CN220821690U - 用于工程设备的热管理系统和工程设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于工程设备的热管理系统和工程设备，该用于工程设备的热管理系统包括：热源，设置在工程设备的舱体中；第一管路组件，设置在舱体中并包括水泵、冷却水散热器以及用于输送冷却水的第一管路，第一管路的第一端和热源的出水端连接，第一管路的第二端和热源的进水端连接，水泵和冷却水散热器均设置在第一管路上；第二管路，用于输送冷却水，第二管路的第一端和出水端连接，水泵与冷却水散热器之间的连接管段连接第二管路的第二端；暖风机，设置在第二管路上并布置于工程设备的司机室中。该用于工程设备的热管理系统具有结构简单，能提升工程设备布局紧凑的舱体中热源散热效果的优点。

Description

用于工程设备的热管理系统和工程设备

技术领域

本实用新型涉及工程设备技术领域，具体地涉及一种用于工程设备的热管理系统和工程设备。

背景技术

小吨位(如5吨以下)工程设备(如挖掘机或起重机)多采用单一的冷却水散热器对舱体(如电池仓)中的热源(如电池)进行散热，但由于小吨位工程设备中舱体的空间比较较狭小，且内部各部件布局紧凑，使得冷却水散热器的体积受限，进而导致小吨位工程设备舱体中热源的散热效果不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了提供一种用于工程设备的热管理系统和工程设备，该用于工程设备的热管理系统具有结构简单，能提升工程设备布局紧凑的舱体中热源散热效果的优点。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供一种用于工程设备的热管理系统，该热管理系统包括：

热源，设置在工程设备的舱体中；

第一管路组件，设置在舱体中并包括水泵、冷却水散热器以及用于输送冷却水的第一管路，第一管路的第一端和热源的出水端连接，第一管路的第二端和热源的进水端连接，水泵和冷却水散热器均设置在第一管路上；

第二管路，用于输送冷却水，第二管路的第一端和出水端连接，水泵与冷却水散热器之间的连接管段连接第二管路的第二端；

暖风机，设置在第二管路上并布置于工程设备的司机室中。

在本实用新型的实施例中，司机室的侧壁上设有排风口，热管理系统还包括排风管道，排风管道的一端连接暖风机的出风口，排风管道的另一端连接排风口。

在本实用新型的实施例中，热管理系统还包括第一风扇和第二风扇，第一风扇设置在司机室中并用于对暖风机的芯体进行散热，第二风扇设置在舱体中并用于对冷却水散热器进行散热。

在本实用新型的实施例中，热管理系统还包括温度传感器和第一水阀组件，温度传感器设置在热源的内部并用于检测热源的温度，第一水阀组件设置在第一管路上并用于导通或截止第一管路，第一水阀组件和温度传感器通信连接。

在本实用新型的实施例中，热管理系统还包括设置在第二管路上并用于导通或截止第二管路的第二水阀组件，第二水阀组件和温度传感器通信连接。

在本实用新型的实施例中，热管理系统还包括设置在舱体中并用于对热源进行加热的第二管路组件。

在本实用新型的实施例中，第二管路组件包括PTC加热体和用于输送冷却水的第三管路，第三管路的第一端和出水端连接，第三管路的第二端和第一管路上水泵、第一水阀组件之间的管段连接，PTC加热体设置在第三管路上并用于对冷却水进行加热。

在本实用新型的实施例中，工程设备还包括液压系统，热管理系统还包括设置在舱体中并用于将液压系统发出的热量导向热源的第三管路组件。

在本实用新型的实施例中，第三管路组件包括热交换器、用于输送液压系统的液压油的第四管路和用于输送冷却水的第五管路，第四管路的第一端和液压系统的出油端连接，第四管路的第二端和液压系统的进油端连接，热交换器的吸热部设置在第四管路上，第五管路的第一端和出水端连接，第五管路的第二端和第一管路上水泵、第一水阀组件之间的管段连接，热交换器的导热部设置在第五管路上。

本实用新型第二方面提供一种工程设备，工程设备包括上述的用于工程设备的热管理系统。

通过上述技术方案可知，热管理系统包括热源、第一管路组件、第二管路和暖风机，第一管路组件设置在舱体中并包括水泵、冷却水散热器以及用于输送冷却水的第一管路，第一管路的第一端和出水端连接，第一管路的第二端和进水端连接，水泵和冷却水散热器均设置在第一管路上；第二管路用于输送冷却水，第二管路的第一端和出水端连接，第二管路的第二端和第一管路上水泵、冷却水散热器之间的管段连接；暖风机设置在第二管路上并处于工程设备的司机室中。该热管理系统不仅可以通过第一管路组件对热源进行散热，还可利用司机室中暖风机进行散热，提升了热源的散热效果，解决了现有技术中舱体空间不足，散热效果不佳的问题。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型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实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：

