CN117507797A - 高压锂电电动叉车整车冷却控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压锂电电动叉车整车冷却控制系统及控制方法，由控制器、一个风扇、若干个冷却水泵，以及分别对应设置在叉车各电机电控系统中各电机与电机控制器处的温度传感器构成方案主体，由所述风扇为电动叉车的各电机电控系统吹风散热；而一套电机电控系统则独立配备一个冷却水泵，所述冷却水泵带动冷却液循环为对应的电机电控系统进行散热，前述冷却水泵的控制和风扇的控制为独立控制。本发明在满足整车性能的同时，减少冷却系统的电能消耗，通过对各个电机和控制器进行差异化冷却，实现对风扇和冷却水泵进行按需控制，达到精准散热的目的，保证对电机以及电机控制器的散热及时性。

Description

高压锂电电动叉车整车冷却控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及电动叉车控制领域，尤其涉及一种高压锂电电动叉车整车冷却控制系统及控制方法。

背景技术

随着环境和能源问题的日益严峻，电动叉车依靠其优越的特性开始慢慢取代内燃叉车，受到越来越多人们的关注和重视，并拥有巨大的市场。

目前市场上的高压锂电电动叉车为了满足客户的多样性需求，功能需要做的全面，因此整车均具有多个电机和电控。而且高压锂电电动叉车需要具备强劲性能，随着整车的性能提高，对整车的冷却系统控制要求更高，需要利用冷却系统对电机以及电控进行冷却降温，使电机电控可以高效工作。在电动叉车领域，传统的电机电控冷却方式，其缺点是不仅流阻较大，而且无法精准控制到单个的电机电控的温度。这就会导致整车运行过程中单个电机或电控超温，冷却系统便要工作，而此时其他电机电控温度远低于安全运行的设定温度，这样不仅造成电量的浪费，而且冷却效率低下，严重影响整车工作时间，降低了整车性能。

其次现在的整车冷却系统通过对系统冷却液流量及散热器通风量的调节，来调节冷却系统的散热量，以满足不同工况下电机以及电机控制器散热的需求。当前电机电控冷却系统，控制器根据电机电控温度对水泵、风扇进行控制，但这种冷却控制较为简单，其控制算法仍有较大的优化空间。

综上所述，如何提高高压锂电电动叉车冷却系统的可靠性、高效性和节能性，以及提高整车性能，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述，本发明旨在提供一种高压锂电电动叉车整车冷却控制系统及控制方法，以解决前述提及的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种高压锂电电动叉车整车冷却控制系统，其中包括：控制器、一个风扇、若干个冷却水泵，以及分别对应设置在叉车各电机电控系统中各电机与电机控制器处的温度传感器；

由所述风扇为电动叉车的各电机电控系统吹风散热；

一套电机电控系统独立配备一个冷却水泵，所述冷却水泵带动冷却液循环为对应的电机电控系统进行散热；

冷却水泵的控制和风扇的控制为独立控制。

在其中至少一种可能的实现方式中，使叉车整车控制器作为配置有PID模块的所述控制器，且所述叉车整车控制器的输出电信号为脉宽调制信号。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述电机电控系统包括：牵引电机及牵引控制器，液压泵电机及液压泵控制器。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述冷却控制系统还包括：集成在叉车整车散热器处的油路散热板，且所述油路散热板位于所述风扇的下方，叉车液压系统中的液压油流经所述油路散热板并与风扇配合进行循环冷却散热。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述油路散热板为多排的格栅式结构。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述油路散热板与原液压油路通过电磁阀旁路连接。

第二方面，本发明提供了一种高压锂电电动叉车整车冷却控制方法，其中包括：

电动叉车上电后，判断电机电控系统是否处于工作状态；

在判定电机电控系统处于工作状态后，实时且分别获取各电机电控系统中的电机与电机控制器各自的实际温度；

利用所述实际温度以及预先设置的风扇开启阈值与风扇关闭阈值，以及对应各电机电控系统独立配置的各冷却水泵的水泵开启阈值与水泵关闭阈值，进行差异化冷却控制，其中所述风扇开启阈值、所述风扇关闭阈值、所述水泵开启阈值以及所述水泵关闭阈值均采用多档位的至少两级设定值。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述差异化冷却控制包括风扇控制策略：

若电机电控系统中的电机或其控制器的实际温度超过各自预设的不同等级的风扇开启阈值，则根据实际温度与对应的风扇开启阈值的差值进行PID控制，控制风扇进入预设且对应的不同转速状态；

