CN116512991A - 温度管理系统及高空作业车 - Google Patents

温度管理系统及高空作业车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及工程机械技术领域，公开一种温度管理系统及高空作业车。所述温度管理系统包括：加热器，该加热器的功率能够被调节且大于预设功率；以及控制装置，用于在发动机启动且环境温度低于第一预设温度的情况下，通过调节发电机输送的发电电流来控制所述加热器的加热功率，以由所述加热器将所述电池加热到目标温度。在发动机启动且低温时，通过功率较大且可调的加热器将发电机提供的热量储存在电池内，以在高空作业车停机时利用储存的热量经由加热器对电池进行加热，由此，利用上述直接加热的方式，不仅可解决直接加热功率不高、加热时间长、影响操作员的体验和电池续航等一系列问题，还可解决高空作业车停机间隔的电池温度下降的问题。

Description

温度管理系统及高空作业车
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，具体地，涉及一种温度管理系统及高空作业车。
背景技术
锂电池存在低温析锂的问题，如果电池出现大面积短路，则会有热失控的风险。以混合动力工作时，系统会根据锂电池的SOC和实际功率需求情况，利用发动机的富余功率(动力系统能提供的最大功率-实际需求功率)对锂电池充电。为了避免低温充电带来的风险，通常采用以下所述的“加热措施”和“保温措施”。
1、加热措施：电池内部配有加热器，在电池温度较低时将电池至合适温度。事实上，受多种因素限制，加热器的功率不高(温升速率通常在10℃/h左右)。尤其是在温度较低时，加热时间较长，影响客户使用设备和电池续航。另外，由于高空作业车通常是间歇工作，停机间隔较长，电池温度难以保持，故这种方式效果非常差且用户体验差。
2、保温措施：为了避免1中的问题，通过在电池箱中加入隔板且电池箱外覆盖保温材料的方式来保持电池的温度。由于充电时电池会产生热量，只要设计合理，电池容易维持在0℃以上。但是，这种方式不能解决高空作业车的长时间停机后的电池温度下降的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种温度管理系统及高空作业车，其在发动机启动且低温时，通过功率较大且可调的加热器将发电机提供的热量储存在电池内(即通过低温暖机功能)，以在高空作业车停机时利用储存的热量经由加热器对电池进行加热，由此，利用上述直接加热的方式，不仅可解决直接加热功率不高、加热时间长、影响操作员的体验和电池续航等一系列问题，还可解决高空作业车停机间隔的电池温度下降的问题。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种温度管理系统，所述温度管理系统包括：加热器，该加热器的功率能够被调节且大于预设功率；以及控制装置，用于在发动机启动且环境温度低于第一预设温度的情况下，通过调节发电机输送的发电电流来控制所述加热器的加热功率，以由所述加热器将所述电池加热到目标温度。
优选地，所述温度管理系统还包括：控制开关，相应地，在执行所述通过调节发电机输送的发电电流来控制所述加热器的加热功率的步骤之前，所述控制装置还用于，控制闭合所述控制开关，以导通所述发电机与所述加热器之间的电路。
优选地，所述控制装置还用于执行以下操作：接收高空作业车的工作状态；在所述高空作业车的工作状态为停机的情况下，每隔预设时间接收所述电池的温度；以及在所述电池的温度低于第二预设温度的情况下，唤醒所述电池进行供电，并通过调节所述控制开关的通断时间来控制所述加热器的加热功率，以由所述加热器对所述电池进行加热。
优选地，所述控制装置还用于，在所述电池的温度高于或等于所述第二预设温度的情况下，控制断开所述控制开关以停止对所述电池进行加热，禁止所述电池进行供电，并控制所述控制装置进入低功耗模式。
优选地，所述控制装置还用于执行以下操作：在所述高空作业车的工作状态为开启的情况下，实时接收所述电池的温度；以及在所述电池的温度低于所述第二预设温度的情况下，通过调节所述控制开关的通断时间来控制所述加热器的加热功率，以由所述加热器对所述电池进行加热。
优选地，所述控制装置还用于，在所述电池的温度高于或等于所述第二预设温度的情况下，控制断开所述控制开关，以停止对所述电池进行加热。
优选地，所述加热器均匀地分布在所述电池内部。
