一种热管理系统及工程机械的制作方法

1.本实用新型涉及工程机械技术领域，具体涉及一种热管理系统及工程机械。


背景技术：

2.随着新能源技术的不断发展，工程机械领域加快了研发电动工程机械的步伐。随着电动工程机械的发展，其所面临的问题也逐渐凸显。冬季采暖能耗较高，夏季动力电池温度过高导致自燃、充放电效率降低，冬季动力电池温度过低导致电池失效、充放电效率降低等。因此电动工程机械的整车热管理和节能显得越来越重要。现有技术中，工程机械的采暖和电池加热分别采用单独的加热系统进行加热，因此，电机电控等产生的废热得不到充分利用，造成能源的浪费。


技术实现要素：

3.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的热管理系统未对电机电控等产生的废热进行利用导致能源浪费的缺陷，从而提供一种热管理系统及工程机械。
4.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种热管理系统，包括：水源供暖回路、暖风芯体供暖回路和电池加热回路，所述水源供暖回路、所述暖风芯体供暖回路和所述电池加热回路内均适于流通电驱组件的防冻液，所述水源供暖回路和/或所述暖风芯体供暖回路适于向工程机械的车厢供热，所述电池加热回路适于加热动力电池，所述水源供暖回路、所述暖风芯体供暖回路和所述电池加热回路具有分别单独开启的工作模式，还具有组合开启的工作模式。
5.可选地，所述电池加热回路包括直接加热回路和间接加热回路，在所述直接加热回路内，所述电驱组件适于将防冻液直接流通至所述动力电池，在所述间接加热回路内，所述电驱组件适于将防冻液流经换热结构，通过所述换热结构对所述动力电池进行加热。
6.可选地，所述直接加热回路包括依次连接的所述电驱组件和第一开关阀，所述直接加热回路流经所述动力电池，通过所述第一开关阀的开启或关闭能够控制所述防冻液在所述直接加热回路内的通断。
7.可选地，所述第一开关阀包括第一阀门和第二阀门，所述第二阀门设置于所述第一阀门的下游，所述第二阀门为三通阀，所述第二阀门包括第一支路和第二支路，所述电驱组件、所述第一阀门和所述第一支路依次连通形成所述直接加热回路，所述电驱组件、所述第一阀门、所述第二支路和所述换热结构依次连通形成所述间接加热回路。
8.可选地，所述水源供暖回路包括依次连通的所述电驱组件、第二开关阀和水源供暖结构，通过所述第二开关阀的开启或关闭能够控制所述防冻液在所述水源供暖回路内的通断。
9.可选地，所述第二开关阀包括第三阀门和第四阀门，所述第四阀门设置于所述第三阀门的下游，所述第四阀门为三通阀，所述第四阀门包括第三支路和第四支路，所述电驱组件、所述第三阀门、所述第三支路和所述水源供暖结构依次连通形成所述水源供暖回路，
所述电驱组件、所述第三阀门、所述第四支路和暖风芯体依次连通形成所述暖风芯体供暖回路。
10.可选地，所述热管理系统还包括散热回路，所述散热回路内适于流通所述防冻液以进行散热。
11.可选地，所述散热回路包括依次连接的电驱组件、第五阀门和散热器，所述暖风芯体通过所述散热器与所述电驱组件相连接，所述换热结构通过所述散热器与所述电驱组件相连接。
12.可选地，所述热管理系统还包括制冷回路，所述制冷回路适于对所述工程机械的车厢和/或所述动力电池制冷。
13.本实用新型还提供了一种工程机械，包括上述的热管理系统。
14.本实用新型具有以下优点：
15.1.本实用新型提供的一种热管理系统，利用水源供暖回路和/或暖风芯体供暖回路向工程机械的车厢供热，利用电池加热回路对动力电池进行加热，并且，水源供暖回路、暖风芯体供暖回路和电池加热回路中均能够流通电驱组件的防冻液，因此，可以利用电驱组件防冻液的热量为车厢和/或动力电池提供热量，充分的利用了电驱组件产生的废热，更加节约能源。
16.2.本实用新型提供的一种热管理系统，由于当防冻液的温度过高时不能直接使用防冻液对动力电池进行加热，因此，将电池加热回路设置为直接加热回路和间接加热回路，当防冻液的温度适当时，防冻液流经直接加热回路对动力电池进行加热即可，当防冻液的温度过高时，使防冻液流经换热结构散热以降低温度后再对动力电池进行加热，在保证不会对动力电池造成损伤的情况下，更加充分的利用电驱组件产生的热量。
17.3.本实用新型提供的一种热管理系统，利用三通阀将电驱组件流出的防冻液进行分支，以对防冻液流经直接加热回路或间接加热回路进行选择控制，管路的结构更加简单。
