专利名称：混合动力液压挖掘机及其冷却系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及土方工程机械领域，具体而言，涉及ー种混合动カ液压挖掘机及其冷却系统。
背景技术：
传统液压挖掘机的冷却系统主要分成三部分一、发动机本身的冷却；ニ、发动机进气的冷却；三、液压油的冷却。混合动カ液压挖掘机系统比传动液压挖掘机系统多了由动 カ电机、回转电机和对应的控制器以及超级电容等組成的辅动カ源。辅动カ源中的动カ电机及控制器和回转电机及控制器都需要冷却，如果采用独立的散热系统，存在以下几方面问题(1)散热器风扇电机和水泵电机的电源问题；(2)挖掘机上安装空间有限。如果对辅动カ源中电机及控制器采用独立的冷却系统，由于挖掘机上只有MVDC 蓄电池，散热器风扇电机和水泵电机如果采用蓄电池供电，则增加了蓄电池和发动机上发电机的负荷；如果采用220VAC供电，则又需增加从超级电容的直流电到220VAC的逆变器， 使系统复杂化。由于混合动カ挖掘机比传统液压挖掘机増加了动カ电机及控制器、回转电机及控制器和超级电容等部件，使得挖掘机上安装空间有限，所以如果再增加独立的电机散热器、水泵电机和逆变器等部件，将给安装、调试和维护带来麻烦。
发明内容
本发明_在提供ー种混合动カ挖掘机及其冷却系统，能够合理利用混合动カ挖掘机上有限的空间，保证动カ电机及其控制器和回转电机及其控制器的冷却效果。为了实现上述目的，根据本发明的ー个方面，提供了ー种混合动カ液压挖掘机冷却系统，包括发动机；发动机风扇，与发动机驱动连接；集成散热系统，设置在发动机风扇的出风方向上，包括冷却装置；泵体，与冷却装置通过管路串联，泵体驱动介质在管路内循环流动；被冷却装置，串联设置在泵体和冷却装置之间的管路上。进ー步地，管路包括并联设置的第一冷却支路和第二冷却支路，被冷却装置包括回转电机、动カ电机、回转电机控制器和动カ电机控制器，回转电机和动カ电机设置在第一冷却支路上，回转电机控制器和动カ电机控制器设置在第二冷却支路上。进ー步地，回转电机和动カ电机沿介质的流动方向依次设置在泵体与冷却装置之间的管路上。进ー步地，被冷却装置与冷却装置之间设置有測量介质温度的温度传感器，温度传感器与泵体之间设置有泵体调节装置。进ー步地，泵体调节装置包括与泵体驱动连接的驱动马达，与驱动马达串联的驱动电源和继电器开关，继电器开关与温度传感器之间设置有继电器开关控制器，根据温度传感器传递的温度控制继电器开关的状态。
进ー步地，驱动电源为24V直流电源。进ー步地，集成散热系统还包括发动机水冷器、发动机中冷器和液压油冷却器，冷却装置、发动机中冷器和液压油冷却器并联设置，发动机水冷器设置在冷却装置、发动机中冷器和液压油冷却器的背风侧。冷却装置根据本发明的另一方面，提供了ー种混合动カ液压挖掘机，包括冷却系统，该冷却系统为上述的混合动カ液压挖掘机冷却系统。根据本发明的再一方面，提供了ー种混合动カ液压挖掘机，包括发动机、辅动カ 源、集成散热系统及用于对集成散热系统进行风冷的发动机风扇，集成散热系统包括用于发动机本身冷却的发动机水冷器、用于发动机进气冷却的发动机中冷器及用于液压油冷却的液压油冷却器，该集成散热系统还包括用于辅动力源冷却的冷却装置，冷却装置与辅动力源通过管路连接形成一封闭的回路，该回路内包括可循环流动的冷却介质。进ー步地，冷却装置和辅动カ源所形成的回路中还连接有用于驱动冷却介质循环流动的泵体。进ー步地，冷却装置和辅动カ源所形成的回路中还连接有温度传感器，温度传感器与泵体之间设置有泵体调节装置，该泵体调节装置与辅动カ源并联，温度传感器检测冷却介质对辅动カ源进行冷却之后的温度，泵体调节装置根据温度传感器检测到的温度对泵体的转速进行调节。进ー步地，泵体调节装置包括与泵体驱动连接的驱动马达，与驱动马达串联的驱动电源和继电器开关，继电器开关与温度传感器之间设置有继电器开关控制器，继电器开关控制器根据温度传感器检测到的温度控制继电器开关的闭合或者断开。