CN204804926U - 散热控制系统以及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了散热控制系统以及挖掘机。该散热控制系统包括：状态监测装置、环境温度传感器、温度控制器和风扇调速执行装置，其中，状态检测装置测量散热对象的状态参数，并将该状态参数传输至温度控制器；环境温度传感器测量环境温度，并将该环境温度传输至温度控制器；温度控制器向风扇调速执行装置输出调速控制信号；风扇调速执行装置根据调速控制信号调节风扇实际转速，以进行散热，从而本实用新型实现了调节风扇的转速，可以减少发动机的功率损失，提高挖掘机的工作效率。

Description

散热控制系统以及挖掘机

技术领域

本实用新型涉及工程机械领域，特别涉及散热控制系统以及挖掘机。

背景技术

液压挖掘机在工作过程中，散热系统的功率损耗要占发动机输出功率的10％～15％，而散热系统的功率损耗主要由风扇造成，散热系统功率的消耗与风扇转速的立方成正比，因此，若能在挖掘机工作过程中有效地控制风扇转速，则可大大减少发动机的功率损失。

图1是示出现有技术中液压挖掘机的散热系统的结构示意图。如图1所示，散热系统包括：发动机110、风扇120和散热器130。挖掘机的散热系统主要靠冷却风扇吸气散热。风扇120和发动机110输出轴直联。风扇保持与发动机相同的转速，使风扇始终高速运转，存在较高的功率消耗，使得挖掘机的散热系统始终处于较高负荷状态下工作，增加了挖掘机油耗。

此外，发动机一般具有最佳工作温度，发动机直连散热风扇的散热方式，不能使发动机和液压系统工作在最佳温度范围内，既会造成功率浪费，还会影响挖掘机的工作效率。

例如，散热风扇转速较高时，使发动机散热器始终保持较大的散热量，会延长发动机温度达到最佳工作温度的时间，尤其是低温环境时，发动机暖机慢，影响发动机工作效率，减少作业量，还会造成发动机暖机过程中的过多功率损耗，并且长时间使液压油处于较低的温度，增加液压油粘度和流动阻力，降低了液压系统工作效率。

实用新型内容

本实用新型需要解决的一个技术问题是：现有技术的散热系统不能调节风扇的转速。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种散热控制系统，包括：状态检测装置，与温度控制器电连接，测量散热对象的状态参数，并将所述状态参数传输至所述温度控制器；环境温度传感器，与所述温度控制器电连接，测量环境温度，并将所述环境温度传输至所述温度控制器；温度控制器，与风扇调速执行装置电连接，向所述风扇调速执行装置输出调速控制信号；以及风扇调速执行装置，根据所述调速控制信号调节风扇实际转速，以进行散热。

进一步，所述风扇调速执行装置包括：电动机，与液压泵同轴连接，带动所述液压泵运转，并与所述温度控制器电连接，从所述温度控制器接收所述调速控制信号，根据所述调速控制信号调节液压泵的转速；液压泵，通过油路与硅油离合器连接，向所述硅油离合器输出硅油，并根据自身转速调节输出的硅油量；硅油离合器，设置在发动机与风扇之间，根据输入的硅油量调节风扇实际转速。

进一步，所述散热控制系统还包括：风扇速度传感器，与所述温度控制器电连接，安装在风扇上，测量风扇实际转速，并将所述风扇实际转速传输至所述温度控制器。

进一步，所述状态检测装置包括：发动机ECM，与所述温度控制器电连接，测量发动机的状态参数，并将所述状态参数传输至所述温度控制器；其中，所述状态参数包括：发动机温度、发动机转速和发动机输出扭矩。

进一步，所述状态检测装置还包括：液压油温度传感器，与所述温度控制器电连接，测量液压系统的液压油温度，并将所述液压油温度传输至所述温度控制器；其中，所述状态参数还包括：液压油温度。

进一步，所述温度控制器包括：目标转速确定单元，根据所述状态参数和所述环境温度确定风扇目标转速；以及PID单元，与所述目标转速确定单元连接，根据所述风扇目标转速向所述风扇调速执行装置输出调速控制信号。

进一步，所述状态参数包括：发动机温度；所述目标转速确定单元包括：比较单元，比较所述发动机温度分别与发动机正常工作温度范围的上限值和下限值的大小，根据比较结果输出相应的信号。

进一步，所述状态参数包括：发动机温度和液压油温度；所述目标转速确定单元包括：比较单元，比较所述发动机温度分别与发动机正常工作温度范围的上限值和下限值的大小，并比较所述液压油温度分别与液压系统正常工作温度范围的上限值和下限值的大小，根据比较结果输出相应的信号。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种挖掘机，包括：如前所述散热控制系统。

