纯电动矿用自卸车驱动电机散热系统及控制方法与流程

本发明涉及非公路自卸车控制，具体是一种纯电动矿用自卸车驱动电机散热系统及控制方法。

背景技术：

1、随着电池、电机技术的快速发展，越来越多的矿山工程机械装备采用了电机驱动的方式。特别是纯电动矿用自卸车凭借着工作效率高、运行成本低等优点，在矿山运输方面凸显出巨大优势。驱动电机作为纯电动矿用自卸车驱动系统的重要部件之一，其工作效率的高低直接影响到整车工作效率以及运行成本的高低。驱动电机的工作性能受温度影响大，当驱动电机温度过高会导致驱动电机会进入自保护状态，使得驱动电机工作效率低下，严重影响矿山生产效率，因此，驱动电机的散热系统工作效率对纯电动矿用自卸车来说至关重要。

2、目前很多纯电动矿用自卸车驱动电机采用风冷形式，这种风冷形式的管路布置难度大，占用空间大，对散热器设计要求高，并不适用于中小吨位车型。目前中小吨位车型的驱动电机大多采用水冷形式，对水冷形式的控制主要是对水泵的启停及散热器风扇的转速进行控制，这种控制方式虽然逻辑简单，但是对风扇转速控制不够精确，并且风扇转速在临界温度值(临界温度值保存在风扇控制器中)处还会导致风扇发生震荡，对风扇的可靠性造成影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种纯电动矿用自卸车驱动电机散热系统及控制方法，能够避免风扇转速在临界温度值处发生震荡，延长风扇寿命，提高系统可靠性。

2、为达到上述目的，本发明使用的技术解决方案是：

3、纯电动矿用自卸车驱动电机散热系统，包括：整车控制器vcu、散热器、水泵以及驱动电机，散热器设置有风扇、风扇控制器，驱动电机设置有热交换器、电机控制器，水泵设置有水泵控制器；散热器的出水口通过散热管路与水泵的入水口相连接，水泵的出水口通过散热管路与热交换器的入水口相连接，热交换器的出水口通过散热管路与散热器的入水口相连接；vcu通过信号线分别与风扇控制器、水泵控制器相连接，vcu用于控制风扇的转速和水泵的启停，vcu、电机控制器分别与控制总线相连接，vcu通过控制总线获取驱动电机的温度值。

4、进一步，散热器、水泵、热交换器、散热管路组成散热回路。

5、进一步，vcu、风扇控制器、水泵控制器分别设置有pwm接口，信号线选用脉冲宽度调制pwm信号线，vcu通过pwm方式控制控制风扇的转速和水泵的启停。

6、进一步，vcu、电机控制器分别设置有控制器局域网总线通讯接口，控制总线选用控制器局域网总线，vcu通过控制器局域网总线与电机控制器信息交互。

7、纯电动矿用自卸车驱动电机散热系统控制方法，包括：

8、vcu检查车辆处于启动状态，散热回路上的水泵处于工作状态；

9、vcu检测驱动电机的温度，在设定温度区间内vcu控制风扇按照阶梯式变化转速，设定温度区间为首端临界温度值、尾端临界温度值之间的温度区间；在驱动电机处于临界温度值时，保持风扇转速不变。

10、优选的，vcu检查车辆是否处于启动状态，若是则命令散热回路上的水泵开始工作，否则vcu命令散热回路上的水泵停止工作，散热器的风扇停止工作。

11、优选的，vcu通过pwm信号线下发指令给水泵控制器，水泵控制器控制水泵启动并开始工作；电机控制器通过can总线上报当前温度值给vcu，vcu判断当前温度值是否处于设定温度区间，vcu通过pwm信号线下发指令给风扇控制器，风扇控制器控制风扇在设定转速运转或者按照阶梯式变化转速。

12、优选的，通过温度滞后值使驱动电机处于临界温度值时，保持风扇转速不变，温度滞后值为5-10℃。

13、优选的，风扇的设定转速包括：第一速度、第二速度、第三速度，第一速度＜第二速度＜第三速度；临界温度值分为第一临界温度值、第二临界温度值、第三临界温度值，第一临界温度值＜第二临界温度值＜第三临界温度值；vcu1判断驱动电机的温度是否大于等于第一临界温度值、小于第二临界温度值，如果是vcu判断驱动电机的温度是否小于第二临界温度值减去温度滞后值的温度，或者风扇是否处于停机状态，如果是则vcu控制风扇按照第一速度运转；否则vcu继续判断驱动电机的温度是否大于等于第二临界温度值、小于第三临界温度值，如果是则vcu判断驱动电机的温度是否小于第三临界温度值减去温度滞后值的温度，或者风扇是否处于第一速度，如果是则vcu控制风扇按照第二速度运转；否则vcu判断驱动电机的温度是否大于等于第三临界温度值，如果是vcu控制风扇按照第三速度运转；否则vcu判断驱动电机的温度是否小于第一临界温度值减去温度滞后值的温度，如果是则命令风扇停止运转。

14、优选的，第一速度为1200rpm，第二速度为2900rpm，第三速度为4800rpm，第一临界温度值为70℃，第二临界温度值为95℃，第三临界温度值为110℃。

