液位报警装置、方法、冷却系统和车辆
技术领域
本公开涉及车辆领域，具体地，涉及一种液位报警装置、方法、冷却系统和车辆。
背景技术
副水箱被应用于车辆(包括传统车辆、新能源车辆等)的冷却系统中，主要用于储存冷却液。副水箱中会设置液位传感器，用以检测冷却液的液位。然而，在车辆行驶过程中，冷却液有时会涌向副水箱的一侧，导致另一侧液位降低，这时布置在副水箱的中间或者另一侧的液位传感器就会感知到液位过低，导致低液位误报警。
发明内容
本公开的目的是提供一种液位报警装置、方法、冷却系统和车辆，能够大大降低低液位误报警。
根据本公开的第一实施例，提供一种液位报警装置，包括：液位检测器，用于检测副水箱内冷却液的液位；控制器，用于在所述液位持续低于预设低液位阈值的时长大于预警维持时间阈值的情况下，控制报警器进行低液位报警。
可选地，所述液位检测器包括：阿基米德永磁场模块，用于产生永磁场，并基于阿基米德原理漂浮在所述冷却液的液面上；液位信号发生模块，该液位信号发生模块包括磁簧-电阻电路，其中：在所述阿基米德永磁场模块的高度低于所述预设低液位阈值时，所述磁簧-电阻电路中的磁簧开关受所述永磁场的作用而闭合，所述液位信号发生模块产生用于指示所述冷却液的液位低于所述预设低液位阈值的信号并将该信号发送给所述控制器；在所述阿基米德永磁场模块的高度高于所述预设低液位阈值时，所述磁簧开关(16131)断开，所述液位信号发生模块借助所述磁簧-电阻电路中、与所述磁簧开关并联的电阻产生用于指示所述冷却液的液位高于所述预设低液位阈值的信号并将该信号发送给所述控制器。
可选地，所述液位信号发生模块还包括：联接器，该联接器)将所述磁簧-电阻电路与所述控制器电连接；信号发生模块壳体，该信号发生模块壳体是所述联接器和所述磁簧-电阻电路的载体。
可选地，所述联接器还被用作与所述副水箱安装的卡固结构。
可选地，所述阿基米德永磁场模块包括：阿基米德环圈，该阿基米德环圈环绕在所述信号发生模块壳体外部；以及永磁体，该永磁体嵌入在所述阿基米德环圈内部。
可选地，所述液位检测器还包括低位承托柱，用于承托所述阿基米德永磁场模块。
根据本公开的第二实施例，提供一种液位报警方法，包括：检测副水箱内冷却液的液位；在所述液位持续低于预设低液位阈值的时长大于预警维持时间阈值的情况下，控制报警器进行低液位报警。
可选地，所述检测副水箱内冷却液的液位，包括：通过利用磁簧开关在所述液位低于所述预设低液位阈值时导通、在所述液位高于所述预设低液位阈值时断开，来检测所述副水箱内冷却液的液位。
根据本公开的第三实施例，提供一种冷却系统，该系统包括：副水箱；以及根据本公开第一实施例所述的液位报警装置。
根据本公开的第四实施例，提供一种车辆，包括根据本公开第三实施例所述的冷却系统。
通过采用上述技术方案，在检测到冷却液的液位低于预设低液位阈值时，不是立即进行低液位报警，而是会观察一段时间，如果在该段时间内冷却液的液位持续低于预设低液位阈值，则进行报警以提示用户检查需要被冷却的机构和冷却系统，否则就不进行报警，这样就大大减小了低液位误报警，提升了用户体验，避免了现有技术中因“经常性”误报警引起用户对报警信息“不理会”而造成的冷却系统性能衰减，提高了发动机(或新能源汽车电机、控制元件等)使用寿命和整车稳定性，并减少了车辆维护成本。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据本公开一种实施例的液位报警装置的示意框图。
图2是根据本公开一种实施例的液位检测器的示意结构图。
图3是根据本公开一种实施例的液位检测器的液位信号发生模块和阿基米德永磁场模块的示意结构图。
图4是根据本公开一种实施例的液位信号发生模块中的磁簧-电阻电路的示意结构图。
