电动拖拉机整机热管理系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了电动拖拉机整机热管理系统及其控制方法，包括动力电池热管理系统、双电机热管理系统。动力电池和双电机热管理系统之间还通过热交换器实现热交换。电动拖拉机整机热管理系统的控制方法包括：拖拉机作业时的动力电池和双电机热管理控制方法，以及拖拉机充电时动力电池热管理控制方法，具体通过设定动力电池温度等级和双电机临界工作温度，以温度传感器测得的动力电池实时温度T和双电机的实时温度T

Thermal management system of electric tractor and its control method

The invention provides a thermal management system of an electric tractor and a control method thereof, including a power battery thermal management system and a dual motor thermal management system. Heat exchange is also realized between the power battery and the dual motor heat management system through a heat exchanger. The control methods of the thermal management system of the whole electric tractor include: the thermal management control methods of the power battery and the dual motor during the operation of the tractor, and the thermal management control methods of the power battery during the charging of the tractor. Specifically, the real-time temperature T of the power battery and the real-time temperature T of the dual motor measured by the temperature sensor are set by setting the temperature level of the power battery and the critical working temperature of the dual motor

【技术实现步骤摘要】
电动拖拉机整机热管理系统及其控制方法
本专利技术属于车辆热管理
，具体涉及电动拖拉机整机热管理系统及其控制方法。
技术介绍
近年来，环境和能源问题日益引起全球的关注，传统燃油拖拉机作业时存在尾气排放、振动、噪音污染等问题，不适合密闭的温室大棚环境作业。电动拖拉机与传统拖拉机相比，低排放、绿色清洁、控制灵活，动力源采用电能替代燃油，可有效缓解能源危机。连续作业时间是制约电动拖拉机发展的主要瓶颈之一，除了研发高能量密度的动力电池外，保证驱动电机和动力电池能够在合理的温区工作，可提高整机的使用寿命和连续作业时间。电池在低温充电和低温启动时需要对电池进行加热。在作业时，高温会影响电池的容量和使用寿命，当温度过高，还可能出现热失控，发生危险。目前，对于电动拖拉机大多数只配备了电池风冷系统，未能合理的控制电池温度。并且在低温情况下，未把电动机产生的热量补充给动力电池，造成能源浪费，减少了连续作业时间。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供电动拖拉机整机热管理系统及其控制方法，能够解决动力电池散热效率低下，电动机热量未能合理利用的问题，从而保证系统高效工作，降低电能消耗，增加拖拉机的连续作业时间。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：电动拖拉机整机热管理系统，其特征在于：包括电池热管理系统、双电机热管理系统、热交换器和控制器，所述电池热管理系统和所述双电机热管理系统均连接于具有热交换作用的热交换器；所述电池热管理系统与电动拖拉机的动力电池和车载充电器相连接，所述电池热管理系统包括电池散热器、膨胀水箱Ⅰ、加热器、电子水泵Ⅰ和温度传感器Ⅰ，所述电池散热器通过输入端连接于所述动力电池，电池散热器的输出端还与膨胀水箱Ⅰ相连通，所述膨胀水箱Ⅰ还通过所述热交换器和所述车载充电器连接于所述加热器，所述加热器连接于所述电子水泵Ⅰ的输入端，电子水泵Ⅰ的输出端还连接于所述动力电池，所述动力电池还连接所述温度传感器Ⅰ；所述电池热管理系统还通过所述热交换器连接于所述双电机热管理系统；所述双电机热管理系统与电动拖拉机的主电机、主电机控制器、副电机、副电机控制器和DC/DC转换器相连，所述双电机热管理系统包括电机散热器、膨胀水箱Ⅱ、电子水泵Ⅱ、主电机电动调节阀、副电机电动调节阀、温度传感器Ⅱ和温度传感器Ⅲ，所述主电机和所述副电机均连接于所述电机散热器，所述电机散热器还通过所述热交换器连接于所述膨胀水箱Ⅱ，所述膨胀水箱Ⅱ通过所述DC/DC转换器连接所述电子水泵Ⅱ，所述电子水泵还与所述主电机电动调节阀和所述副电机电动调节阀相连通，所述主电机电动调节阀通过所述主电机控制器连接于所述主电机，所述副电机电动调节阀通过所述副电机控制器连接于所述副电机，所述主电机和所述副电机还分别连接所述温度传感器Ⅱ和所述温度传感器Ⅲ。进一步的，所述电池热管理系统和所述双电机热管理系统还分别包括相变材料、电池散热风扇和电机散热风扇，所述电池散热风扇设置于所述电池散热器的外侧，所述电机散热风扇设置于所述电机散热器的外侧，所述相变材料和所述温度传感器Ⅰ还设置于动力电池包内部。