应用本发明的技术方案，混合动カ液压挖掘机冷却系统包括发动机、发动机风扇、 集成散热系统、泵体和被冷却装置。发动机风扇与发动机之间驱动连接，集成散热系统设置在发动机风扇的出风方向上，包括冷却装置，泵体与电机及冷却装置串联，通过冷却装置对泵体内的介质进行冷却，被冷却装置串联设置在泵体和冷却装置之间的冷却路径上。通过将冷却装置集成设置在集成散热器上，在减小冷却装置的安装空间的基础上，通过发动机风扇对冷却装置进行冷却，无需对冷却装置设置单独的冷却风扇，进ー步节约了空间，降低了成本，保证了冷却装置的冷却效果。被冷却装置与冷却装置之间设置有測量介质温度的温度传感器，温度传感器与泵体之间设置有泵体调节装置。泵体调节装置可以根据温度传感器测得的温度来对泵体进行调节，从而为泵体确定合适的降温功率，充分发挥冷却装置的降温散热作用，同时降低能量的耗费。
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进ー步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1示出了根据本发明的实施例的混合动カ挖掘机冷却系统的连接结构示意图；图2示出了根据本发明的实施例的混合动カ挖掘机冷却系统的发动机和集成冷却系统的空间位置关系图；以及图3示出了根据本发明的实施例的混合动カ挖掘机冷却系统的集成冷却系统的结构示意图。
具体实施例方式下文中将參考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互組合。如图1所示，根据本发明的实施例，混合动カ液压挖掘机冷却系统包括发动机10、 发动机风扇11、集成散热系统20、泵体30和被冷却装置40。本实施例中，该被冷却装置40 为混合动カ液压挖掘机的辅动カ源，该辅动力源用于在设定情形下与发动机10共同驱动该混合动カ液压挖掘机的工作系统。发动机10与发动机风扇11之间为驱动连接，发动机 10为发动机风扇11提供动カ能源。集成散热系统20设置在发动机风扇11的出风方向上， 通过发动机风扇11对集成散热系统20进行风冷。泵体30内的介质通过集成散热系统20 进行散热冷却后，流经被冷却装置40，对被冷却装置40进行冷却降温。图中箭头方向代表风向。发动机风扇11可以为吸风风扇，也可以为吹风风扇，本实施例中，发动机风扇为吸风风扇。请结合參见图2和图3所示，集成散热系统20包括发动机水冷器21、发动机中冷器22、液压油冷却器23和冷却装置M，其中发动机中冷器22、冷却装置M和液压油冷却器23之间由上到下依次并联设置，并位于发动机风扇11的迎风侧。发动机水冷器21设置在发动机中冷器22、冷却装置M和液压油冷却器ぬ的背风侧，与发动机中冷器22、冷却装置M和液压油冷却器23形成层叠关系。集成散热系统20通过连接板和连接螺栓等将发动机水冷器21、发动机中冷器22、液压油冷却器ぬ和冷却装置M固定连接在一起，使发动机水冷器21、发动机中冷器22、液压油冷却器23和冷却装置M之间的相对位置固定。这种设置方式减小了集成散热系统20的面积，降低了集成散热系统20的空间占用，同时又能够保证冷却装置M的冷却效果。泵体30与冷却装置M之间通过管路串联，泵体30驱动冷却介质在管路内循环流动，使经过冷却装置M冷却后的冷却介质循环对被冷却装置40进行冷却，降低被冷却装置 40工作工程中所产生的热量，保护被冷却装置40不会由于高温造成损坏或者影响性能。挖掘机上装的安装空间一般较为有限，对被冷却装置40进行冷却的冷却装置难以有足够的安装空间进行安装，因此对被冷却装置40的冷却带来很大的不便。将冷却装置 24集成在集成散热系统20上，避免了对冷却装置M単独进行设置所需要的独立空间，简化了冷却系统，而且能够通过发动机风扇11对冷却装置M进行冷却降温，无需对冷却装置 M添置単独的冷却风扇，也无需对该冷却风扇提供単独的电源，因此，进一步压缩了安装空间，便于冷却装置M的安装和使用，降低了成本，保证了对被冷却装置40的冷却效果。