CN114401616A - 一种高电压锂电池叉车冷却系统及控制方法 - Google Patents

一种高电压锂电池叉车冷却系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种高电压锂电池叉车冷却系统及控制方法。冷却系统包括散热器，用于储存冷却液并对冷却液散热；冷却水泵，其抽水口连接散热器；冷却管组件，包括冷却主管和多组相互并联连接于冷却主管的冷却支管，冷却主管连接冷却水泵的出水口和散热器的进水口，任一冷却支管用于冷却目标设备且任一冷却支管均设置比例调节阀；温度检测组件，用于检测各目标设备的温度；冷却控制器，连接温度检测组件和比例调节阀，用于根据检测温度调节对应冷却支管的比例调节阀的开度，以避免任一目标设备超温。该冷却系统能够对多目标设备进行差异化冷却，精确控制各目标设备温度避免超温，降低系统流阻，减少系统能耗，延长电动叉车的作业时间。

Description

一种高电压锂电池叉车冷却系统及控制方法
技术领域
本申请涉及电动车辆电机冷却技术领域，特别涉及一种高电压锂电池叉车冷却系统及控制方法。
背景技术
现有高电压锂电叉车等电动作业车辆均具有多个电机和电控，为了提高运行安全性，需要利用冷却系统对电机及电控进行冷却。当前电动叉车的电机和电控冷却方式多为串联冷却，不仅流阻大，而且无法精准控制每一个电机、每一个电控的温度。冷却过程中，容易出现个别电机及电控超温；或者部分电机及电控的温度远低于其安全运行的设定温度，这样会浪费大量的电量；不仅冷却效率低下，而且严重影响电动叉车作业时间，使整车性能大打折扣。
发明内容
本申请的目的之一是提供一种高电压锂电池叉车冷却系统，该冷却系统能够对多目标设备进行差异化冷却，精确控制各目标设备温度避免超温，降低系统流阻，减少系统能耗，延长电动叉车的作业时间。本申请的目的之二是提供一种适用于高电压锂电池叉车冷却系统的控制方法。
为实现上述目的，本申请提供一种高电压锂电池叉车冷却系统，包括：
散热器，用于储存冷却液并对冷却液散热；
冷却水泵，其抽水口连接所述散热器；
冷却管组件，包括冷却主管和多组相互并联连接于所述冷却主管的冷却支管，所述冷却主管连接所述冷却水泵的出水口和所述散热器的进水口，任一所述冷却支管用于冷却目标设备且任一所述冷却支管均设置比例调节阀；
温度检测组件，用于检测目标设备的温度；
冷却控制器，连接所述温度检测组件和全部所述比例调节阀，用于根据检测温度调节对应所述冷却支管的所述比例调节阀的开度，以避免任一目标设备超温。
可选地，所述冷却支管包括：
用于冷却油泵电机的第一支管；
用于冷却油泵电机电控的第二支管；
用于冷却行走电机的第三支管；
用于冷却行走电机电控的第四支管；
用于冷却电源二合一的第五支管。
可选地，还包括冷却风扇，所述冷却风扇连接所述冷却控制器，所述冷却风扇用于向所述散热器吹风。
可选地，所述温度检测组件还包括用于检测所述冷却水泵的出水口处冷却液温度的水泵温度传感器，所述冷却水泵和所述水泵温度传感器均连接所述冷却控制器；
所述冷却控制器用于在所述冷却水泵的出水口处冷却液温度低于第一预设值时控制所述冷却风扇和/或所述冷却水泵降低转速；
所述冷却控制器用于在所述冷却水泵出水口处的冷却液温度高于第一预设值时控制所述冷却风扇和/或控制所述冷却水泵增大转速。
可选地，还包括连接所述冷却水泵抽水口且与所述散热器并联的并联支管，所述并联支管设有水泵开关电磁阀，所述散热器的进液口设有散热器开关电磁阀；
所述水泵开关电磁阀和所述散热器开关电磁阀均连接所述冷却控制器，所述冷却控制器用于在所述冷却水泵的出水口处冷却液温度低于第二预设值时控制所述水泵开关电磁阀打开，并控制所述散热器开关电磁阀关断；所述第二预设值低于所述第一预设值。
可选地，所述冷却风扇和所述冷却水泵均为无极调速设备。
本申请提供一种控制方法，适用于高电压锂电池叉车冷却系统，包括：
