CN114173524B - 用于工程机械的散热系统及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械领域，公开了一种用于工程机械的散热系统及工程机械。工程机械包括底盘部分和上装部分，散热系统包括：第一散热装置，用于所述底盘部分的散热；以及第二散热装置，用于所述上装部分的散热。在本技术方案中，工程机械可以为搅拌车，在搅拌车的上装部分独立设置散热装置，将搅拌车的底盘部分和上装部分的散热装置分开且独立布置，相比现有技术中配备一体散热系统，本技术方案中，由于可以将底盘部分和上装部分分开考虑，所以管路布置较为简单，管路较短且弯头较少，沿程阻力较小，降低散热系统的消耗功率；第一散热装置和第二散热装置的布置更有针对性，更能满足上装部分的散热需求。

Description

用于工程机械的散热系统及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体地涉及一种用于工程机械的散热系统及工程机械。

背景技术

搅拌车是一种可用来运送建筑用混凝土的专用卡车，这类卡车上都装置圆筒型的搅拌筒以运载混合后的混凝土。在运输过程中会始终保持搅拌筒转动，以保证所运载的混凝土不会凝固。

搅拌车上需要进行散热或者温度控制的部件较多，比如底盘部分的驱动电机及其驱动器、上装部分的电机及其驱动器、电池组和电源系统等等，目前的搅拌车上配备一体散热系统，由中心控制器统一控制，散热系统中的管路较长且弯头较多，管路较为复杂且沿程阻力较大，散热消耗功率较高。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明实施例提供了一种用于工程机械的散热系统及工程机械。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于工程机械的散热系统，工程机械包括底盘部分和上装部分，散热系统包括：

第一散热装置，用于底盘部分的散热；以及

第二散热装置，用于上装部分的散热。

在本发明实施例中，上装部分包括电机和电机驱动器，第二散热装置包括：

散热器，用于增大散热面积；

水泵，用于泵送冷却液，使得所述冷却液在所述散热器与所述上装部分之间循环流动来进行降温；

散热风扇，使得风吹过散热器的翅片表面以进行热交换，从而带走热量并降低所述冷却液的温度；

第一温度传感器，设置于电机的内部，用于检测电机的第一内部温度；

第二温度传感器，设置于电机驱动器的内部，用于检测电机驱动器的第二内部温度；以及

控制器，被配置成根据第一内部温度和第二内部温度来控制水泵的工作状态和/或调节散热风扇的转速。

在本发明实施例中，散热风扇包括第一散热风扇和第二散热风扇，控制器被配置成根据第一内部温度和第二内部温度来控制水泵的工作状态和/或调节散热风扇的转速包括：

控制器被配置成：

在第一内部温度和第二内部温度中的较大一者超过第一预设温度的情况下，控制水泵开启；

在较大一者超过第二预设温度的情况下，控制第一散热风扇开启，并根据较大一者调节第一散热风扇的转速，其中，第二预设温度大于第一预设温度；

在较大一者超过第三预设温度的情况下，控制第一散热风扇以最大转速运行，控制第二散热风扇开启，并根据较大一者调节第二散热风扇的转速，其中，第三预设温度大于第二预设温度。