15、本发明技术效果包括：

16、1.能够根据车辆状态自动控制散热回路上水泵的启动和停止；

17、2.能够根据驱动电机的温度值所在区间动态调整散热器的风扇转速，从而有效控制驱动电机温升，保证驱动电机正常工作；

18、3.能够有效限制驱动电机的温升，驱动电机散热系统工作效率高，且能耗低；

19、4.能够在风扇转速变化过程中实现温度滞后控制，避免风扇转速在临界温度值发生震荡，延长风扇寿命，提高系统可靠性。

技术特征：

1.一种纯电动矿用自卸车驱动电机散热系统，其特征在于，包括：整车控制器vcu、散热器、水泵以及驱动电机，散热器设置有风扇、风扇控制器，驱动电机设置有热交换器、电机控制器，水泵设置有水泵控制器；散热器的出水口通过散热管路与水泵的入水口相连接，水泵的出水口通过散热管路与热交换器的入水口相连接，热交换器的出水口通过散热管路与散热器的入水口相连接；vcu通过信号线分别与风扇控制器、水泵控制器相连接，vcu用于控制风扇的转速和水泵的启停，vcu、电机控制器分别与控制总线相连接，vcu通过控制总线获取驱动电机的温度值。

2.如权利要求1所述的纯电动矿用自卸车驱动电机散热系统，其特征在于，散热器、水泵、热交换器、散热管路组成散热回路。

3.如权利要求1所述的纯电动矿用自卸车驱动电机散热系统，其特征在于，vcu、风扇控制器、水泵控制器分别设置有pwm接口，信号线选用脉冲宽度调制pwm信号线，vcu通过pwm方式控制控制风扇的转速和水泵的启停。

4.如权利要求1所述的纯电动矿用自卸车驱动电机散热系统，其特征在于，vcu、电机控制器分别设置有控制器局域网总线通讯接口，控制总线选用控制器局域网总线，vcu通过控制器局域网总线与电机控制器信息交互。

5.如权利要求1～4任一项所述的纯电动矿用自卸车驱动电机散热系统的纯电动矿用自卸车驱动电机散热系统控制方法，其特征在于，包括：

6.如权利要求5所述的纯电动矿用自卸车驱动电机散热系统控制方法，其特征在于，vcu检查车辆是否处于启动状态，若是则命令散热回路上的水泵开始工作，否则vcu命令散热回路上的水泵停止工作，散热器的风扇停止工作。

7.如权利要求5所述的纯电动矿用自卸车驱动电机散热系统控制方法，其特征在于，vcu通过pwm信号线下发指令给水泵控制器，水泵控制器控制水泵启动并开始工作；电机控制器通过can总线上报当前温度值给vcu，vcu判断当前温度值是否处于设定温度区间，vcu通过pwm信号线下发指令给风扇控制器，风扇控制器控制风扇在设定转速运转或者按照阶梯式变化转速。

8.如权利要求5所述的纯电动矿用自卸车驱动电机散热系统控制方法，其特征在于，通过温度滞后值使驱动电机处于临界温度值时，保持风扇转速不变，温度滞后值为5-10℃。

9.如权利要求5所述的纯电动矿用自卸车驱动电机散热系统控制方法，其特征在于，风扇的设定转速包括：第一速度、第二速度、第三速度，第一速度＜第二速度＜第三速度；临界温度值分为第一临界温度值、第二临界温度值、第三临界温度值，第一临界温度值＜第二临界温度值＜第三临界温度值；vcu判断驱动电机的温度是否大于等于第一临界温度值、小于第二临界温度值，如果是vcu判断驱动电机的温度是否小于第二临界温度值减去温度滞后值的温度，或者风扇是否处于停机状态，如果是则vcu控制风扇按照第一速度运转；否则vcu继续判断驱动电机的温度是否大于等于第二临界温度值、小于第三临界温度值，如果是则vcu判断驱动电机的温度是否小于第三临界温度值减去温度滞后值的温度，或者风扇是否处于第一速度，如果是则vcu控制风扇按照第二速度运转；否则vcu判断驱动电机的温度是否大于等于第三临界温度值，如果是vcu控制风扇按照第三速度运转；否则vcu判断驱动电机的温度是否小于第一临界温度值减去温度滞后值的温度，如果是则命令风扇停止运转。

10.如权利要求9所述的纯电动矿用自卸车驱动电机散热系统控制方法，其特征在于，第一速度为1200rpm，第二速度为2900rpm，第三速度为4800rpm，第一临界温度值为70℃，第二临界温度值为95℃，第三临界温度值为110℃。

技术总结
本发明公开了一种纯电动矿用自卸车驱动电机散热系统，包括：整车控制器VCU、散热器、水泵以及驱动电机，散热器设置有风扇、风扇控制器，驱动电机设置有热交换器、电机控制器，水泵设置有水泵控制器；散热器的出水口通过散热管路与水泵的入水口相连接，水泵的出水口通过散热管路与热交换器的入水口相连接，热交换器的出水口通过散热管路与散热器的入水口相连接；VCU通过信号线分别与风扇控制器、水泵控制器相连接，VCU、电机控制器分别与控制总线相连接。本发明还公开了一种纯电动矿用自卸车驱动电机散热系统控制方法。本发明能够避免风扇转速在临界温度值处发生震荡，延长风扇寿命，提高系统可靠性。

技术研发人员：李靖,刘强,刘雨默,李官平,李兆华,王浩东,张强,孙明达,朱鹤旭,郭海全,张耀斌,李来平,王逢全,赵磊,柴江,丁磊,常亮
受保护的技术使用者：内蒙古北方重型汽车股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22