发动机风扇11对集成散热系统20进行冷却，主要是通过发动机风扇11对发动机冷却液、发动机进气、挖掘机液压油和电机及冷却器的冷却介质进行冷却来实现的。当发动机冷却液、发动机进气、挖掘机液压油和电机及冷却器的冷却介质完成对相关部件的冷却之后，分別在发动机水冷器21、发动机中冷器22、液压油冷却器23和冷却装置M处对冷却介质进行集中的冷却降温处理，然后冷却降温处理之后的冷却介质可以继续对相关部件进行降温，如此循环，实现对挖掘机相关部分的持续降温操作。
管路包括第一冷却支路和第二冷却支路，第一冷却支路和第二冷却支路设置在泵体30的出ロ端与冷却装置M之间。被冷却装置40包括回转电机41、动カ电机42、回转电机控制器43和动カ电机控制器44。回转电机41和动カ电机42设置在管路的第一冷却支路上。回转电机控制器43和动カ电机控制器44设置在管路的第二冷却支路上，两个冷却支路并联设置在泵体30所形成的冷却管路上，对回转电机41、动カ电机42、回转电机控制器43和动カ电机控制器44进行冷却。对第一冷却支路和第二冷却支路采用并联连接，可以分别对两个支路进行冷却，能够保证对被冷却装置40的整体冷却效果。回转电机41和动カ电机42沿介质的流动方向依次设置在泵体30与冷却装置M 之间的管路上。这种设置方式是基于这样ー种状況，即动カ电机42紧挨发动机10安装。 这种情况下，动カ电机42的温度比回转电机41高的多，因此，先对回转电机41进行冷却之后，冷却介质的温度仍然较低，可以对动カ电机42继续进行有效冷却，起到良好的冷却效
ο在被冷却装置40和冷却装置M之间设置有温度传感器31，用于检测对被冷却装置40进行冷却之后的冷却介质的温度。在温度传感器31与泵体30之间设置有泵体调节装置50，根据温度传感器31检测到的温度对泵体30的转速进行调节，从而调整泵体30的排量，对泵体30的冷却性能进行调整，使之与冷却介质的温度相配合，实现对被冷却装置 40的良好冷却效果，同时降低能源消耗，提高能源利用率。泵体调节装置50包括与泵体30驱动连接的驱动马达51和与驱动马达串联的驱动电源52。泵体30的动カ来源可以为交流电，也可以为直流电，可以通过发动机10来驱动泵体30实现泵送，也可以通过単独的驱动电机来实现泵体30的泵送。泵体30驱动连接至驱动马达51，驱动马达51与驱动电源52连接，并通过驱动电源52使驱动马达51转动， 从而带动泵体30转动。本实施例当中，驱动电源52为24V蓄电池，驱动马达为24V直流电机。其中蓄电池充电是用发动机10自带的70A的发电机来实现的。24V电压为安全电压， 能够保证操作人员的安全操作，降低驱动电源对操作人员的危险性，从而提高挖掘机操作过程中的安全性能。泵体调节装置50还包括设置在驱动马达51与驱动电源52之间的连接电路上的继电器开关53、以及设置在继电器开关53与温度传感器31之间的继电器开关控制器M。 继电器开关控制器M用于控制继电器开关53的闭合和断开，包括有控制电路，控制电路内置有比较模块，比较模块上设置有基准温度。当温度传感器31将测得的冷却介质的温度传递给继电器开关控制器M后，继电器开关控制器M内的比较模块将该温度与基准温度进行比较。当该温度大于基准温度吋， 继电器开关控制器M控制继电器开关53闭合，驱动马达的电路连通，泵体30转动，带动冷却介质流动，在冷却装置M处降温散热之后，继续对被冷却装置40进行冷却。当该温度小于等于基准温度吋，继电器开关控制器M控制继电器开关53断开，驱动马达的电路断开， 泵体30停止转动，无需通过泵体30驱动冷却介质对被冷却装置40进行降温。冷却介质可以为水或者液压油等。通过温度传感器31对泵体30进行调节，能够在冷却介质温度较低时不对泵体30 输出能源，在冷却介质温度较高吋，驱动泵体30转动，对冷却介质进行降温，实时性更好， 降低了能源浪费，提高了控制精度。
