CN106759617B

CN106759617B - 一种电池供电电动液压挖掘机的冷却系统

Info

Publication number: CN106759617B
Application number: CN201611126491.XA
Authority: CN
Inventors: 黄井泉; 黄平; 黄雁飞; 梁悦斌; 林坤; 张海俊; 莫有瑜; 唐拥军; 潘国远
Original assignee: Guangxi Yuchai Heavy Industry Co Ltd
Current assignee: Guangxi Yuchai Heavy Industry Co Ltd
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2019-10-29
Anticipated expiration: 2036-12-09
Also published as: CN106759617A

Abstract

一种电池供电电动液压挖掘机的冷却系统，该冷却系统由电动水泵带动冷却液流动，冷却液从冷却器流出，经过电机控制器、电机回到冷却器；使用直流电机带动风扇，采用吸风式冷却方式；由冷却液散热器与液压油散热器并联组成并联式冷却器；用空气带走冷却器的流量。直流电机由控制器进行智能控制，能够采用冷却液温度、电机温度、电机控制器温度、液压油温度作为控制条件进行设置，从而控制不同风扇的开启及风扇转速的高低，在冷却液和液压油温较低时风扇不转动或以低转速运转，获得低噪、高效、节能的冷却效果。

Description

一种电池供电电动液压挖掘机的冷却系统

技术领域

本发明涉及一种电池供电电动液压挖掘机的冷却系统，用于电池供电电动液压挖掘机的电动机、电机控制器、DC/DC、液压系统冷却。

背景技术

随着电池供电电动液压挖掘机的开发与应用，因整个机器由电池作为能量源，如何节约电能成为机器的单次充电能够工作时间持久的关键。传统电动液压挖掘机使用一个单独的电动机带动一个风扇对控制器、液压油进行冷却，不论温度多少，风扇一直以额定转速转动，噪音大，耗费电能。但在机器工作初期或工作强度不大时，机器温度不高无需冷却，此时风扇转动实属白白耗费电能，大大降低机器的单次充电能够工作时间。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种电池供电电动液压挖掘机的冷却系统，能够直接在由电池供电的电动液压挖掘机上使用，由控制器根据预设的温度值与采集的温度值进行比较计算，在不同的温度条件下采用不同的控制方式，最大程度节省冷却风扇能耗，延长机器能够工作时间，降低机器冷风扇引起的机外辐射噪音。

为解决上述问题，本发明的技术解决方案是：一种电池供电电动液压挖掘机的冷却系统，包括挖掘机平台、电动机、水管Ⅰ、水管Ⅱ、液压系统、DC/DC、水温传感器、电机控制器、水管Ⅲ、1水泵、水管Ⅳ、液压油散热器、冷却液散热器、导风罩、冷却风扇以及整机控制器，具体结构和工作方式为：

电动机安装在挖掘机平台左前方，为液压系统提供动力；水泵安装在挖掘机平台左后方，在散热器靠挖掘机平台中心侧；液压油散热器与冷却液散热器采用并联式组成散热器主体，冷却风扇通过导风罩安装在散热器侧面，以空气作为热交换介质，冷却方面为吸风式；电动机、DC/DC与电机控制器、水泵、散热器间用水管进行连接；经冷却液散热器冷却后的冷却液，由控制器根据冷却水温T_W、液压油温T_O、电机温度T_E、电机控制器温度T_C情况综合判断是否启动冷却功能；如控制器判断启动功能，启动水泵，冷却液从冷却液散热器经过进水管到电机控制器、电动机回到冷却液散热器形成循环；液压油在液压油散热器与液压系统间形成循环；控制器根据冷却水温T_W、液压油温T_O、电机温度T_E、电机控制器温度T_C情况综合判断是否启动冷却风扇及风扇转速大小；风扇转动后，空气从散热器到导风罩、风扇扇叶间流动，带走热量，达到降温的目的。

所述冷却液的循环路径为冷却液散热器→水泵→电机控制器→电动机→冷却液散热器，

所述电动机、电机控制器、DC/DC的冷却方式媒介为液体，

所述液压油的循环路径为液压油散热器→液压油进油管→液压系统→液压油回油管→液压油散热器，

所述以空气为热交换媒介，

所述空气的流动方式为吸风式即空气从散热器→导风罩→风扇扇叶→机器外部进行热交换冷却，

所述风扇电机为直流24V电机，电机的转速由控制器输出PWM信号进行控制，

所述电机控制器与DC/DC共用一块散热板进行冷却，安装在电动机上方；，

所述控制器采集的冷却水温T_W、电机温度T_E、电机控制器温度T_C信号，与冷却水温预设值T_WS、电机温度预设值T_ES、电机控制器温度预设值T_CS进行对比，如T_W≥T_WS1或TE≥T_ES1或T_C≥T_CS1，启动水泵进行冷却液循环，

