一种挖掘机双模式冷暖系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及一种挖掘机双模式冷暖系统及其控制方法，属于工程机械技术领域。


背景技术：

2.柴油动力挖掘机是目前使用范围最大的挖掘机类型，电动挖掘机是未来挖掘机发展方向。目前柴油动力挖掘机和电动挖掘机合成的组合动力挖掘机在市场上需求越来越迫切，而目前市场上组合动力挖掘机冷暖系统仅仅支持柴油机运行模式和电动机运行模式中的一种模式运行，这种冷暖系统造成了某些机型只能在柴油机系统工作时驾驶员能够调节驾驶室温度，电动机系统工作模式下驾驶员无法调节驾驶室温度，而某些机型只能在电动机系统工作时驾驶员能够调节驾驶室温度，柴油机系统工作模式下驾驶员无法调节驾驶室温度。在外界环境恶劣的情况下，驾驶员无法在任意模式下调整驾驶室温度，极大的影响驾驶员操作舒适性。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种挖掘机双模式冷暖系统及其控制方法，制暖系统跟随动力系统切换，既满足了两套动力系统下的制暖需求，也不需要驾驶员加大控制难度。
4.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
5.第一方面，本发明提供了一种挖掘机双模式冷暖系统，包括：连接暖风芯体的制热管路和连接蒸发芯体的制冷管路，所述制热管路包括相互独立的第一制热管路和第二制热管路，所述第一制热管路和第二制热管路分别用于与不同动力模式的动力模块相连，且两路制热管路能够基于挖掘机的动力模式进行切换。
6.进一步的，所述制热管路还包括电磁阀，其数量为两个，两个电磁阀的工作口均连接暖风芯体且换向口连接第一制热管路和第二制热管路，所述第一制热管路和第二制热管路通过两个电磁阀的上下电进行切换。
7.进一步的，所述第一制热管路和第二制热管路中的动力模块分别为柴油机和电动机，所述第一制热管路包括与暖风芯体连接的柴油机本体水泵，且柴油机本体水泵能够驱动柴油机高温防冻液加热暖风芯体，所述第二制热管路包括与暖风芯体串联的水泵和水加热器，所述水泵能够驱动防冻液并通过水加热器加热暖风芯体，所述第二制热管路中还连接有用于补液和排气的水壶。
8.进一步的，所述制冷管路包括相互独立的第一制冷管路和第二制冷管路，且第一制冷管路和第二制冷管路分别用于与不同动力模式的动力模块相连，且两路制冷管路能够基于挖掘机的动力模式进行切换。
9.进一步的，所述制冷管路还包括电磁阀，其数量为两个，两个电磁阀的工作口均连接蒸发芯体且换向口连接第一制冷管路和第二制冷管路，所述第一制冷管路和第二制冷管路通过两个电磁阀的上下电进行切换。
10.进一步的，所述第一制冷管路和第二制冷管路中的动力模块分别为柴油机和电动机，所述第一制冷管路还包括连接蒸发芯体的第一压缩机和第一冷凝器，其中，第一压缩机由柴油机驱动，第一冷凝器由柴油机自带风扇进行散热，所述第一压缩机将经过第一冷凝器散热后的低温高压冷媒传递给蒸发芯体使用，所述第二制冷管路还包括连接蒸发芯体的第二压缩机和第二冷凝器，其中，第二压缩机由电动机驱动，第二冷凝器由电动机驱动风扇进行散热，所述第二压缩机将经过第二冷凝器散热后的低温高压冷媒传递给蒸发芯体使用，所述第一制冷管路和第二制冷管路中均连接有防止两套管路冷媒交换的单向阀。
11.进一步的，所述制冷管路为一路，且制冷管路包括通过挖掘机的泵功率驱动两个液压马达，以及连接蒸发芯体的第三压缩机和第三冷凝器，其中一个液压马达驱动第三压缩机，另一个液压马达驱动风扇给第三冷凝器散热，所述第三压缩机将经过第三冷凝器散热后的低温高压冷媒传递给蒸发芯体使用。
12.第二方面，本发明提供了一种挖掘机双模式冷暖系统控制方法，由控制器执行，包括：
13.接收外部输入的设定温度值、can总线信号和室内温度传感器信号；
14.基于can总线信号判断挖掘机的动力模式；
15.对比室内温度传感器信号和设定温度值；
16.响应于室内温度传感器信号低于设定温度值的信号，基于挖掘机的动力模式控制制热管路中的电磁阀切换进入对应的制热管路；
17.响应于室内温度传感器信号等于设定温度值的信号，停止制冷/热操作；
