CN113541400A - 一种混凝土搅拌车及其上装系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混凝土搅拌车及其上装系统，包括用于驱动混凝土搅拌罐的驱动电机、供电连接驱动电机的高压电池包以及为高压电池包充电的发电机；驱动电机的控制器上设置有驱动电机控制器散热管路，发电机的控制器上设置有发电机控制器散热管路，高压电池包上设置有高压电池包散热管路；还包括水路装置，水路装置包括储存有冷却水的水箱、与水箱循环相连的电机散热循环管路、与水箱循环相连的电池散热循环管路；电机散热循环管路上还设置有水路切换装置，水路切换装置能够实现入口到第一出口及入口到第二出口的切换。

Description

一种混凝土搅拌车及其上装系统
技术领域
本发明涉及一种混凝土搅拌车及其上装系统，属于工程车辆冷却技术领域。
背景技术
随着国家基建的发展，混凝土搅拌车已经开始在上装系统中擦私用混合动力装置。混合动力是指燃料和电能的混合。发电机和电池的结合能够使得动力系统工作在最佳工况。
混凝土搅拌车是将已经在混凝土搅拌机利搅拌好的混凝土或砂浆运送到施工现场，车上装有圆筒型的搅拌罐，搅拌罐在整个运输过程中需要一直保持转动，保证混凝土有良好的和易性。混凝土搅拌车驱动搅拌罐转动的上装系统中动力源包括上装发电机和高压电池。在上装系统运行中，上装发电机、驱动电机会产生热量，若电机控制器的热量持续升高，会导致电机控制器工作不正常甚至损毁；高压电池当温度过高会产生起火风险，温度过低会导致容量降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种混凝土搅拌车及其上装系统，用以解决上装系统运行过程中电机温度过高和电池温度过高或过低的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：一种混凝土搅拌车的上装系统，包括用于驱动混凝土搅拌罐的驱动电机、供电连接驱动电机的高压电池包以及为高压电池包充电的发电机；驱动电机的控制器上设置有驱动电机控制器散热管路，发电机的控制器上设置有发电机控制器散热管路，高压电池包上设置有高压电池包散热管路；
还包括储存有冷却水的水箱；驱动电机控制器散热管路和发电机控制器散热管路与水箱通过管道连接形成电机散热循环管路，高压电池包散热管路与水箱通过管道连接形成电池散热循环管路；
电机散热循环管路上串联有电机冷却水泵，电机散热循环管路上在驱动电机控制器散热管路和发电机控制器散热管路的下游设置有电机冷却装置；
电池散热循环管路上串联有电池冷却水泵，电池包散热管路的下游设置有电池冷却装置；
电机散热循环管路上还设置有水路切换装置，驱动电机控制器散热管路或发电机散热管路的出口连接水路切换装置的入口，水路切换装置的第一出口连接电机散热循环管路的下游管道用于完成冷却水在电机散热循环管路中的循环，水路切换装置的第二出口用于连接电池散热循环管路上高压电池包散热管路的上游；水路切换装置能够实现入口到第一出口及入口到第二出口的切换；
当发电机控制器和/或驱动电机控制器温度高于第一设定值时，将水路切换装置切换为入口到第一出口联通；
当高压电池包温度低于第二设定值时，将水路切换装置切换为入口到第二出口联通。
这样做的有益效果为：在混凝土搅拌车的上装系统中设置可以独立运行的电机散热系统和电池散热系统，通过电机散热系统将电机控制器温度降低，通过电池散热系统将电池温度降低。同时还在电机散热系统和电池散热系统中增加一个换向阀，通过换向阀可以同时连接电机散热系统和电池散热系统。利用在系统工作过程中，电机控制器温度升高会导致为了使电机控制器温度降低的冷却水温度升高，形成高温冷却水，在系统内部增加利用换向阀将高温冷却水直接连接高压电池包，对高压电池包进行升温操作。通过在系统内部的水路循环实现给电机降温、电池升温和降温，操作更加方便，并且利用高温冷却水给电池降温，减少了一路对于电池单独升温的水循环，使得“废水”能够循环利用，节省资源。