本实用新型实现了调节风扇的转速，可以减少发动机的功率损失，提高挖掘机的工作效率。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本实用新型，其中：

图1是示出现有技术中液压挖掘机的散热系统的结构示意图。

图2是示出根据本实用新型一些实施例的散热控制系统的结构示意图。

图3是示出根据本实用新型另一些实施例的散热控制系统的结构示意图。

图4是示出根据本实用新型一些实施例的散热控制方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图2是示出根据本实用新型一些实施例的散热控制系统的结构示意图。如图2所示，散热控制系统200包括：状态检测装置201、环境温度传感器202、温度控制器203和风扇调速执行装置204，其中，状态检测装置201、环境温度传感器202和风扇调速执行装置204分别与温度控制器203电连接，例如通过数据线连接或者无线连接。为了说明的目的，图2中还示出了发动机210、风扇220和散热器230。散热器230可以包括：发动机散热器和/或液压系统散热器。

状态检测装置201测量散热对象的状态参数，并将该状态参数传输至温度控制器203。

环境温度传感器202(例如安装在挖掘机外部)测量环境温度，并将该环境温度传输至温度控制器203。通过接入环境温度传感器可以实时监测环境温度，引入环境温度对散热的影响，提高了挖掘机对环境的适应性。

温度控制器203(例如根据该状态参数和该环境温度)向风扇调速执行装置204输出调速控制信号。例如，温度控制器可以根据状态参数和环境温度获得风扇目标转速，并根据该风扇目标转速向风扇调速执行装置输出调速控制信号。通过接入温度控制器可以实时获得某些散热对象(例如发动机、液压系统)和环境的温度，并根据上述温度值进行相应的风扇转速调节，保证挖掘机工作温度的恒定。

风扇调速执行装置204根据调速控制信号调节风扇实际转速，以进行散热。如图2所示，发动机210带动风扇220运转，风扇调速执行装置204设置在发动机210与风扇220之间，通过风扇调速执行装置204来调节风扇的转速。

在该实施例中，通过状态检测装置和环境温度传感器分别测量散热对象的状态参数和环境温度，并将这些数据传输至温度控制器，温度控制器向风扇调速执行装置输出调速控制信号，风扇调速执行装置根据该调速控制信号调节风扇实际转速，以进行散热，从而实现了调节风扇的转速(例如根据散热对象的状态参数和环境温度来调节风扇的转速)，可以减少发动机的功率损失，提高挖掘机的工作效率。

在本实用新型的一些实施例中，温度控制器可以由硬件来实现，例如，温度控制器可以包括：目标转速确定单元，根据状态参数和环境温度确定风扇目标转速；以及PID(ProportionIntegrationDifferentiation，比例积分微分)单元，与目标转速确定单元连接，根据风扇目标转速向风扇调速执行装置输出调速控制信号。

在一个实施例中，状态参数包括：发动机温度；目标转速确定单元包括：比较单元，比较发动机温度分别与发动机正常工作温度范围的上限值和下限值的大小，根据比较结果输出相应的信号。该比较单元可以为比较器或者由比较器集合成的单元。例如，该比较单元可以为具有至少三个输入端和至少一个输出端的比较器，其中三个输入端分别输入发动机温度T_发、发动机正常工作温度范围的上限值T_发max和下限值T_发min，该比较器经过比较后，根据不同的结果在输出端输出相应的数字信号，例如，T_发<T_发min时输出01，T_发min≤T_发≤T_发max时输出10，T_发>T_发max时输出11，这些数字信号可以代表风扇目标转速，不同的数字信号代表不同的风扇目标转速。这些数字信号输入至PID单元，PID单元根据这些数字信号输出调速控制信号。

在另一个实施例中，状态参数包括：发动机温度和液压油温度；目标转速确定单元包括：比较单元，比较发动机温度分别与发动机正常工作温度范围的上限值和下限值的大小，并比较液压油温度分别与液压系统正常工作温度范围的上限值和下限值的大小，根据比较结果输出相应的信号。该比较单元可以为比较器或者由比较器集合成的单元。例如，该比较单元可以为具有至少六个输入端和至少一个输出端的比较器，其中六个输入端分别输入发动机温度T_发、发动机正常工作温度范围的上限值T_发max和下限值T_发min，以及液压油温度T_油和液压系统正常工作温度范围的上限值T_油max和下限值T_油min。该比较器经过比较后，根据不同的结果在输出端输出相应的数字信号，例如，T_发<T_发min且T_油<T_油min时，输出000，T_发min≤T_发<T_发max且T_油<T_油min时输出001，T_发<T_发min且T_油min≤T_油<T_油max时示出010，等等，本领域技术人员可以理解，对于其他情况，可以设定比较单元输出不同的数字信号。这些数字信号可以代表风扇目标转速，不同的数字信号代表不同的风扇目标转速。这些数字信号输入至PID单元，PID单元根据这些数字信号输出调速控制信号。