检测冷却主管中用于输向相互并联的各冷却支管的冷却液温度，若冷却液温度低于第一预设值，则向各所述冷却支管输送冷却液；若冷却液温度高于第一预设值，则对冷却液进行降温和/或增大所述冷却主管的冷却液的循环流量；
检测待冷却的各目标设备的实时温度，根据所述实时温度调节对应所述冷却支管的支管流量，避免任一目标设备超温。
可选地，所述则对冷却液进行降温和/或增大所述冷却主管冷却液的循环流量的步骤包括：
将散热器接入所述冷却主管并参与冷却液循环，启动并调节冷却风扇转速对所述散热器进行散热，维持所述冷却主管中用于输向各所述冷却支管的冷却液温度低于设定值；增大用于驱动冷却液循环的冷却水泵的转速。
本申请的高电压锂电池叉车冷却系统针对电动叉车多电机、多电控采用冷却支管并联的冷却方式，冷却控制器利用温度检测组件实时根据每个电机、每个电控所需散热量比例控制每个冷却支管中比例调节阀的开度，调节冷却支管的支管流量，对各电机和电控进行差异化冷却，避免了个别电机或电控超温或冷却过度的现象，保证安全运行，减少能耗。同时系统流阻显著降低，进一步降低系统能(电)耗，提高了应用该冷却系统的电动叉车的作业时间。在进一步实施例中，利用无极变速的冷却风扇和冷却水泵，提高冷却效率，提升整车性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的高电压锂电池叉车冷却系统的系统图；
图2为冷却系统内循环的示意图；
图3为冷却系统外循环的示意图。
其中：
1-冷却控制器、2-冷却风扇、3-散热器、4-散热器开关电磁阀、5-冷却水泵、6-水泵开关电磁阀、7-水泵温度传感器、8-冷却主管、9-并联支管、10-第一支管、11-第一比例调节阀、12-油泵电机、13-第二支管、14-第二比例调节阀、15-油泵电机电控、16-第三支管、17-第三比例调节阀、18-行走电机、19-第四支管、20-第四比例调节阀、21-行走电机电控、22-第五支管、23-第五比例调节阀、24-电源二合一、25-第一温度传感器、26-第二温度传感器、27-第三温度传感器、28-第四温度传感器、29-第五温度传感器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
请参考图1至图3，图1为本申请实施例所提供的高电压锂电池叉车冷却系统的系统图，图2为冷却系统内循环的示意图，图3为冷却系统外循环的示意图。
本申请实施例提供一种高电压锂电池叉车冷却系统，如图1所示，该冷却系统包括散热器3、冷却水泵5、冷却管组件、温度检测组件和冷却控制器1。散热器3主要用来对循环的冷却液进行散热并能储存一定量的冷却液；冷却水泵5用来驱动冷却液沿冷却管组件循环；冷却管组件则用于对目标设备如电动叉车的电机及电机控制器进行冷却，冷却管组件包括冷却主管8和多个冷却支管，多个冷却支管并联连接在冷却主管8中，散热器3和冷却水泵5串接在冷却主管8中，每个冷却支管用来对一个目标设备进行冷却且每个冷却支管上均设置用来调节该冷却支管的支管流量的比例调节阀；温度检测组件用来检测各目标设备的温度，冷却控制器1则根据检测的各目标设备的温度控制对应冷却支管的比例调节阀调节开度，使得不同的冷却支管基于其冷却目标设备的温度具有不同的支管流量，实现各冷却支管对多个目标设备进行差异化冷却，提高目标设备的温度控制精度，降低系统流阻，减少系统能耗。
具体而言，高电压锂电池叉车冷却系统应用于电动叉车的冷却时，冷却支管包括第一支管10、第二支管13、第三支管16、第四支管19及第五支管22五组支管，对应的温度检测组件包括第一温度传感器25、第二温度传感器26、第三温度传感器27、第四温度传感器28和第五温度传感器29等五个温度传感器。