优选地，所述控制装置还用于，在通过调节发电机输送的发电电流来控制所述加热器的加热功率的时长等于最短暖机时间的情况下，控制断开所述控制开关，以停止对所述电池进行加热。
优选地，所述控制装置还用于，在通过调节发电机输送的发电电流来控制所述加热器的加热功率的时长小于所述最短暖机时间的情况下，针对接收到的关于所述高空作业车的动作指令，不执行任何操作。
通过上述技术方案，本发明创造性地在发动机启动且低温时，通过功率较大且可调的加热器将发电机提供的热量储存在电池内(即通过低温暖机功能)，以在高空作业车停机时利用储存的热量经由加热器对电池进行加热，由此，利用上述直接加热的方式，不仅可解决直接加热功率不高、加热时间长、影响操作员的体验和电池续航等一系列问题，还可解决高空作业车停机间隔的电池温度下降的问题。
本发明第二方面提供一种高空作业车，所述高空作业车包括：根据所述的温度管理系统。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，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，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的保温装置的结构示意图；以及
图2是本发明一实施例提供的电池温度管理过程的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明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，并不用于限制本发明。
图1是本发明一实施例提供的保温装置的结构示意图。如图1所示，所述温度管理系统可包括：加热器10，该加热器10的功率能够被调节且大于预设功率；以及控制装置20，用于在发动机启动且环境温度低于第一预设温度的情况下，通过调节发电机输送的发电电流来控制所述加热器10的加热功率，以由所述加热器10将所述电池30加热到目标温度。
其中，所述目标温度与环境温度的差值大于预设温度阈值(即所述目标温度远大于所述环境温度)且所述目标温度低于所述电池的最高工作温度。所述目标温度的设置需要结合所述电池的保温结构能尽可能延长电池冷却至第二预设温度(例如，5℃)以下的时间。
其中，所述预设功率可根据实际情况进行合理确定。由此，本发明各个实施例中的加热器10为大功率加热器。并且，所述加热器10可均匀地分布在所述电池30内部。
其中，所述电池30附有保温层，并且所述电池30的保温层可方便拆卸(例如在温度较高的季节)。所述保温层能明显减缓电池30的温度的下降趋势。所述电池30可将热量储存起来，在高空作业平台等待工作(即停机)时，利用储存的热量经由加热器直接加热电池。
在一实施例中，所述温度管理系统还可包括：控制开关40，相应地，在执行所述通过调节发电机输送的发电电流来控制所述加热器的加热功率的步骤之前，所述控制装置20还用于，控制闭合所述控制开关40，以导通所述发电机2与所述加热器10之间的电路，如图1所示。
由此，本实施例采用控制开关40与加热器10(例如，大功率且可调的加热器)相结合的方式，通过调节发电电流来控制加热功率，温度控制平稳，有利于电池均匀受热，使得加热功率得到较大提升，从而可解决直接加热功率不高，加热时间长，影响操作员的体验和电池续航等一系列问题。
实际上，可针对电池管理系统的低温暖机功能设置相应的保温开关4。在开启保温开关4(如图1所示)的情况下，控制装置20可通过温度传感器50获取高空作业车周围的环境温度，若环境温度低于第一预设温度(例如5℃)，则启动低温暖机功能。其中，所述低温暖机功能是指在低温时将电池30的温度加热至目标温度的过程。
也就是说，所述低温暖机功能的实现过程可包括：操作员启动发动机1后，发动机1带动发电机2发电，逆变器3将发电机2产生的交流电整流成直流电给加热器10，此时，控制装置20控制电池30不对外放电。若环境温度低于第一预设温度(例如5℃)，控制装置20实时检测冷却液的温度并与目标温度比较，通过调节调节发电电流，从而控制加热器10的功率。由此，可通过加热器10与控制开关40的配合将所述电池30快速加热至目标温度。
在低温暖机过程中，若高空作业车开始工作，则控制装置利用动力系统(发动机和电池)富余的功率(动力系统能提供的最大功率-实际需求功率)继续加热电池，直至所述目标温度。
由此，本实施例设置了大功率且功率可调的加热器，可通过低温暖机功能，并通过最短暖机时间强制对电池进行加热。所述目标温度明显高于环境温度，再配合电池的保温措施，这极大延缓了电池温度的衰减时间。