图3是示出根据本实用新型另一些实施例的散热控制系统的结构示意图。如图3所示，散热控制系统300包括：状态检测装置301、环境温度传感器302、温度控制器303和风扇调速执行装置304。这里，状态检测装置301、环境温度传感器302、温度控制器303和风扇调速执行装置304分别与图2中的状态检测装置201、环境温度传感器202、温度控制器203和风扇调速执行装置204类似。为了说明的目的，图3中还示出了发动机310、风扇320和散热器330。散热器330可以包括：发动机散热器和/或液压系统散热器。

在一些实施例中，如图3所示，风扇调速执行装置304可以包括：电动机3041、液压泵3042(例如定量泵或变量泵)和硅油离合器3043。其中，电动机3041与温度控制器303电连接，例如通过数据线连接或者无线连接；电动机3041与液压泵3042同轴连接；液压泵3042通过油路与硅油离合器3043连接。可以根据硅油离合器的规格进行液压泵与电动机的匹配选择。

电动机3041带动液压泵3042运转，并从温度控制器303接收调速控制信号，根据调速控制信号调节液压泵3042的转速；液压泵3042向硅油离合器3043输出硅油，并根据自身转速调节输出的硅油量(例如，液压泵可以采用定量泵连续泵送、变量泵泵送或者增加串联的定量泵数量等方式实现对硅油流量的调节)；硅油离合器3043设置在发动机310与风扇320之间，根据输入的硅油量调节风扇实际转速。

在该实施例中，发动机带动风扇运转，风扇向散热器(例如发动机散热器)吹风执行散热，在发动机与风扇之间设置硅油离合器，发动机的自由端输出轴连接至硅油离合器，硅油离合器与风扇同轴连接，硅油离合器以硅油为工作介质，通过控制硅油离合器中硅油流量的大小，可以控制风扇转速无级调节，硅油流量的大小与风扇转速成正比例关系(例如，液压泵输入硅油离合器的硅油量越大，硅油离合器的粘性力越大，扭矩传递的效果越好，风扇转速越大)。温度控制器通过向电动机输出调速控制信号(例如，PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)信号)，调节电动机的转速，进而调节液压泵输入至硅油离合器的硅油量，实现硅油流量的连续控制，进而实现风扇转速的连续调节，增加了风扇转速调节的可靠性和稳定性。

通过接入硅油离合器等装置，实现对风扇进行无级调速，与风扇和发动机直连相比，可以减少发动机或液压系统升温过程中风扇过多的功率消耗，实现发动机或液压系统在最佳工作温度范围内对风扇转速的精细化控制，进一步减少风扇消耗的功率。通过接入硅油离合器等装置，可以控制发动机和液压系统工作在最佳温度范围，提高了挖掘机的工作效率。

在另一些实施例中，可以将风扇、硅油离合器、电动机和液压泵组合起来称为硅油离合风扇。温度控制器根据状态参数和环境温度直接向硅油离合风扇输出调速控制信号，以调节其中风扇的转速。

在本实用新型的实施例中，如图3所示，散热控制系统300还可以包括：风扇速度传感器305，与温度控制器303电连接(例如通过数据线连接或者无线连接)，该风扇速度传感器安装在风扇上，测量风扇实际转速，并将风扇实际转速传输至温度控制器303。温度控制器303判断该风扇实际转速与风扇目标转速是否相等，如果不相等，则实时向风扇调速执行装置304输出调速控制信号，直至将风扇实际转速调整至与风扇目标转速相等。例如，温度控制器对风扇目标转速与风扇实际转速进行逻辑判断，若二者相差较大，则温度控制器对调速控制信号进行再次调节，直至二者趋于一致。通过接入风扇速度传感器可以实现风扇转速的闭环控制，实时调整风扇转速，提高了挖掘机散热系统的散热效率。

在一些实施例中，如图3所示，状态检测装置301可以包括：发动机ECM(EngineControlModule，引擎控制模块)3011，与温度控制器303电连接(例如通过CAN总线连接)，测量发动机的状态参数，并将该状态参数传输至温度控制器303；其中，该状态参数包括：发动机温度、发动机转速和发动机输出扭矩。温度控制器通过发动机ECM获得发动机的温度、转速和输出扭矩，并结合环境温度对风扇调速执行装置进行控制，从而调节风扇实际转速。

