CN114290869B - 车辆的热管理系统和挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械领域，公开了一种车辆的热管理系统，包括冷媒循环回路、电池包冷却器、电机模组冷却器、液压油冷却回路以及中转换热器，中转换热器包括中转输入管道，中转输入管道分别与冷媒循环回路、电池包冷却器以及电机模组冷却器连通，并用于将冷媒循环回路中的低温液态冷媒分别导向电池包冷却器和电机模组冷却器以蒸发吸热，中转换热器还包括与中转输入管道换热的液压油换热管道，液压油换热管道串联于液压油冷却回路。本发明的热管理系统具有集成度较高，外部接口较少，体积较小，占用空间较少，同时，能耗较小的优点。

Description

车辆的热管理系统和挖掘机

技术领域

本发明属于工程机械领域，具体地，涉及一种车辆的热管理系统和应用该车辆的热管理系统的挖掘机。

背景技术

现在许多工程机械采用动力电池替代传统燃油发动机作为动力源，例如电动挖掘机，其中，热管理系统是非常重要的系统，在进行系统设计时必须保证系统的稳定可靠和节能高效。

对于长期处于高温环境作业的电动工程机械，其驾驶室、电池包、电机、多合一控制器以及液压系统均需要进行不断散热冷却，以使各部件维持在最佳的工作温度，目前的热管理系统对驾驶室、电池包、电机、多合一控制器以及液压油的散热冷却大部分为单独管理，系统集成度不高，接口较多，体积较大，占用空间较多，同时，能耗较大。

发明内容

针对现有技术中的上述不足或缺陷，本发明提供一种车辆的热管理系统和挖掘机，旨在解决目前的热管理系统集成度不高，接口较多，体积较大，占用空间较多，同时，能耗较大的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种车辆的热管理系统，包括：

冷媒循环回路，用于对所述车辆的驾驶室进行制冷；

电池包冷却器，用于与所述车辆的电池包进行换热冷却；

电机模组冷却器，用于与所述车辆的电机和多合一控制器进行换热冷却；

液压油冷却回路，用于对液压油进行换热冷却；以及

中转换热器，包括中转输入管道，所述中转输入管道分别与所述冷媒循环回路、所述电池包冷却器以及所述电机模组冷却器连通，并用于将所述冷媒循环回路中的低温液态冷媒分别导向所述电池包冷却器和所述电机模组冷却器以蒸发吸热，所述中转换热器还包括与所述中转输入管道换热的液压油换热管道，所述液压油换热管道串联于所述液压油冷却回路。

可选地，所述冷媒循环回路包括依次串联的压缩机、冷凝器、膨胀阀以及室内蒸发器，所述中转输入管道包括：

输入主管道，一端连通于所述冷凝器和所述膨胀阀之间的管路；

第一输入分支管道，一端与所述输入主管道的另一端连通，所述第一输入分支管道的另一端与所述电池包冷却器的冷媒输入口连通；以及

第二输入分支管道，一端与所述输入主管道的另一端连通，所述第二输入分支管道的另一端与所述电机模组冷却器的冷媒输入口连通。

可选地，所述中转换热器还包括中转输出管道，所述中转输出管道分别与所述冷媒循环回路、所述电池包冷却器以及所述电机模组冷却器连通，用以将在所述电池包冷却器和所述电机模组冷却器内蒸发吸热后的气态冷媒引回至所述冷媒循环回路。

可选地，所述中转输出管道包括：

输出主管道，一端连通于所述室内蒸发器和所述压缩机之间的管路；

第一输出分支管道，一端与所述输出主管道的另一端连通，所述第一输出分支管道的另一端与所述电池包冷却器的冷媒输出口连通；以及

第二输出分支管道，一端与所述输出主管道的另一端连通，所述第二输出分支管道的另一端与所述电机模组冷却器的冷媒输出口连通。

可选地，所述第一输出分支管道与所述电池包冷却器的冷媒输出口之间设置有用于补充冷媒的第一冷媒补充装置。

可选地，所述第二输出分支管道与所述电机模组冷却器的冷媒输出口之间设置有用于补充冷媒的第二冷媒补充装置。

可选地，所述液压油冷却回路包括依次串联的液压油箱、主泵、主阀、所述液压油换热管道以及回油滤芯。

可选地，所述中转换热器为板式换热器。

可选地，所述车辆的热管理系统包括控制单元和检测模组，所述检测模组包括分别设于所述电池包冷却器的冷媒输入口和冷媒输出口、所述液压油箱内以及所述电机模组冷却器的冷媒输入口和冷媒输出口的温度传感器，所述控制单元用于根据多个所述温度传感器的检测结果控制所述冷媒循环回路和所述中转换热器的运行。