在本发明实施例中，控制器被配置成根据第一内部温度和第二内部温度控制水泵的工作状态和/或调节散热风扇的转速包括控制器被配置成：

在第一内部温度和第二内部温度中的较大一者超过第四预设温度的情况下，控制第一散热风扇和第二散热风扇均以最大转速运行，其中，第四预设温度大于第三预设温度。

在本发明实施例中，控制器还被配置成：

在第一内部温度和第二内部温度中的较大一者超过第五预设温度的情况下，降低电机的运行功率，其中，第五预设温度大于第四预设温度。

在本发明实施例中，散热系统还包括：

第三温度传感器，设置于散热器的出口位置，用于检测散热器出口位置的温度；

控制器还被配置成：

在出口位置的温度高于电机或电机驱动器的许用温度的情况下，发出预警指示，以防止所述冷却液温度过高而损坏电机或电机驱动器；

在出口位置的温度低于散热器的许用温度的情况下，发出预警指示，以防止所述冷却液温度过低而损坏水泵。

在本发明实施例中，散热系统还包括：

膨胀水箱，设置于散热器的顶部，通过管路与散热器的底部水路连通，用于排出或补充管路中的冷却液；

液位传感器，设置于膨胀水箱的内部。

在本发明实施例中，第一散热风扇和第二散热风扇均匀设置于散热器的一侧，水泵设置于散热器的底部。

本发明第二方面提供一种工程机械，包括上述的用于工程机械的散热系统。

在本发明实施例中，工程机械包括搅拌车。

在本技术方案中，工程机械可以为搅拌车，在搅拌车的上装部分独立设置散热装置，将搅拌车的底盘部分和上装部分的散热装置分开且独立布置，相比现有技术中配备一体散热系统，本技术方案中，由于可以将底盘部分和上装部分分开考虑，所以管路布置较为简单，管路较短且弯头较少，沿程阻力较小，降低散热系统的消耗功率。

由于底盘部分和上装部分的散热需求有区别，比如底盘部分的电池组有加热需求，现有技术中的一体散热系统需要同时兼顾底盘部分和上装部分的散热或者加热需求，而布置较为复杂的散热水路和加热水路，在一体散热系统中布置不同的散热区域，在本技术方案中，第一散热装置和第二散热装置布置更有针对性且更灵活，更能满足上装部分的散热需求。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，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发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1示意性示出了根据本发明实施例的散热装置的框图之一；

图2示意性示出了根据本发明实施例的散热装置的框图之二；

图3示意性示出了根据本发明实施例的散热装置的控制流程图；

图4示意性示出了根据本发明实施例的用于工程机械的散热系统的布置图；

图5示意性示出了根据本发明实施例的搅拌车的示意图。

附图标记说明

10、散热器               11、水泵

12、散热风扇             13、第一散热风扇

14、第二散热风扇         15、第三温度传感器

16、膨胀水箱             17、液位传感器

18、管路                 19、底盘部分

20、上装部分             21、第一散热装置

22、第二散热装置

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例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发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

需要说明，若本申请实施方式中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

工程机械包括底盘部分和上装部分，上装部分包括电机和电机驱动器。图1示意性示出了根据本发明实施例的散热装置的框图，如图1所示，在本发明一实施例中，提供了一种散热装置，包括：

散热器10，用于增大散热面积；

水泵11，用于泵送冷却液，使得冷却液在散热器10与上装部分之间循环流动来进行降温；

散热风扇12，使得风吹过散热器10的翅片表面以进行热交换，从而带走热量并降低冷却液的温度；

第一温度传感器，设置于电机的内部，用于检测电机的第一内部温度；

第二温度传感器，设置于电机驱动器的内部，用于检测电机驱动器的第二内部温度；以及

控制器，被配置成根据第一内部温度和第二内部温度来控制水泵11的工作状态和/或调节散热风扇12的转速。

工程机械可以为搅拌车，具体地，可以为纯电动搅拌车或混动搅拌车。具体地，纯电动搅拌运输车是指由电力驱动的搅拌运输车，包括电动底盘及电动上装，动力由电池提供。混动搅拌车是指上装由电力驱动，底盘由柴油或混合动力驱动的搅拌运输车。以下将以电动搅拌车为实例进行说明。

水泵11可以为电子水泵，电子水泵是用采用压电材料作动力装置，从控制到驱动彻底实现电子化，以电子集成系统完全控制液体传输，从而实现液体传输的可调性、精准性的一种新型水泵。

散热风扇12可以为电子风扇。散热风扇12可以包括单个风扇，也可以包括多个风扇，对此不作限定。调节散热风扇12的转速可以理解为，调节散热风扇12的运行功率。图1示意性示出了散热风扇12包括两个风扇的情况，调节散热风扇12的转速可以理解为，调整其中一个风扇的转速，或者同时调整两个风扇的转速。