所述控制器采集的冷却水温T_W、液压油温T_O、电机温度T_E、电机控制器温度T_C信号，与冷却水温预设值T_WS、液压油温预设值T_OS、电机温度预设值T_ES、电机控制器温度预设值T_CS进行对比，如T_WS2＞T_W≥T_WS1或T_OS2＞T_O≥T_OS1或T_ES2＞T_E≥T_ES1或T_CS2＞T_C≥T_CS1，风扇以低转速转动；如T_WS3＞T_W≥T_WS2或T_OS3＞T_O≥T_OS2或T_ES3＞T_E≥T_ES2或T_CS3＞T_C≥T_CS2，风扇以中转速转动；如T_W≥T_WS3或T_O≥T_OS3或T_E≥T_ES3或T_C≥T_CS3，风扇以高转速转动，

所述如T_O≥T_OS而T_W＜T_WS或T_E＜T_ES或T_C＜T_CS，仅启动液压油散热器侧的风扇而冷却液散热器侧的风扇不启动，

所述如T_W≥T_WS或T_E≥T_ES或T_C≥T_CS而T_O＜T_OS，仅启动冷却液散热器侧的风扇而液压油散热器侧的风扇不启动。

本发明的突出优点在于：

1、水泵的启动与风扇的转动以各采集信号端的温度值为先导条件，低温时不启动功能，靠自然冷却，转速按采集温度值的升高而升高。

2、减少机器低温时不必要的冷却，降低电能损耗。

3、以液体作为散热媒介，相比传统风冷效率更高。

4、降低机器机外噪音辐射。

附图说明

图1是本发明所述的电池供电电动液压挖掘机的冷却系统的安装布局图

图2是本发明所述的电池供电电动液压挖掘机的冷却系统的转接示意图。

图3是本发明所述散热器总成的主视图。

图4是本发明所述散热器总成的左视图。

图5是本发明所述的控制原理逻辑框图。

图6是本发明所述的风扇转速n与采集温度T的关系图。

具体实施方式

以下通过附图对本发明的技术方案进一步说明。

如图1至图4所示，本发明所述的电池供电电动液压挖掘机的冷却系统，包括1挖掘机平台、2电动机、3水管Ⅰ、4水管Ⅱ、5液压系统、6DC/DC、7水温传感器、8电机控制器、9水管Ⅲ、10水泵、11水管Ⅳ、12液压油散热器、13冷却液散热器、14导风罩、15冷却风扇、16控制器，具体结构和连接方式为：

电动机安装在挖掘机平台左前方，为液压系统提供动力；DC/DC与电机控制器共用同一块散热板，安装在电动机上方；水泵安装在挖掘机平台左后方，在散热器靠挖掘机平台中心侧；液压油散热器与冷却液散热器采用并联式组成散热器主体，冷却风扇通过导风罩安装在散热器侧面，以空气作为热交换介质，冷却方面为吸风式；电动机、DC/DC与电机控制器、水泵、散热器间用水管进行连接。

所述电动机、电机控制器、DC/DC的冷却方式媒介为液体，电机控制器与DC/DC共用一块散热板进行冷却，冷却液的循环路径为冷却液散热器→水泵→电机控制器→电动机→冷却液散热器。

如图2所示，液压油的冷却循环路径为液压油散热器→液压油进油管→液压系统→液压油回油管→液压油散热器，

如图1至图4所示，以空气为热交换媒介，空气的流动方式为吸风式即空气从散热器→导风罩→风扇扇叶→机器外部进行热交换冷却。风扇电机为直流24V电机，电机的转速由控制器输出PWM信号进行控制。

如图6所示，控制器根据风扇转速n与采集温度T之间的关系曲线控制风扇电机转速。

工作原理及过程：

如图5所示，控制器采集的冷却水温T_W、电机温度T_E、电机控制器温度T_C、液压油温T_O信号，与冷却水温预设值T_WS、电机温度预设值T_ES、电机控制器温度预设值T_CS、液压油温预设值T_OS进行对比。