若电机电控系统中的电机或其控制器的实际温度低于各自预设的不同等级的风扇关闭阈值，则直接控制风扇进入预设且对应的不同转速状态或停止运转状态。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述差异化冷却控制包括冷却水泵控制策略：

若电机电控系统中的电机或其控制器的实际温度超过各自预设的不同等级的水泵开启阈值，则根据实际温度与对应的水泵开启阈值的差值进行PID控制，控制对应于每套电机电控系统的独立冷却水泵进入预设的不同转速状态；

若电机电控系统中的电机或其控制器的实际温度低于各自预设的不同等级的水泵关闭阈值，则直接控制对应于每套电机电控系统的独立冷却水泵进入预设的不同转速状态或停止运转状态。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述冷却控制方法还包括：当检测到所述风扇启动时，触发预设在油路散热板与原液压油路处的电磁阀动作，将液压油流路从原液压油路管线切换至集成在叉车整车散热器处且位于风扇下方的油路散热板之中。

与现有技术相比，本发明的主要设计构思在于，由控制器、一个风扇、若干个冷却水泵，以及分别对应设置在叉车各电机电控系统中各电机与电机控制器处的温度传感器构成方案主体，由所述风扇为电动叉车的各电机电控系统吹风散热；而一套电机电控系统则独立配备一个冷却水泵，所述冷却水泵带动冷却液循环为对应的电机电控系统进行散热，前述冷却水泵的控制和风扇的控制为独立控制。本发明在满足整车性能的同时，减少冷却系统的电能消耗，通过对各个电机和控制器进行差异化冷却，实现对风扇和冷却水泵进行按需控制，达到精准散热的目的，保证对电机以及电机控制器的散热及时性。

此外，整车散热器还集成了油路散热板(油扇)，使整车液压系统的液压油经过油扇进行循环冷却散热，可以进一步提高整车的工作性能，使整车高效安全工作。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：

图1为本发明实施例提供的高压锂电电动叉车整车冷却控制系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的高压锂电电动叉车整车冷却控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明提出了一种高压锂电电动叉车整车冷却控制系统的实施例，具体来说，如图1所示，所述冷却控制系统包括：控制器、一个风扇、若干个冷却水泵，以及分别对应设置在叉车各电机电控系统中各电机与电机控制器处的温度传感器；

由所述风扇为电动叉车的各电机电控系统吹风散热，而一套电机电控系统则独立配备一个冷却水泵，这里所述的电机电控系统可以包括牵引电机及其控制器，液压泵电机及其控制器等；前述冷却水泵带动冷却液循环，为对应的电机电控系统进行散热。并且，冷却水泵的控制和风扇的控制为独立控制。可以理解地，可以将叉车整车控制器作为配置有PID模块的控制器，其输出的是脉宽调制信号，因而可根据具体选择的控制策略输出不同的占空比，从而控制风扇及若干台冷却水泵以不同的速度运行。

下文将结合一种可选的PID控制模式对高压锂电电动叉车整车冷却控制方法示意性说明，如图2所示：

步骤S1、电动叉车上电后，判断电机电控系统是否处于工作状态；

步骤S2、在判定电机电控系统处于工作状态后，实时且分别获取各电机电控系统中的电机与电机控制器各自的实际温度；

步骤S3、利用所述实际温度以及预先设置的风扇开启阈值与风扇关闭阈值，以及对应各电机电控系统独立配置的各冷却水泵的水泵开启阈值与水泵关闭阈值，进行差异化冷却控制。

尤其地，为了提升差异化精细冷却控制的效果，在一些较佳实施例中，所述风扇开启阈值、所述风扇关闭阈值、所述水泵开启阈值以及所述水泵关闭阈值均采用多档位的至少两级设定值。这里，参考下文做具体介绍：

(1)对于所述冷却控制系统中的风扇控制策略，具体包括：

若电机或者电机控制器(包含牵引或液压泵的电机电控系统)的实际温度(由对应电机及对应控制器的不同的温度传感器获得)超过各自预设的风扇一级开启温度阈值(在实际操作中可以预先分别为每个电机以及每个控制器配置各自对应的风扇一级开启温度阈值，也即是一套电机电控系统中的电机具有其一级阈值如55℃，而电机控制器也有其一级阈值如70℃，下文不再赘述)，则将实际的电机或其控制器的温度与风扇一级开启温度阈值的差值(下文简称为两者的差值)作为叉车整车控制器内置PID模块的参数进行处理，输出对应的脉宽调制信号，控制风扇进入相对的低速运转状态；