进一步的，水路切换装置采用两位三通换向阀。
进一步的，电机冷却装置包括电机散热片和电机散热风扇，电机散热片设置在电机散热风扇形成的气流通道上。
进一步的，电池冷却装置包括电池散热片和电池散热风扇，电池散热片设置在电池散热风扇形成的气流通道上。
进一步的，还包括电机出水阀，所述电机出水阀设置在水路切换装置的第一出口到水箱之间的管道上。
这样做的有益效果为：通过在水路切换装置的第一出口到水箱之间的管道上设置有电机出水阀，防止在两位三通换向阀切换工作状态时，水压过大时损坏两位三通换向阀的阀芯。
进一步的，包括电池进水阀，电池进水阀设置在电池散热循环管路上的水箱与水路切换装置的第二出口之间。
进一步的，一种混凝土搅拌车，包括车辆底盘和上述所说的上装系统。
附图说明
图1是混凝土搅拌车上装系统水路装置原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
系统实施例：
本发明的混合动力混凝土搅拌车上装系统，包括混凝土搅拌罐驱动电机、上装系统发电机和上装系统电池包，上装系统发电机从车辆底盘取力用于给上装系统电池包充电，上装系统电池包供电连接混凝土搅拌罐驱动电机；混合动力混凝土搅拌车上装系统还包括混凝土搅拌车上装系统水路装置，用于系统水路循环以及电机控制器和电池包的温度控制。
如图1混凝土搅拌车上装系统水路装置原理图所示，该水路循环系统包括：控制器(图中未指出)、水箱、电机出水阀5、电机冷却装置(电机冷却装置包括电机散热片和电机散热风扇6，电机散热片设置在电机散热风扇6形成的气流通道上)、用于给发电机控制器散热的发电机控制器散热管路、用于给驱动电机控制器散热的驱动电机控制器散热管路、电机冷却水泵2、换向阀1、电池进水阀5、电池冷却水泵3、用于给高压电池包散热或制热的管路、电池冷却装置。在整个水路循环系统中，水箱用于给系统提供冷却水并且回收整个系统循环流动的水，水箱管道连接驱动电机控制器散热管路入口，同时驱动电机控制器散热管道出口还连接了发电机控制器散热管路入口，发电机控制器散热管路出口连接电机冷却装置，同时电机冷却装置通过电机出水阀4连接回水箱，构成整个电机散热系统的水路循环，电机散热系统的水路循环管路上设置有电机冷却水泵2，用于驱动冷却水在电机散热系统中循环。
水箱还连接高压电池包散热管路，在水箱与高压电池包散热管路入口之间设置有电池进水阀5，同时高压电池包散热管路出口连接电池冷却装置(电池冷却装置包括电池散热片和电池散热风扇7，电池散热片设置在电池散热风扇7形成的气流通道上)，电池冷却装置连接回水箱，构成整个电池包散热系统的水路循环，电池散热系统的水路循环管路上还设置有电池冷却水泵3，用于驱动冷却水在电池包散热系统中循环。
在发电机控制器散热管路出口与电机散热片之间设置有换向阀1，换向阀1采用一入两出结构，通过对阀芯的控制，实现入口与第一出口的联通，或者入口与第二出口的联通，具体的，可以采用两位三通换向阀；换向阀1的入口与发电机控制器散热管路的出口连接，换向阀第一出口与电机散热片入口连接，换向阀第二出口与电池包散热系统中电池包上游管路相连接。通过换向阀1可以选择将流经发电机控制器散热管路的冷却水流向电机散热片或者高压电池包散热管路。以实现将携带两个控制器的热量的冷却水用于为高压电池包的预热。
作为其他实施方式，也可以采用其他结构代替换向阀1，例如，将三通的一个口作为入水口，另两个口作为第一出口与第二出口，在第一出口和第二出口处分别设置电磁阀，通过控制两个电磁阀的通断实现水路的切换。
在整个上装系统的水路循环中，电机冷却水泵2和电池冷却水泵3可以任意设置在电机散热系统的水路循环管路和电池散热系统的水路循环管路上，但不能在电池冷却水泵2设置在电机冷却装置下游的同时，将电机冷却水泵3设置在水箱与水路切换装置的第二出口之间的电池散热循环管路上；防止在换向阀工作在第二出口时，冷却水因动力不足不能流向高压电池包散热管路。本实施例中，将电机冷却水泵2设置在驱动电机控制器散热管路上游，电池冷却水泵3设置在高压电池包散热管路上游。