对电机和电机驱动器可以采用水冷的散热方式，保证电机和电机驱动器在持续工作过程中不会过热。控制器控制散热装置的电子水泵和/或电子风扇开启或关闭，在温度达到开启温度时分别控制电子水泵和/或电子风扇开启，在温度下降后控制电子水泵和/或电子风扇关闭。电子水泵和电子风扇可独立工作，在不同温度的下开启不同的部件(电子水泵和/或电子风扇)，可以根据发热量的不同来控制散热装置的散热模式，以节省电能消耗，并降低噪声。

在本发明实施例中，在搅拌车的上装部分20独立设置散热装置，布置更灵活。电机和电机驱动器为搅拌车上装部分20的发热源，在发热源布置温度传感器进行监控，提升温度监控精度。根据电机和电机驱动器的内部温度来控制水泵11的工作状态和/或调节散热风扇12的转速，水泵11可以随温度变化自行开启或关闭，并根据温度变化和散热效率自动调整散热风扇的转速，使得散热更精准，自动化程度更高，更满足部件的散热需求，散热功率的匹配度更好。

在一实施例中，散热风扇12包括第一散热风扇13和第二散热风扇14，控制器被配置成根据第一内部温度和第二内部温度来控制水泵11的工作状态和/或调节散热风扇12的转速包括控制器被配置成：

在第一内部温度和第二内部温度中的较大一者超过第一预设温度的情况下，控制水泵开启；

在较大一者超过第二预设温度的情况下，控制第一散热风扇13开启，并根据较大一者调节第一散热风扇13的转速，其中，第二预设温度大于第一预设温度；

在较大一者超过第三预设温度的情况下，控制第一散热风扇13以最大转速运行，控制第二散热风扇14开启，并根据较大一者调节第二散热风扇14的转速，其中，第三预设温度大于第二预设温度。

散热装置可以实现四种散热模式：自然散热、水循坏散热、水循坏单风扇散热和水循坏双风扇散热。自然散热模式下，电子水泵11、第一散热风扇13和第二散热风扇14均关闭。水循坏散热模式下，电子水泵11开启，第一散热风扇13和第二散热风扇14关闭。水循坏单风扇散热模式下，电子水泵11和第一散热风扇13开启，第二散热风扇14关闭。水循坏双风扇散热模式下，电子水泵11、第一散热风扇13和第二散热风扇14均开启。四种散热模式适应不同工作环境温度下的散热需求，节约电能。

在第一内部温度和第二内部温度中的较大一者低于第一预设温度的情况下，散热装置开启自然散热模式。在第一内部温度和第二内部温度中的较大一者超过第一预设温度的情况下，散热装置开启水循坏散热模式。在第一内部温度和第二内部温度中的较大一者超过第二预设温度的情况下，散热装置开启水循坏单风扇散热模式。在第一内部温度和第二内部温度中的较大一者超过第三预设温度的情况下，散热装置开启水循坏双风扇散热模式。

根据发热量的不同来控制散热装置的散热模式，以节省电能消耗，并降低噪声。水泵11可以随温度变化自行开启或关闭，并根据温度变化和散热效率自动调整第一散热风扇13和/或第二散热风扇14的转速，使得散热更精准，自动化程度更高，更满足部件的散热需求，散热功率的匹配度更好，散热耗能更低。

调节第一散热风扇13或第二散热风扇14的转速的方式可以为线性调节。在本实施例中，第一预设温度、第二预设温度和第三预设温度可以根据具体情况来进行设定，例如，第一预设温度的范围为27℃-33℃，特别地，可以为30℃。第二预设温度的范围为37℃-43℃，特别地，可以为40℃。第三预设温度的范围为47℃-53℃，特别地，可以为50℃。

在一实施例中，控制器被配置成根据第一内部温度和第二内部温度控制水泵11的工作状态和/或调节散热风扇12的转速包括控制器被配置成：

在第一内部温度和第二内部温度中的较大一者超过第四预设温度的情况下，控制第一散热风扇13和第二散热风扇14均以最大转速运行，其中，第四预设温度大于第三预设温度。

第四预设温度可以根据具体情况来进行设定，例如，第四预设温度的范围为57℃-63℃，特别地，可以为60℃。

在本发明实施例中，控制器还被配置成：

在第一内部温度和第二内部温度中的较大一者超过第五预设温度的情况下，降低电机的运行功率，其中，第五预设温度大于第四预设温度。

图3示意性示出了根据本发明实施例的散热装置的控制流程图；在图3中，用T来表示第一内部温度和第二内部温度中的较大一者，t1来表示第一预设温度，t2来表示第二预设温度，t3来表示第三预设温度，t4来表示第四预设温度，t5来表示第五预设温度。

