一种自动挡矿车热管理系统匹配方法及热管理系统与流程

本发明涉及热管理系统控制领域，尤其涉及一种自动挡矿车热管理系统匹配方法及热管理系统。

背景技术：

1、受限于矿场环境，位置，矿车运行工况恶劣，多为泥泞砂石土路的重载爬坡或者重载下坡，对矿车动力要求较高，相应的对矿车热管理系统的散热能力要求也较高，热管理系统的有效运行关系到矿车的整体可靠性和动力性。匹配液力自动变速箱的自动挡矿车能够满足国外驾驶习惯，降低长时间驾驶疲劳感，提高车辆运行安全性，同时匹配大扭矩液力自动变速箱的矿车，能够实现大扭矩动力传输，提升应对复杂路况能力，应用前景较好。由于匹配了液力变矩器和液力缓速器，在重载上工况，重载下工况和起步变矩工况这三种较为恶劣的工况，对自动挡矿车的热管理系统散热能力提出更高的要求，如何准确计算以上三种工况下的散热需求成为解决自动挡矿车热管理系统匹配的关键。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明提供一种自动挡矿车热管理系统匹配方法及热管理系统。

2、第一方面，本发明提供一种自动挡矿车热管理系统匹配方法，包括：

3、构建在重载上工况、重载下工况、起步变矩工况下散热需求计算模型计算不同工况下的散热需求；

4、针对自动挡矿车热管理系统建立一维冷却仿真模型；应用整车三维数模和风扇性能数据建立三维仿真模型，计算不同工况、车速和风扇转速下散热器表面风速分布情况，并将散热器表面风速分布情况导入一维冷却仿真模型；

5、应用所述一维冷却仿真模型计算得到的重载下工况、重载上工况和起步变矩工况下散热器散热量，油冷器散热量，散热器出水温度和油冷器出油温度，并与重载下工况、重载上工况和起步变矩工况三种工况下的散热需求，发动机水温需求，变速箱油温需求对照匹配，通过不断迭代计算，得到符合要求的自动挡矿车热管理系统匹配结果。

6、更进一步地，所述重载下工况为矿车满载时下坡工况，发动机在怠速工作点，液力自动变速箱处于不变矩状态，所述液力自动变速箱的液力缓速器处于工作状态；所述起步变矩工况为矿车满载时所述液力自动变速箱处于变矩状态，所述发动机在最大扭矩工作点，所述液力缓速器处于不工作状态；在所述起步变矩工况矿车满载时，所述液力自动变速箱处于变矩状态，所述发动机在最大扭矩工作点，所述有液力缓速器处于不工作状态。

7、更进一步地，构建在重载上工况、重载下工况、起步变矩工况下散热需求计算模型包括：

8、q1＝qt

9、q2＝qd+qh

10、q3＝qb

11、qh＝0.00272mivt-qm-0.2qp-0.6qg

12、

13、其中，q1为重载上工况总散热量需求；qt是发动机最大扭矩工作点下的散热需求；q2为重载下工况的总散热量需求；qd为发动机怠速工作点下的散热需求；qh为液力缓速器工作时的散热需求；q3为起步变矩工况下总散热量需求；qb为液力自动变速箱变矩工况下的散热需求；m为矿车重载质量；i为坡度；v为车速；t为时间；qm为发动机摩擦生热；qp为排气制动生热量；qg为发动机缸内制动生热量；tb为液力自动变速箱泵轮扭矩，nb为泵轮转速；η为液力自动变速箱的变矩器效率。

14、更进一步地，所述一维冷却仿真模型基于发动机换热量性能图，水泵传动比、效率和容积，散热器尺寸和散热性能数据，油冷器散热性能数据，变速箱油流量特性，散热管路三维尺寸数据建立，所述一维冷却仿真模型应用所述三维仿真模型计算得到的散热器表面风速分布情况开计算重载下工况、重载上工况和起步变矩工况三种工况下的热管理系统的散热器散热量，油冷器散热量，散热器出水温度和油冷器出油温度。

15、更进一步地，所述三维仿真模型基于矿车整车三维数模、散热器数据拟合、重载下工况、重载上工况和起步变矩工况三种工况下的车速和重载下工况、重载上工况和起步变矩工况三种工况下的散热风扇的转速建立。