在一些实施例中，散热对象的状态参数包括：发动机温度、发动机转速和发动机输出扭矩；温度控制器303将发动机温度T_发分别与发动机正常工作温度范围的上限值T_发max和下限值T_发min进行比较，并根据比较结果确定风扇目标转速。

在一些实施例，若T_发<T_发min，则确定风扇目标转速为风扇的最低转速；若T_发min≤T_发≤T_发max，则确定风扇目标转速为根据发动机温度、发动机转速、发动机输出扭矩和环境温度计算获得的第一风扇目标转速；若T_发>T_发max，则确定风扇目标转速为风扇的最高转速。

在该实施例中，散热控制系统控制风扇转速对发动机散热器进行散热。当T_发<T_发min时，为了提高工作效率，发动机需要尽快升温达到其正常工作温度范围，因此设置风扇目标转速为风扇的最低转速，经过控制调节，使得风扇以最低转速运转，从而较快地升温；当T_发min≤T_发≤T_发max时，发动机温度已经在正常工作温度范围内，这时需要风扇以适应发动机温度和环境温度的转速运转，可以根据上述发动机状态参数和环境温度来控制风扇的转速；当T_发>T_发max时，发动机温度过高，需要发动机尽快降温，因此设置风扇目标转速为风扇的最高转速，通过控制调节，使得风扇以最高转速运转，从而尽快使发动机降温。

在一些实施例中，温度控制器计算获得第一风扇目标转速的过程包括：温度控制器根据发动机转速和发动机输出扭矩确定发动机输出功率；根据发动机输出功率以及发动机热负荷与发动机输出功率之间的比例关系确定发动机热负荷；根据发动机热负荷、发动机温度和环境温度确定发动机散热器的散热系数；根据发动机散热器的散热系数以及第一风扇目标转速与发动机散热器的散热系数之间的比例关系确定第一风扇目标转速。

例如，温度控制器计算获得第一风扇目标转速n_目标1的公式包括：P_输出＝ω_发×M_输出，其中，P_输出为发动机输出功率，ω_发为发动机转速，M_输出为发动机输出扭矩；Q_发＝k₁×P_输出，其中，Q_发为发动机热负荷，k₁为发动机热负荷与发动机输出功率之间的比例系数；其中，α_发为发动机散热器的散热系数，A_发为发动机散热器的散热面积，T_发为发动机温度，T_环为环境温度；以及n_目标1＝k₃×α_发，其中，k₃为第一风扇目标转速与发动机散热器的散热系数之间的比例系数。

在该实施例中，温度控制器计算第一风扇目标转速n_目标1的过程如下：

(1)温度控制器通过发动机ECM获得发动机转速ω_发和发动机输出扭矩M_输出，根据P_输出＝ω_发×M_输出得到发动机输出功率P_输出。

(2)由于利用散热器进行冷却的发动机热负荷Q_发与发动机输出功率P_输出成比例，从而得到Q_发＝k₁×P_输出，k₁为发动机热负荷与发动机输出功率之间的比例系数，可以根据具体工况确定，例如可以根据发动机的选型等通过计算或有限次实验来确定k₁。

(3)同时，Q_发与α_发、A_发和T_发-T_环存在函数关系Q_发＝f{α_发,A_发,(T_发-T_环)}，例如，Q_发＝α_发×A_发×(T_发-T_环)，从而得到其中，A_发可以通过测量等来确定，T_发和T_环可以分别通过发动机ECM和环境温度传感器来获得。

(4)α_发为发动机散热器的散热系数，与风扇转速成正比，且与散热器材料和散热器芯结构有关，当散热器确定后，影响其变化的主要因素是风扇转速，因此可以得到第一风扇目标转速n_目标1＝k₃×α_发，k₃为第一风扇目标转速与发动机散热器的散热系数之间的比例系数，可以根据具体工况确定，例如，可以根据散热器的选型等通过计算或有限次实验来确定k₃。

在另一些实施例中，若T_发<T_发min，则确定风扇目标转速为风扇的最低转速；若T_发min≤T_发≤T_发max，则确定风扇目标转速为预设值，或者为一组与不同发动机温度对应的预设值；若T_发>T_发max，则确定风扇目标转速为风扇的最高转速。