图1是本实用新型实施例中热管理系统的组成示意图；

图2是本实用新型实施例中控制器与空调以及热管理系统中各部件的通信连接示意图。

附图标记说明

1-热源；2-舱体；3-第一管路组件；301-水泵；302-冷却水散热器；303-第一管路；4-第二管路；5-暖风机；6-第一风扇；7-第二风扇；8-第一水阀组件；801-第一水阀；802-第二水阀；9-第二水阀组件；901-第三水阀；902-第四水阀；10-第二管路组件；1001-PTC加热体；1002-第三管路；11-液压系统；12-第三管路组件；1201-热交换器；1202-第四管路；1203-第五管路；13-控制器；14-第五水阀；15-第六水阀；16-第三水阀组件；1601-第七水阀；1602-第八水阀；17-司机室；18-空调。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型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实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

本实用新型的实施例中提供一种新型的用于工程设备的热管理系统，如图1所示，该热管理系统包括：

热源1，设置在工程设备的舱体2中；

第一管路组件3，设置在舱体2中并包括水泵301、冷却水散热器302以及用于输送冷却水的第一管路303，第一管路303的第一端和热源1的出水端连接，第一管路303的第二端和热源1的进水端连接，水泵301和冷却水散热器302均设置在第一管路303上；

第二管路4，用于输送冷却水，第二管路4的第一端和出水端连接，水泵301与冷却水散热器302之间的连接管段连接第二管路4的第二端；

暖风机5，设置在第二管路4上并布置于工程设备的司机室17中。

具体地，本实施例中的工程设备可选为小吨位(如5吨以下)的起重机(或挖掘机)，热源1可选为电池，对应地，舱体2为电池仓，起重机包括司机室17和电池仓，本实施例中的电池为可充电电池，电池中有电池水(即电解液)，电池工作时内部发生化学反应，导致电池发热，为保证电池使用安全性，延长电池使用寿命，在电池的温度升高到一定程度时，要对其进行散热。本实施例中电池内部设有冷却水流道(图中未示出)，冷却水流道包括进水端和出水端，冷却水流经冷却水流道可对电池降温，第一管路组件3设置在电池仓中，第一管路303和冷却水流道连通，第一管路303中的冷却水在水泵301的作用下从进水端流入冷却水流道，带走电池的部分热量并从出水端流出冷却水流道，流出冷却水流道的部分冷却水可再次进入第一管路303，之后在流经冷却水散热器302时在冷却水散热器302的作用下散热降温，降温后的冷却水可在水泵301的作用下再流经电池并对电池降温，以此循环，第一管路组件3实现了对电池的降温功能；

同理，第二管路4也和冷却水流道连通，第二管路4中的冷却水先从第二管路4的第二端汇入第一管路303中，再在水泵301的作用下从进水端流入冷却水流道，带走电池的部分热量并从出水端流出冷却水流道，流出冷却水流道的部分冷却水可再从第二管路4的第二端进入第二管路4，之后在流经司机室17的暖风机5时通过暖风机5的芯体向外散热降温，降温后的冷却水再从第二管路4的第二端汇入第一管路303，并在水泵301的作用下再流经电池对电池降温，以此循环，第二管路4和暖风机5实现了对电池的降温功能。

由于本实施例中的热管理系统不仅可以通过电池仓中的第一管路组件3对电池进行散热，还可通过第二管路4和位于司机室17中的暖风机5对电池进行散热，即本实施例中的热管理系统即使在电池仓空间有限、布局紧凑的情况下，也可通过第二管路4将吸热后的冷却水引入大空间的司机室17，并利用司机室17中暖风机5进行散热，提升了小吨位工程设备(或小型工程设备)电池的散热效果，解决了现有技术小吨位工程设备(或小型工程设备)电池仓空间不足，散热效果不佳的问题。

在本实用新型的一个实施例中，司机室17的侧壁上设有排风口(图中未示出)，热管理系统还包括排风管道(图中未示出)，排风管道的一端连接暖风机5的出风口，排风管道的另一端连接排风口。当电池处于快充阶段，和/或电池仓中温度高于预设温度(如40℃)，和/或工程设备处于重载工作状态时，暖风机散热较多，此时可通过排风管道和排风口将自暖风机的出风口散出的热风排出司机室，有利于降低司机室中的温度并进一步提升热管理系统的散热效果。