18.4.本实用新型提供的一种热管理系统，利用三通阀将电驱组件流出的防冻液进行分支，以对防冻液流经水源供暖回路和/或暖风芯体供暖回路进行选择控制，管路的结构更加简单。
19.5.本实用新型提供的一种热管理系统，通过设置散热回路以对防冻液多余的热量进行散热，保证热管理系统内的防冻液不会出现过热现象，保证热管理系统内各部件的安全运行。
20.6.本实用新型提供的一种热管理系统，利用散热器可以直接对防冻液进行散热，并且也可以对暖风芯体流出的防冻液以及换热结构流出的防冻液进行散热，以进一步保证防冻液不会过热。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1示出了本实用新型的实施例提供的热管理系统的整体结构示意图；
23.图2示出了本实用新型的实施例提供的水源供暖回路供热时的结构示意图；
24.图3示出了本实用新型的实施例提供的暖风芯体供暖回路供热时的结构示意图；
25.图4示出了本实用新型的实施例提供的水源供暖回路和暖风芯体供暖回路共同供热时的结构示意图；
26.图5示出了本实用新型的实施例提供的直接加热回路加热时的结构示意图；
27.图6示出了本实用新型的实施例提供的间接加热回路加热时的结构示意图；
28.图7示出了本实用新型的实施例提供的直接加热回路、水源供暖回路和暖风芯体供暖回路共同开启时的结构示意图；
29.图8示出了本实用新型的实施例提供的间接加热回路、水源供暖回路和暖风芯体供暖回路共同开启时的结构示意图；
30.图9示出了本实用新型的实施例提供的空气ptc供热时的结构示意图；
31.图10示出了本实用新型的实施例提供的水源回路加热时的结构示意图；
32.图11示出了本实用新型的实施例提供的制冷回路的第一种实施方式的结构示意图；
33.图12为图1中a处的放大图；
34.图13为图1中b处的放大图；
35.图14为图1中c处的放大图；
36.图15为图1中d处的放大图；
37.图16示出了本实用新型的实施例提供的制冷回路的第二种实施方式的结构示意图；
38.图17示出了本实用新型的实施例提供的热管理系统的控制流程图。
39.附图标记说明：
40.100、水源供暖回路；110、水源供暖结构；120、第三阀门；130、第四阀门；131、第三支路；132、第四支路；200、暖风芯体供暖回路；210、暖风芯体；300、电池加热回路；310、直接加热回路；311、第一阀门；312、第二阀门；3121、第一支路；3122、第二支路；320、间接加热回路；321、换热结构；330、第六阀门；331、第五支路；332、第六支路；400、电驱组件；410、第七阀门；411、第七支路；412、第八支路；413、第九支路；420、第一温度传感器；500、动力电池；600、散热回路；610、第五阀门；620、散热器；630、第八阀门；640、第九阀门；700、制冷回路；710、车厢制冷回路；711、压缩机；712、冷凝器；713、第一膨胀阀；714、蒸发器；720、电池制冷回路；721、第二膨胀阀；800、水源回路；810、水泵；820、膨胀水箱；830、第二温度传感器；840、第三温度传感器；850、水ptc；900、空气ptc。
具体实施方式
41.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
42.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是
为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
44.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
45.如图1至图17所示的热管理系统的一种具体实施方式，包括：水源供暖回路100、暖风芯体供暖回路200和电池加热回路300，水源供暖回路100和/或暖风芯体供暖回路200能够对工程机械的车厢进行供热，电池加热回路300能够对动力电池500进行加热。电驱组件400的防冻液能够流通至水源供暖回路100、暖风芯体供暖回路200和电池加热回路300内，因此，可以利用电驱组件400的防冻液的热量为车厢和/或动力电池500提供热量，充分的利用了电驱组件400产生的废热，更加节约能源。