在另一些实施例中，如图3所示，状态检测装置301还可以包括：液压油温度传感器3012(例如安装在液压系统散热器的进油口上)，与温度控制器303电连接(例如通过数据线连接或者无线连接)，测量液压系统的液压油温度，并将该液压油温度传输至温度控制器303；其中，状态参数还包括：液压油温度。温度控制器通过发动机ECM获得发动机的温度、转速和输出扭矩，通过液压油温度传感器获得液压系统中液压油的温度，并结合环境温度对风扇调速执行装置进行控制，从而调节风扇实际转速。

在一些实施例中，散热对象的状态参数包括：发动机温度、发动机转速、发动机输出扭矩和液压油温度；温度控制器将发动机温度T_发分别与发动机正常工作温度范围的上限值T_发max和下限值T_发min进行比较，并且将液压油温度T_油分别与液压系统正常工作温度范围的上限值T_油max和下限值T_油min进行比较，并根据比较结果确定风扇目标转速。

在一些实施例中，当发动机温度和液压系统温度均小于其各自的正常工作温度范围的下限值时，确定风扇目标转速为风扇的最低转速；当发动机温度T_发和液压系统温度T_油二者中的一个温度值在其相应的正常工作温度范围内，而另一个温度值没有在其相应的正常工作温度范围内时，则根据发动机温度和液压系统温度二者之一来确定风扇目标转速，以使得位于其正常工作温度范围内的相应温度值(例如发动机温度或液压系统温度)尽量保持在该温度范围内，而没有位于其正常工作温度范围内的另一个温度值(例如液压系统温度或发动机温度)升温或降温至其正常工作温度范围内；当发动机温度和液压系统温度均大于其各自的正常工作温度范围的上限值时，确定风扇目标转速为风扇的最高转速。

例如，可以根据如下温度情况确定风扇目标转速：

若T_发<T_发min且T_油<T_油min，由于此时发动机温度和液压系统温度均较低，因此确定风扇目标转速为风扇的最低转速，以使得发动机和液压系统能够尽快升温至正常温度范围。

若T_发min≤T_发<T_发max且T_油<T_油min，或者T_发max<T_发且T_油min≤T_油≤T_油max，则确定风扇目标转速为根据发动机温度、发动机转速、发动机输出扭矩和环境温度计算获得的第一风扇目标转速。这里，当T_发min≤T_发<T_发max且T_油<T_油min时确定风扇目标转速为上述第一风扇目标转速，可以在兼顾使发动机温度尽量保持在其正常工作温度范围内的情况下，尽快使液压系统温度升温到液压系统的正常工作温度范围内；当T_发max<T_发且T_油min≤T_油≤T_油max时确定风扇目标转速为上述第一风扇目标转速，可以在兼顾使液压系统温度尽量保持在其正常工作温度范围内的情况下，尽快使发动机温度降温至发动机的正常工作温度范围内。

若T_发<T_发min且T_油min≤T_油<T_油max或者T_发min≤T_发≤T_发max且T_油max<T_油，则确定风扇目标转速为根据液压油温度、发动机转速、发动机输出扭矩和环境温度计算获得的第二风扇目标转速。这里，当T_发<T_发min且T_油min≤T_油<T_油max时确定风扇目标转速为上述第二风扇目标转速，可以在兼顾使液压系统温度尽量保持在其正常工作温度范围内的情况下，尽快使发动机温度升温到发动机的正常工作温度范围内；当T_发min≤T_发≤T_发max且T_油max<T_油时确定风扇目标转速为第二风扇目标转速，可以在兼顾使发动机温度尽量保持在其正常工作温度范围内的情况下，尽快使液压系统温度降温至液压系统的正常工作温度范围内。

若T_发min≤T_发≤T_发max且T_油min≤T_油≤T_油max，由于发动机散热器和液压系统散热器是串联放置，为了同时满足发动机和液压系统的散热需要，则比较第一风扇目标转速和第二风扇目标转速，确定风扇目标转速为这二者中较大的一个，从而使得发动机和液压系统的散热需要均得到满足。

若T_发max<T_发且T_油max<T_油，由于发动机和液压系统的温度均过高，因此确定风扇目标转速为风扇的最高转速，以尽快将发动机和液压系统的温度降低至正常温度范围。

在该实施例中，散热控制系统控制风扇转速对发动机散热器和液压系统散热器均进行散热(例如，发动机散热器和液压系统散热器串联共用一个风扇320)，因而需要结合发动机温度和液压系统温度来确定上述各种温度情况下的风扇目标转速，通过控制液压泵输出至硅油离合器的硅油量，从而对风扇的实际转速进行调节。进一步地，散热控制系统根据挖掘机的输出功率控制挖掘机的热负荷，进而在不同的工况下都能满足散热需求，提高了挖掘机散热系统对工况的适应性。