16、更进一步地，所述重载上工况下，将所述一维冷却仿真模型计算得到的散热器散热量与重载上工况总散热量对比，将所述散热器出水温度和发动机允许温度作对比，当以上两项中任一项匹配失败时，进行迭代计算。

17、更进一步地，所述重载下工况下，将所述一维冷却仿真模型计算得到的散热器散热量与重载下工况总散热量对比，将所述散热器出水温度和发动机允许温度作对比，将所述油冷器散热量和液力缓速器工作时的散热需求作对比，将所述油冷器出油温度和所述液力自动变速箱允许温度作对比，当以上四项中任一项匹配失败时，进行迭代计算。

18、更进一步地，所述起步变矩工况下，将所述一维冷却仿真模型计算得到的散热器散热量与所述起步变矩工况下的总散热量对比，将所述散热器出水温度和发动机允许温度作对比，将所述油冷器散热量和液力自动变速箱变矩工况下的散热需求作对比，将所述油冷器出油温度和所述液力自动变速箱允许温度作对比，当以上四项中任一项匹配失败时，进行迭代计算。

19、第二方面，本发明提供一种热管理系统，用于实现所述的自动挡矿车热管理系统匹配方法，包括：散热器，所述散热器处设置散热风扇，所述散热器的入口连接散热器进水管，所述散热器进水管上设置节温器，所述散热器进水管连接油冷器的二次侧出口，油冷器的二次侧出口经管路连接散热器出水管，散热器出水管连接所述散热器的出口，散热器出水管上接通水泵，所述节温器连通于水泵。所述油冷器的一次侧连通液力自动变速箱，所述液力自动变速箱通过传动轴连接发动机。所述散热器出水管、散热器进水管途径与发动机处。所述发动机和所述液力自动变速箱为分体式。所述节温器开启时，冷却液依次通过所述散热器，散热器出水管、水泵，发动机，油冷器二次侧，发动机，散热器进水管、节温器回到散热器形成散热系统大循环，节温器关闭时，冷却液依次通过水泵，发动机，油冷器二次侧，发动机，节温器形成散热系统小循环，所述散热系统大循环和散热系统小循环冷却液均通过油冷器二次侧。对于油冷器的一次侧回路，润滑油依次通过所述液力自动变速箱、油冷器进油管、油冷器一次侧后经油冷器出油管回到所述液力自动变速箱内部，所述油冷器一次侧内润滑油和二次侧内冷却液流向相反。

20、本发明实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

21、本发明通过建立重载上工况，重载下工况和起步变矩工况三种恶劣工况下的自动挡矿车热管理需求计算模型，通过三维仿真和一维仿真的联合应用，建立了多工况下的自动挡矿车热管理系统计算分析迭代模型，能够准确计算得到三种工况下的热管理系统散热需求，实现自动挡矿车热管理系统的快速匹配，提高了热管理系统匹配效率，从而进一步提升矿车可靠性。

技术特征：

1.一种自动挡矿车热管理系统匹配方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述自动挡矿车热管理系统匹配方法，其特征在于，所述重载下工况为矿车满载时下坡工况，发动机在怠速工作点，液力自动变速箱处于不变矩状态，所述液力自动变速箱的液力缓速器处于工作状态；所述起步变矩工况为矿车满载时所述液力自动变速箱处于变矩状态，所述发动机在最大扭矩工作点，所述液力缓速器处于不工作状态；在所述起步变矩工况矿车满载时，所述液力自动变速箱处于变矩状态，所述发动机在最大扭矩工作点，所述有液力缓速器处于不工作状态。

3.根据权利要求1所述自动挡矿车热管理系统匹配方法，其特征在于，构建在重载上工况、重载下工况、起步变矩工况下散热需求计算模型包括：

4.根据权利要求1所述自动挡矿车热管理系统匹配方法，其特征在于，所述一维冷却仿真模型基于发动机换热量性能图，水泵传动比、效率和容积，散热器尺寸和散热性能数据，油冷器散热性能数据，变速箱油流量特性，散热管路三维尺寸数据建立，所述一维冷却仿真模型应用所述三维仿真模型计算得到的散热器表面风速分布情况开计算重载下工况、重载上工况和起步变矩工况三种工况下的热管理系统的散热器散热量，油冷器散热量，散热器出水温度和油冷器出油温度。