46.并且，水源供暖回路100、暖风芯体供暖回路200和电池加热回路300具有分别单独开启的工作模式，还具有组合开启的工作模式。具体的，如图2所示，车厢内有用热需求，动力电池500无用热需求时，单独使用水源供暖回路100进行供暖；如图3所示，车厢内有用热需求，动力电池500无用热需求时，单独使用暖风芯体供暖回路200进行供暖；如图4所示，车厢内有用热需求，动力电池500无用热需求时，同时使用水源供暖回路100和暖风芯体供暖回路200进行供暖；如图5和图6所示，车厢内无用热需求，动力电池500有用热需求时，使用电池加热回路300对动力电池500进行加热；如图7和图8所示，车厢内有用热需求，动力电池500也有用热需求时，使用电池加热回路300对动力电池500进行加热，使用水源供暖回路100供暖、或者是暖风芯体供暖回路200供暖、或者是使用水源供暖回路100和暖风芯体供暖回路200同时供暖。
47.在本实施例中，如图1、图5和图6所示，电池加热回路300包括直接加热回路310和间接加热回路320，在直接加热回路310内，电驱组件400的防冻液直接流通至动力电池500，在间接加热回路320内，电驱组件400的防冻液流经换热结构321，通过换热结构321对动力电池500进行加热。
48.由于当防冻液的温度过高时不能直接使用防冻液对动力电池500进行加热，因此，将电池加热回路300设置为直接加热回路310和间接加热回路320，当防冻液的温度适当时，防冻液流经直接加热回路310对动力电池500进行加热即可，当防冻液的温度过高时，使防冻液流经换热结构321散热以降低温度后再对动力电池500进行加热，在保证不会对动力电池500造成损伤的情况下，更加充分的利用电驱组件400产生的热量。
49.如图1和图5所示，直接加热回路310包括依次连接的电驱组件400和第一开关阀，直接加热回路310流经动力电池500，通过第一开关阀的开启或关闭能够控制防冻液在直接加热回路310内的通断。具体的，请具体参阅图5及图12所示，第一开关阀包括第一阀门311和第二阀门312，第二阀门312设置于第一阀门311的下游，第二阀门312为三通阀，第二阀门
312包括第一支路3121和第二支路3122。电驱组件400、第一阀门311、和第一支路3121依次连接形成直接加热回路310，电驱组件400、第一阀门311、第二支路3122和换热结构321依次连接形成间接加热回路320。
50.利用三通阀将电驱组件400流出的防冻液进行分支，以对防冻液流经直接加热回路310或间接加热回路320进行选择控制，管路的结构更加简单。
51.当然，可以分别在直接加热回路310和间接加热回路320上各设置一个开关阀门，通过两个开关阀门的分别开启与关闭以选择对动力电池500的直接加热或间接加热。
52.值得说明的是，直接加热回路310和间接加热回路320可以为两个单独的回路，电驱组件400的防冻液可分别经过直接加热回路310或间接加热回路320，以对动力电池500进行加热。
53.在本实施例中，换热结构321为双效板式换热器。
54.在本实施例中，如图1和图6所示，动力电池500、水泵810和换热结构321连接形成水源回路800，水泵810连接有膨胀水箱820，利用水泵810和膨胀水箱820使水源可在换热结构321和动力电池500内循环。在对动力电池500进行间接加热时，间接加热回路320中的防冻液通过换热结构321将热量传递给水源回路800，水源流经动力电池500对电池进行加热。
55.在本实施例中，如图1所示，电池加热回路300还包括第六阀门330，第六阀门330设置于第二阀门312和换热结构321的下游，第六阀门330为三通阀，第六阀门330包括第五支路331和第六支路332，第五支路331与第一支路3121连接，第六支路332与换热结构321连接，流经第一支路3121的防冻液或者流经换热结构321的水源分别通过第五支路331和第六支路332流至动力电池500。
56.如图1和图2所示，水源供暖回路100包括依次连通的电驱组件400、第二开关阀和水源供暖结构110，通过第二开关阀的开启或关闭能够控制防冻液在水源供暖回路100内的通断。具体的，第二开关阀包括第三阀门120和第四阀门130，第四阀门130设置于第三阀门120的下游，第四阀门130为三通阀，第四阀门130包括第三支路131和第四支路132。电驱组件400、第三阀门120、第三支路131和水源供暖结构110依次连通形成水源供暖回路100；电驱组件400、第三阀门120、第四支路132和暖风芯体210依次连通形成暖风芯体供暖回路200。