本发明还提供一种挖掘机，所述挖掘机包括上述的车辆的热管理系统。

通过上述技术方案，用于对车辆的驾驶室进行制冷的冷媒循环回路通过中转换热器能够向电池包冷却器和电机模组冷却器输入低温液态冷媒进行蒸发吸热从而对电池包和电机模组进行散热，同时，液压油冷却回路能够通过中转换热器与输入的低温液态冷媒进行热交换实现液压油的散热，也就是说，冷媒循环回路能够集中地对驾驶室、电池包冷却器、电机模组冷却器以及液压油冷却回路进行换热冷却，如此设置，本发明的热管理系统具有集成度较高，外部接口较少，体积较小，占用空间较少，同时，能耗较小的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，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发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的一实施方式中的车辆的热管理系统的结构示意图。

附图标记说明：

具体实施方式

以下结合附图对本发明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发明，并不用于限制本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照附图1所示的车辆的热管理系统的结构示意图，本发明首先提供了一种车辆的热管理系统，包括冷媒循环回路1、电池包冷却器2、电机模组冷却器3、液压油冷却回路4以及中转换热器5，冷媒循环回路1用于对车辆的驾驶室进行制冷，电池包冷却器2用于与车辆的电池包进行换热冷却，电机模组冷却器3用于与车辆的电机和多合一控制器进行换热冷却，液压油冷却回路4用于对液压油进行换热冷却，中转换热器5包括中转输入管道51，中转输入管道51分别与冷媒循环回路1、电池包冷却器2以及电机模组冷却器3连通，并用于将冷媒循环回路1中的低温液态冷媒分别导向电池包冷却器2和电机模组冷却器3以蒸发吸热，中转换热器5还包括与中转输入管道51换热的液压油换热管道52，液压油换热管道52串联于液压油冷却回路4。

本发明旨在提供一种车辆的热管理系统，以解决现有的热管理系统集成度不高，接口较多，体积较大，占用空间较多，同时，能耗较大的技术问题。在现有的热管理系统中，在高温环境工作时，热管理系统对驾驶室、电池包、电机、多合一控制器以及液压油的散热为独立进行，即各个部件的热交换都是通过单独的散热回路或者散热装置进行，如此导致现有的热管理系统集成度不高，接口较多，体积较大，占用空间较多，同时，能耗较大。因此，为了能够解决上述问题，发明人进行了不断的思考和创新并设计出本发明的车辆的热管理系统，以便于提高车辆的热管理系统的集成度，减少外部接口和整体体积以减少占用空间，同时，使得换热冷媒能够被充分利用，进而降低能耗。

在本发明的车辆的热管理系统中，如图1所示，中转换热器5包括中转输入管道51，中转输入管道51分别与冷媒循环回路1、电池包冷却器2以及电机模组冷却器3连通，并能够将冷媒循环回路1中的低温液态冷媒分别导向电池包冷却器2和电机模组冷却器3以蒸发吸热，电池包冷却器2充当蒸发器与电池包热交换，实现电池包的散热冷却，电机模组冷却器3充当蒸发器与电机模组热交换，实现电机模组中的电机和多合一控制器的散热冷却，同时，中转换热器5还包括与中转输入管道51换热的液压油换热管道52，液压油换热管道52串联于液压油冷却回路4，在液压油冷却回路4中循环流动的高温液压油流经液压油换热管道52时能够与中转输入管道51中的低温液态冷媒热交换实现散热冷却。

在一种实施例中，冷媒循环回路1包括依次串联的压缩机、冷凝器、膨胀阀以及室内蒸发器，中转输入管道51包括输入主管道、第一输入分支管道以及第二输入分支管道，输入主管道一端连通于冷凝器和膨胀阀之间的管路，第一输入分支管道一端与输入主管道的另一端连通，第一输入分支管道的另一端与电池包冷却器2的冷媒输入口连通，第二输入分支管道一端与输入主管道的另一端连通，第二输入分支管道的另一端与电机模组冷却器3的冷媒输入口连通。