为了保证暖机效果且降低操作员的等待时间，控制装置20设置了最短暖机时间，在最短暖机时间内控制装置不响应动作指令(例如由操作员的下达的操作指令)。
具体地，所述控制装置20还可用于，在通过调节发电机输送的发电电流来控制所述加热器的加热功率的时长等于最短暖机时间的情况下，控制断开所述控制开关，以停止对所述电池进行加热。其中，所述最短暖机时间可根据环境温度和电池的温度被确定。例如，所述最短暖机时间最长不超过1分钟。当所述低温暖机时间超过1分钟，如遇操作员使能设备(准备操作设备)，则无论目标温度是否到达都结束低温暖机。
所述控制装置20还用于，在通过调节发电机输送的发电电流来控制所述加热器的加热功率的时长小于所述最短暖机时间的情况下，针对接收到的关于所述高空作业车的动作指令，不执行任何操作。
本实施例设置低温暖机功能，通过最短暖机时间强制对电池进行加热，提前存储加热电池所需的热量。
下面分别根据高空作业车的工作状态(停机/开启)，控制对电池的加热。
在一实施例中，所述控制装置20还用于执行以下操作：接收高空作业车的工作状态；在所述高空作业车的工作状态为停机的情况下，每隔预设时间接收所述电池的温度；以及在所述电池的温度低于第二预设温度的情况下，唤醒所述电池进行供电，并通过调节所述控制开关的通断时间来控制所述加热器的加热功率，以由所述加热器对所述电池进行加热。
所述控制装置20还用于，在所述电池的温度高于或等于所述第二预设温度的情况下，控制断开所述控制开关以停止对所述电池进行加热，禁止所述电池进行供电，并控制所述控制装置进入低功耗模式。
也就是说，在所述高空作业车停机时，如图1所示，控制装置20由蓄电池5供电，若保温开关4打开，则控制装置20以低功耗模式继续工作。此时，控制装置20定时唤醒(通常每20分钟)以接收电池的温度。若电池的温度低于第二预设温度(例如，5℃)，则唤醒电池进行供电(因为此时设备停机，需要由电池对控制开关40等进行供电)，并控制装置20调节所述控制开关40的通断时间来控制所述加热器10的加热功率，以由所述加热器10对所述电池30进行加热。若电池的温度高于或等于所述第二预设温度(例如，5℃)，控制装置20断开所述控制开关40以停止对所述电池30进行加热，禁止电池30进行供电，并控制控制装置20自身进入低功耗模式。
本实施例中的控制装置具备定时唤醒功能，在高空作业车等待工作时(停机间隔)，利用电池储存的热量通过直接加热的方式维持其自身的温度。
在一实施例中，所述控制装置20还用于执行以下操作：在所述高空作业车的工作状态为开启的情况下，实时接收所述电池的温度；以及在所述电池的温度低于所述第二预设温度的情况下，通过调节所述控制开关的通断时间来控制所述加热器的加热功率，以由所述加热器对所述电池进行加热。
所述控制装置还用于，在所述电池的温度高于或等于所述第二预设温度的情况下，控制断开所述控制开关，以停止对所述电池进行加热。
也就是说，在所述高空作业车工作(即工作状态为开启)时，电池正常工作，闭合保温开关40，控制装置20实时控制所述温度获取装置获取所述电池30的温度，如果所述电池的温度30低于所述第二预设温度(例如，5℃)，则通过调节所述控制开关40的通断时间来控制所述加热器10的加热功率，以由所述加热器10对所述电池30进行加热。即，将电池温度加热到较高的温度。如果电池的温度高于或等于所述第二预设温度时，控制断开所述控制开关40，以停止对所述电池30进行加热。
现在，以图2所示的流程为例对电池温度管理过程进行说明。
如图2所示，所述电池温度管理过程可包括以下步骤S201-S211。
步骤S201，发动机启动时，判断环境温度是否低于第一预设温度，若是，则执行步骤S202；否则，执行步骤S211。
控制装置20检测到操作员打开了保温开关，控制装置检测环境温度，若环境温度低于5℃，则启动低温暖机功能，进入第二步。若环境温度大于5℃，则正常启动高空作业车。
保温开关未打开，系统工作在散热模式。
步骤S202，执行低温暖机功能。
步骤S203，判断高空作业车的工作状态是否处于停机状态，若是，则执行步骤S204；否则，执行步骤S208。
步骤S204，控制装置对自身执行定时唤醒功能。
例如，每隔20分钟唤醒控制装置以接收电池的温度。
步骤S205，判断电池的温度是否低于第二预设温度，若是，执行步骤S206；否则，执行步骤S207。