在本实用新型的一个实施例中，热管理系统还包括第一风扇6和第二风扇7，第一风扇6设置在司机室17中并用于对暖风机5的芯体进行散热，提升了暖风机5的散热效率；第二风扇7设置在舱体2中并用于对冷却水散热器302进行散热，提升了冷却水散热器302的散热效率，进而增强了冷却水对电池的散热效果。

在本实用新型的一个实施例中，热管理系统还包括温度传感器和第一水阀组件8，温度传感器设置在热源1的内部并用于检测热源1的温度，第一水阀组件8设置在第一管路303上并用于导通或截止第一管路303，第一水阀组件8和温度传感器通信连接。具体地，第一水阀组件8包括第一水阀801和第二水阀802，第一水阀801设置在出水口和冷却水散热器302之间，第二水阀802设置在水泵301和冷却水散热器302之间，工程设备还包括控制器13，温度传感器、第一水阀801和第二水阀802均与控制器13通信连接，控制器13可根据温度传感器的检测结果控制第一水阀801、第二水阀802打开或关闭，以导通或截止第一管路303。

在本实用新型的一个实施例中，热管理系统还包括设置在第二管路4上并用于导通或截止第二管路4的第二水阀组件9，第二水阀组件9和温度传感器通信连接。具体地，第二水阀组件9包括第三水阀901和第四水阀902，第三水阀901设置在在暖风机5的上游端，第四水阀902设置在暖风机5的下游端，控制器13可根据温度传感器的检测结果控制第三水阀901、第四水阀902打开或关闭，以导通或截止第二管路4。

在本实用新型的一个实施例中，控制器13与水泵301、冷却水散热器302、第二风扇7通信连接并被配置成：

确定电池的温度处于预设温度范围内；

控制水泵301、冷却水散热器302、第一水阀组件8以及第二风扇7打开；

控制暖风机5和第二水阀组件9关闭。

具体地，本实施例中预设温度范围优选为25℃-40℃，若电池处于上述温度范围内，则需要被降温。进一步地，本实施例中的工程设备还包括与控制器13通信连接并能对电池充电的充电枪，若电池处于充电阶段，且电池处于预设温度范围内，控制器13控制充电枪对第二风扇7、水泵301以及第一水阀组件8进行供电，再控制水泵301、冷却水散热器302、第一水阀组件8以及第二风扇7打开，水泵301驱动第一管路303中的冷却水进行循环，第二风扇7对冷却水散热器302进行散热以降低冷却水温度，进而降低电池的温度；若温度传感器检测到电池的温度低于预设温度范围的下限值(如25℃)，则无需再对电池降温，此时，控制器13控制水泵301、冷却水散热器302、第一水阀组件8以及第二风扇7关闭。

在本实用新型的一个实施例中，控制器13与暖风机5、第一风扇6通信连接并被配置成：

确定电池处于预设工况下；

控制水泵301、冷却水散热器302、第一水阀组件8、第二风扇7、暖风机5、第二水阀组件9以及第一风扇6打开。

具体地，本实施例中的预设工况包括电池处于快充阶段，和/或电池仓中的温度高于预设温度(如40℃)，和/或工程设备处于重载工作状态，此时电池温度远高于预设温度范围的下限值(如25℃)，需要在第一管路303中的冷却水对电池降温的情况下，进一步增强电池的降温效果，因此控制器13还需控制暖风机5、第二水阀组件9以及第一风扇6打开，使得第二管路4中的冷却水进行循环，司机室17内第一风扇6对暖风机5的芯体进行散热并将热风排出司机室17，进而使得电池的温度进一步降低，通过冷却水散热器302、第二风扇7、暖风机5以及第一风扇6的共同作用，电池的温度能在短时间迅速下降；若温度传感器检测到电池的温度低于预设温度范围的下限值，则控制器13控制第一风扇6和第二风扇7关闭，否则控制第一风扇6和第二风扇7继续开启。

在本实用新型的一个实施例中，热管理系统还包括设置在舱体2中并用于对热源1进行加热的第二管路组件10，其中，第二管路组件10包括PTC加热体1001和用于输送冷却水的第三管路1002，第三管路1002的第一端和出水端连接，第三管路1002的第二端和第一管路303上水泵301、第一水阀组件8之间的管段连接，PTC加热体1001设置在第三管路1002上并用于对冷却水进行加热。