可以理解地，输入主管道能够将从冷凝器的出液口出来的低温液体冷媒引导出冷媒循环回路1，并分别通过第一输入分支管道和第二输入分支管道分别导向电池包冷却器2和电机模组冷却器3进行蒸发吸热，实现散热冷却。

在本实施例中，电机模组冷却器3包括相串联的电机冷却单元31和多合一控制器冷却单元32，电机冷却单元31能够与电机进行热交换，多合一控制器冷却单元32能够与多合一控制器进行热交换。

在一种实施例中，中转换热器5还包括中转输出管道53，中转输出管道53分别与冷媒循环回路1、电池包冷却器2以及电机模组冷却器3连通，用以将在电池包冷却器2和电机模组冷却器3内蒸发吸热后的气态冷媒引回至冷媒循环回路1。

可以理解地，通过中转输出管道53回收在电池包冷却器2和电机模组冷却器3内蒸发吸热后的气态冷媒重新导回至冷媒循环回路1，从而形成完整的冷媒换热循环，使得冷媒循环回路1能够保证不断地向电池包冷却器2和电机模组冷却器3输入低温液态冷媒，避免冷媒的过多消耗。

在一种实施例中，中转输出管道53包括输出主管道、第一输出分支管道以及第二输出分支管道，输出主管道一端连通于室内蒸发器和压缩机之间的管路第一输出分支管道一端与输出主管道的另一端连通，第一输出分支管道的另一端与电池包冷却器2的冷媒输出口连通，第二输出分支管道一端与输出主管道的另一端连通，第二输出分支管道的另一端与电机模组冷却器3的冷媒输出口连通。

可以理解地，从电池包冷却器2和电机模组冷却器3内流出的气态冷媒分别通过第一输出分支管道和第二输出分支管道汇流至输出主管道，再由输出主管道导向输送至冷媒循环回路中室内蒸发器和压缩机之间的管路，使气态冷媒进入压缩机中重新进入冷媒循环回路的冷媒循环中。

在一种实施例中，第一输出分支管道与电池包冷却器2的冷媒输出口之间设置有用于补充冷媒的第一冷媒补充装置6。

可以理解地，在第一输出分支管道和电池包冷却器2之间设置第一冷媒补充装置6，第一冷媒补充装置6能够有效地对冷媒进行补充，避免过多冷媒的消耗对冷媒循环回路的正常工作造成影响。

在一种实施例中，第二输出分支管道与电机模组冷却器3的冷媒输出口之间设置有用于补充冷媒的第二冷媒补充装置7。

可以理解地，在第二输出分支管道和电机模组冷却器3之间设置第二冷媒补充装置7，第二冷媒补充装置7能够有效地对冷媒进行补充，避免过多冷媒的消耗对冷媒循环回路的正常工作造成影响。

在一种实施例中，液压油冷却回路4包括依次串联的液压油箱41、主泵、主阀、液压油换热管道52以及回油滤芯。

可以理解地，在主泵的驱动下，高温的液压油从液压油箱41流出并流经液压油换热管道52，在液压油换热管道52内与中转输入管道51内的低温液态冷媒进行热交换，高温的液压油大部分热量被低温液态冷媒带走后转变为低温的液压油，重新回收到液压油箱41，即实现一个液压油散热循环，不断重复液压油散热循环，即可实现液压油箱41内液压油的高效散热，现有的液压油散热方式主要采用风冷，而本实施例的液压油散热方式采用液冷，与现有的液压油散热方式相比，液压油散热系统的体积大大减小，散热效率较高，在高温环境下工作更加稳定可靠。

在一种实施例中，中转换热器5为板式换热器以能够进行充分高效率的热交换，在另一些实施例中，中转换热器5可采用夹套式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器、管壳式换热器以及双管板换热器。

在一种实施例中，车辆的热管理系统包括控制单元和检测模组，检测模组包括分别设于电池包冷却器2的冷媒输入口和冷媒输出口、液压油箱内以及电机模组冷却器3的冷媒输入口和冷媒输出口的温度传感器，控制单元用于根据多个温度传感器的检测结果控制冷媒循环回路和中转换热器5的运行。