1、如T_WS2＞T_W≥T_WS1或T_ES2＞T_E≥T_ES1或T_CS2＞T_C≥T_CS1，启动水泵进行冷却液循环；

2、如T_WS2＞T_W≥T_WS1或T_OS2＞T_O≥T_OS1或T_ES2＞T_E≥T_ES1或T_CS2＞T_C≥T_CS1，风扇以低转速转动；

3、如T_WS3＞T_W≥T_WS2或T_OS3＞T_O≥T_OS2或T_ES3＞T_E≥T_ES2或T_CS3＞T_C≥T_CS2，风扇以中转速转动；

3、如T_W≥T_WS3或T_O≥T_OS3或T_E≥T_ES3或T_C≥T_CS3，风扇以高转速转动；

4、如T_O≥T_OS而T_W＜T_WS或T_E＜T_ES或T_C＜T_CS，仅启动液压油散热器侧的风扇而冷却液散热器侧的风扇不启动；

5、如T_W≥T_WS或T_E≥T_ES或T_C≥T_CS而T_O＜T_OS，仅启动冷却液散热器侧的风扇而液压油散热器侧的风扇不启动。

Claims

1.一种电池供电电动液压挖掘机的冷却系统，包括挖掘机平台、电动机、水管、液压系统、DC/DC、水温传感器、电机控制器、水管Ⅲ、1水泵、水管Ⅳ、液压油散热器、冷却液散热器、导风罩、冷却风扇以及整机控制器，其特征在于，具体结构和连接方式为：

所述电动机安装在挖掘机平台左前方，为液压系统提供动力；水泵安装在挖掘机平台左后方，在散热器靠挖掘机平台中心侧；液压油散热器与冷却液散热器采用并联式组成散热器主体，冷却风扇通过导风罩安装在散热器侧面，以空气作为热交换介质，冷却方面为吸风式；电动机、DC/DC与电机控制器、水泵、散热器间用水管进行连接；经冷却液散热器冷却后的冷却液，由控制器根据冷却水温T_W、液压油温T_O、电机温度T_E、电机控制器温度T_C情况综合判断是否启动冷却功能；如控制器判断启动功能，启动水泵，冷却液从冷却液散热器经过进水管到电机控制器、电动机回到冷却液散热器形成循环；液压油在液压油散热器与液压系统间形成循环；控制器根据冷却水温T_W、液压油温T_O、电机温度T_E、电机控制器温度T_C情况综合判断是否启动冷却风扇及风扇转速大小；风扇转动后，空气从散热器到导风罩、风扇扇叶间流动，带走热量，达到降温的目的，控制器采集的冷却水温T_W、电机温度T_E、电机控制器温度T_C信号，与冷却水温预设值T_WS、电机温度预设值T_ES、电机控制器温度预设值T_CS进行对比，如T_W≥T_WS1或T_E≥T_ES1或T_C≥T_CS1，启动水泵进行冷却液循环；控制器采集的冷却水温T_W、液压油温T_O、电机温度T_E、电机控制器温度T_C信号，与冷却水温预设值T_WS、液压油温预设值T_OS、电机温度预设值T_ES、电机控制器温度预设值T_CS进行对比，如T_WS2＞T_W≥T_WS1或T_OS2＞T_O≥T_OS1或T_ES2＞T_E≥T_ES1或T_CS2＞T_C≥T_CS1，风扇以低转速转动；如T_WS3＞T_W≥T_WS2或T_OS3＞T_O≥T_OS2或T_ES3＞T_E≥T_ES2或T_CS3＞T_C≥T_CS2，风扇以中转速转动；如T_W≥T_WS3或T_O≥T_OS3或T_E≥T_ES3或T_C≥T_CS3，风扇以高转速转动；如T_O≥T_OS而T_W＜T_WS或T_E＜T_ES或T_C＜T_CS，仅启动液压油散热器侧的风扇而冷却液散热器侧的风扇不启动；如T_W≥T_WS或T_E≥T_ES或T_C≥T_CS而T_O＜T_OS，仅启动冷却液散热器侧的风扇而液压油散热器侧的风扇不启动。

2.根据权利要求1所述的电池供电电动液压挖掘机的冷却系统，其特征在于，电动机、电机控制器和DC/DC的冷却方式媒介为液体。

3.根据权利要求1所述的电池供电电动液压挖掘机的冷却系统，其特征在于，冷却液的循环路径为冷却液散热器→水泵→电机控制器→电动机→冷却液散热器。

4.根据权利要求1所述的电池供电电动液压挖掘机的冷却系统，其特征在于，液压油的循环路径为液压油散热器→液压油进油管→液压系统→液压油回油管→液压油散热器。

5.根据权利要求1所述的电池供电电动液压挖掘机的冷却系统，其特征在于，以空气为热交换媒介。

6.根据权利要求1所述的电池供电电动液压挖掘机的冷却系统，其特征在于，空气的流动方式为吸风式即空气从散热器→导风罩→风扇扇叶→机器外部进行热交换冷却。

7.根据权利要求1所述的电池供电电动液压挖掘机的冷却系统，其特征在于，风扇电机为直流24V电机，电机的转速由控制器输出PWM信号进行控制。

8.根据权利要求1所述的电池供电电动液压挖掘机的冷却系统，其特征在于，电机控制器与DC/DC共用一块散热板进行冷却，安装在电动机上方。