具体地，为保证电池处于正常状态，在电池温度较低时(如低于25℃)，需要对电池进行加热。在本实施例中，热管理系统还包括第五水阀14和第六水阀15，第五水阀14设置在第二管路4上并位于第三水阀901和出水端之间(需要第二管路4中的冷却水进行循环时，第三水阀901和第五水阀14均打开)，第三管路1002的第一端和第二管路4连接，第三管路1002和第二管路4的汇接处位于第三水阀901和第五水阀14之间，第三水阀901关闭，第五水阀14打开，第二管路4上第三水阀901和出水端之间的管段导通，此时第三管路1002的第一端和出水端连接；第六水阀15设置在第三管路1002上并位于PTC加热体1001的下游端，第三管路1002的第二端和第二管路4连接，第三管路1002的第二端和第二管路4的汇接处位于暖风机5和第四水阀902之间，第四水阀902和第六水阀15打开，第三管路1002的第二端和第一管路303上水泵301、冷却水散热器302之间的管段连接。

在本实用新型的一个实施例中，控制器13和第五水阀14、第六水阀15、PTC加热体1001通信连接并被配置成：

确定电池的温度低于预设温度范围的下限值；

控制冷却水散热器302、第一水阀组件8、第二风扇7、暖风机5、第一风扇6以及第二水阀组件9中的第三水阀901关闭；

控制第四水阀902、第五水阀14、第六水阀15以及PTC加热体1001打开。

具体地，当温度传感器检测到电池低于预设温度范围的下限值(如25℃)，则需要对电池进行加热，此时控制器13控制冷却水散热器302、第一水阀组件8、第二风扇7、暖风机5、第一风扇6以及第二水阀组件9中的第三水阀901关闭，以便关闭对电池的降温功能；若电池处于充电阶段，且电池低于预设温度范围的下限值，控制器13控制充电枪对第四水阀902、第五水阀14、第六水阀15以及PTC加热体1001进行供电(若电池不处于充电阶段，控制器13控制电池对第四水阀902、第五水阀14、第六水阀15以及PTC加热体1001进行供电)，再控制第四水阀902、第五水阀14、第六水阀15以及PTC加热体1001打开，在水泵301作用下，第三管路1002中的冷却水可进行循环，PTC加热体1001对第三管路1002中的冷却水进行加热，加热后的冷却水在流经电池时再对电池进行加热；若温度传感器检测到电池的温度达到预设温度范围的下限值，则无需再对电池加热，此时，控制器13控制水泵301、第四水阀902、第五水阀14、第六水阀15以及PTC加热体1001关闭。

在本实用新型的一个实施例中，工程设备还包括液压系统11，热管理系统还包括设置在电池仓中并用于将液压系统11发出的热量导向电池的第三管路组件12，其中，第三管路组件12包括热交换器1201、用于输送液压油的第四管路1202和用于输送冷却水的第五管路1203，第四管路1202的第一端和液压系统11的出油端连接，第四管路1202的第二端和液压系统11的进油端连接，热交换器1201的吸热部设置在第四管路1202上，第五管路1203的第一端和出水端连接，第五管路1203的第二端和第一管路303上水泵301、第一水阀组件8之间的管段连接，热交换器1201的导热部设置在第五管路1203上。

液压系统11中的液压油在液压系统11处于工作状态时温度较高，为了尽量节省电池的电量，可将液压系统11发出的热量导向电池，使电池的温度保持在预设温度范围内。第五管路1203上设有导通或截止第五管路1203的第三水阀组件16，第三水阀组件16包括第七水阀1601和第八水阀1602，第七水阀1601在热交换器1201的上游端，第八水阀1602在热交换器1201的上游端。

在本实用新型的一个实施例中，控制器13和热交换器1201、第七水阀1601、第八水阀1602通信连接并被配置成：

确定液压系统11处于工作状态且电池的温度低于预设温度范围的下限值；

控制冷却水散热器302、第一水阀组件8、第二风扇7、暖风机5、第一风扇6以及第二水阀组件9、第五水阀14、第六水阀15以及PTC加热体1001关闭；

控制水泵301、热交换器1201以及第三水阀组件16打开。

具体地，液压系统11工作时，液压油从出油端流出并进入第四管路1202，途径热交换器1201的吸热部时被吸热降温，降温后的液压油再从进油端流入液压系统11，以便对液压系统11进行降温；在水泵301作用下，第五管路1203中的冷却水可进行循环，热交换器1201的吸热部吸热后将热量传递给导热部，导热部再将上述热量传递给第五管路1203中的冷却水，以对流经导热部的冷却水进行加热，加热后的冷却水在流经电池时再对电池进行加热；若温度传感器检测到电池的温度达到预设温度范围的下限值，则无需再对电池加热，此时，控制器13控制水泵301、热交换器1201以及第三水阀组件16关闭。通过上述方式，本实施例中的热管理系统极大程度利用了无用的热能，节省了电池电量，解决了小吨位工程设备(或小型工程设备)电池小，续航能力不足的问题。