水路装置在整个电机散热系统中，水箱为整个系统提供足够多的冷却水，电机冷却水泵2从水箱中抽取冷却水，将冷却水依次送入驱动电机控制器散热管路、发电机控制器散热管路中，驱动电机和发电机在工作过程中使得驱动电机控制器和发电机控制器发热，为了防止温度过高造成故障，将冷却水不断循环在驱动电机控制器散热管路和发电机控制器散热管路，使驱动电机控制器和发电机控制器温度降低至正常温度区间。在冷却水经过驱动电机控制器散热管路和发电机控制器散热管路后，冷却水水温升高，形成高温冷却水，高温冷却水流向电机散热片，电机散热片工作时打开电机散热风扇6，加速电机散热片周围的空气流动，使高温水迅速降温至环境温度。将降至环境温度的高温水通过电机出水阀4回到水箱，保证整个电机冷却水路环境工作畅通。
在电机散热系统中，当控制器检测到驱动电机控制器或发电机控制器温度高于设定温度Tm1后，控制打开电机冷却水泵2，使电机冷却水泵2工作，电机冷却水泵2抽取水箱中的冷却水，经过驱动电机控制器散热管路、发电机控制器散热管路、换向阀1(此时换向阀工作在第一出口，与电机散热片连接)，再通过电机冷却装置(此时冷却水流经电机散热片，但电机散热风扇不工作)、电机出水阀4流回水箱。电机控制器散热管路和发电机控制器散热管路分别在电机控制器和发电机控制器周围循环流动，降低电机控制器和发电机控制器的温度。
当控制器检测到驱动电机控制器或发电机控制器温度高于设定温度Tm2后，在原有控制器检测到驱动电机控制器或发电机控制器温度高于设定温度Tm1的基础上，按照高于设定温度Tm1的电机散热系统进行水路循环，但此时电机冷却装置内的电机散热风扇6工作，电机散热风扇6工作在低速状态，风扇转动，加速高温冷却水表面的空气流速，将温度降低至环境温度。
当控制器检测到驱动电机控制器或发电机控制器温度高于设定温度Tm3后，在控制器检测到驱动电机控制器或发电机控制器温度高于设定温度Tm2的基础上，按照原有高于设定温度Tm2的电机散热系统进行水路循环，但此时电机冷却装置内的电机散热风扇6工作在高速状态，风扇快速转动，更快的将高温冷却水温度降低。
水路装置系统中在整个电池散热系统中，电池进水阀5打开，电池冷却水泵3抽取水箱中的冷却水，将冷却水送入高压电池包散热管路内，高压电池包在整个工作过程中容易因为温度过高产生起火风险，为了避免该风险，将冷却水在高压电池包散热管路循环使高压电池包冷却达到正常工作温度，冷却水经过高压电池包散热管路之后升温为高温冷却水，高温冷却水流向电池散热片，电池散热片工作时会打开电池散热风扇7，电池散热风扇7加速电池散热片周围的空气流动，使水温迅速降至环境温度，同时流回水箱，形成循环。
在电池散热系统中，当控制器检测到高压电池包温度高于设定温度Tb1时，打开电池进水阀5，电池冷却水泵3抽取冷却水，并经过高压电池包散热管路，将工作中温度过高的高压电池包进行降温，高压电池包散热管路在高压电池包周围循环，对高压电池包进行降温，经由高压电池包散热管路后水温升高流向电池冷却装置再流回水箱，此时电池冷却装置内的电池散热风扇7不工作。
当控制器检测到高压电池包温度高于设定温度Tb2时，在高电压电池包温度高于设定温度Tb1的基础上，按照原有高于设定温度的Tb1的电池散热系统进行水路循环，但此时电池冷却装置内的电池散热风扇7工作在低速状态，风扇转动，加速高温冷却水表面的空气流速，将温度降低至环境温度。
当控制器检测到高压电池包温度高于设定温度Tb3时，在高压电池包温度高于设定温度Tb2的基础上，按照原有高于设定温度的Tb2的电池散热系统进行水路循环，但此时电池冷却装置内的电池散热风扇7工作在高速状态，风扇快速转动，更快的将高温冷却水温度降低。
