一种热控制系统、应用该系统的充气泵及其热控制方法

技术领域

本发明涉及充气泵技术领域，尤其涉及一种热控制系统、应用该系统的充气泵及其热控制方法。

背景技术

充气泵作为一种生活中常用的小设备在各种场合均可以用到，汽车胎压充气、骑行用户、篮球、游泳圈、气床等生活场景下均可以用到。目前市面上的电子充气泵大部分采用锂电池供电，在整个电动充气泵中，发热最为严重的是气缸组件、电机和电池部分。工作时，气缸温度大于电机温度大于电池温度；其中，汽缸温度甚至可超过100℃。

在使用充气泵时，如果没有进行散热，充气泵内部的整体温度偏高，电池在其中也会处于高温工作情况。长期工作在较高温的环境下，对于充气泵的内部组成元件的损害较大，会大大缩短产品使用寿命。还可能造成电池温度过高，出现化学物质泄漏、爆炸等隐患。

同时，若只考虑充气泵散热的问题，由于充气泵可能出现的不同的应用场景，一旦充气泵在低温环境下工作时，电池的温度则会受外界影响。而锂电池的工作温度一般为-20℃至65℃，当锂电池处于低温工作时，会出现放电能力变弱，容量变少的问题，其容量甚至只有常温(25℃)容量的50％，严重影响了整机的充气性能和续航情况。

发明内容

本发明提供一种热控制系统、应用该系统的充气泵及其热控制方法，用于解决充气泵内锂电池常温使用发热及低温使用性能下降的问题，有效延缓气缸、电池等部件寿命衰减，并充分保证锂电池供电效率。

本发明提供一种热控制系统，包括壳体、设置于所述壳体内的第一热源和第二热源，所述壳体在靠近所述第一热源和第二热源处分别设置有第一气孔和第二气孔，所述第一气孔与第二气孔之间形成有供气体流动的气流流道；所述壳体内还设置有气流控制组件，所述气流控制组件包括：

风扇，位于所述第一气孔和第二气孔之间，用于控制气流在所述气流流道内的流动；以及

驱动件，与所述风扇相连，用于驱动所述风扇正转或反转。

在一个实施方式中，还包括设置于壳体内的温度检测装置，所述温度检测装置包括：

第一温度传感器，设置于所述第一热源处，用于检测第一热源处的温度；

第二温度传感器，设置于所述第二热源处，用于检测第二热源处的温度；以及

控制器，与所述第一温度传感器、第二温度传感器及驱动件电性连接，用于控制所述风扇的转向及转速。

通过本实施方式，第一温度传感器和第二温度传感器能够分别检测第一热源和第二热源处的温度，进而配合控制器，以实现对风扇转向和转速的控制。

在一个实施方式中，所述第一温度传感器和第二温度传感器均设置于所述壳体内远离气流流道的位置。通过本实施方式，由于风道可能导致第一热源和第二热源出现局部温度不均的情况，故避免将第一温度传感器和第二温度传感器设置于气流量较大的位置，防止检测结果受温度分布不均的影响，有助于提高检测结果的精确性。

在一个实施方式中，所述驱动件在所述壳体内的位置靠近所述气流流道，气流在沿所述气流流道流动时流经所述驱动件。通过本实施方式，气流在沿气流流道流动时流经驱动件，能够对驱动件起到散热作用，避免驱动件长期高温工作，有助于延长驱动件的使用寿命。

本发明还提供一种充气泵，包括上述的热控制系统。

在一个实施方式中，所述第一热源和第二热源分别为气缸和供电元件，所述壳体在气缸或供电元件位置设置有充气气嘴，所述充气气嘴与所述气缸的进出气口相通。

在一个实施方式中，所述供电元件采用钛上酸锂电池。通过本实施方式，借助钛酸锂电池本身所具备的热分解温度高，安全性好以及低温性能突出的优势，配合气流控制，使得充气泵可以在更为艰苦的环境下工作。

