一种混动工程机械热管理系统、控制方法及挖掘机与流程

本发明涉及一种混动工程机械热管理系统、控制方法及挖掘机，属于工程机械热管理领域。

背景技术：

1、挖掘机是一种多用途的工程机械，可进行挖掘、平地、装载、破碎等多种作业，混动挖机在传统动力挖机的动力构型的基础上，增加动力电池和驱动电机用于调节发动机输出扭矩，并增加动力电池、电机电控散热器。

2、针对混动构型挖机的散热问题，工程机械上，一种方案采用液压系统驱动液压马达风扇对散热芯体进行强制风冷：该方案下散热泵从发动机取力口取力，将高压液压油泵给液压马达，驱动液压风扇转动，对散热芯体进行强制风冷，该方案由液压油驱动液压风扇，存在液压系统固有的效率低、能耗高的缺点。另一种方案由大量的低压电子风扇对散热芯体进行强制风冷：该方案由动力电池经过dcdc后供给低压蓄电池电能，再由低压蓄电池提供电能给低压风扇，此能量转换路径长，能量损耗亦较高，且该方案采用大量的低压电子风扇，以此保证散热风量和扫略面积满足整机散热需求；由于使用大量的低压电子风扇，该方案存在整机电器设计困难，且低压电子风扇成本高的问题。现存方案难以同时满足风扇的使用经济性和成本，散热风扇方案存在较大的优化空间。

3、针对上述工程应用中存在的问题，在保证混动挖机热管理散热性能的前提下，优化风扇选型和控制方法，提出一种合理的混动挖机风扇散热系统和控制方法显得尤为重要。

技术实现思路

1、本发明提供了一种混动工程机械热管理系统、控制方法及挖掘机，解决了背景技术中的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种混动工程机械热管理系统，包括：电机电控热管理系统和发动机高温热管理系统；

4、所述电机电控热管理模块包括：水泵、电机电控散热器、高压电子风扇和hvfan控制器；所述水泵驱动冷却液流经电机、电机控制器，将电机、电机控制器的热量带到电机电控散热器，再由高压电子风扇对电机电控散热器中携带热量的冷却液进行强制风冷，降低电机电控散热器中冷却液温度；

5、所述发动机高温热管理模块包括：水泵、高温散热器、高压电子风扇和hvfan控制器；所述水泵驱动冷却液流经发动机，将发动机的热量带到高温散热器，再由高压电子风扇对高温散热器中携带热量的冷却液进行强制风冷，降低高温散热器中冷却液温度；

6、所述hvfan控制器用于控制高压电子风扇上高压电、下高压电以及转速。

7、进一步地，还包括：发动机中冷热管理模块，所述发动机中冷热管理模块包括：中冷散热器、水泵、高压电子风扇和hvfan控制器；所述水泵驱动冷却液流经中冷散热器，再由高压电子风扇对中冷散热器中携带热量的冷却液进行强制风冷，降低中冷散热器中冷却液温度。

8、进一步地，所述电机电控热管理模块中的水泵为电子水泵。

9、进一步地，所述发动机高温热管理模块以及发动机中冷热管理模块中的水泵为机械水泵。

10、相应地，上述的混动工程机械热管理系统的控制方法，所述高压电子风扇上高压电控制方法为：

11、vcu接受到唤醒信号后，开始工作，延迟预设时间后，供电给hvfan控制器，hvfan控制器开始进行自检，自检过程中，hvfan控制器通过can报文，向vcu发送hvfan控制器主回路继电器闭合指令，所述主回路继电器闭合指令用于让vcu无法满足高压电子风扇上高压电条件而不发送上高压电请求；同时vcu、ecu、mcu、bms进行自检，自检通过后，进入下一状态，等待上高压电指令发出，若自检未通过，则报出控制自检故障，并上报驾驶员；

12、hvfan控制器自检完成后，发送高压电子风扇主回路继电器断开指令，不再阻碍vcu发送高压电子风扇上高压电请求，当vcu判断高压电子风扇满足上高压电条件后，通过can报文向hvfan控制器发送高压电子风扇上高压电请求；

13、hvfan控制器接到高压电子风扇上高压电请求后，控制高压电子风扇进行预充电，当高压电子风扇预充电完成后，闭合高压电子风扇主回路继电器，并向vcu反馈高压电子风扇主回路继电器闭合信息，高压电子风扇上高压完成。

14、进一步地，高压电子风扇上高压电条件包括：高压电子风扇主回路继电器为断开状态、hvfan控制器反馈未使能以及hvfan控制器无停机故障。

15、进一步地，所述高压电子风扇转速控制方法包括：

16、所述电机电控热管理模块高压电子风扇转速控制方法：vcu通过can获取电机、电机控制器温度，电机温度和电机控制器温度分别经过查map后，获取当前所需的两个高压电子风扇占空比控制信号duty1、duty2，将duty1、duty2取大后获取duty1des，通过算法限制duty1des在0到100之间，限制后pwm占空比为当前hvfan5、hvfan6的风扇转速占空比控制信号；

17、所述发动机高温散热模块高压电子风扇转速控制方法：vcu通过can获取发动机冷却液温度，发动机冷却液经过查map后获取duty2des，通过算法限制duty2des在0到100之间，限制后为当前hvfan1、hvfan2的风扇转速占空比控制信号；

18、所述发动机中冷散热模块高压电子风扇转速控制方法，vcu通过can获取发动机中冷气温度，经过查map后获取duty3des，通过算法限制duty3des在0到100之间，限制后即为当前hvfan3、hvfan4的风扇转速占空比控制信号。

19、进一步地，所述高压电子风扇下高压电控制方法为：

20、vcu向hvfan控制器发送报文指令；

21、若hvfan控制器能够正常接收vcu报文指令，判断报文指令为下高压电请求或通讯丢失；则hvfan控制器先失能，后断开hvfan主回路继电器，后向vcu反馈继电器断开报文及关机报文，高压电子风扇下高压电完成。

22、若hvfan控制器不能正常接收vcu报文指令，vcu判定高压电子风扇发生严重故障或vcu自身唤醒信号消失，vcu向高压电子风扇发送关机请求及下高压电请求报文；则hvfan控制器等待预设时间后，直接断开高压电子风扇主回路继电器、并反馈继电器断开和关机报文，高压电子风扇下高压电完成。

23、进一步地，所述高压电子风扇下高压电完成后vcu接收到反馈的报文，延迟预设时间，断开hvfan控制器使能电。

24、相应地，本发明还一种混动挖掘机，所述挖掘机设有上述混动工程机械热管理系统。

25、本发明所达到的有益效果：

26、本发明针对挖机混动动力构型，发动机散热量大、散热环境恶劣，动力电池、电机散热量大的特点，选型高压电子风扇作为强制风冷关键零部件，设计混动挖机的散热系统，提出全新的高压电子风扇散热系统，并根据高压电子风扇特性提出包括高压电子风扇上下电、风扇转速控制的完整控制方法。由动力电池直接提供电能给高压电子风扇，省略了低压电子风扇的dcdc转换损耗且电力驱动本身的高效率特点，对比低压电子风扇和液压马达风扇的散热方案，本发明较好地降低能耗。且高压电子风扇功率大，风量大，扫略面积大的特点，选用几个高压风扇即可满足散热需求，相比采用大量低压电子风扇进行散热的方案，降低了购机成本，同时降低了电气设计难度。