步骤S206，唤醒所述电池进行供电，并调节控制开关的通断时间来控制加热器的加热功率，以由加热器对电池进行加热。
步骤S207，控制断开控制开关以停止对电池进行加热，禁止所述电池进行供电，并控制控制装置进入低功耗模式。
步骤S208，判断电池的温度是否低于第二预设温度，若是，执行步骤S209；否则，执行步骤S210。
步骤S209，调节控制开关的通断时间来控制加热器的加热功率，以由加热器对电池进行加热。
步骤S210，控制断开控制开关以停止对电池进行加热。
步骤S211，正常启动高空作业车。
本实施例利用直接加热的方式，解决加热器的直接加热功率不高、加热时间长、影响操作员的体验和电池续航等一系列问题。具体地，本实施例通过设置控制开关与大功率且功率可调的加热器，低温暖机功能和定期唤醒功能，解决高空作业车停机间隔电池的温度下降的问题。
上述各个实施例可通过控制装置20(例如CPU)采用PI控制算法控制脉冲宽度调制(PWM)占空比，从而控制控制开关40的通断时间。
上述各个实施例中的电池均可为锂电池或者其他可能出现析锂风险的电池。
综上所述，本发明创造性地在发动机启动且低温时，通过功率较大且可调的加热器将发电机提供的热量储存在电池内(即通过低温暖机功能)，以在高空作业车停机时利用储存的热量经由加热器对电池进行加热，由此，利用上述直接加热的方式，不仅可解决直接加热功率不高、加热时间长、影响操作员的体验和电池续航等一系列问题，还可解决高空作业车停机间隔的电池温度下降的问题。
本发明一实施例提供一种高空作业车，所述高空作业车包括：所述的温度管理系统。
有关本发明实施例提供的高空作业车的具体细节及益处可参阅上述针对温度管理系统的描述，于此不再赘述。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种温度管理系统，其特征在于，所述温度管理系统包括：
加热器，该加热器的功率能够被调节且大于预设功率；以及
控制装置，用于在发动机启动且环境温度低于第一预设温度的情况下，通过调节发电机输送的发电电流来控制所述加热器的加热功率，以由所述加热器将电池加热到目标温度。
2.根据权利要求1所述的温度管理系统，其特征在于，所述温度管理系统还包括：控制开关，
相应地，在执行所述通过调节发电机输送的发电电流来控制所述加热器的加热功率的步骤之前，所述控制装置还用于，控制闭合所述控制开关，以导通所述发电机与所述加热器之间的电路。
3.根据权利要求2所述的温度管理系统，其特征在于，所述控制装置还用于执行以下操作：
接收高空作业车的工作状态；
在所述高空作业车的工作状态为停机的情况下，每隔预设时间接收所述电池的温度；以及
在所述电池的温度低于第二预设温度的情况下，唤醒所述电池进行供电，并通过调节所述控制开关的通断时间来控制所述加热器的加热功率，以由所述加热器对所述电池进行加热。
4.根据权利要求3所述的温度管理系统，其特征在于，所述控制装置还用于，在所述电池的温度高于或等于所述第二预设温度的情况下，控制断开所述控制开关以停止对所述电池进行加热，禁止所述电池进行供电，并控制所述控制装置进入低功耗模式。
5.根据权利要求3所述的温度管理系统，其特征在于，所述控制装置还用于执行以下操作：
在所述高空作业车的工作状态为开启的情况下，实时接收所述电池的温度；以及
在所述电池的温度低于所述第二预设温度的情况下，通过调节所述控制开关的通断时间来控制所述加热器的加热功率，以由所述加热器对所述电池进行加热。
6.根据权利要求5所述的温度管理系统，其特征在于，所述控制装置还用于，在所述电池的温度高于或等于所述第二预设温度的情况下，控制断开所述控制开关，以停止对所述电池进行加热。
7.根据权利要求1所述的温度管理系统，其特征在于，所述加热器均匀地分布在所述电池内部。
8.根据权利要求2所述的温度管理系统，其特征在于，所述控制装置还用于，在通过调节发电机输送的发电电流来控制所述加热器的加热功率的时长等于最短暖机时间的情况下，控制断开所述控制开关，以停止对所述电池进行加热。
9.根据权利要求8所述的温度管理系统，其特征在于，所述控制装置还用于，在通过调节发电机输送的发电电流来控制所述加热器的加热功率的时长小于所述最短暖机时间的情况下，针对接收到的关于高空作业车的动作指令，不执行任何操作。
10.一种高空作业车，其特征在于，所述高空作业车包括：根据权利要求1-9中任一项所述的温度管理系统。
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