第一支管10设置第一比例调节阀11并用来冷却驱动作业的油泵电机12，第一温度传感器25用来设置在油泵电机12处并检测油泵电机12的温度；第二支管13设置第二比例调节阀14并用来冷却油泵电机电控15，第二温度传感器26用来设在在油泵电机电控15处并检测油泵电机电控15的温度；第三支管16设置第三比例调节阀17并用来冷却电动叉车的行走电机18，第三温度传感器27用来设置在行走电机18处并检测行走电机18的温度；第四支管19设置第四比例调节阀20并用来冷却行走电机电控21，第四温度传感器28用来设置在行走电机电控21处并用来检测行走电机电控21的温度；第五支管22设置第五比例调节阀23并用来冷却电源二合一24，第五温度传感器29用来设置在电源二合一24处并用来检测电源二合一24的温度。冷却控制器1连接全部的温度传感器和全部的比例调节阀，从而根据检测的目标设备的温度控制对应支管的比例调节阀的开度，使得不同支管的流量根据其冷却的目标设备的温度差异化调整，提高目标设备的温度控制精度。
在一实施例中，为了提高冷却效率，高电压锂电池叉车冷却系统还包括冷却风扇2，冷却风扇2朝向散热器3设置，利用冷却风扇2对散热器3进行强制对流换热，加速冷却液在散热器3的冷却，降低冷却水泵5出口处的冷却液温度。此外，冷却水杯出水口处还设置用来检测冷却液温度的水泵温度传感器7，水泵温度传感器7、冷却水泵5及冷却风扇2均连接冷却控制器1。冷却水泵5为转速无极调节的水泵，冷却风扇2采用转速无极调节的风扇，以便冷却控制器1根据冷却水泵5的出水口处的冷却液温度控制冷却水泵5的转速，满足各目标设备的冷却需求，同时利用冷却风扇2强化散热器3换热，控制冷却水泵5的出水口的冷却液温度。具体而言，当冷却水泵5的出水口处的冷却液温度低于第一预设值时，冷却水泵5可以适当减低转速保持较低转速运行，如800转/分；冷却风扇2可以停止运行或者以较低转速运行，减少系统电耗。当冷却水泵5的出水口处的冷却液温度超过第一预设值时，冷却控制器1控制冷却水泵5转速增加，保证循环流量满足各支管的冷却需求，随着出水口处冷却液温度进一步升高，冷却控制器1控制增大冷却风扇2转速降低冷却液温度。
在一实施例中，为了减少高电压锂电池叉车冷却系统电耗，散热器3并联设置并联支管9，并联支管9与散热器3并联在冷却主管8中，并联支管9设置水泵开关电磁阀6，散热器3的入口设置散热器开关电磁阀4。水泵开关电磁阀6和散热器开关电磁阀4均连接控制器，当水泵温度传感器7检测到冷却液温度低于第二预设值时，第二预设值小于第一预设值；也即冷却液温度较低，满足目标设备冷却需求时，冷却控制器1将散热器开关电磁阀4关断，同时打开水泵开关电磁阀6，切换冷却液循环路径至如图2所示的内循环，将散热器3屏蔽，冷却液不再流经散热器3，进一步降低系统流阻。当水泵温度传感器7检测的冷却液温度高于第二预设值时，冷却控制器1将散热器开关电磁阀4打开，同时关断水泵开关电磁阀6，切换冷却液循环路径至图3所示的外循环，冷却液流经散热器3进行降温，且随着检测温度的升高，冷却风扇2逐渐启动在温度超过第一设定温度时增大冷却风扇2的转速，强化冷却液在散热器3处的冷却。
本申请还提供一种控制方法，应用于上述高电压锂电池叉车冷却系统，从而对电动叉车的各电机及电控进行冷却，提高冷却效率，降低冷却系统电耗。该控制方法包括：检测冷却主管8中用来输向冷却支管并对目标设备如油泵电机12等进行冷却的冷却液的温度，也即冷却水泵5出口的冷却液温度；判断该温度是否超过第一预设值，如冷却液温度超过第一预设值，则表明冷却液温度过高，当前流量无法满足各冷却支管对目标设备冷却的冷却液流量和温度的需求；此时需要控制增大冷却主管8的冷却液的循环流量，降低冷却液的温度。具体措施包括提高冷却水泵5转速，将散热器3接入冷却液循环路径，启动冷却风扇2强化散热器3散热以及增大冷却风扇2转速等。若冷却液温度低于第一预设值，则直接由冷却主管8向各冷却支管输送冷却液即可。为实现各目标设备差异化冷却控制，本申请所提供的控制方法还包括检测各目标设备的实时温度，根据冷却需求调节各冷却支管的支管流量与目标设备的冷却需求匹配。具体措施为利用冷却控制器1连接多个温度传感器，在各冷却支管设置比例调节阀，将比例调节阀和温度传感器与冷却控制器1连接，利用检测的待冷却的目标设备的实时温度，控制用来冷却当前目标设备的冷却支管上比例调节阀的开度，实现实时调节冷却支管的支管流量与其冷却的目标设备的冷却需求匹配。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本申请所提供的高电压锂电池叉车冷却系统及控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高电压锂电池叉车冷却系统，其特征在于，包括：