可以理解地，通过多个温度传感器对电池包冷却器2的冷媒输入口和冷媒输出口、液压油箱以及电机模组冷却器3的冷媒输入口和冷媒输出口进行温度监控和检测，然后控制单元根据多个温度传感器的检测结果对冷媒循环回路和中转换热器5进行控制，具体为控制冷媒循环回路和中转换热器5的换热效率，从而使电池包、电机模组以及液压油的散热能够适应在高温环境的工作要求，实现自动化控制管理。

本发明还提出一种挖掘机，挖掘机包括如上的车辆的热管理系统。该车辆的热管理系统的具体结构参照上述实施例，由于本挖掘机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (7)

1.一种车辆的热管理系统，其特征在于，包括：

冷媒循环回路（1），用于对所述车辆的驾驶室进行制冷；

电池包冷却器（2），用于与所述车辆的电池包进行换热冷却；

电机模组冷却器（3），用于与所述车辆的电机和多合一控制器进行换热冷却；

液压油冷却回路（4），用于对液压油进行换热冷却；以及

中转换热器（5），包括中转输入管道（51），所述中转输入管道（51）分别与所述冷媒循环回路（1）、所述电池包冷却器（2）以及所述电机模组冷却器（3）连通，并用于将所述冷媒循环回路（1）中的低温液态冷媒分别导向所述电池包冷却器（2）和所述电机模组冷却器（3）以蒸发吸热，所述中转换热器（5）还包括与所述中转输入管道（51）换热的液压油换热管道（52），所述液压油换热管道（52）串联于所述液压油冷却回路（4）；

所述冷媒循环回路（1）包括依次串联的压缩机、冷凝器、膨胀阀以及室内蒸发器，所述中转输入管道（51）包括：

输入主管道，一端连通于所述冷凝器和所述膨胀阀之间的管路；

第一输入分支管道，一端与所述输入主管道的另一端连通，所述第一输入分支管道的另一端与所述电池包冷却器（2）的冷媒输入口连通；以及

第二输入分支管道，一端与所述输入主管道的另一端连通，所述第二输入分支管道的另一端与所述电机模组冷却器（3）的冷媒输入口连通；

所述中转换热器（5）还包括中转输出管道（53），所述中转输出管道（53）分别与所述冷媒循环回路（1）、所述电池包冷却器（2）以及所述电机模组冷却器（3）连通，用以将在所述电池包冷却器（2）和所述电机模组冷却器（3）内蒸发吸热后的气态冷媒引回至所述冷媒循环回路（1）；

所述中转输出管道（53）包括：

输出主管道，一端连通于所述室内蒸发器和所述压缩机之间的管路；

第一输出分支管道，一端与所述输出主管道的另一端连通，所述第一输出分支管道的另一端与所述电池包冷却器（2）的冷媒输出口连通；以及

第二输出分支管道，一端与所述输出主管道的另一端连通，所述第二输出分支管道的另一端与所述电机模组冷却器（3）的冷媒输出口连通。

2.根据权利要求1所述的车辆的热管理系统，其特征在于，所述第一输出分支管道与所述电池包冷却器（2）的冷媒输出口之间设置有用于补充冷媒的第一冷媒补充装置（6）。

3.根据权利要求1所述的车辆的热管理系统，其特征在于，所述第二输出分支管道与所述电机模组冷却器（3）的冷媒输出口之间设置有用于补充冷媒的第二冷媒补充装置（7）。

4.根据权利要求1所述的车辆的热管理系统，其特征在于，所述液压油冷却回路（4）包括依次串联的液压油箱（41）、主泵、主阀、所述液压油换热管道（52）以及回油滤芯。

5.根据权利要求1所述的车辆的热管理系统，其特征在于，所述中转换热器（5）为板式换热器。

6.根据权利要求4所述的车辆的热管理系统，其特征在于，所述车辆的热管理系统包括控制单元和检测模组，所述检测模组包括分别设于所述电池包冷却器（2）的冷媒输入口和冷媒输出口、所述液压油箱（41）内以及所述电机模组冷却器（3）的冷媒输入口和冷媒输出口的温度传感器，所述控制单元用于根据多个所述温度传感器的检测结果控制所述冷媒循环回路和所述中转换热器（5）的运行。

7.一种挖掘机，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的车辆的热管理系统。