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根据本发明的实施例，混合动カ液压挖掘机包括冷却系统，该冷却系统为上述的混合动カ液压挖掘机冷却系统。根据本发明的另ー实施例，该实施例基于上述实施例。本实施例的混合动カ液压挖掘机包括发动机10、辅动カ源、集成散热系统20及用于对集成散热系统20进行风冷的发动机风扇11。集成散热系统20包括用于发动机本身冷却的发动机水冷器21、用于发动机进气冷却的发动机中冷器22及用于液压油冷却的液压油冷却器23。该集成散热系统20 还包括用于辅动力源冷却的冷却装置对，冷却装置M与辅动カ源通过管路连接形成一封闭的回路，该回路内包括可循环流动的冷却介质。冷却装置M和辅动カ源所形成的回路中还连接有用于驱动冷却介质循环流动的泵体30。冷却装置M和辅动カ源所形成的回路中还连接有温度传感器31，温度传感器31 与泵体30之间设置有泵体调节装置50。该泵体调节装置50与辅动カ源并联，温度传感器 31检测冷却介质对辅动カ源进行冷却之后的温度，泵体调节装置50根据温度传感器31检测到的温度对泵体30的转速进行调节。泵体调节装置50包括与泵体30驱动连接的驱动马达51，与驱动马达51串联的驱动电源52和继电器开关53，继电器开关53与温度传感器31之间设置有继电器开关控制器 54,继电器开关控制器M根据温度传感器31检测到的温度控制继电器开关53的闭合或者断开。从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果混合动カ 液压挖掘机冷却系统包括发动机、发动机风扇、集成散热系统、泵体和被冷却装置。发动机风扇与发动机之间驱动连接，集成散热系统设置在发动机风扇的出风方向上，包括冷却装置，泵体与电机及冷却装置串联，通过冷却装置对泵体内的介质进行冷却，被冷却装置串联设置在泵体和冷却装置之间的冷却路径上。通过将冷却装置集成设置在集成散热器上，在减小冷却装置的安装空间的基础上，通过发动机风扇对冷却装置进行冷却，无需对冷却装置设置单独的冷却风扇，进ー步节约了空间，降低了成本，保证了冷却装置的冷却效果。被冷却装置与冷却装置之间设置有測量介质温度的温度传感器，温度传感器与泵体之间设置有泵体调节装置。泵体调节装置可以根据温度传感器测得的温度来对泵体进行调节，从而为泵体确定合适的降温功率，充分发挥冷却装置的降温散热作用，同时降低能量的耗费。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.ー种混合动カ液压挖掘机冷却系统，其特征在干，包括发动机(10)；发动机风扇(11)，与所述发动机(10)驱动连接；集成散热系统(20)，设置在所述发动机风扇(11)的出风方向上，包括冷却装置04)；泵体(30)，与所述冷却装置04)通过管路串联，所述泵体(30)驱动冷却介质在管路内循环流动；被冷却装置GO)，串联设置在所述泵体(30)和所述冷却装置04)之间的所述管路上。
2.根据权利要求1所述的混合动カ液压挖掘机冷却系统，其特征在干，所述管路包括并联设置的第一冷却支路和第二冷却支路，所述被冷却装置GO)包括回转电机(41)、动カ 电机(42)、回转电机控制器和动カ电机控制器(44)，所述回转电机和所述动カ 电机0 设置在所述第一冷却支路上，所述回转电机控制器和所述动カ电机控制器 (44)设置在所述第二冷却支路上。
3.根据权利要求2所述的混合动カ液压挖掘机冷却系统，其特征在干，所述回转电机 (41)和所述动カ电机0 沿所述冷却介质的流动方向依次设置在所述泵体(30)与所述冷却装置04)之间的所述管路上。