进一步的，所述温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和温度传感器Ⅲ还将动力电池、主电机和副电机的实时温度传输至所述控制器的输入端，控制器的输出端还连接主电机电动调节阀、副电机电动调节阀、电子水泵Ⅱ、电机散热风扇、电机散热器、电子水泵Ⅰ、电池散热风扇、电池散热器和热交换器。进一步的，所述车载充电器和所述动力电池设置于车架前端，所述加热器、电子水泵Ⅰ、电池散热器和膨胀水箱Ⅰ设置于动力电池的一侧，动力电池的另一侧还设有所述热价换气、膨胀水箱Ⅱ、DC/DC转换器、电子水泵Ⅱ和电机散热器；所述主电机和所述副电机分别连接于车架后端的动力耦合装置的动力输入端，主电机的前端还依次连有所述主电机控制器和主电机电动调节阀，副电机的前端还依次连有所述副电机控制器和副电机电动调节阀。进一步的，所述主电机、主电机控制器、主电机电动调节阀还分别与副电机、副电机控制器、副电机电动调节阀互为并联设置。进一步的，所述控制器设置于所述动力电池和所述主电机控制器、副电机控制器之间。本专利技术还提供电动拖拉机整机散热管理系统的控制方法，其特征在于：具体步骤为：步骤一、对动力电池的实时温度T预先设定两个温度t1和t2，定义t1＜t2，温度范围t1~t2为动力电池最佳工作温度；步骤二、对主电机和副电机的实时温度T主’和T副’设定临界温度t3；步骤三、拖拉机启动时，启动电动拖拉机整机散热管理系统，对温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和温度传感器Ⅲ测得的动力电池实时温度T、主电机实时温度T主’和副电机实时温度T副’进行采集并发送至控制器，控制器对T、T主’和T副’进行判断；步骤四、拖拉机未启动时，判断拖拉机是否在充电状态，若是，则对动力电池实时温度T进行判断；若否，即处于未充电状态，结束电动拖拉机整机散热管理系统。进一步的，步骤三和步骤四中，控制器对T进行判断后还电池热管理系统进行控制，当动力电池实时T温度超过控制域温度上限t2时，控制器控制电子水泵Ⅰ、电池散热风扇和电池散热器开启；当动力电池实时温度T在控制域范围t1~t2之内时，电子水泵Ⅰ、电池散热风扇和电池散热器均不启动，动力电池包内的相变材料吸热或者放热来对电池进行冷却或者加热；当动力电池实时温度T低于控制域温度下限t1时，热交换器开启，加热器开启，电子水泵Ⅰ开启，然后返回，重新对T进行判断。进一步的，步骤三中，控制器对T主’和T辅’进行判断后还对双电机热管理系统进行控制，当主、副电机实时温度温度T主’、T辅’均超过临界温度t3时，控制器控制主电机电动调节阀、副电机电动调节阀、电子水泵Ⅱ、电机散热器、电机散热风扇开启；当主电机实时温度T主’超过临界温度t3，副电机实时温度T辅’未超过临界温度t3时，主电机电动调节阀、电子水泵Ⅱ、电机散热器、散热风扇开启，副电机电动调节阀关闭；当主电机实时温度T主’未超过临界温度t3，副电机实时温度T辅’超过临界温度t3时，副电机电动调节阀、电子水泵Ⅱ、电机散热器、电极散热风扇开启，主电机电动调节阀关闭；否则，当主电机和副电机实时温度T主’和T辅’都未超过临界温度t3，直接返回，重新对T主’和T辅’进行判断。本专利技术的有益效果为：本专利技术的电动拖拉机整机热管理系统及其控制方法，针对双电机耦合驱动的电动拖拉机，提供的整机热管理系统包括动力电池热管理系统、双电机热管理系统，可实现其独立运行。其中动力电池热管理系统将液冷、相变材料有机结合，可实现对电池高效的热管理。同时，动力电池热管理系统与电动机热管理系统通过热交换器相连，可以实现利用电动机余热对动力电池加热的功能，从而避免能源的浪费。另外结合整机热管理系统提供的热管理控制方法，使拖拉机在作业或者充电时，都能确保动力电池、双电机处于合适的工作温度，最大限度的提高了双电机耦合驱动拖拉机的连续作业时间。附图说明图1为本专利技术的电动拖拉机整机热管理系统的结构示意图；图2本专利技术的电动拖拉机整机热管理系统的底盘布置示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电动拖拉机整机热管理系统，其特征在于：包括电池热管理系统、双电机热管理系统、热交换器（15）和控制器（1），所述电池热管理系统和所述双电机热管理系统均连接于具有热交换作用的热交换器（15）；/n所述电池热管理系统与电动拖拉机的动力电池（17）和车载充电器（24）相连接，所述电池热管理系统包括电池散热器（19）、膨胀水箱Ⅰ（20）、加热器（23）、电子水泵Ⅰ（22）和温度传感器Ⅰ（21），所述电池散热器（19）通过输入端连接于所述动力电池（17），电池散热器（19）的输出端还与膨胀水箱Ⅰ（20）相连通，所述膨胀水箱Ⅰ（20）还通过所述热交换器（15）和所述车载充电器（24）连接于所述加热器（23），所述加热器（23）连接于所述电子水泵Ⅰ（22）的输入端，电子水泵Ⅰ（22）的输出端还连接于所述动力电池（17），所述动力电池（17）还连接所述温度传感器Ⅰ（21）；所述电池热管理系统还通过所述热交换器（15）连接于所述双电机热管理系统；/n所述双电机热管理系统与电动拖拉机的主电机（9）、主电机控制器（8）、副电机（5）、副电机控制器（3）和DC/DC转换器（12）相连接，所述双电机热管理系统包括电机散热器（10）、膨胀水箱Ⅱ（14）、电子水泵Ⅱ（11）、主电机电动调节阀（7）、副电机电动调节阀（2）、温度传感器Ⅱ（13）和温度传感器Ⅲ（4），所述主电机（9）和所述副电机（5）均连接于所述电机散热器（10），所述电机散热器（10）还通过所述热交换器（15）连接于所述膨胀水箱Ⅱ（14），所述膨胀水箱Ⅱ（14）通过所述DC/DC转换器（12）连接所述电子水泵Ⅱ（11），所述电子水泵还与所述主电机电动调节阀（7）和所述副电机电动调节阀（2）相连通，所述主电机电动调节阀（7）通过所述主电机控制器（8）连接于所述主电机（9），所述副电机电动调节阀（2）通过所述副电机控制器（3）连接于所述副电机（5），所述主电机（9）和所述副电机（5）还分别连接所述温度传感器Ⅱ（13）和所述温度传感器Ⅲ（4）。/n...