57.利用三通阀将电驱组件400流出的防冻液进行分支，以对防冻液流经水源供暖回路100和/或暖风芯体供暖回路200进行选择控制，管路的结构更加简单。
58.当然，可以分别在水源供暖回路100和暖风芯体供暖回路200上各设置一个开关阀门，通过两个开关阀门的分别开启与关闭以选择对车厢不同的供暖方式。
59.值得说明的是，水源供暖回路100和暖风芯体供暖回路200可以为两个单独的回路，电驱组件400的防冻液可分别经过水源供暖回路100和/或暖风芯体供暖回路200，以对车厢进行供暖。
60.在本实施例中，水源供暖结构110为设置于车厢底部的地暖结构。当然，水源供暖结构110也可以为其他的可进行散热供暖的结构，例如管道结构，该结构可以设置于车厢的地板处，也可以设置于车身侧围处。
61.如图1所示，热管理系统还包括散热回路600，散热回路600内能够流通防冻液以进行散热。通过设置散热回路600以对防冻液多余的热量进行散热，保证热管理系统内的防冻
液不会出现过热现象，保证热管理系统内各部件的安全运行。
62.具体的，在本实施例中，如图1和图3所示，散热回路600包括依次连接的电驱组件400、第五阀门610和散热器620，并且，暖风芯体210通过散热器620与电驱组件400连接，换热结构321通过散热器620与电驱组件400连通，因此，利用散热器620可以直接对防冻液进行散热，并且也可以对暖风芯体210流出的防冻液以及换热结构321流出的防冻液进行散热，以进一步保证防冻液不会过热。
63.在本实施例中，如图1所示，热管理系统还包括第七阀门410，第七阀门410设置于电驱组件400的下游且靠近电驱组件400设置，第七阀门410为四通阀，第七阀门410包括第七支路411、第八支路412和第九支路413，第七支路411与第三阀门120连通，第八支路412与第一阀门311连通，第九支路413与第五阀门610连通。因此，通过设置第七阀门410，电驱组件400的防冻液可以分三路分别朝向水源供暖回路100和/或暖风芯体供暖回路200、电池加热回路300以及散热回路600流通。
64.在本实施例中，如图1所示，热管理系统还包括第八阀门630，第八阀门630设置于散热器620的上游且靠近散热器620设置，第八阀门630为四通阀，第八阀门630的三条支路分别与第五阀门610、暖风芯体210和换热结构321连接，因此，散热回路600、暖风芯体供暖回路200和间接加热回路320中的防冻液可以经由第八阀门630汇聚后流至散热器620。
65.在本实施例中，如图1所示，散热器620和电驱组件400之间设置有第九阀门640，第九阀门640为四通阀，第九阀门640的三条支路分别与散热器620、动力电池500和水源供暖结构110连接，流经散热器620、动力电池500以及水源供暖结构110的防冻液经由第九阀门640汇聚后流至电驱组件400。
66.在本实施例中，第一阀门311、第三阀门120和第五阀门610均为电子截止阀，第二阀门312、第四阀门130和第六阀门330均为电子三通阀，并且，值得说明的是，电子三通阀的三条支路均可以单独的开启或关闭。
67.如图1所示，电驱组件400和第七阀门410之间设置有第一温度传感器420，动力电池500的上游设置有第二温度传感器830，动力电池500的下游设置有第三温度传感器840。第一温度传感器420分别与第一阀门311、第三阀门120、第四阀门130和第五阀门610电性连接，第二温度传感器830分别与第二阀门312和第六阀门330电性连接。第一温度传感器420用于检测电驱组件400流出的防冻液的温度，第二温度传感器830用于检测流入动力电池500的防冻液的温度，第三温度传感器840用于检测流出动力电池500的防冻液的温度。
68.当车厢内有用热需求时，若是第一温度传感器420检测到电驱组件400的防冻液的温度较低但是达到第一阈值时，如图2所示，第三阀门120和第三支路131开启，防冻液流经水源供暖回路100，使用地暖形式向车厢自然散热以达到取暖目的，规避了温度低的防冻液不能有效加热暖风芯体210而使成员感觉吹冷风的问题，并且可以在不使用热泵空调的条件下实现电驱组件400防冻液较低温度的热量利用。