本发明还提供了一种热控制方法，应用于上述的充气泵，其包括以下步骤：

S1、检测供电元件的温度T

S2、根据供电元件的温度T

在一个实施方式中，在步骤S2中，比较供电元件的温度T

当供电元件的温度T

当供电元件的温度T

通过本实施方式，风扇正转时，气体从第二气孔进，然后沿气流流道流动；在此过程中，气流依次流经供电元件、驱动件及气缸，气体携带供电元件、驱动件及气缸的热量从第一气孔排出，实现散热。风扇反转时，气体从第一气孔进入壳体，并依次流经气缸、驱动件和供电元件；此时，气体将携带气缸和驱动件的热量，在经过供电元件时为其补充热量，防止供电元件工作温度过低而降低性能。

在一个实施方式中，在步骤S2中，通过采集实验数据，建立风扇转速与供电元件的温度T

综上所述，与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：利用驱动件驱动风扇正转或反转，以控制气体在气流流道中的流向，进而控制壳体内热量流动，可同时解决充气泵内锂电池常温使用发热及低温使用性能下降的问题，可有效延缓气缸、电池等部件寿命衰减，并充分保证锂电池供电效率。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是本发明一个实施例中一种充气泵的结构示意图；

图2是本发明一个实施例中一种热控制方法的控制逻辑示意图。

附图标记：1、壳体；101、充气气嘴；102、第一气孔；103、第二气孔；2、气缸；3、供电元件；4、驱动件；5、气流流道；6、风扇；7、收纳盒；8、第一温度传感器；9、第二温度传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行清楚、完整地描述。

参见附图1，一种充气泵，包括壳体1，壳体1一侧开设有充气气嘴101。同时，壳体1内还分别设置有气缸2、供电元件3及驱动件4；其中，气缸2设置于壳体1内靠近充气气嘴101位置，气缸2的进出气口与充气气嘴101相通；供电元件3可设置于壳体1内与充气气嘴101位置相对的一侧，驱动件4设置于气缸2与供电元件3之间，其通过导线与供电元件3相连，并与气缸2的活塞杆传动连接。

本实施例中，为保证充气泵的使用寿命，上述供电元件3可以采用钛酸锂电池，也可根据需要选择其他蓄电池，对此不作具体限制。

工作时，供电元件3为驱动件4供电，驱动件4带动气缸2中活塞运动；抽气时，活塞向外运动，气体进入壳体1内部；而向待充气物品中打气时，活塞向内运动，压缩气体，将气体推入充气物品中。

参见附图1，为保证充气泵内零部件散热效果，壳体1上其中相对两侧分别设置有第一气孔102和第二气孔103；其中，第一气孔102可设置于充气气嘴101所在一侧，使得第一气孔102靠近壳体1内部的气缸2；第二气孔103可设置于壳体1上与充气气嘴101相对的一侧。如此，壳体1内于第一气孔102与第二气孔103之间将形成一条供气体流动的气流流道5。

本实施例中，上述驱动件4可以采用双轴电机；双轴电机其中一输出轴可通过减速器等传动部件与气缸2的活塞杆传动连接；双轴电机另一输出轴连接有风扇6，双轴电机可带动风扇6正转或反转。通过双轴电机及风扇6，即可实现对壳体1内气体流向的控制，故驱动件4与风扇6可共同构成用于控制气体流动的气流控制组件。

具体设置时，可以将驱动件4设置于靠近气流流道5位置；由于风扇6随驱动件4设置于第一气孔102与第二气孔103之间，风扇6可以控制气体在气流流道5内的流向，即气体可以从第一气孔102进入、第二气孔103排出，也可以从第二气孔103进入、第一气孔102排出；气体流动时，气体能够带走气缸2、驱动件4及供电元件3的热量，从而对三者起到散热作用。

应注意的是，上述第一气孔102和第二气孔103在壳体1上具体的位置可以根据设计需求进行优化，只需确保气体在进入壳体1后可流经气缸2、驱动件4及供电元件3即可，对其具体位置不作限制。