【技术特征摘要】
1.电动拖拉机整机热管理系统，其特征在于：包括电池热管理系统、双电机热管理系统、热交换器（15）和控制器（1），所述电池热管理系统和所述双电机热管理系统均连接于具有热交换作用的热交换器（15）；
所述电池热管理系统与电动拖拉机的动力电池（17）和车载充电器（24）相连接，所述电池热管理系统包括电池散热器（19）、膨胀水箱Ⅰ（20）、加热器（23）、电子水泵Ⅰ（22）和温度传感器Ⅰ（21），所述电池散热器（19）通过输入端连接于所述动力电池（17），电池散热器（19）的输出端还与膨胀水箱Ⅰ（20）相连通，所述膨胀水箱Ⅰ（20）还通过所述热交换器（15）和所述车载充电器（24）连接于所述加热器（23），所述加热器（23）连接于所述电子水泵Ⅰ（22）的输入端，电子水泵Ⅰ（22）的输出端还连接于所述动力电池（17），所述动力电池（17）还连接所述温度传感器Ⅰ（21）；所述电池热管理系统还通过所述热交换器（15）连接于所述双电机热管理系统；
所述双电机热管理系统与电动拖拉机的主电机（9）、主电机控制器（8）、副电机（5）、副电机控制器（3）和DC/DC转换器（12）相连接，所述双电机热管理系统包括电机散热器（10）、膨胀水箱Ⅱ（14）、电子水泵Ⅱ（11）、主电机电动调节阀（7）、副电机电动调节阀（2）、温度传感器Ⅱ（13）和温度传感器Ⅲ（4），所述主电机（9）和所述副电机（5）均连接于所述电机散热器（10），所述电机散热器（10）还通过所述热交换器（15）连接于所述膨胀水箱Ⅱ（14），所述膨胀水箱Ⅱ（14）通过所述DC/DC转换器（12）连接所述电子水泵Ⅱ（11），所述电子水泵还与所述主电机电动调节阀（7）和所述副电机电动调节阀（2）相连通，所述主电机电动调节阀（7）通过所述主电机控制器（8）连接于所述主电机（9），所述副电机电动调节阀（2）通过所述副电机控制器（3）连接于所述副电机（5），所述主电机（9）和所述副电机（5）还分别连接所述温度传感器Ⅱ（13）和所述温度传感器Ⅲ（4）。