第五预设温度可以根据具体情况来进行设定，例如，第五预设温度的范围为87℃-93℃，特别地，可以为90℃。当电机或电机驱动器的内部温度超过极限值的情况下，降低电机的功率直至温度降至许用范围，避免电机和电机驱动器温度过高而造成设备损毁。

在一实施例中，散热系统还包括：

第三温度传感器15，设置于散热器10的出口位置，用于检测散热器10出口位置的温度；

控制器还被配置成：

在出口位置的温度高于电机或电机驱动器的许用温度的情况下，发出预警指示，以防止冷却液温度过高而损坏电机或电机驱动器；

在出口位置的温度低于散热器的许用温度的情况下，发出预警指示，以防止冷却液温度过低而损坏水泵。

电机、电机驱动器和散热器的许用温度可以被设定，可以理解为设定的温度。散热器10的出口设置第三温度传感器15，可以用于检测冷却液进入电机和电机驱动器的温度是否符合要求。当冷却液的温度过低时也可以报警，避免环境温度过低而损坏电子水泵11。在散热器10、电机和电机驱动器中分别设置温度传感器，也就是散热装置在散热端和发热端分别布置温度传感器来进行监控，实现温升与散热的监控分离。

当只有电子水泵11开启时，判断散热器10出口位置的温度小于电机的内部温度、散热器10出口位置的温度小于电机驱动器的内部温度、电机和电机驱动器的内部温度均不再升高、电机和电机驱动器的内部温度均<第一预设温度-Δt时，关闭电子水泵11。

当第一散热风扇13和第二散热风扇14开启时，判断电机和电机驱动器的内部温度均<第三预设温度-Δt时，关闭第二散热风扇14。判断电机和电机驱动器的内部温度均<第二预设温度-Δt时，关闭第一散热风扇13。其中，Δt可以设定，例如Δt＝5℃。

图2示意性示出了根据本发明实施例的散热装置的框图之二，如图2所示，在一实施例中，散热系统还包括：

膨胀水箱16，设置于散热器10的顶部，通过管路18与散热器10的底部水路连通，用于排出或补充管路18中的冷却液；

液位传感器17，设置于膨胀水箱16的内部。

在一实施例中，第一散热风扇13和第二散热风扇14均匀设置于散热器10的一侧，电子水泵11设置于散热器10的底部。

当管路18中的液体由于热胀冷缩而发生体积变化时，膨胀水箱16可以排出多余冷却液或补充冷却液。膨胀水箱16上设置液位传感器17，当冷却液不足时报警，防止冷却液泄露或不足而影响散热。

图4示意性示出了根据本发明实施例的用于工程机械的散热系统的布置图。如图4所示，工程机械可以包括底盘部分19和上装部分20，底盘部分19为搅拌车提供移动平台。本发明实施例提供一种散热系统，包括第一散热装置和第二散热装置。第一散热装置用于底盘部分的散热，第二散热装置用于上装部分的散热。在该实施例中，第二散热装置22可以为参考图1至图3描述的实施例中的散热装置。

图5示意性示出了根据本发明实施例的搅拌车的示意图。在本技术方案中，工程机械可以为搅拌车，在搅拌车的上装部分20独立设置散热装置，将搅拌车的底盘部分19和上装部分20的散热装置分开且独立布置，相比现有技术中配备一体散热系统，本技术方案中，由于可以将底盘部分19和上装部分20分开考虑，所以管路布置较为简单，管路较短且弯头较少，沿程阻力较小，降低散热系统的消耗功率。