5.根据权利要求1所述自动挡矿车热管理系统匹配方法，其特征在于，所述三维仿真模型基于矿车整车三维数模、散热器数据拟合、重载下工况、重载上工况和起步变矩工况三种工况下的车速和重载下工况、重载上工况和起步变矩工况三种工况下的散热风扇的转速建立。

6.根据权利要求1所述自动挡矿车热管理系统匹配方法，其特征在于，所述重载上工况下，将所述一维冷却仿真模型计算得到的散热器散热量与重载上工况总散热量对比，将所述散热器出水温度和发动机允许温度作对比，当以上两项中任一项匹配失败时，进行迭代计算。

7.根据权利要求1所述自动挡矿车热管理系统匹配方法，其特征在于，所述重载下工况下，将所述一维冷却仿真模型计算得到的散热器散热量与重载下工况总散热量对比，将所述散热器出水温度和发动机允许温度作对比，将所述油冷器散热量和液力缓速器工作时的散热需求作对比，将所述油冷器出油温度和所述液力自动变速箱允许温度作对比，当以上四项中任一项匹配失败时，进行迭代计算。

8.根据权利要求1所述自动挡矿车热管理系统匹配方法，其特征在于，所述起步变矩工况下，将所述一维冷却仿真模型计算得到的散热器散热量与所述起步变矩工况下的总散热量对比，将所述散热器出水温度和发动机允许温度作对比，将所述油冷器散热量和液力自动变速箱变矩工况下的散热需求作对比，将所述油冷器出油温度和所述液力自动变速箱允许温度作对比，当以上四项中任一项匹配失败时，进行迭代计算。

9.一种热管理系统，用于实现权利要求1-8任一所述的自动挡矿车热管理系统匹配方法，其特征在于，包括：散热器，所述散热器处设置散热风扇，所述散热器的入口连接散热器进水管，所述散热器进水管上设置节温器，所述散热器进水管连接油冷器的二次侧出口，油冷器的二次侧出口经管路连接散热器出水管，散热器出水管连接所述散热器的出口，散热器出水管上接通水泵，所述节温器连通于水泵；所述油冷器的一次侧连通液力自动变速箱，所述液力自动变速箱通过传动轴连接发动机；所述散热器出水管、散热器进水管途径与发动机处；所述节温器开启时，冷却液依次通过所述散热器，散热器出水管、水泵，发动机，油冷器二次侧，发动机，散热器进水管、节温器回到散热器形成散热系统大循环，节温器关闭时，冷却液依次通过水泵，发动机，油冷器二次侧，发动机，节温器形成散热系统小循环，所述散热系统大循环和散热系统小循环冷却液均通过油冷器二次侧；对于油冷器的一次侧回路，润滑油依次通过所述液力自动变速箱、油冷器进油管、油冷器一次侧后经油冷器出油管回到所述液力自动变速箱内部，所述油冷器一次侧内润滑油和二次侧内冷却液流向相反。

技术总结
本发明涉及一种自动挡矿车热管理系统匹配方法及热管理系统。本发明在重载上工况、重载下工况、起步变矩工况下构建散热需求计算模型来计算不同工况下的散热需求；针对自动挡矿车热管理系统建立一维冷却仿真模型；应用整车三维数模和风扇性能数据建立三维仿真模型，计算不同工况、车速和风扇转速下散热器表面风速分布情况，并将散热器表面风速分布情况导入一维冷却仿真模型；应用所述一维冷却仿真模型计算得到的重载下工况、重载上工况和起步变矩工况下散热器散热量，油冷器散热量，散热器出水温度和油冷器出油温度，与散热需求，发动机水温需求，变速箱油温需求对照匹配，通过不断迭代计算，得到符合要求的自动挡矿车热管理系统匹配结果。

技术研发人员：邵士前,闫宇浩,苏达,栾会磊
受保护的技术使用者：中国重汽集团济南动力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15