱(2)与功率设备之间。
2.根据权利要求1所述的车载蓄冷冷却装置,其特征在于,所述散热冷却机构包括风冷散热机构(12)和制冷机构(13),所述蓄冷机构(11)包括蓄冷换热通道(111)和制冷蒸发通道(112),所述风冷散热机构(12)与所述蓄冷换热通道(111)和所述冷却水箱(2)相连接,所述制冷机构(13)与所述制冷蒸发通道(112)相连接。
3.根据权利要求2所述的车载蓄冷冷却装置,其特征在于,所述风冷散热机构(12)包括第一循环泵(121)、第一三通阀(122)、第二循环泵(123)、循环泵电磁阀(124)和风冷散热器(125),所述第一循环泵(121)连接在所述冷却水箱(2)与所述第一三通阀(122)的入口之间,所述第一三通阀(122)的一个出口与所述蓄冷换热通道(111)的一端相连接,所述蓄冷换热通道(111)的另一端与所述冷却水箱(2)相连接,所述第一三通阀(122)的另一个出口与所述第二循环泵(123)相连接,所述第二循环泵(123)与所述风冷散热器(125)相连接,所述风冷散热器(125)与所述冷却水箱(2)相连接,所述循环泵电磁阀(124)并联连接在所述第二循环泵(123)的两端。
4.根据权利要求2所述的车载蓄冷冷却装置,其特征在于,所述制冷机构(13)包括压缩机(131)、冷凝器(132)和膨胀阀(133),所述冷凝器(132)连接在所述压缩机(131)的出口与所述膨胀阀(133)之间,所述压缩机(131)的进口和所述膨胀阀(133)分别与所述制冷蒸发通道(112)的两端相连接。
5.根据权利要求2所述的车载蓄冷冷却装置,其特征在于,所述蓄冷机构(11)还包括相变材料通道(113),所述蓄冷换热通道(111)分别与所述制冷蒸发通道(112)和相变材料通道(113)相邻设置,形成为三通道换热器。
6.根据权利要求1所述的车载蓄冷冷却装置,其特征在于,所述外冷却单元(3)包括供液泵(31)、液冷换热器(32)和泄压阀(33),所述供液泵(31)连接在所述冷却水箱(2)与所述液冷换热器(32)之间,所述液冷换热器(32)设置在所述功率设备的产热部件上,且与所述冷却水箱(2)相连接,所述泄压阀(33)设置在所述供液泵(31)的出口与所述冷却水箱(2)之间。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的车载蓄冷冷却装置,其特征在于,所述冷却水箱(2)与所述内冷却单元(1)的连接液路上设置有三通比例调节阀(4),所述三通比例调节阀(4)的入口与所述内冷却单元(1)的出液口相连接,所述三通比例调节阀(4)的一个出口与所述冷却水箱(2)相连接,另一个出口与所述内冷却单元(1)的进液口相连接。
8.一种车载蓄冷冷却方法,其特征在于,利用根据权利要求1-7中任一项所述的车载蓄冷冷却装置对功率设备进行冷却,包括如下步骤:
9.根据权利要求8所述的车载蓄冷冷却方法,其特征在于,所述散热冷却机构包括风冷散热机构(12)和制冷机构(13),所述散热冷却机构的冷却方法包括如下步骤:
10.一种车载冷却系统,其特征在于,包括根据权利要求1-7中任一项所述的车载蓄冷冷却装置。