CN117450564A - 自发电暖风机热管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于暖风机技术领域，具体涉及一种自发电暖风机热管理系统，包括温度检测传感器、主控芯片和各级动作机构，可根据暖风机内外各处温度及运行状态对执行机构中的双轴电机、变速器、蓄电池电伴热进行控制，以实现对暖风机进行综合热管理的目的。具体控制模式分为正常运行模式、强化制热模式、电池充电模式、电池保护模式、油箱保温模式、启动预热模式和热电调节模式。本系统通过对自发电暖风机进行热管理调节控制，确保系统内各部件工作都在安全、高效的温度区间内，并对可能出现的异常情况做出及时响应和处置，提高了自发电暖风机的环境适用性和使用舒适性。
Description
技术领域
本发明属于暖风机技术领域，具体涉及一种自发电暖风机热管理系统。
背景技术
暖风机作为便捷高效的采暖工具，特别是自发电暖风机可以用于户外露营和野外临时住所采暖，有着广泛的应用前景。常规暖风机通过内部的发热器件(如燃烧室或电热元件)产生热量，然后通过风机吹风将发热器件的热量输出，为使用者供暖。而自发电暖风机在常规暖风机基础上增加了发电器件和蓄电池，使其具备了不依赖外部电源自持使用的特点。但由于野外环境往往相对恶劣，特别是北方冬季及高寒地区温度很低，会对自发电暖风机的某些关键部件和使用性能造成极大影响，如蓄电池容量降低、燃烧效率降低、供暖效果差、泵油量不足甚至燃料油冻结等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自发电暖风机热管理系统，以解决背景技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自发电暖风机热管理系统，以可回收烟气余热的自发热暖风机为基础，其中自发电暖风机主体结构包括燃油燃烧器、暖风风道、半导体热电片、冷却翅片、油箱和蓄电池，并配有双轴电机和变速器用以驱动风道叶轮和燃烧器叶轮，该自发电暖风机还在空气入口和燃烧室烟气出口分别设置多个并排布置的U型和L型热管进行热量交换以回收烟气余热用于预热空气和燃油，蓄电池上布置有电伴热，用于蓄电池加温；在暖风机的进风口位置设有暖风机进风口温度传感器T0，在燃油燃烧器的出口设有燃烧器出口烟气温度传感器T1，在暖风机的出口设有暖风机出风温度传感器T2，在油箱内设有油箱内燃料油温度传感器T3，在蓄电池上设有蓄电池温度传感器T4，在半导体热垫片上设有热电片热端温度传感器T5，在冷却翅片的根部设有热电片冷端温度传感器T6；具体控制模式分为正常运行模式、强化制热模式、电池充电模式、电池保护模式、油箱保温模式、启动预热模式和热电调节模式。
优选地，所述正常运行模式为：当系统各部件温度或运行状态检测条件全部通过时启动，暖风机正常运行，当循环检测参数达到其他模式启动条件或是人为干预时，正常运行模式关闭。
优选地，所述强化制热模式为：当暖风机出风温度传感器T2检测的温度小于设定值时，变速器调节为低转速模式，此时电机转速提高，风道叶轮也随之提高，燃烧器叶轮转速保持不变，燃烧器维持正常燃烧，强化制热模式下，燃烧器出口烟气温度传感器T1检测的温度将达到预设值，暖风机出风温度传感器T2检测的温度将会升高，热电片热端温度传感器T5检测的温度将会降低，当暖风机出风温度传感器T2检测的温度大于等于预设值或电机转速达到最高时，此模式停止运行。