18.响应于室内温度传感器信号高于设定温度值的信号，切换进入制冷管路。
19.进一步的，基于挖掘机的动力模式控制制热管路中的电磁阀切换进入对应的制热管路，包括：
20.响应于挖掘机的动力模式为柴油机动力模式的信号，控制连接第一制热管路和第二制热管路的两个电磁阀不得电，切换进入第一制热管路，所述第一制热管路由柴油机本体水泵驱动柴油机高温防冻液给予暖风芯体加热；
21.响应于挖掘机的动力模式为电动机动力模式的信号，控制连接第一制热管路和第二制热管路的两个电磁阀上电，切换进入第二制热管路，所述第二制热管路由水泵驱动防冻液，并通过水加热器加热防冻液给予暖风芯体加热。
22.进一步的，切换进入制冷管路，包括：
23.基于挖掘机的动力模式控制制冷管路中的电磁阀切换进入对应的制冷管路；
24.响应于挖掘机的动力模式为柴油机动力模式的信号，对第一制冷管路的电磁阀上电，第二制冷管路的电磁阀不得电，其中，所述第一制冷管路由柴油机驱动第一压缩机，同时通过柴油机自带风扇给予第一冷凝器散热，将低温高压冷媒传递给蒸发芯体使用；
25.响应于挖掘机的动力模式为电动机动力模式的信号，对第二制冷管路的电磁阀上电，第一制冷管路的电磁阀不得电，其中，所述第二制冷管路由电动机驱动第二压缩机，通过电动机带动风扇给予第二冷凝器散热，将低温高压冷媒传递给蒸发芯体使用。
26.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
27.本发明中，驾驶员能在任意切换柴油动力模式和电动机动力模式时，两套制暖系统跟随切换，既满足了两套动力系统下的制暖需求，也不需要驾驶员加大控制难度，制冷系
统可以采用单制冷管路或双制冷管路，且冷媒系统和两套暖风系统共用一套蒸发器总成，驾驶室只需要一套风道及出风口装置，极大提升驾驶室风道管路及出风口利用率，减少空调风道及出风口占用驾驶室内部空间。
附图说明
28.图1是本发明实施例一提供的双制热管路及制冷管路系统原理图；
29.图2是本发明实施例一提供的双制热管路及制冷管路控制逻辑图；
30.图3是本发明实施例一提供的双制热管路及制冷管路控制系统框图；
31.图4是本发明实施例二提供的单制冷管路系统原理图；
32.图5是本发明实施例二提供的单制冷管路控制逻辑图。
具体实施方式
33.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
34.实施例一：
35.一种挖掘机双模式冷暖系统，这种结构能在挖掘机任意切换两套动力系统时两套冷暖系统能跟随切换；包括：两套连接暖风芯体制热管路和两套连接蒸发芯体制冷管路，通过控制器控制电磁阀1和电磁阀2切换两套暖风系统，通过控制器单独控制压缩机1、压缩机2、电磁阀3、电磁阀4切换两种制冷系统；通过can总线给控制器提供动力切换信号，从而控制器可根据相关信号控制四套制冷或制热系统。
36.系统实现具体方式，如图1所示：
37.一、柴油机模式运行
38.在制热工作时，控制器控制电磁阀1和电磁阀2不得电，由柴油机本体水泵驱动柴油机高温防冻液给予暖风芯体持续加热；
39.在制冷工作时，控制器控制压缩机1管路开启，压缩机2管路关闭，柴油机通过皮带驱动压缩机1，同时通过柴油机自带风扇给予冷凝器1散热，将低温高压冷媒传递给蒸发芯体使用；
40.二、电动机模式运行
41.在制热工作时，电磁阀1和电磁阀2得电，由水泵1驱动防冻液，水壶起到补液和排气的作用，水加热器通过加热防冻液加热暖风芯体；
42.在制冷工作时，控制器控制压缩机2管路开启，压缩机1管路关闭，电动机1通过皮带驱动压缩机2，通过电动机2带动风扇给予冷凝器2散热，将低温高压冷媒传递给蒸发芯体使用。
43.如图2所示，该种挖掘机双模式冷暖系统控制方法包括：
44.控制器接收can总线信号，识别是否为电动机模式；
45.当can总线传递信号为不是电动机动力模式时，即进入柴油机动力模式，控制器接收室内温度传感器信号，识别设定温度是否高于该信号；当信号为是时，蒸发器风门调整到暖风芯体侧，鼓风机开启，空调进入制热模式；设定温度不高于温度传感器信号时，蒸发器风门调整到蒸发芯体侧，鼓风机开启，控制器识别压力开关1是否开启，压力开关开启即可