当控制器检测到电池温度低于设定温度Tb4时，关闭电池冷却装置内的电池冷却风扇7和电池进水阀5。
同时本发明在对于高压电池包温度过低导致容量降低的情况，在系统内部设置了一个可以切换流动方向的换向阀1。如果在电池温度过低时，通过换向阀1将在驱动电机控制器或发电机控制器高温的情况下，经过驱动电机控制器水路装置和发电机控制器水路装置升温后的高温冷却水流向高压电池散热管路，使得高压电池包温度升高。
当高压电池包在低温环境中，控制器检测到电池包温度低于设定温度Tb5，且驱动电机控制器或发电机控制器温度高于设定温度Tm2时，关闭电机出水阀4、电池进水阀5，换向阀1工作在第二出口。水箱中的冷却水通过电机冷却水泵2、驱动电机控制器散热管路、发电机控制器散热管路，经过换向阀1流向电池冷却水泵3，经由电池冷却水泵3流向高压电池包散热管路、电池冷却装置回到水箱。在驱动电机控制器或发电机控制器温度过高的情况下，冷却水流经驱动电机控制器散热管路和发电机控制器散热管路后，冷却水温度升高，将高温冷却水流向高压电池包散热管路，通过高温冷却水对高压电池包进行升温。当控制器检测到电池包温度高于设定值Tb6或驱动电机控制器和发电机控制器温度低于设定温度Tm4时，将换向阀1切换至第一出口，停止热循环。
车辆实施例：
本实施例的车辆采用了上装系统，上装系统已在系统案例中介绍的足够清楚，此处不再赘述。

Claims (7)

1.一种混凝土搅拌车的上装系统，其特征在于，包括用于驱动混凝土搅拌罐的驱动电机、供电连接驱动电机的高压电池包以及为高压电池包充电的发电机；所述驱动电机的控制器上设置有驱动电机控制器散热管路，所述发电机的控制器上设置有发电机控制器散热管路，所述高压电池包上设置有高压电池包散热管路；
还包括储存有冷却水的水箱；驱动电机控制器散热管路和发电机控制器散热管路与水箱通过管道连接形成电机散热循环管路，高压电池包散热管路与水箱通过管道连接形成电池散热循环管路；
所述电机散热循环管路上串联有电机冷却水泵，电机散热循环管路上在驱动电机控制器散热管路和发电机控制器散热管路的下游设置有电机冷却装置；
所述电池散热循环管路上串联有电池冷却水泵，电池包散热管路的下游设置有电池冷却装置；
电机散热循环管路上还设置有水路切换装置，驱动电机控制器散热管路或发电机散热管路的出口连接所述水路切换装置的入口，水路切换装置的第一出口连接电机散热循环管路的下游管道用于完成所述冷却水在电机散热循环管路中的循环，水路切换装置的第二出口用于连接电池散热循环管路上高压电池包散热管路的上游；所述水路切换装置能够实现入口到第一出口及入口到第二出口的切换；
当所述发电机控制器和/或驱动电机控制器温度高于第一设定值时，将水路切换装置切换为入口到第一出口联通；
当所述高压电池包温度低于第二设定值时，将水路切换装置切换为入口到第二出口联通。
2.根据权利要求1所述的混凝土搅拌车的上装系统，其特征在于，所述水路切换装置采用两位三通换向阀。
3.根据权利要求2所述的混凝土搅拌车的上装系统，其特征在于，所述电机冷却装置包括电机散热片和电机散热风扇，所述电机散热片设置在电机散热风扇形成的气流通道上。
4.根据权利要求3所述的混凝土搅拌车的上装系统，其特征在于，所述电池冷却装置包括电池散热片和电池散热风扇，所述电池散热片设置在电池散热风扇形成的气流通道上。
5.根据权利要求4所述的混凝土搅拌车的上装系统，其特征在于，包括电机出水阀，所述电机出水阀设置在水路切换装置的第一出口到水箱之间的管道上。
6.根据权利要求5所述的混凝土搅拌车的上装系统，其特征在于，包括电池进水阀，所述电池进水阀设置在水箱与水路切换装置的第二出口之间的电池散热循环管路上。
7.一种混凝土搅拌车，其特征在于，包括车辆底盘和如权利要求1～6任意一项所述的上装系统。
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