2.根据权利要求1所述的电动拖拉机整机热管理系统，其特征在于：所述电池热管理系统和所述双电机热管理系统还分别包括相变材料（16）、电池散热风扇（18）和电机散热风扇（6），所述电池散热风扇（18）设置于所述电池散热器（19）的外侧，所述电机散热风扇（6）设置于所述电机散热器（10）的外侧，所述相变材料（16）和所述温度传感器Ⅰ（21）还设置于动力电池（17）包内部。


3.根据权利要求2所述的电动拖拉机整机热管理系统，其特征在于：所述温度传感器Ⅰ（21）、温度传感器Ⅱ（13）和温度传感器Ⅲ（4）还将动力电池（17）、主电机（9）和副电机（5）的实时温度传输至所述控制器（1）的输入端，控制器（1）的输出端还连接主电机电动调节阀（7）、副电机电动调节阀（2）、电子水泵Ⅱ（11）、电机散热风扇（6）、电机散热器（10）、电子水泵Ⅰ（22）、电池散热风扇（18）、电池散热器（19）和热交换器（15）。


4.根据权利要求1所述的电动拖拉机整机热管理系统，其特征在于：所述车载充电器（24）和所述动力电池（17）设置于车架前端，所述加热器（23）、电子水泵Ⅰ（22）、电池散热器（19）和膨胀水箱Ⅰ（20）设置于动力电池（17）的一侧，动力电池（17）的另一侧还设有所述热价换气、膨胀水箱Ⅱ（14）、DC/DC转换器（12）、电子水泵Ⅱ（11）和电机散热器（10）；所述主电机（9）...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐立友，李书苑，刘孟楠，李妍颖，韩冰，闫祥海，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南;41