图5是根据本公开一种实施例的冷却系统的示意结构图。
图6是根据本公开一种实施例的副水箱的示意结构图。
图7是根据本公开一种实施例的液位报警方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
图1是根据本公开一种实施例的液位报警装置的示意框图。如图1所示，该液位报警装置包括液位检测器16和控制器10。液位检测器16用于检测副水箱4内冷却液的液位。控制器10用于在液位持续低于预设低液位阈值的时长大于预警维持时间阈值的情况下，控制报警器11进行低液位报警。
液位检测器16可以是任意类型的能够对液位进行检测的设备。
副水箱4的主要功能是加液储液、回流蒸汽、提供膨胀空间及维持系统压力等，其是保证车辆冷却系统正常工作的重要部件，也是维持发动机(或新能源汽车电机、控制元件等)运行及使用寿命的重要部件。
控制器10可以采用各种类型的处理器来实现，例如单片机、现场可编程门阵列等等。
预设低液位阈值指的是副水箱4内不影响冷却系统性能的下限液位。如果冷却循环中缺少冷却液，冷却循环中会进入空气，大幅降低冷却系统的性能，冷却系统的性能衰减又会影响发动机(或新能源汽车电机、控制元件等)的正常工作，甚至造成发动机(或新能源汽车电机、控制元件等)损坏或寿命降低，严重影响整车可靠性、车辆使用寿命，严重时可能引发事故危机、人身财产安全。因此，副水箱4内的冷却液的液位不能低于预设低液位阈值。
预警维持时间阈值可以根据经验进行设置。
通过采用上述技术方案，在检测到冷却液的液位低于预设低液位阈值时，不是立即进行低液位报警，而是会观察一段时间，如果在该段时间内冷却液的液位持续低于预设低液位阈值，则进行报警以提示用户检查需要被冷却的机构和冷却系统，否则就不进行报警，这样就大大减小了低液位误报警，提升了用户体验，避免了现有技术中因“经常性”误报警引起用户对报警信息“不理会”而造成的冷却系统性能衰减，提高了发动机(或新能源汽车电机、控制元件等)使用寿命和整车稳定性，并减少了车辆维护成本。
图2是根据本公开一种实施例的液位检测器的示意结构图。图3是根据本公开一种实施例的液位检测器的液位信号发生模块和阿基米德永磁场模块的示意结构图。图4是根据本公开一种实施例的液位信号发生模块中的磁簧-电阻电路的示意结构图。
如图2所示，液位检测器16包括阿基米德永磁场模块162和液位信号发生模块161。
阿基米德永磁场模块162用于产生永磁场，并基于阿基米德原理漂浮在冷却液的液面上。由于阿基米德永磁场模块162是漂浮在冷却液的液面上，所以当冷却液的液位发生变化时，阿基米德永磁场模块162在副水箱4内的高度位置也会跟随冷却液的液位而发生变化，由阿基米德永磁场模块162产生的永磁场在副水箱4内的高度位置也会跟随冷却液的液位而发生变化。
液位信号发生模块161包括磁簧-电阻电路1613(如图3所示)。在阿基米德永磁场模块162的高度低于预设低液位阈值时，磁簧-电阻电路1613中的磁簧开关16131(如图4所示)受阿基米德永磁场模块162产生的永磁场的作用而闭合，液位信号发生模块161产生用于指示冷却液的液位低于预设低液位阈值的信号并将该信号发送给控制器10。在阿基米德永磁场模块162的高度高于预设低液位阈值时，磁簧开关16131断开，液位信号发生模块161借助磁簧-电阻电路1613中、与磁簧开关16131并联的电阻R2(如图4所示)产生用于指示冷却液的液位高于预设低液位阈值的信号并将该信号发送给控制器10。
继续参考图2，液位检测器16还可以包括低位承托柱163，用于承托阿基米德永磁场模块162。
