一种电动拖拉机集成热管理系统及控制方法技术方案

一种电动拖拉机集成热管理系统及控制方法，包括动力电池热管理系统、电机热管理系统、空调系统，动力电池热管理系统通过电池换热器与空调系统连接，电机热管理系统通过舱外换热器与空调系统连接；控制方法包括动力电池、电机和舱内温度控制方法及拖拉机充电时动力电池热管理系统控制方法：通过设定动力电池、车舱、电机温度范围，以温度传感器测得的动力电池实时温度Tb、车舱内实时温度Tc、电机的实时温度Te作为识别参数，并结合拖拉机状态调节拖拉机集成热管理系统模式；本发明专利技术使动力电池、电机和舱内均处于合适温度，通过回收电机余热降低电池能量消耗，提高了拖拉机作业效率及连续作业时间。

【技术实现步骤摘要】
一种电动拖拉机集成热管理系统及控制方法
本专利技术涉及车辆热管理
，更具体地说，涉及一种电动拖拉机集成热管理系统及控制方法。
技术介绍
近年来，国内拖拉机保有量持续增加；温室大棚等特殊作业环境对低噪声、无污染农用机械的需求越来越迫切。电动拖拉机的出现，有效缓解了能源的短缺、特殊作业环境的需要，其低排放、噪声小、作业灵活、经济节能的优点是传统燃油拖拉机所不能及的，是未来拖拉机行业发展的趋势。电动拖拉机中的电池组作为其动力系统的核心部件对电动拖拉机性能、续驶里程以及整车安全性能起决定性作用，而电池组的温度过高或过低都会影响整车工作性能，因此为满足电动拖拉机在不同工况下的正常工作，必须进行整车热管理。目前已有的电动拖拉机整车热管理回路，大多只配备了电池风冷回路，电机所产生的热量不能有效地被电池和车舱内利用，电池本身也缺少自发热和温度管控能力，电动拖拉机中还没有一套完整、经济、节能的集成热管理系统。
技术实现思路
有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种电动拖拉机集成热管理系统及控制方法，能够实现动力电池组、电机、车舱内的温度控制，将现有拖拉机的各个热管理回路整合为可相互传热的集成热管理系统，减少了系统部件数量，供暖时回收了电机余热，从而有效降低电能消耗，提高拖拉机作业效率和增加连续作业时间。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种电动拖拉机集成热管理系统，电动拖拉机上设有DC/DC转换器、电机控制器、电机、动力电池箱和控制器，所述DC/DC转换器通过所述电机控制器与所述电机相连接，该集成热管理系统包括动力电池热管理系统、电机热管理系统、空调系统，所述动力电池热管理系统通过电池换热器与所述空调系统连接，所述电机热管理系统通过舱外换热器与所述空调系统连接；所述动力电池热管理系统包括载冷剂箱、温度传感器Ⅰ、电子水泵Ⅰ，所述电机热管理系统包括三通阀Ⅰ、三通阀Ⅱ、电子水泵Ⅱ、温度传感器Ⅱ、电机散热器，所述空调系统包括四通换向阀、压缩机、截止阀Ⅰ、舱内换热器、节流阀、温度传感器Ⅲ、截止阀Ⅱ。进一步的，所述载冷剂箱的输入端与所述动力电池箱连接，输出端与所述电子水泵Ⅰ的输入端连接，所述电子水泵Ⅰ的输出端与所述电池换热器和动力电池箱依次相连，所述动力电池箱上连接所述温度传感器Ⅰ。进一步的，所述三通阀Ⅰ的A、B、C端管路分别与所述电子水泵Ⅱ的输入端、电机散热器的输出端、舱外换热器连接，所述电子水泵Ⅱ的输出端与所述DC/DC转换器连接，所述电机上连接有所述温度传感器Ⅱ，所述三通阀Ⅱ的A、B、C端管路分别与所述电机的输出端、电机散热器的输入端和舱外换热器相连接，所述电机连接所述温度传感器Ⅱ。进一步的，所述压缩机、舱外换热器、截止阀Ⅱ和截止阀Ⅰ分别与所述四通换向阀的a、b、c、d端管路连接，所述电池换热器和截止阀与所述舱内换热器和截止阀Ⅱ并联连接，所述节流阀的两端分别与所述舱外换热器和舱内换热器连接并形成空调回路。进一步的，所述动力电池箱由电池、依次设置在所述电池两侧的振荡热管、相变材料、两相换热器组成，所述两相换热器外接动力电池热管理系统，所述电池内部的镍箔置于电解液中在极低温情况下实现通电自发热。进一步的，所述温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、温度传感器Ⅲ分别与所述控制器的输入端连接，并将所述动力电池箱、电机、车舱内的实时温度传输至所述控制器，所述控制器的输出端分别与所述电子水泵Ⅰ、电子水泵Ⅱ、三通阀Ⅰ、三通阀Ⅱ、四通换向阀、压缩机、截止阀Ⅰ、截止阀Ⅱ、节流阀连接。