关于第一风扇目标转速的计算公式和过程前面已经详述，下面介绍第二风扇目标转速的计算公式和过程。

温度控制器计算第二风扇目标转速的过程包括：温度控制器根据发动机转速和发动机输出扭矩确定发动机输出功率；根据发动机输出功率以及液压系统热负荷占发动机输出功率的比率确定液压系统热负荷；根据液压系统热负荷、液压系统温度和环境温度确定液压系统散热器的散热系数；根据液压系统散热器的散热系数以及第二风扇目标转速与液压系统散热器的散热系数之间的比例关系确定第二风扇目标转速。

例如，温度控制器计算获得第二风扇目标转速n_目标2的公式包括：P_输出＝ω_发×M_输出，其中，P_输出为发动机输出功率，ω_发为发动机转速，M_输出为发动机输出扭矩；Q_油＝k₂×P_输出，其中，Q_油为液压系统热负荷，k₂为液压系统热负荷占发动机输出功率的比例系数；其中，α_油为液压系统散热器的散热系数，A_油为液压系统散热器的散热面积，T_油为液压油温度，T_环为环境温度；以及n_目标2＝k₄×α_油，其中，k₄为第二风扇目标转速与液压系统散热器的散热系数之间的比例系数。

在该实施例中，温度控制器计算第二风扇目标转速n_目标2的过程如下：

(1)温度控制器通过发动机ECM获得发动机转速ω_发和发动机输出扭矩M_输出，根据P_输出＝ω_发×M_输出得到发动机输出功率P_输出。

(2)根据利用散热器进行冷却的液压系统热负荷Q_油占发动机输出功率P_输出的比率，得到Q_油＝k₂×P_输出，k₂为液压系统热负荷占发动机输出功率的比例系数，可以根据经验值进行取值，例如，通常认为液压系统的效率是75％，则Q_油占发动机输出功率的25％，即取k₂为0.25。

(3)同时，Q_油与α_油、A_油和T_油-T_环存在函数关系Q_油＝f{α_油,A_油,(T_油-T_环)}，例如，Q_油＝α_油×A_油×(T_油-T_环)，从而得到其中，A_油可以通过测量等来确定，T_油和T_环可以分别通过液压油温度传感器和环境温度传感器来获得。

(4)α_油为液压系统散热器的散热系数，与风扇转速成正比，且与散热器材料和散热器芯结构有关，当散热器确定后，影响其变化的主要因素是风扇转速，因此可以得到第二风扇目标转速n_目标2＝k₄×α_油，k₄为第二风扇目标转速与液压系统散热器的散热系数之间的比例系数，可以根据具体工况确定，例如，可以根据散热器的选型等通过计算或有限次实验来确定k₄。

在本实用新型的实施例中，温度控制器具有PID控制功能，在获得风扇目标转速后，查找风扇目标转速与比例系数kp、积分时间常数TI、微分时间常数TD这三个PID参数的对应关系，获得与上述风扇目标转速对应的kp、TI和TD，从而根据参数kp、TI和TD得到输入信号和输出信号的关系，以向风扇调速执行装置输出调速控制信号。

例如，可以提前实验获得风扇目标转速与PWM信号的对应关系，即提前实验获得风扇目标转速与上述三个PID参数大小的对应关系，并储存在温度控制器中；当温度控制器获得风扇目标转速后，查找上述关系，从而得到kp、TI和TD的相应值，进而得到相应的PWM信号，即调速控制信号。

本实用新型还提供了一种挖掘机，包括：如前面所述的散热控制系统，例如，图2所示的散热控制系统200或图3所示的散热控制器300。

图4是示出根据本实用新型一些实施例的散热控制方法的流程图。

步骤S401，测量散热对象的状态参数和环境温度。

步骤S403，根据状态参数和环境温度输出调速控制信号。例如，根据状态参数和环境温度获得风扇目标转速，并根据该风扇目标转速输出调速控制信号。

步骤S405，根据调速控制信号调节风扇实际转速，以进行散热。

在该实施例中，例如，可以采用状态检测装置和环境温度传感器分别测量散热对象的状态参数和环境温度，然后可以采用温度控制器根据状态参数和环境温度对风扇实际转速进行调节，该方法可以减少发动机的功率损失，提高挖掘机的工作效率。

在一些实施例中，根据调速控制信号调节风扇实际转速，以进行散热的步骤包括：采用电动机带动液压泵运转，并接收调速控制信号，根据调速控制信号调节液压泵的转速；采用液压泵向硅油离合器输出硅油，并根据自身转速调节输出的硅油量；将硅油离合器设置在发动机与风扇之间，根据输入的硅油量调节风扇实际转速。