4.根据权利要求1所述的混合动カ液压挖掘机冷却系统，其特征在干，所述被冷却装置GO)与所述冷却装置04)之间设置有測量所述冷却介质温度的温度传感器(31)，所述温度传感器(31)与所述泵体(30)之间设置有泵体调节装置(50)。
5.根据权利要求4所述的混合动カ液压挖掘机冷却系统，其特征在干，所述泵体调节装置(50)包括与所述泵体(30)驱动连接的驱动马达(51)，与所述驱动马达(51)串联的驱动电源(52)和继电器开关(53)，所述继电器开关(53)与所述温度传感器(31)之间设置有继电器开关控制器64)，根据所述温度传感器(31)传递的温度控制所述继电器开关(53) 的状态。
6.根据权利要求5所述的混合动カ液压挖掘机冷却系统，其特征在干，所述驱动电源 (52)为24V直流电源。
7.根据权利要求1所述的混合动カ液压挖掘机冷却系统，其特征在干，所述集成散热系统OO)还包括发动机水冷器(21)、发动机中冷器0 和液压油冷却器(23)，所述冷却装置04)、所述发动机中冷器0 和所述液压油冷却器并联设置，所述发动机水冷器 (21)设置在所述冷却装置(M)、所述发动机中冷器0 和所述液压油冷却器的背风侧。
8.ー种混合动カ液压挖掘机，包括冷却系统，其特征在干，所述冷却系统为权利要求1 至7中任一项所述的混合动カ液压挖掘机冷却系统。
9.ー种混合动カ液压挖掘机，包括发动机(10)、辅动カ源、集成散热系统OO)及用于对所述集成散热系统OO)进行风冷的发动机风扇(11)，所述集成散热系统OO)包括用于发动机本身冷却的发动机水冷器(21)、用于发动机进气冷却的发动机中冷器02)及用于液压油冷却的液压油冷却器(23)，其特征在于，该集成散热系统OO)还包括用于所述辅动力源冷却的冷却装置(M)，所述冷却装置04)与辅动カ源通过管路连接形成一封闭的回路，该回路内包括可循环流动的冷却介质。
10.根据权利要求9所述的混合动カ液压挖掘机，其特征在干，所述冷却装置04)和辅CN 102535572 A动カ源所形成的回路中还连接有用于驱动所述冷却介质循环流动的泵体(30)。
11.根据权利要求10所述的混合动カ液压挖掘机，其特征在干，所述冷却装置04) 和辅动カ源所形成的回路中还连接有温度传感器(31)，所述温度传感器(31)与所述泵体 (30)之间设置有泵体调节装置(50)，该泵体调节装置(50)与所述辅动力源并联，所述温度传感器(31)检测所述冷却介质对所述辅动力源进行冷却之后的温度，所述泵体调节装置 (50)根据所述温度传感器(31)检测到的温度对所述泵体(30)的转速进行调节。
12.根据权利要求11所述的混合动カ液压挖掘机，其特征在干，所述泵体调节装置 (50)包括与所述泵体(30)驱动连接的驱动马达(51)，与所述驱动马达(51)串联的驱动电源(52)和继电器开关(53)，所述继电器开关(53)与所述温度传感器(31)之间设置有继电器开关控制器64)，所述继电器开关控制器(54)根据所述温度传感器(31)检测到的温度控制所述继电器开关(53)的闭合或者断开。
全文摘要
本发明提供了一种混合动力液压挖掘机及其冷却系统。该混合动力液压挖掘机冷却系统包括发动机(10)；发动机风扇(11)，与发动机(10)驱动连接；集成散热系统(20)，设置在发动机风扇(11)的出风方向上，包括冷却装置(24)；泵体(30)，与冷却装置(24)通过管路串联，泵体(30)驱动冷却介质在管路内循环流动；被冷却装置(40)，串联设置在泵体(30)和冷却装置(24)之间的管路上。根据本发明的混合动力液压挖掘机冷却系统，能够合理利用混合动力挖掘机上有限的空间，保证动力电机及其控制器和回转电机及其控制器的冷却效果。
文档编号F01P5/06GK102535572SQ20121004270
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月23日 优先权日2012年2月23日
发明者东荣, 张明珍 申请人:中联重科股份有限公司