优选地，所述电池充电模式为：当蓄电池输出电压低于预设值或蓄电池工作电流低于预设值或蓄电池容量低于预设下限值时，电机转速调至最低速档，变速器调至最高速档，此时燃烧器叶轮和风道叶轮差速比达到最大，燃烧器维持正常燃烧，燃烧器出口烟气温度传感器T1检测的温度将达到预设值，暖风机出风温度传感器T2检测的温度将降低，出风量也会降低，热电片热端温度传感器T5检测的温度将会升高，当蓄电池输出电压大于等于预设值或蓄电池工作电流大于等于预设值时，此模式停止运行。
优选地，所述电池保护模式为：当蓄电池温度传感器T4检测的温度小于预设值时，蓄电池电伴热启动，蓄电池温度传感器T4检测的温度将会升高。当蓄电池温度传感器T4检测的温度大于等于预设值时，此模式停止运行。
优选地，所述油箱保温模式为：当油箱内燃料油温度传感器T3检测的温度小于预设值时，变速器调节为高转速模式，此时燃烧器内叶轮转速加快，燃烧器进风量增大，燃烧室温度增加，燃烧器出口烟气温度传感器T1检测的温度将会升高，油箱内燃料油温度传感器T3检测的温度也会升高，当油箱内燃料油温度传感器T3检测的温度大于等于预设值时，此模式停止运行。
优选地，所述启动预热模式为当暖风机进风口温度传感器T0检测的温度小于设定值时，在检测蓄电池的输出电压或工作电流或容量的同时，检测油箱内燃料油温度传感器T3的温度；若均小于预设值，则尝试紧急点火启动燃烧器，若点火失败，则显示报警或提示外部电源接入信号；若蓄电池输出电压或工作流量或容量至少有一项大于等于预设值且油箱内燃料油温度传感器T3检测的温度小于预设值，则启动油箱保温模式，同时检测蓄电池温度传感器T4的温度，若蓄电池温度传感器T4检测的温度小于预设值，启动电池保护模式；若蓄电池输出电压或工作电流小于预设值且油箱内燃料油温度传感器T3检测的温度大于等于预设值，则启动电池充电模式；若蓄电池输出电压或工作电流与油箱内燃料油温度传感器T3检测的温度均大于等于预设值，则检测蓄电池温度传感器T4的温度，如蓄电池温度传感器T4检测的温度小于预设值，则启动电池保护模式，若蓄电池温度传感器T4检测的温度大于等于预设值，则启动正常运行模式；正常运行之后，周期性循环检测暖风机进风口温度传感器T0的温度，并依据检测结果切换运行模式，不再重复启动燃烧器的过程，当暖风机进风口温度传感器T0检测的温度大于等于预设值时，此模式停止运行。
优选地，所述热电调节模式为：当热电片输出电流低于预设值时，电机转速降低，风道进风叶轮转速降低，暖风风道进风量降低，变速器调节为高转速模式，燃烧器内叶轮转速不变，燃烧器进风量不变，燃烧器出口烟气温度传感器T1检测的温度将维持不变，暖风机出风温度传感器T2检测的温度将降低，热电片热端温度传感器T5检测的温度将升高，当热电片输出电流大于等于预设值时，如检测蓄电池容量大于预设上限值，此模式停止运行。
本发明的有益效果是：
本系统通过进行自发电暖风机热管理，保证暖风机各部件都在安全、高效的工作区间内，并对可能出现的异常情况做出及时响应和处置提高了自发电暖风机的环境适用性和使用舒适性。具体包括:1)在暖风机出风温度低于使用者设定值时快速启动实现供暖，提高使用舒适度。2)在环境温度较低、暖风机难以启动时进行预热，保证蓄电池、油箱燃油、暖风机进风口的温度在正常温度范围内，确保其高效稳定运行。3)依据蓄电池电量情况灵活调整供暖和发电比例，维持暖风机具备较长时间的自持运行能力。
附图说明
图1为本发明的主视图。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
以下结合附图对本发明专利进行进一步的描述。
参见图1，本发明中的自发电暖风机主体沿径向由内至外分别为燃油燃烧器4、暖风风道3、半导体热电片2、冷却翅片1。通过多个并排布置的U型热管5进行新风空气和燃烧室烟气的热量交换；通过多个并排布置的L型热管6进行燃烧室烟气与油箱壁进行热量交换。