由于底盘部分19和上装部分20的散热需求有区别，比如底盘部分19的电池组有加热需求，现有技术中的一体散热系统需要同时兼顾底盘部分19和上装部分20的散热或者加热需求，而布置较为复杂的散热水路和加热水路，在一体散热系统中布置不同的散热区域，在本技术方案中，第一散热装置21和第二散热装置22布置更有针对性且更灵活，更能满足上装部分20的散热需求。

本发明实施例还提供了一种工程机械，包括上述的用于工程机械的散热系统。

在本发明实施例中，工程机械包括搅拌车。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种用于工程机械的散热系统，其特征在于，所述工程机械包括底盘部分和上装部分，所述散热系统包括：

第一散热装置，用于所述底盘部分的散热；以及

第二散热装置，用于所述上装部分的散热，其中，所述上装部分包括电机和电机驱动器；

其中，所述第二散热装置包括：

散热器，用于增大散热面积；

水泵，用于泵送冷却液，使得所述冷却液在所述散热器与所述上装部分之间循环流动来进行降温；

第一温度传感器，设置于所述电机的内部，用于检测所述电机的第一内部温度；

第二温度传感器，设置于所述电机驱动器的内部，用于检测所述电机驱动器的第二内部温度；

第三温度传感器，设置于所述散热器的出口位置，用于检测所述散热器出口位置的温度；以及

控制器，被配置成：

在所述出口位置的温度高于所述电机或所述电机驱动器的许用温度的情况下，发出预警指示，以防止所述冷却液温度过高而损坏所述电机或所述电机驱动器；

在所述出口位置的温度低于所述水泵的许用温度的情况下，发出预警指示，以防止所述冷却液温度过低而损坏所述水泵。

2.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述第二散热装置还包括：

散热风扇，使得风吹过所述散热器的翅片表面以进行热交换，从而带走热量并降低所述冷却液的温度；

其中，所述控制器还被配置成根据所述第一内部温度和所述第二内部温度控制所述水泵的工作状态和/或调节所述散热风扇的转速。

3.根据权利要求2所述的散热系统，其特征在于，所述散热风扇包括第一散热风扇和第二散热风扇，所述控制器被配置成根据所述第一内部温度和所述第二内部温度控制所述水泵的工作状态和/或调节所述散热风扇的转速包括：

所述控制器被配置成：

在所述第一内部温度和所述第二内部温度中的较大一者超过第一预设温度的情况下，控制所述水泵开启；

在所述较大一者超过第二预设温度的情况下，控制所述第一散热风扇开启，并根据所述较大一者调节所述第一散热风扇的转速，其中所述第二预设温度大于所述第一预设温度；

在所述较大一者超过第三预设温度的情况下，控制所述第一散热风扇以最大转速运行，控制所述第二散热风扇开启，并根据所述较大一者调节所述第二散热风扇的转速，其中所述第三预设温度大于所述第二预设温度。

4.根据权利要求3所述的散热系统，其特征在于，所述控制器被配置成根据所述第一内部温度和所述第二内部温度控制所述水泵的工作状态和/或调节所述散热风扇的转速包括所述控制器被配置成：

在所述第一内部温度和所述第二内部温度中的较大一者超过第四预设温度的情况下，控制所述第一散热风扇和所述第二散热风扇均以最大转速运行，其中，所述第四预设温度大于所述第三预设温度。

5.根据权利要求4所述的散热系统，其特征在于，所述控制器还被配置成：

在所述第一内部温度和所述第二内部温度中的较大一者超过第五预设温度的情况下，降低所述电机的运行功率，其中，所述第五预设温度大于所述第四预设温度。

6.根据权利要求2所述的散热系统，其特征在于，还包括：

膨胀水箱，设置于所述散热器的顶部，通过管路与所述散热器的底部水路连通，用于排出或补充所述管路中的冷却液；

液位传感器，设置于所述膨胀水箱的内部。

7.根据权利要求3所述的散热系统，其特征在于，所述第一散热风扇和所述第二散热风扇均匀设置于所述散热器的一侧，所述水泵设置于所述散热器的底部。

8.一种工程机械，其特征在于，包括根据权利要求1-7中任意一项所述的用于工程机械的散热系统。

9.根据权利要求8所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械包括搅拌车。

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