并且，当供电元件3采用锂电池时，由于锂电池可能存在的不同的应用场景，锂电池不仅仅有散热需求，也可能存在补热需求。例如，当充气泵整体在低温环境下使用时，锂电池实际工作温度可能低于其正常工作温度；此时，驱动件4带动风扇6转动，控制气体从第一气孔102进入壳体1，随后气体沿气流流道5依次流经气缸2和驱动件4，并将气缸2和驱动件4散发的热量带给供电元件3，最终气体从第二气孔103排出；如此，该充气泵也可实现对供电元件3必要时的补热功能。

如附图1所示，本实施例中，为提高充气泵使用的便捷性，壳体1内还可设置一用于存放气嘴、充气管道等配件的收纳盒7，收纳盒7和驱动件4可分设上述气流流道5两侧。当然，由于收纳盒7仅供收纳使用，其具体位置也可不作具体限定，可以根据实际设计需求进行优化调整，只需确保壳体1内部形成畅通的气流流道5即可。

参见附图1，本发明还提供了一种应用于上述充气泵的热控制系统，用于优化对壳体1内各部件的温度控制。

具体的，充气泵正常工作时，气缸2、驱动件4及供电元件3构成三大发热部件；正常情况下，气缸2的温度>驱动件4的温度>供电元件3的温度。其中，气缸2的温度甚至可超过100℃。

本实施例中，上述气缸2和供电元件3分别构成第一热源和第二热源，气缸2温度最高，而供电元件3性能受温度影响最大，故气缸2与供电元件3为最需关注的部件。

为实现对气缸2和供电元件3精确温控，该热控制系统包括温度检测装置以及上述气流空组件，气流控制组件前文已作详细阐述，在此不多赘述。

如附图1所示，本实施例中，上述温度检测装置包括第一温度传感器8、第二温度传感器9及配套的控制器(图中未示出)。第一温度传感器8设置于气缸2处，用于检测气缸2的温度；第二温度传感器9设置于供电元件3处，用于检测供电元件3的温度；控制器可采用PLC控制器，其与第一温度传感器8、第二温度传感器9及上述驱动件4电性连接，其可通过控制驱动件4来控制风扇6的转向及转速。通过PLC控制器及温度传感器来实现温度检测的方案属于本领域的公知常识，对此本实施例不作赘述。

为保证温度检测的精确性，上述第一温度传感器8和第二温度传感器9优选设置于壳体1内偏离气流流道5的位置，而避免将其设置于气流流道5中气流量较大的位置，防止气流散热使得气缸2和供电元件3温度局部分布不均而导致检测结果出现过大偏差。当然，对于第一温度传感器8和第二温度传感器9的具体设置位置，本实施例不作具体限定，只需在满足上述条件的情况下确保二者可分别检测到气缸2和供电元件3温度即可。

实际应用时，借助上述第一温度传感器8，本实施例还可对气缸2实现气缸2保护功能，即在充气泵工作时，当检测到气缸2温度超过预设上限温度T时，控制器控制驱动件4停止工作，等待气缸2冷却至温度T0时，控制器控制驱动件4重新启动，充气泵再次开始充气。其中，T和T0的具体数值可根据每款气缸2的温度与寿命的关系进行设置，具体型号的气缸2的参数虽均为已知，但由于每款气缸2的具体参数不一，在此不多赘述。

同时，本发明提供了一种应用上述热控制系统来控制充气泵内部温度的热控制方法，其包括以下步骤：

S1、检测供电元件3的温度T

S2、根据供电元件3的温度T

具体的，在步骤S1中，利用上述温度检测装置即可实现对供电元件3和气缸2的温度检测，其具体原理不再赘述。

参见附图2，在步骤S2中，控制风扇6转向的具体逻辑为：

当供电元件3的温度T

当供电元件3的温度T

同时，通过上述热控制系统还可实现对风扇6的转速的控制：通过采集实验数据，建立风扇6的转速与供电元件3的温度T

具体的，在风扇6转向一定的情况下，风扇6的转速将直接影响充气泵内各部件的温度，即风扇6的转速与供电元件3的温度T

应注意的是，由于风扇6的转速与供电元件3的温度T

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。