若电机或者电机控制器的实际温度超过各自预设的风扇二级开启温度阈值，则将两者的差值作为PID控制的参数进行处理(PID控制方式为成熟的控制算法，本发明不做赘述)，输出对应的脉宽调制信号，控制风扇进入相对的中速运转状态；若电机或者电机控制器的实际温度超过各自预设的风扇三级开启温度阈值，则将两者的差值作为PID控制的参数进行处理，输出对应的脉宽调制信号，控制风扇进入相对的高速运转状态；

反之，当电机或者电机控制器的实际温度低于各自预设的风扇三级关闭温度阈值时，控制风扇进入相对的中速运转状态；当电机或者电机控制器的实际温度低于各自预设的风扇二级关闭温度阈值时，控制风扇进入低速运转状态；当电机或者电机控制器的实际温度低于各自预设的风扇一级关闭温度阈值时，控制风扇停止工作。

此外，在前述风扇控制实施例基础上，还可以考虑的是，所述冷却控制系统还包括：集成在叉车整车散热器处的油路散热板(优选为多排格栅式结构)，且所述油路散热板位于所述风扇的下方，由此，叉车液压系统中的液压油还可以流经所述油路散热板与风扇配合进行循环冷却散热，从而可以进一步提高整车的工作性能，使整车高效安全工作。对于控制方式来说，除了使所述油路散热板直接流入液压油，还可以考虑利用电控方式与风扇配合，具体地：

所述油路散热板与原液压油路通过电磁阀旁路连接，可以理解地，一般非超温情况下，液压油在原始管路流动，一旦检测到所述风扇启动，则通过电磁阀关闭原液压油路管线，并接通所述油路散热板，形成液压油流路的切换，使液压油流入所述油路散热板，依靠启动的风扇使得油路散热板高效带走其内部的液压油的油温，达到辅助的冷却效果。

接续前文，(2)对于所述冷却控制系统中的冷却水泵控制策略，具体包括：

如前文所述，高压锂电电动叉车整车电机电控按照功能大类可以分为两类，一类是负责行走功能的牵引电机和牵引电机控制器，另一类是负责装卸功能的液压泵电机和泵电机控制器。为了精准且高效节能地对各电机电控系统进行冷却散热控制，针对两大类功能分别配备一套冷却水泵，可以起到高效精准冷却的效果，而且对于整车来说更加节能。

具体地，若牵引电机或者牵引电机控制器的实际温度超过各自预设的水泵一级开启温度阈值，则将两者的差值作为PID控制的参数进行处理，输出对应的脉宽调制信号，控制对应牵引电机电控的第一冷却水泵进入相对的低速运转状态，带动冷却液流动为牵引电机以及牵引电机控制器进行冷却降温；

若牵引电机或者牵引电机控制器的实际温度超过各自预设的水泵二级开启温度阈值，则将两者的差值作为PID控制的参数进行处理，输出对应的脉宽调制信号，控制第一冷却水泵进入相对的高速运转状态，带动冷却液快速流动为牵引电机以及牵引电机控制器进行快速冷却降温，使牵引电机以及牵引电机控制器高效安全工作。

反之，若牵引电机或者牵引电机控制器的实际温度低于各自预设的水泵二级关闭温度阈值，则控制第一冷却水泵进入相对的低速运转状态；若牵引电机或者牵引电机控制器的实际温度低于各自预设的水泵一级关闭温度阈值，则控制第一冷却水泵停止工作。

与前述类似，若液压泵电机或者泵电机控制器的实际温度超过各自预设的水泵一级开启温度阈值，则将两者的差值作为PID控制的参数进行处理，输出对应的脉宽调制信号，控制对应液压泵电机电控的第二冷却水泵进入相对的低速运转状态，带动冷却液流动为液压泵电机以及泵电机控制器进行冷却降温；

若液压泵电机或者泵电机控制器的实际温度超过各自预设的水泵二级开启温度阈值，则将两者的差值作为PID控制的参数进行处理，输出对应的脉宽调制信号，控制第二冷却水泵进入相对的高速运转状态，带动冷却液快速流动为液压泵电机以及泵电机控制器进行快速冷却降温，使液压泵电机以及泵电机控制器高效安全工作。

反之，若液压泵电机或者泵电机控制器的实际温度低于各自预设的水泵二级关闭温度阈值，则控制第二冷却水泵进入相对的低速运转状态；若液压泵电机或者泵电机控制器的实际温度低于各自预设的水泵一级关闭温度阈值，则控制第二冷却水泵停止工作。