在一些实施例中，散热控制方法还包括：测量风扇实际转速；判断该风扇实际转速与风扇目标转速是否相等，如果不相等，则实时输出调速控制信号，直至将风扇实际转速调整至与风扇目标转速相等。

在一些实施例中，测量散热对象的状态参数的步骤包括：测量发动机的状态参数；其中，该状态参数包括：发动机温度、发动机转速和发动机输出扭矩。

在一些实施例中，根据状态参数和环境温度获得风扇目标转速的步骤包括：散热对象的状态参数包括：发动机温度、发动机转速和发动机输出扭矩；将发动机温度T_发分别与发动机正常工作温度范围的上限值T_发max和下限值T_发min进行比较，并根据比较结果确定风扇目标转速。

在一些实施例中，若T_发<T_发min，则确定风扇目标转速为风扇的最低转速；若T_发min≤T_发≤T_发max，则确定风扇目标转速为根据发动机温度、发动机转速、发动机输出扭矩和环境温度计算获得的第一风扇目标转速；若T_发>T_发max，则确定风扇目标转速为风扇的最高转速。

在一些实施例中，根据发动机温度、发动机转速、发动机输出扭矩和环境温度计算获得第一风扇目标转速的步骤包括：根据发动机转速和发动机输出扭矩确定发动机输出功率；根据发动机输出功率以及发动机热负荷与发动机输出功率之间的比例关系确定发动机热负荷；根据发动机热负荷、发动机温度和环境温度确定发动机散热器的散热系数；根据发动机散热器的散热系数以及第一风扇目标转速与发动机散热器的散热系数之间的比例关系确定第一风扇目标转速。

在一些实施例中，计算获得所述第一风扇目标转速n_目标1的公式包括：P_输出＝ω_发×M_输出，其中，P_输出为发动机输出功率，ω_发为发动机转速，M_输出为发动机输出扭矩；Q_发＝k₁×P_输出，其中，Q_发为发动机热负荷，k₁为发动机热负荷与发动机输出功率之间的比例系数；其中，α_发为发动机散热器的散热系数，A_发为发动机散热器的散热面积，T_环为环境温度；以及n_目标1＝k₃×α_发，其中，k₃为第一风扇目标转速与发动机散热器的散热系数之间的比例系数。

在一些实施例中，测量散热对象的状态参数的步骤还包括：测量液压系统的液压油温度；其中，状态参数还包括：液压油温度。

在一些实施例中，根据状态参数和环境温度获得风扇目标转速的步骤包括：散热对象的状态参数包括：发动机温度、发动机转速、发动机输出扭矩和液压油温度；将发动机温度T_发分别与发动机正常工作温度范围的上限值T_发max和下限值T_发min进行比较，并且将液压油温度T_油分别与液压系统正常工作温度范围的上限值T_油max和下限值T_油min进行比较，并根据比较结果确定风扇目标转速。

在一些实施例中，当发动机温度和液压系统温度均小于其各自的正常工作温度范围的下限值时，确定风扇目标转速为风扇的最低转速；当发动机温度T_发和液压系统温度T_油二者中的一个温度值在其相应的正常工作温度范围内，而另一个温度值没有在其相应的正常工作温度范围内时，则根据发动机温度和液压系统温度二者之一来确定风扇目标转速，以使得位于其正常工作温度范围内的相应温度值(例如发动机温度或液压系统温度)尽量保持在该温度范围内，而没有位于其正常工作温度范围内的另一个温度值(例如液压系统温度或发动机温度)升温或降温至其正常工作温度范围内；当发动机温度和液压系统温度均大于其各自的正常工作温度范围的上限值时，确定风扇目标转速为风扇的最高转速。

在一些实施例中，若T_发<T_发min且T_油<T_油min，则确定风扇目标转速为风扇的最低转速；若T_发min≤T_发<T_发max且T_油<T_油min或者T_发max<T_发且T_油min≤T_油≤T_油max，则确定风扇目标转速为根据发动机温度、发动机转速、发动机输出扭矩和环境温度计算获得的第一风扇目标转速；若T_发<T_发min且T_油min≤T_油<T_油max或者T_发min≤T_发≤T_发max且T_油max<T_油，则确定风扇目标转速为根据液压油温度、发动机转速、发动机输出扭矩和环境温度计算获得的第二风扇目标转速；若T_发min≤T_发≤T_发max且T_油min≤T_油≤T_油max，则比较第一风扇目标转速和第二风扇目标转速，确定风扇目标转速为这二者中较大的一个；若T_发max<T_发且T_油max<T_油，则确定风扇目标转速为风扇的最高转速。