接下来参考图3。液位信号发生模块161除了包括磁簧-电阻电路1613之外，还可以包括联接器1611和信号发生模块壳体1612。联接器1611将磁簧-电阻电路1613与控制器10电连接。例如，联接器1611内可以包含与线路连接的接插件，通过该接插件能够实现与控制器10的电连接。另外，联接器1611还可以被用作与副水箱4安装的卡固结构，通过该卡固结构，液位信号发生模块161就能够被固定在副水箱4上。信号发生模块壳体1612是联接器1611和磁簧-电阻电路1613的载体。例如，磁簧-电阻电路1613可以被布置在信号发生模块壳体1612内。
继续参考图3。阿基米德永磁场模块162可以包括阿基米德环圈1621和永磁体1622。阿基米德环圈1621环绕在信号发生模块壳体1612外部。这样，既能够确保阿基米德环圈1621不会在副水箱4内四处漂移，又能够确保在冷却液的液位发生变化时，阿基米德环圈1621的高度沿着信号发生模块壳体1612而随着冷却液液位的变化而变化。永磁体1622嵌入在阿基米德环圈1621内部，使得永磁体1622的高度随着阿基米德环圈1621高度的变化而变化。通过采用如此配置的阿基米德永磁场模块162，能够在车辆行驶过程中，使得阿基米德环圈1621的高度随冷却液液面高度变化而正相关变化，进而永磁体1622随阿基米德环圈1621高度变化而正相关变化，进而永磁场随永磁体1622高度变化而正相关变化。
参见图4的磁簧-电阻电路1613，电阻R1和R2串联连接在电源正极16132与电源负极16133之间，电阻R2与磁簧开关16131并联。本公开不限制与磁簧开关16131并联的电阻的数量。另外，图4所示的磁簧-电阻电路1613仅是示例。
磁簧开关16131由两个或多个磁簧片(例如带磁簧片)构成。磁簧片(通常由铁和镍这两种金属所组成)密封在玻璃管内。磁簧片呈重迭状况，但中间间隔有小间隙，外部适当的磁力作用将会使磁簧片接触，进而使得磁簧开关16131导通。一旦磁场远离磁簧片，则磁簧片将返回其原来的位置，使得磁簧开关16131断开。因此，液位信号发生模块161和阿基米德永磁场模块162共同构成了磁簧继电通断装置。
图4的磁簧-电阻电路1613的工作原理如下：如果磁簧开关16131断开，则电流从电源正极16132流入，通过电阻R1后通过电阻R2，然后电流从电源负极16133流出，形成电路信号A，用于指示冷却液的液位高于预设低液位阈值；如果磁簧开关16131导通，电流从电源正极16132流入，通过电阻R1后通过磁簧开关16131，然后流入电源负极16133，形成电路信号B，用于指示冷却液的液位低于预设低液位阈值。这样，不同的电路信号就代表了不同的液位高度判断，进而使得控制器10能够据此进行预警判断。
通过采用如上所述的液位检测器16，能够简便地对冷却液的液位进行检测。
图5是根据本公开一种实施例的冷却系统的示意结构图。如图5所示，该冷却系统包括副水箱4以及前面描述的根据本公开实施例的液位报警装置。
继续参考图5，该冷却系统还包括需要被冷却的机构1、风扇2、散热器3、副水箱4、散热器进水管路5、散热器出水管路6、副水箱出水管路7、发动机除气管路8、散热器除气管路9和报警器11。
需要被冷却的机构1可以为发动机，例如应用于传统燃料能源的内燃机。需要被冷却的机构1还可以为但不限于新能源或清洁能源动力的电机、氢燃料电堆、控制器、电力转化装置、燃气发动机、乙醇发动机等新能源或清洁能源汽车有散热需求的部件。
在需要被冷却的机构1内部水泵的作用下，冷却液由需要被冷却的机构1经过散热器进水管路5进入散热器3内部，再经由散热器出水管路6回到需要被冷却的机构1中，形成封闭的散热水循环。冷却液经过散热器3内部时，热量传递给散热器。在风扇2的作用下，气流经过散热器间隙时带走热量，从而达到给需要被冷却的机构1散热的目的。