启动压缩机1进入制冷模式，压力开关1未开启即不满足压缩机开启条件，控制器报错；
46.当can总线传递信号为是电动机动力模式时，控制器接收室内温度传感器信号，识别设定温度是否高于该信号；当信号为是时，蒸发器风门调整到暖风芯体侧，鼓风机开启，水泵1开启，水加热器开启，电磁阀1和电磁阀2得电，空调进入水加热制热模式；设定温度不高于温度传感器信号时，蒸发器风门调整到蒸发芯体侧，鼓风机开启，控制器识别压力开关1是否开启，压力开关开启即可启动压缩机2，启动电机1，进入制冷模式，压力开关1未开启即不满足压缩机开启条件，控制器报错。
47.控制器系统框图见图3，控制器通过接受can总线信号、蒸发器温度传感器信号、室内温度传感器信号、水壶液位传感器信号、压力开关1等信号，通过控制器逻辑计算后控制水加热器、压缩机1、压缩机2、电磁阀1、电磁阀2、电磁阀3、电磁阀4、风门、水泵1、电机1、电机2、鼓风机等，其他传感器及电器元件不再赘述。
48.本实施例中，电磁阀1和电磁阀2同时开启和关闭能简单有效的在两套暖风芯体加热管路中切换，优点在于最大限度的减少两套管路中防冻液的交换，防止两套管路防冻液因为柴油机防冻液流量、压力和水加热器管路防冻液流量、压力之间的差异造成系统中各元件的损伤，也防止了柴油机水箱和水加热器水壶防冻液由一个水箱向其中一个水箱转移的现象。
49.控制器收到can总线信号后，直接协调控制两个压缩机的启动和停止，同时控制电磁阀3和电磁阀4的开启和关闭，通过这种方式能有效控制冷媒只在一套制冷管路中运行；通过单向阀1、单向阀2、电磁阀3、电磁阀4配套使用防止一套管路运行时另外一套管路冷媒注入，减少冷媒在两套管路的冷媒交换；压缩机1和压缩机2均为机械压缩机，使用通用型冷媒即可满足两套冷媒管路各元件需求，允许两套管路存在冷媒互换的情况；
50.挖掘机动力模式切换时，can总线将信号传递给空调控制器，控制器根据传感器信号控制四条冷暖管路通断；压缩机2管路开启时，控制器控制启动电机1，电机1带动皮带启动压缩机2。
51.需要说明的是，压缩机2和电机1配套使用结构可以使用电动压缩机替换，控制器直接控制电动压缩机启停即可，使用电动压缩机和机械压缩机双冷媒管路时需配置机械压缩机和电动压缩机通用冷媒；单向阀1和单向阀2可使用三通阀替换，但是阀口开关需要控制器增加控制逻辑；可以使用两条暖水管上分别增加两个单向阀的方法替换元器件电磁阀1。
52.实施例二：
53.如图4所示，实施例一中的两套连接蒸发芯体的制冷管路可以简化为一个压缩机3、一个冷凝器3和一个压力开关2组成的制冷管路，该管路利用液压挖掘机多余的泵功率，驱动一个液压马达1，该液压马达通过花键连接飞轮，通过皮带给压缩机3提供动力；同时驱动液压马达2，该液压马达通过花键连接风扇，使用风扇持续给冷凝器散热。
54.控制逻辑方法可调整为如附图5所示，进入制热模式逻辑不变，在设定温度不高于温度传感器信号时，蒸发器风门调整到蒸发芯体侧，鼓风机开启，控制器识别压力开关2是否开启，压力开关开启即可启动压缩机3，启液压马达1，启液压马达2，进入制冷模式，压力开关2未开启即不满足压缩机开启条件，控制器报错。本方案充分利用液压挖掘机泵多余的功率，使用液压马达1给压缩机3驱动，使用液压马达2给冷凝器3散热。
55.实施例三：
56.本发明实施例还提供了一种挖掘机双模式冷暖系统控制装置，可实现实施例一所述的一种挖掘机双模式冷暖系统控制方法，包括处理器及存储介质；
57.所述存储介质用于存储指令；
58.所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行下述方法的步骤：
59.接收外部输入的设定温度值、can总线信号和室内温度传感器信号；
60.基于can总线信号判断挖掘机的动力模式；
61.对比室内温度传感器信号和设定温度值；
62.响应于室内温度传感器信号低于设定温度值的信号，基于挖掘机的动力模式控制制热管路中的电磁阀切换进入对应的制热管路；
63.响应于室内温度传感器信号等于设定温度值的信号，停止制冷/热操作；