散热器，用于储存冷却液并对冷却液散热；
冷却水泵，其抽水口连接所述散热器；
冷却管组件，包括冷却主管和多组相互并联连接于所述冷却主管的冷却支管，所述冷却主管连接所述冷却水泵的出水口和所述散热器的进水口，任一所述冷却支管用于冷却目标设备且任一所述冷却支管均设置比例调节阀；
温度检测组件，用于检测各目标设备的温度；
冷却控制器，连接所述温度检测组件和全部所述比例调节阀，用于根据检测温度调节对应所述冷却支管的所述比例调节阀的开度，以避免任一目标设备超温。
2.根据权利要求1所述的高电压锂电池叉车冷却系统，其特征在于，所述冷却支管包括：
用于冷却油泵电机的第一支管；
用于冷却油泵电机电控的第二支管；
用于冷却行走电机的第三支管；
用于冷却行走电机电控的第四支管；
用于冷却电源二合一的第五支管。
3.根据权利要求1或2所述的高电压锂电池叉车冷却系统，其特征在于，还包括冷却风扇，所述冷却风扇连接所述冷却控制器，所述冷却风扇用于向所述散热器吹风。
4.根据权利要求3所述的高电压锂电池叉车冷却系统，其特征在于，所述温度检测组件还包括用于检测所述冷却水泵的出水口处冷却液温度的水泵温度传感器，所述冷却水泵和所述水泵温度传感器均连接所述冷却控制器；
所述冷却控制器用于在所述冷却水泵的出水口处冷却液温度低于第一预设值时控制所述冷却风扇和/或所述冷却水泵降低转速；
所述冷却控制器用于在所述冷却水泵出水口处的冷却液温度高于第一预设值时控制所述冷却风扇和/或控制所述冷却水泵增大转速。
5.根据权利要求4所述的高电压锂电池叉车冷却系统，其特征在于，还包括连接所述冷却水泵抽水口且与所述散热器并联的并联支管，所述并联支管设有水泵开关电磁阀，所述散热器的进液口设有散热器开关电磁阀；
所述水泵开关电磁阀和所述散热器开关电磁阀均连接所述冷却控制器，所述冷却控制器用于在所述冷却水泵的出水口处冷却液温度低于第二预设值时控制所述水泵开关电磁阀打开，并控制所述散热器开关电磁阀关断；所述第二预设值低于所述第一预设值。
6.根据权利要求5所述的高电压锂电池叉车冷却系统，其特征在于，所述冷却风扇和所述冷却水泵均为无极调速设备。
7.一种控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-6任一项所述的高电压锂电池叉车冷却系统，包括：
检测冷却主管中用于输向相互并联的各冷却支管的冷却液温度，若冷却液温度低于第一预设值，则向各所述冷却支管输送冷却液；若冷却液温度高于第一预设值，则对冷却液进行降温和/或增大所述冷却主管的冷却液的循环流量；
检测待冷却的各目标设备的实时温度，根据实时温度调节对应所述冷却支管的支管流量，避免任一目标设备超温。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述则对冷却液进行降温和/或增大所述冷却主管冷却液的循环流量的步骤包括：
将散热器接入所述冷却主管并参与冷却液循环，启动并调节冷却风扇转速对所述散热器进行散热，维持所述冷却主管中用于输向各所述冷却支管的冷却液温度低于设定值；增大用于驱动冷却液循环的冷却水泵的转速。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115977783A (zh) * 2022-12-31 2023-04-18 东风商用车有限公司 基于整车部件最优工作温度分区分配冷却液流量的控制方法

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