暖风机内部配有双轴电机7和变速器8用以驱动风道叶轮和燃烧器叶轮，双轴电机7为风道叶轮和燃烧器叶轮提供动力，变速器8可以改变燃烧器叶轮转速，实现风道叶轮和燃烧器叶轮差速旋转。蓄电池9可依赖半导体热电片在供暖的同时进行充电，以驱动暖风机各种用电元件如双轴电机、油泵、点火塞运转，从而实现不依赖外部电源独立运转。蓄电池9还设有外置电源输出接口，可在紧急情况下作为小功率应急电源使用。蓄电池9上方布置有电伴热10，电伴热数量与暖风机使用环境有关。
暖风机系统内部布置有七个温度测点以获取各部分温度参数，实现热管理系统的运行模式控制。测点一暖风机进风口温度传感器(即环境温度)T0，测点二燃烧器出口烟气温度传感器T1，测点三暖风机出风温度传感器T2，测点四油箱内燃料油温度传感器T3，测点五蓄电池温度传感器T4，测点六热电片热端温度传感器(即导热格栅温度)T5，测点七热电片冷端温度传感器(即为冷却翅片根部温度)T6。
本系统通过对自发电暖风机进行热管理调节控制，确保系统内各部件工作都在安全、高效的温度区间内，并对可能出现的异常情况做出及时响应和处置，提高了自发电暖风机的环境适用性和使用舒适性。自发电暖风机热管理系统主要功能包括：设置强化制热模式在暖风机出风温度低于使用者设定值时快速启动实现供暖，提高使用舒适度；设置启动预热模式、电池保护模式、油箱保温模式在暖风机温度较低时进行预热，保证蓄电池、油箱燃油、暖风机进风口的温度在正常区间内，一方面确保其工作性能，提升寒冷环境适应性；另一方面减小电池组内的温度差异，抑制局部热区的形成，延长暖风机整体寿命。设置电池充电模式和热电调节模式为暖风机提供电量支持，确保暖风机的长时间自持运行。
改进说明：双轴电机和变速器的控制组合可以变为两个小功率电机独立控制，调节更为灵活，但功耗可能会增加，整机尺寸和故障率可能增加；电伴热可以在油箱底部也进行布置，油箱保温模式启动时可以同步开启，加强油温提升效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种自发电暖风机热管理系统，其特征在于：以可回收烟气余热的自发热暖风机为基础，其中自发电暖风机主体结构包括燃油燃烧器、暖风风道、半导体热电片、冷却翅片、油箱和蓄电池，并配有双轴电机和变速器用以驱动风道叶轮和燃烧器叶轮，该自发电暖风机还在空气入口和燃烧室烟气出口分别设置多个并排布置的U型和L型热管进行热量交换以回收烟气余热用于预热空气和燃油，蓄电池上布置有电伴热，用于蓄电池加温；在暖风机的进风口位置设有暖风机进风口温度传感器T0，在燃油燃烧器的出口设有燃烧器出口烟气温度传感器T1，在暖风机的出口设有暖风机出风温度传感器T2，在油箱内设有油箱内燃料油温度传感器T3，在蓄电池上设有蓄电池温度传感器T4，在半导体热垫片上设有热电片热端温度传感器T5，在冷却翅片的根部设有热电片冷端温度传感器T6；具体控制模式分为正常运行模式、强化制热模式、电池充电模式、电池保护模式、油箱保温模式、启动预热模式和热电调节模式。
2.根据权利要求1所述的自发电暖风机热管理系统，其特征在于：所述正常运行模式为：当系统各部件温度或运行状态检测条件全部通过时启动，暖风机正常运行，当循环检测参数达到其他模式启动条件或是人为干预时，正常运行模式关闭。