综上所述，本发明通过整车控制器，基于牵引电机温度、牵引电机电控温度、液压泵电机温度、液压泵电机电控温度，对冷却散热系统的风扇、冷却水泵的工作与否、工作转速进行调节控制。对各个电机和电控进行差异化冷却，对风扇和冷却水泵进行按需控制，精准快速有效冷却各个对象，而且能够及时高效且节能地控制风扇、冷却水泵工作，保证对电机本体和电机控制器散热的及时性，提高了整车的性能。由此，本发明避免了个别电机或电机控制器超温或冷却过度的现象，在安全运行和保证整车性能的前提下，减少冷却系统的电能消耗，同时，差异化的精准控制可以降低系统的流阻，进一步降低整体系统电能的消耗，延长了高压锂电电动叉车的作业时间。

本发明实施例中若提及表达方位的措辞，则是基于实施例的相对概念，此外“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高压锂电电动叉车整车冷却控制系统，其特征在于，包括：控制器、一个风扇、若干个冷却水泵，以及分别对应设置在叉车各电机电控系统中各电机与电机控制器处的温度传感器；

由所述风扇为电动叉车的各电机电控系统吹风散热；

一套电机电控系统独立配备一个冷却水泵，所述冷却水泵带动冷却液循环为对应的电机电控系统进行散热；

冷却水泵的控制和风扇的控制为独立控制。

2.根据权利要求1所述的高压锂电电动叉车整车冷却控制系统，其特征在于，使叉车整车控制器作为配置有PID模块的所述控制器，且所述叉车整车控制器的输出电信号为脉宽调制信号。

3.根据权利要求1所述的高压锂电电动叉车整车冷却控制系统，其特征在于，所述电机电控系统包括：牵引电机及牵引控制器，液压泵电机及液压泵控制器。

4.根据权利要求1～3任一项所述的高压锂电电动叉车整车冷却控制系统，其特征在于，所述冷却控制系统还包括：集成在叉车整车散热器处的油路散热板，且所述油路散热板位于所述风扇的下方，叉车液压系统中的液压油流经所述油路散热板并与风扇配合进行循环冷却散热。

5.根据权利要求4所述的高压锂电电动叉车整车冷却控制系统，其特征在于，所述油路散热板为多排的格栅式结构。

6.根据权利要求4所述的高压锂电电动叉车整车冷却控制系统，其特征在于，所述油路散热板与原液压油路通过电磁阀旁路连接。

7.一种高压锂电电动叉车整车冷却控制方法，其特征在于，包括：

电动叉车上电后，判断电机电控系统是否处于工作状态；

在判定电机电控系统处于工作状态后，实时且分别获取各电机电控系统中的电机与电机控制器各自的实际温度；

利用所述实际温度以及为全部电机电控系统散热的风扇的预设风扇开启阈值与风扇关闭阈值，以及对应各电机电控系统独立配置的各冷却水泵的水泵开启阈值与水泵关闭阈值，进行差异化冷却控制，其中所述风扇开启阈值、所述风扇关闭阈值、所述水泵开启阈值以及所述水泵关闭阈值均采用多档位的至少两级设定值。

8.根据权利要求7所述的高压锂电电动叉车整车冷却控制方法，其特征在于，所述差异化冷却控制包括风扇控制策略：

若电机电控系统中的电机或其控制器的实际温度超过各自预设的不同等级的风扇开启阈值，则根据实际温度与对应的风扇开启阈值的差值进行PID控制，控制风扇进入预设且对应的不同转速状态；

若电机电控系统中的电机或其控制器的实际温度低于各自预设的不同等级的风扇关闭阈值，则直接控制风扇进入预设且对应的不同转速状态或停止运转状态。

9.根据权利要求7所述的高压锂电电动叉车整车冷却控制方法，其特征在于，所述差异化冷却控制包括冷却水泵控制策略：

若电机电控系统中的电机或其控制器的实际温度超过各自预设的不同等级的水泵开启阈值，则根据实际温度与对应的水泵开启阈值的差值进行PID控制，控制对应于每套电机电控系统的独立冷却水泵进入预设的不同转速状态；

若电机电控系统中的电机或其控制器的实际温度低于各自预设的不同等级的水泵关闭阈值，则直接控制对应于每套电机电控系统的独立冷却水泵进入预设的不同转速状态或停止运转状态。

10.根据权利要求7～9任一项所述的高压锂电电动叉车整车冷却控制方法，其特征在于，所述冷却控制方法还包括：当检测到风扇启动时，触发预设在油路散热板与原液压油路处的电磁阀动作，将液压油流路从原液压油路管线切换至集成在叉车整车散热器处且位于风扇下方的油路散热板之中。