本实施例中的控制器13与水泵301、冷却水散热器302、第一水阀组件8、第二风扇7、暖风机5、第一风扇6、第二水阀组件9、第五水阀14、第六水阀15、PTC加热体1001、热交换器1201、第三水阀组件16、空调18之间的通信连接示意图如图2所示。

本实施例中的热管理系统除了可应用于电池的热管理以外，还可应用于发动机、柴油机或蒸汽机的热管理；此外，若司机室17中可设置空调18，本实施例中的热管理系统和空调18可同时进行工作。

本实用新型的另一个实施例提供一种新型的工程设备，工程设备包括上述实施例中的用于工程设备的热管理系统。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于工程设备的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统包括：

热源(1)，设置在工程设备的舱体(2)中；

第一管路组件(3)，设置在所述舱体(2)中并包括水泵(301)、冷却水散热器(302)以及用于输送冷却水的第一管路(303)，所述第一管路(303)的第一端和所述热源(1)的出水端连接，所述第一管路(303)的第二端和所述热源(1)的进水端连接，所述水泵(301)和所述冷却水散热器(302)均设置在所述第一管路(303)上；

第二管路(4)，用于输送所述冷却水，所述第二管路(4)的第一端和所述出水端连接，所述水泵(301)与所述冷却水散热器(302)之间的连接管段连接所述第二管路(4)的第二端；

暖风机(5)，设置在所述第二管路(4)上并布置于所述工程设备的司机室(17)中。

2.根据权利要求1所述的用于工程设备的热管理系统，其特征在于，所述司机室(17)的侧壁上设有排风口，所述热管理系统还包括排风管道，所述排风管道的一端连接所述暖风机(5)的出风口，所述排风管道的另一端连接所述排风口。

3.根据权利要求1所述的用于工程设备的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括第一风扇(6)和第二风扇(7)，所述第一风扇(6)设置在所述司机室(17)中并用于对所述暖风机(5)的芯体进行散热，所述第二风扇(7)设置在所述舱体(2)中并用于对所述冷却水散热器(302)进行散热。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的用于工程设备的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括温度传感器和第一水阀组件(8)，所述温度传感器设置在所述热源(1)的内部并用于检测所述热源(1)的温度，所述第一水阀组件(8)设置在所述第一管路(303)上并用于导通或截止所述第一管路(303)，所述第一水阀组件(8)和所述温度传感器通信连接。

5.根据权利要求4所述的用于工程设备的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括设置在所述第二管路(4)上并用于导通或截止所述第二管路(4)的第二水阀组件(9)，所述第二水阀组件(9)和所述温度传感器通信连接。

6.根据权利要求4所述的用于工程设备的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括设置在所述舱体(2)中并用于对所述热源(1)进行加热的第二管路组件(10)。

7.根据权利要求6所述的用于工程设备的热管理系统，其特征在于，所述第二管路组件(10)包括PTC加热体(1001)和用于输送所述冷却水的第三管路(1002)，所述第三管路(1002)的第一端和所述出水端连接，所述第三管路(1002)的第二端和所述第一管路(303)上所述水泵(301)、所述第一水阀组件(8)之间的管段连接，所述PTC加热体(1001)设置在所述第三管路(1002)上并用于对所述冷却水进行加热。

8.根据权利要求4所述的用于工程设备的热管理系统，其特征在于，所述工程设备还包括液压系统(11)，所述热管理系统还包括设置在所述舱体(2)中并用于将所述液压系统(11)发出的热量导向所述热源(1)的第三管路组件(12)。

9.根据权利要求8所述的用于工程设备的热管理系统，其特征在于，所述第三管路组件(12)包括热交换器(1201)、用于输送所述液压系统(11)的液压油的第四管路(1202)和用于输送所述冷却水的第五管路(1203)，所述第四管路(1202)的第一端和所述液压系统(11)的出油端连接，所述第四管路(1202)的第二端和所述液压系统(11)的进油端连接，所述热交换器(1201)的吸热部设置在所述第四管路(1202)上，所述第五管路(1203)的第一端和所述出水端连接，所述第五管路(1203)的第二端和所述第一管路(303)上所述水泵(301)、所述第一水阀组件(8)之间的管段连接，所述热交换器(1201)的导热部设置在所述第五管路(1203)上。

10.一种工程设备，其特征在于，所述工程设备包括根据权利要求1-9中任意一项所述的用于工程设备的热管理系统。