一种电动拖拉机集成热管理系统的控制方法，包括以下步骤：步骤一、对动力电池箱的实时温度Tb预先设定两个温度tb1和tb2，定义tb1<tb2，温度范围tb1~tb2为动力电池箱最佳工作温度；对车舱内的实时温度Tc预先设定两个温度tc1、tc2，定义tc1<tc2，温度范围tc1~tc2为车舱内适宜温度；对电机的实时温度Te预先设定两个温度te1、te2，定义te1<te2，温度范围te1~te2为电机最佳工作温度；步骤二、电动拖拉机启动时，启动拖拉机集成热管理系统，对温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、温度传感器Ⅲ测得的动力电池箱实时温度Tb、电机实时温度Te、车舱内Tc进行采集并发送至控制器，控制器对Tb、Te、Tc进行判断；步骤三、电动拖拉机未启动时，判断电动拖拉机是否在充电状态，若是，则对动力电池箱的实时温度Tb进行判断；若否，即处于未启动未充电状态，结束电动拖拉机集成热管理系统。进一步的，步骤二和步骤三中，控制器对Tb进行判断后对动力电池热管理系统进行控制：当动力电池箱实时温度Tb超过控制域温度上限tb2时，空调系统启动制冷模式，控制器控制截止阀Ⅰ、电子水泵Ⅰ、四通换向阀、压缩机、开启，四通换向阀ab管路接通；当动力电池箱实时温度Tb在控制范围tb2~tb2之内时，控制器控制截止阀Ⅰ关闭，即关闭整个载冷剂循环系统；当动力电池箱实时温度T低于控制域温度下限tb1时，空调系统启动制热模式，控制器控制截止阀Ⅰ、电子水泵Ⅰ、四通换向阀、压缩机、开启，四通换向阀ad管路接通，然后返回，重新对Tb进行判断。进一步的，步骤二中，控制器对Te进行判断后对电机热管理系统进行控制，当电机实时温度Te超过控制域温度上限te2时，控制器控制三通阀Ⅰ和三通阀Ⅱ的AB管路接通、电子水泵Ⅱ开启，电机散热器起作用；当电机的实时温度Te在控制范围te1~te2之内时，控制器控制三通阀Ⅰ和三通阀Ⅱ的AC管路接通、电子水泵Ⅱ开启，当空调系统处于制热模式时，舱外换热器吸收电机余热；当电机的实时温度Te低于控制域温度下限te1时，控制器控制电子水泵Ⅱ关闭，然后返回，重新对Te进行判断。进一步的，步骤二中，控制器对Tc进行判断后对空调系统进行控制，当车舱内实时温度Tc超过控制域温度上限tc2时，空调系统启动空调模式，控制器控制四通换向阀、压缩机、截止阀Ⅱ开启，截止阀Ⅰ关闭，四通换向阀ab管路接通；当车舱内实时温度Tc在控制范围tc1~tc2之内时，控制器控制压缩机、截止阀Ⅱ关闭；当车舱内实时温度Tc低于控制域温度下限tc1时，空调系统启动制热模式，控制器控制四通换向阀、压缩机、截止阀Ⅱ开启，截止阀Ⅰ关闭，四通换向阀ad管路接通，然后返回，重新对Tc进行判断。本专利技术的有益效果是：本专利技术的电动拖拉机集成热管理系统及控制方法，能够对电动拖拉机的动力电池组、电机、车舱内实施高效热管理，动力电池热管理系统和电机热管理系统都能和空调系统之间实现热交换，能够减少热管理系统部件的数量，在空调制热模式下能够回收电机余热；本专利技术的动力电池内置镍箔，极低温情况下能自发热，外部放置振荡热管、相变材料能有效维持电池温度波动，另外结合集成热管理系统提供的热管理控制方法，能够最大限度的对电动拖拉机的各个部件进行科学有效的热管理，使拖拉机在作业或者充电时，都能确保电池、电机、车舱处于合适的温度，最大限度地提高了电动拖拉机地工作效率和连续作业时间。附图说明为了更清楚地说明本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动拖拉机集成热管理系统，电动拖拉机上设有DC/DC转换器（4）、电机控制器（6）、电机（7）、动力电池箱（18）和控制器（1），所述DC/DC转换器（4）通过所述电机控制器（6）与所述电机（7）相连接，其特征在于，该集成热管理系统包括动力电池热管理系统、电机热管理系统、空调系统，所述动力电池热管理系统通过电池换热器（16）与所述空调系统连接，所述电机热管理系统通过舱外换热器（10）与所述空调系统连接；所述动力电池热管理系统包括载冷剂箱（20）、温度传感器Ⅰ（19）、电子水泵Ⅰ（17），所述电机热管理系统包括三通阀Ⅰ（2）、三通阀Ⅱ（9）、电子水泵Ⅱ（3）、温度传感器Ⅱ（8）、电机散热器（5），所述空调系统包括四通换向阀（11）、压缩机（12）、截止阀Ⅰ（13）、舱内换热器（14）、节流阀（15）、温度传感器Ⅲ（21）、截止阀Ⅱ（22）。/n