69.当车厢内有用热需求时，若是第一温度传感器420检测到电驱组件400的防冻液的温度达到第二阈值时，如图3所示，第三阀门120和第四支路132开启，防冻液流经暖风芯体供暖回路200，通过强制对流的形式快速向车厢散热。
70.当动力电池500有用热需求时，若是第一温度传感器420检测到电驱组件400的防冻液的温度达到第三阈值且第二温度传感器830检测到防冻液的温度低于第四阈值，如图5
所示，第一阀门311、第一支路3121和第五支路331开启，防冻液流经直接加热回路310，可以直接对动力电池500进行加热。
71.当动力电池500有用热需求时，若是第一温度传感器420检测到电驱组件400的防冻液的温度达到第三阈值且第二温度传感器830检测到防冻液的温度高于第四阈值，如图6所示，第一阀门311、第二支路3122和第六支路332开启，防冻液流经间接加热回路320，通过双效板式换热器为动力电池500间接加热，因此能够有效维持动力电池500的进液温度，消除防冻液温度过高导致不能利用的问题，提高热量的利用率。
72.当车厢无用热需求、动力电池500无用热需求、或者是热量使用之后的余热仍然较高时，第五阀门610开启，防冻液流经散热回路600进行散热。
73.如图1和图9所示，热管理系统还包括空气ptc900，当车厢内有供暖需求且防冻液的温度未达到第一阈值时，可以单独使用空气ptc900为车厢进行供暖。
74.如图1和图10所示，第六阀门330和第二温度传感器830之间设置有水ptc850，当动力电池500有用热需求且防冻液的温度未达到第三阈值时，可以单独使用水ptc850对水源回路800内的水源进行加热，以对动力电池500进行加热。
75.通过设置空气ptc900加热和水ptc850加热满足车厢和动力电池500的用热需求，能够在有效利用余热的情况下最大限度兼顾车厢采暖的舒适性以及启机前期的动力电池500性能。
76.值得说明的是，空气ptc900加热与水源供暖结构110以及暖风芯体210可组合开启进行供暖。
77.如图1和图11所示，热管理系统还包括制冷回路700，当车厢和/或动力电池500有制冷需求时，通过制冷回路700能够对车厢和/或动力电池500制冷。制冷回路700包括车厢制冷回路710和电池制冷回路720，车厢制冷回路710包括依次连接的压缩机711、冷凝器712、第一膨胀阀713和蒸发器714，压缩机711、冷凝器712、第二膨胀阀721和换热结构321依次连接形成电池制冷回路720。第一膨胀阀713为热力膨胀阀，第二膨胀阀721为电子膨胀阀。
78.值得说明的是，如图16所示，车厢制冷回路710和电池制冷回路720可以为两个单独的回路。
79.在本实施例中，电驱组件400包括串联或并联设置的电机、电控、多合一控制器等。
80.在本实施例中，如图1和图9所示，空气ptc900、暖风芯体210和蒸发器714并排设置，空气ptc900的一侧还设有风扇，以增强对流换热。
81.本实施例还提供了工程机械的一种具体实施方式，包括车厢、动力电池500、电驱组件400以及上述的热管理系统。利用水源供暖回路100和/或暖风芯体供暖回路200向工程机械的车厢供热，利用电池加热回路300对动力电池500进行加热，并且，水源供暖回路100、暖风芯体供暖回路200和电池加热回路300中均能够流通电驱组件400的防冻液，因此，可以利用电驱组件400防冻液的热量为车厢和/或动力电池500提供热量，充分的利用了电驱组件400产生的废热，更加节约能源。
82.根据上述描述，本实用新型具有以下优点：
83.1.当电驱组件防冻液的温度较低(但达到第一阈值)时，即可向车厢供暖，规避了使用暖风芯体 鼓风机采暖时对防冻液温度要求较高的问题；当电驱组件防冻液的温度较
高时(达到第二阈值)可采用暖风芯体 鼓风机强制对流采暖，提高热交换效率；
84.2.当电驱组件防冻液的温度较低(达到第三阈值但低于第四阈值)时，即可直接加热动力电池，当电驱组件防冻液的温度较高时(达到第四阈值)则可以使用双效板式换热器向动力电池间接加热，消除防冻液温度过高动力电池不能利用的问题，提高了利用率。
85.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。