64.响应于室内温度传感器信号高于设定温度值的信号，切换进入制冷管路。
65.其中，基于挖掘机的动力模式控制制热管路中的电磁阀切换进入对应的制热管路，包括：
66.响应于挖掘机的动力模式为柴油机动力模式的信号，控制连接第一制热管路和第二制热管路的两个电磁阀不得电，切换进入第一制热管路，所述第一制热管路由柴油机本体水泵驱动柴油机高温防冻液给予暖风芯体加热；
67.响应于挖掘机的动力模式为电动机动力模式的信号，控制连接第一制热管路和第二制热管路的两个电磁阀上电，切换进入第二制热管路，所述第二制热管路由水泵驱动防冻液，并通过水加热器加热防冻液给予暖风芯体加热。
68.需要说明的是，切换进入制冷管路，包括：
69.基于挖掘机的动力模式控制制冷管路中的电磁阀切换进入对应的制冷管路；
70.响应于挖掘机的动力模式为柴油机动力模式的信号，对第一制冷管路的电磁阀上电，第二制冷管路的电磁阀不得电，其中，所述第一制冷管路由柴油机驱动第一压缩机，同时通过柴油机自带风扇给予第一冷凝器散热，将低温高压冷媒传递给蒸发芯体使用；
71.响应于挖掘机的动力模式为电动机动力模式的信号，对第二制冷管路的电磁阀上电，第一制冷管路的电磁阀不得电，其中，所述第二制冷管路由电动机驱动第二压缩机，通过电动机带动风扇给予第二冷凝器散热，将低温高压冷媒传递给蒸发芯体使用。
72.实施例四：
73.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，可实现实施例一所述的一种挖掘机双模式冷暖系统控制方法，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现下述方法的步骤：
74.接收外部输入的设定温度值、can总线信号和室内温度传感器信号；
75.基于can总线信号判断挖掘机的动力模式；
76.对比室内温度传感器信号和设定温度值；
77.响应于室内温度传感器信号低于设定温度值的信号，基于挖掘机的动力模式控制制热管路中的电磁阀切换进入对应的制热管路；
78.响应于室内温度传感器信号等于设定温度值的信号，停止制冷/热操作；
79.响应于室内温度传感器信号高于设定温度值的信号，切换进入制冷管路。
80.其中，基于挖掘机的动力模式控制制热管路中的电磁阀切换进入对应的制热管路，包括：
81.响应于挖掘机的动力模式为柴油机动力模式的信号，控制连接第一制热管路和第二制热管路的两个电磁阀不得电，切换进入第一制热管路，所述第一制热管路由柴油机本体水泵驱动柴油机高温防冻液给予暖风芯体加热；
82.响应于挖掘机的动力模式为电动机动力模式的信号，控制连接第一制热管路和第二制热管路的两个电磁阀上电，切换进入第二制热管路，所述第二制热管路由水泵驱动防冻液，并通过水加热器加热防冻液给予暖风芯体加热。
83.需要说明的是，切换进入制冷管路，包括：
84.基于挖掘机的动力模式控制制冷管路中的电磁阀切换进入对应的制冷管路；
85.响应于挖掘机的动力模式为柴油机动力模式的信号，对第一制冷管路的电磁阀上电，第二制冷管路的电磁阀不得电，其中，所述第一制冷管路由柴油机驱动第一压缩机，同时通过柴油机自带风扇给予第一冷凝器散热，将低温高压冷媒传递给蒸发芯体使用；
86.响应于挖掘机的动力模式为电动机动力模式的信号，对第二制冷管路的电磁阀上电，第一制冷管路的电磁阀不得电，其中，所述第二制冷管路由电动机驱动第二压缩机，通过电动机带动风扇给予第二冷凝器散热，将低温高压冷媒传递给蒸发芯体使用。
87.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
88.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
89.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
90.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
91.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。