在一些实施例中，根据液压油温度、发动机转速、发动机输出扭矩和环境温度计算获得第二风扇目标转速的步骤包括：根据发动机转速和发动机输出扭矩确定发动机输出功率；根据发动机输出功率以及液压系统热负荷占发动机输出功率的比率确定液压系统热负荷；根据液压系统热负荷、所述液压系统温度和环境温度确定液压系统散热器的散热系数；根据液压系统散热器的散热系数以及第二风扇目标转速与液压系统散热器的散热系数之间的比例关系确定第二风扇目标转速。

在一些实施例中，计算获得第二风扇目标转速n_目标2的公式包括：P_输出＝ω_发×M_输出，其中，P_输出为发动机输出功率，ω_发为发动机转速，M_输出为发动机输出扭矩；Q_油＝k₂×P_输出，其中，Q_油为液压系统热负荷，k₂为液压系统热负荷占发动机输出功率的比例系数；其中，α_油为液压系统散热器的散热系数，A_油为液压系统散热器的散热面积，T_环为环境温度；以及n_目标2＝k₄×α_油，其中，k₄为第二风扇目标转速与液压系统散热器的散热系数之间的比例系数。

在一些实施例中，根据风扇目标转速输出调速控制信号的步骤包括：在获得风扇目标转速后，查找风扇目标转速与比例系数kp、积分时间常数TI、微分时间常数TD这三个PID参数的对应关系，获得与该风扇目标转速对应的kp、TI和TD，以输出调速控制信号。

至此，已经详细描述了本实用新型。为了避免遮蔽本实用新型的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种散热控制系统，其特征在于，包括：

状态检测装置，与温度控制器电连接，测量散热对象的状态参数，并将所述状态参数传输至所述温度控制器；

环境温度传感器，与所述温度控制器电连接，测量环境温度，并将所述环境温度传输至所述温度控制器；

温度控制器，与风扇调速执行装置电连接，向所述风扇调速执行装置输出调速控制信号；以及

风扇调速执行装置，根据所述调速控制信号调节风扇实际转速，以进行散热。

2.根据权利要求1所述散热控制系统，其特征在于，

所述风扇调速执行装置包括：

电动机，与液压泵同轴连接，带动所述液压泵运转，并与所述温度控制器电连接，从所述温度控制器接收所述调速控制信号，根据所述调速控制信号调节液压泵的转速；

液压泵，通过油路与硅油离合器连接，向所述硅油离合器输出硅油，并根据自身转速调节输出的硅油量；

硅油离合器，设置在发动机与风扇之间，根据输入的硅油量调节风扇实际转速。

3.根据权利要求1所述散热控制系统，其特征在于，还包括：

风扇速度传感器，与所述温度控制器电连接，安装在风扇上，测量风扇实际转速，并将所述风扇实际转速传输至所述温度控制器。

4.根据权利要求1所述散热控制系统，其特征在于，

所述状态检测装置包括：

发动机ECM，与所述温度控制器电连接，测量发动机的状态参数，并将所述状态参数传输至所述温度控制器；

其中，所述状态参数包括：发动机温度、发动机转速和发动机输出扭矩。

5.根据权利要求4所述散热控制系统，其特征在于，

所述状态检测装置还包括：

液压油温度传感器，与所述温度控制器电连接，测量液压系统的液压油温度，并将所述液压油温度传输至所述温度控制器；

其中，所述状态参数还包括：液压油温度。

6.根据权利要求1所述散热控制系统，其特征在于，

所述温度控制器包括：

目标转速确定单元，根据所述状态参数和所述环境温度确定风扇目标转速；以及

比例积分微分PID单元，与所述目标转速确定单元连接，根据所述风扇目标转速向所述风扇调速执行装置输出调速控制信号。

7.根据权利要求6所述散热控制系统，其特征在于，

所述状态参数包括：发动机温度；

所述目标转速确定单元包括：

比较单元，比较所述发动机温度分别与发动机正常工作温度范围的上限值和下限值的大小，根据比较结果输出相应的信号。

8.根据权利要求6所述散热控制系统，其特征在于，

所述状态参数包括：发动机温度和液压油温度；

所述目标转速确定单元包括：

比较单元，比较所述发动机温度分别与发动机正常工作温度范围的上限值和下限值的大小，并比较所述液压油温度分别与液压系统正常工作温度范围的上限值和下限值的大小，根据比较结果输出相应的信号。

9.一种挖掘机，其特征在于，包括：

如权利要求1至8任一所述散热控制系统。