散热水循环是封闭的，发动机不断给冷却液加热，产生两个问题：1、冷却液体积会发生很大的膨胀，最终压力过大发生失效和泄漏，严重损害需要被冷却的机构1以及整个冷却系统；2、会产生大量空气与冷却液混合的气泡，这些气泡会严重损害需要被冷却的机构1以及整个冷却系统。
为解决这两大问题，冷却系统中须设置除气循环装置，即设置副水箱及其管路以用于解决冷却液被加热后的膨胀问题，解决气泡对需要被冷却的机构1和整个冷却系统的损害问题。从副水箱4的加注口13向整个冷却系统加注冷却液。同时，副水箱4内设置液位检测器16，当冷却系统中冷却液过少时发出相应信号。
副水箱4须布置于整个冷却系统的最高点，即高于发动机水套、散热器及相应管路最高点，这样加注冷却液时系统维持较适宜的正压，便于加注和空气排出。副水箱4通过副水箱出水管路7与需要被冷却的机构1水泵接口连接，与散热器出水管路6中的冷却液共同进入需要被冷却的机构1。需要被冷却的机构1顶部除气口通过发动机除气管路8连接副水箱4顶部，用于将需要被冷却的机构1中空气导出至副水箱4中。散热器3顶部除气口通过散热器除气管路9连接副水箱4顶部，用于将散热器3中空气导出至副水箱4中。通过副水箱4向冷却系统加注冷却液时，冷却液从副水箱4进入副水箱出水管路7，再通过各管路进入需要被冷却的机构1和散热器3。冷却液在需要被冷却的机构1和散热器3液位逐渐升高，将上部空气分别经发动机除气管路8和散热器除气管路9导入到副水箱4中，空气被导出，冷却液进入冷却系统。需要被冷却的机构1运行时，温度不断升高，冷却液被加热产生大量气泡，这些气泡与冷却液组成水气混合物，如果不及时排出，其在水泵压力下对发动机及冷却系统内部进行冲击，将损害发动机及整个冷却系统。本申请中，水气混合物能够分别经发动机除气管路8和散热器除气管路9导入到副水箱4中，在副水箱中进行液气分离，空气留在副水箱中，冷却液经副水箱出水管路7回到需要被冷却的机构1中。
图6是根据本公开一种实施例的副水箱的示意结构图。如图6所示，副水箱4包含副水箱本体12、加注口盖13、副水箱出水口14、除气口15等。副水箱本体12是所有其他结构的载体；加水口盖13位于副水箱本体12顶部，用于加注冷却液；副水箱出水口14位于副水箱本体12底部，连接需要被冷却的结构1的水泵用于出水；除气口15通过管路连接需要被冷却的机构1或散热器3顶部，用于引入发动机或散热器的回流液汽。
根据本公开的又一实施例，提供一种车辆，包括根据本公开实施例的冷却系统。
图7是根据本公开一种实施例的液位报警方法的流程图。如图7所示，该方法包括以下步骤：
在步骤S71中，检测副水箱内冷却液的液位；
在步骤S72中，在液位持续低于预设低液位阈值的时长大于预警维持时间阈值的情况下，控制报警器进行低液位报警。
通过采用上述技术方案，在检测到冷却液的液位低于预设低液位阈值时，不是立即进行低液位报警，而是会观察一段时间，如果在该段时间内冷却液的液位持续低于预设低液位阈值，则进行报警以提示用户检查需要被冷却的机构和冷却系统，否则就不进行报警，这样就大大减小了低液位误报警，提升了用户体验，避免了现有技术中因“经常性”误报警引起用户对报警信息“不理会”而造成的冷却系统性能衰减，提高了发动机(或新能源汽车电机、控制元件等)使用寿命和整车稳定性，并减少了车辆维护成本。
可选地，检测副水箱内冷却液的液位，包括：通过利用磁簧开关在液位低于预设低液位阈值时导通、在液位高于预设低液位阈值时断开，来检测副水箱内冷却液的液位。
根据本公开实施例的方法中各个步骤的具体实现方式已经在根据本公开实施例的有关装置中进行了详细描述，此处不再赘述。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