3.根据权利要求1所述的自发电暖风机热管理系统，其特征在于：所述强化制热模式为：当暖风机出风温度传感器T2检测的温度小于设定值时，变速器调节为低转速模式，此时电机转速提高，风道叶轮也随之提高，燃烧器叶轮转速保持不变，燃烧器维持正常燃烧，强化制热模式下，燃烧器出口烟气温度传感器T1检测的温度将达到预设值，暖风机出风温度传感器T2检测的温度将会升高，热电片热端温度传感器T5检测的温度将会降低，当暖风机出风温度传感器T2检测的温度大于等于预设值或电机转速达到最高时，此模式停止运行。
4.根据权利要求1所述的自发电暖风机热管理系统，其特征在于：所述电池充电模式为：当蓄电池输出电压低于预设值或蓄电池工作电流低于预设值或蓄电池容量低于预设下限值时，电机转速调至最低速档，变速器调至最高速档，此时燃烧器叶轮和风道叶轮差速比达到最大，燃烧器维持正常燃烧，燃烧器出口烟气温度传感器T1检测的温度将达到预设值，暖风机出风温度传感器T2检测的温度将降低，出风量也会降低，热电片热端温度传感器T5检测的温度将会升高，当蓄电池输出电压大于等于预设值或蓄电池工作电流大于等于预设值时，此模式停止运行。
5.根据权利要求1所述的自发电暖风机热管理系统，其特征在于：所述电池保护模式为：当蓄电池温度传感器T4检测的温度小于预设值时，蓄电池电伴热启动，蓄电池温度传感器T4检测的温度将会升高。当蓄电池温度传感器T4检测的温度大于等于预设值时，此模式停止运行。
6.根据权利要求1所述的自发电暖风机热管理系统，其特征在于：所述油箱保温模式为：当油箱内燃料油温度传感器T3检测的温度小于预设值时，变速器调节为高转速模式，此时燃烧器内叶轮转速加快，燃烧器进风量增大，燃烧室温度增加，燃烧器出口烟气温度传感器T1检测的温度将会升高，油箱内燃料油温度传感器T3检测的温度也会升高，当油箱内燃料油温度传感器T3检测的温度大于等于预设值时，此模式停止运行。
7.根据权利要求1所述的自发电暖风机热管理系统，其特征在于：所述启动预热模式为当暖风机进风口温度传感器T0检测的温度小于设定值时，在检测蓄电池的输出电压或工作电流或容量的同时，检测油箱内燃料油温度传感器T3的温度；若均小于预设值，则尝试紧急点火启动燃烧器，若点火失败，则显示报警或提示外部电源接入信号；若蓄电池输出电压或工作流量或容量至少有一项大于等于预设值且油箱内燃料油温度传感器T3检测的温度小于预设值，则启动油箱保温模式，同时检测蓄电池温度传感器T4的温度，若蓄电池温度传感器T4检测的温度小于预设值，启动电池保护模式；若蓄电池输出电压或工作电流小于预设值且油箱内燃料油温度传感器T3检测的温度大于等于预设值，则启动电池充电模式；若蓄电池输出电压或工作电流与油箱内燃料油温度传感器T3检测的温度均大于等于预设值，则检测蓄电池温度传感器T4的温度，如蓄电池温度传感器T4检测的温度小于预设值，则启动电池保护模式，若蓄电池温度传感器T4检测的温度大于等于预设值，则启动正常运行模式；正常运行之后，周期性循环检测暖风机进风口温度传感器T0的温度，并依据检测结果切换运行模式，不再重复启动燃烧器的过程，当暖风机进风口温度传感器T0检测的温度大于等于预设值时，此模式停止运行。
8.根据权利要求1所述的自发电暖风机热管理系统，其特征在于：所述热电调节模式为：当热电片输出电流低于预设值时，电机转速降低，风道进风叶轮转速降低，暖风风道进风量降低，变速器调节为高转速模式，燃烧器内叶轮转速不变，燃烧器进风量不变，燃烧器出口烟气温度传感器T1检测的温度将维持不变，暖风机出风温度传感器T2检测的温度将降低，热电片热端温度传感器T5检测的温度将升高，当热电片输出电流大于等于预设值时，如检测蓄电池容量大于预设上限值，此模式停止运行。
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