【技术特征摘要】
1.一种电动拖拉机集成热管理系统，电动拖拉机上设有DC/DC转换器（4）、电机控制器（6）、电机（7）、动力电池箱（18）和控制器（1），所述DC/DC转换器（4）通过所述电机控制器（6）与所述电机（7）相连接，其特征在于，该集成热管理系统包括动力电池热管理系统、电机热管理系统、空调系统，所述动力电池热管理系统通过电池换热器（16）与所述空调系统连接，所述电机热管理系统通过舱外换热器（10）与所述空调系统连接；所述动力电池热管理系统包括载冷剂箱（20）、温度传感器Ⅰ（19）、电子水泵Ⅰ（17），所述电机热管理系统包括三通阀Ⅰ（2）、三通阀Ⅱ（9）、电子水泵Ⅱ（3）、温度传感器Ⅱ（8）、电机散热器（5），所述空调系统包括四通换向阀（11）、压缩机（12）、截止阀Ⅰ（13）、舱内换热器（14）、节流阀（15）、温度传感器Ⅲ（21）、截止阀Ⅱ（22）。


2.如权利要求1所述的一种电动拖拉机集成热管理系统，其特征在于，所述载冷剂箱（20）的输入端与所述动力电池箱（18）连接，输出端与所述电子水泵Ⅰ（17）的输入端连接，所述电子水泵Ⅰ（17）的输出端与所述电池换热器（16）和动力电池箱（18）依次相连，所述动力电池箱（18）上连接所述温度传感器Ⅰ（19）。


3.如权利要求1所述的一种电动拖拉机集成热管理系统，其特征在于，所述三通阀Ⅰ（2）的A、B、C端管路分别与所述电子水泵Ⅱ（3）的输入端、电机散热器（5）的输出端、舱外换热器（10）连接，所述电子水泵Ⅱ（3）的输出端与所述DC/DC转换器（4）连接，所述电机（7）上连接有所述温度传感器Ⅱ（8），所述三通阀Ⅱ（9）的A、B、C端管路分别与所述电机（7）的输出端、电机散热器（5）的输入端和舱外换热器（10）相连接，所述电机（7）连接所述温度传感器Ⅱ（8）。


4.如权利要求1所述的一种电动拖拉机集成热管理系统，其特征在于，所述压缩机（12）、舱外换热器（10）、截止阀Ⅱ（22）和截止阀Ⅰ（13）分别与所述四通换向阀（11）的a、b、c、d端管路连接，所述电池换热器（16）和截止阀（13）与所述舱内换热器（14）和截止阀Ⅱ（22）并联连接，所述节流阀（15）的两端分别与所述舱外换热器（10）和舱内换热器（14）连接并形成空调回路。


5.如权利要求1所述的一种电动拖拉机集成热管理系统，其特征在于，所述动力电池箱（18）由电池（23）、依次设置在所述电池（23）两侧的振荡热管（24）、相变材料（25）、两相换热器（26）组成，所述两相换热器（24）外接动力电池热管理系统，所述电池（21）内部的镍箔置于电解液中在极低温情况下实现通电自发热。


6.如权利要求1所述的一种电动拖拉机集成热管理系统，其特征在于，所述温度传感器Ⅰ（19）、温度传感器Ⅱ（8）、温度传感器Ⅲ（21）分别与所述控制器（1）的输入端连接，并将所述动力电池箱（18）、电机（7）、车舱内的实时温度传输至所述控制器（1），所述控制器（1）的输出端分别与所述电子水泵Ⅰ（17）、电子水泵Ⅱ（3）、三通阀Ⅰ（2）、三通阀Ⅱ（9）、四通换向阀（11）、压缩机（12）、截止阀Ⅰ（13）、截止阀Ⅱ（22）、节流阀（15）连接。


7.如权利要求1~6中任意所述的一种电动拖拉机集成热管理系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、对动力电池箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐立友，陶倩文，闫祥海，张孝友，仝一锟，刘孟楠，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南;41