CN111997752B - 一种电传动工程机械动力舱及工程机械 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电传动工程机械动力舱，包括：发动机舱，内部设置有发动机及发电机；冷却舱，内部设置有冷却风扇及散热器模块；以及电器舱，设置于所述发动机舱靠近所述冷却舱的一侧，内部设置有动力电池组及电控元件；其中，所述电器舱与所述发动机舱互相空气隔离，且所述电器舱设有第一进风格栅，用于将外部空气引入所述电器舱。本公开实施例能够提高散热效率，减少电器元件受到的热辐射，将动力舱保持在适宜的温度范围内。

Description

一种电传动工程机械动力舱及工程机械

技术领域

本公开涉及工程机械领域，尤其涉及一种电传动工程机械动力舱及工程机械。

背景技术

电传动工程机械是以电能驱动电动机带动车轮运转，依靠传感器和电控***实现人机对话，进而省去减速器、差速器和机械控制***的一类工程机械，其主要的冷却对象包括发动机、发电机、牵引电机、动力电池及控制***。

受到相关动力舱内总体布置、散热模块以及冷却风扇叶片的旋转效应的等众多因素影响，动力舱冷却空气的流动状态变得复杂和难以控制，十分不利于散热器乃至整个冷却***的正常工作，进而对动力电池的输出特性、使用寿命甚至安全性产生影响。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种电传动工程机械动力舱及工程机械，能够提高散热效率，减少电器元件受到的热辐射，将动力舱保持在适宜的温度范围内。

在本公开的一个方面，提供一种电传动工程机械动力舱，包括：

发动机舱，内部设置有发动机及发电机；

冷却舱，内部设置有冷却风扇及散热器模块；以及

电器舱，设置于所述发动机舱靠近所述冷却舱的一侧，内部设置有动力电池组及电控元件；

其中，所述电器舱与所述发动机舱互相空气隔离，且所述电器舱设有第一进风格栅，用于将外部空气引入所述电器舱。

在一些实施例中，所述电传动工程机械动力舱还包括：

隔板，设置于所述冷却舱和所述电器舱之间，并在正对于所述电器舱的区域设置有多个通孔，用以实现所述电器舱与所述冷却舱之间的空气流通。

在一些实施例中，所述通孔的流通面积可调，所述电器舱还包括温度传感器，用于测量所述电器舱的温度，所述通孔被配置为：

根据所述温度传感器的温度测量值，调整自身的流通面积，以使所述电器舱的温度维持在设定温度范围内。

在一些实施例中，所述电传动工程机械动力舱还包括：

挡板，可滑动地贴设于所述隔板的一侧，在第一滑动位置能够完全遮挡所述多个通孔，并在第二滑动位置能够完全露出所述多个通孔；

驱动机构，用于驱动所述挡板在所述第一滑动位置和所述第二滑动位置之间运动；以及

隔板控制器，通信连接于所述温度传感器和所述驱动机构，并被配置为根据所述温度测量值，通过所述驱动机构驱动所述挡板在所述第一滑动位置和所述第二滑动位置之间运动。

在一些实施例中，所述隔板控制器被配置为：在所述温度测量值高于第一设定温度时，通过所述驱动机构控制所述挡板运动至第二滑动位置；以及在所述温度测量值低于第二设定温度时，通过所述驱动机构控制所述挡板运动至第一滑动位置。

在一些实施例中，所述驱动机构包括：

齿轮，可旋转地设置于所述挡板，并由控制电机驱动；以及

齿条，一端固定设置于所述挡板，另一端与所述齿轮相啮合，能够在所述齿轮旋转的过程中，带动所述挡板运动。

在一些实施例中，所述电器舱包括相互独立的第一子电器舱和第二子电器舱，所述第一子电器舱和所述第二子电器舱对称位于所述发动机舱靠近所述冷却舱一侧的左右两端，且所述第一子电器舱和所述第二子电器舱分别设有第一进风格栅，用以将外部空气分别引入所述第一子电器舱和所述第二子电器舱。

在一些实施例中，所述冷却舱靠近所述隔板一端的左右两侧及顶部设有第二进风格栅，用于将外部空气引入所述冷却舱。

在一些实施例中，所述冷却舱包括：

冷却风扇；

散热器，位于所述冷却风扇的出风口方向，用于对发动机舱内部的发动机进行散热；

导流罩，设置于所述冷却风扇的外侧，用于引导进入所述散热器的气流；以及

整流栅，由网孔板组成，固定设置于所述导流罩内部，并位于所述冷却风扇和所述散热器之间，用于整流从所述冷却风扇流通至所述散热器的气流。

在本公开的另一个方面，提供一种工程机械，包括如前文任一实施例所述的电传动工程机械动力舱。

因此，根据本公开实施例，将动力舱分成发动机舱、电器舱、冷却舱三部分，并使电器舱空气隔离于发动机舱，避免发动机舱内部热源对电器元件的热辐射；在电器舱和冷却舱之间设置有带有通孔的隔板，通过温度信号控制隔板通孔的开闭，使电器舱保持在一个适宜的温度范围内；在冷却舱内部设置整流栅，梳理流向散热器表面的冷却气流，提升散热器表面冷却空气的均匀性，进而提高散热效率。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开一些实施例的电传动工程机械动力舱的分解结构示意图；

图2是根据本公开一些实施例的电传动工程机械动力舱的整体结构示意图；

图3是根据本公开一些实施例的电传动工程机械动力舱的隔板一个侧的结构示意图；

图4是根据本公开一些实施例的电传动工程机械动力舱的隔板另一侧的结构示意图；

图5是根据本公开一些实施例的电传动工程机械动力舱的冷却舱的结构示意图；

图6是根据本公开一些实施例的电传动工程机械动力舱在隔板的通孔闭合时的冷却气流路径示意图；

图7是根据本公开一些实施例的电传动工程机械动力舱在隔板的通孔开启时的冷却气流路径示意图。

图中：

1，发动机舱；11，发动机；12，发电机；2，冷却舱；21，第二进风格栅；22，冷却风扇；23，散热器；24，导流罩；25，整流栅；3，电器舱；31，第一进风格栅；32，温度传感器；35，动力电池组、36，电控元件；4，隔板；41，通孔；5，挡板；6，驱动机构；61，齿轮；62，齿条；7，隔板控制器；a，第一冷却气流；b，第二冷却气流。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

申请人研究发现，目前相关的电传动工程机械的动力电池组通常与发动机共同布置在动力舱内。由于动力舱内通风散热较差，加之发动机等热源的热辐射影响，容易导致动力电池的温度分布不均匀。动力电池的工作温度直接影响其输出特性、使用寿命甚至安全性，而动力电池的温升特性除了本身的热机理特性外，主要取决于实际行驶工况、环境特性(如温度、风速等)和动力电池的健康或老化状态等因素。

目前对动力电池及相关电器配件的冷却主要依赖于风冷：冷却空气持续流动并带走多余热量是冷却***的关键环节，它直接影响到冷却***的散热效果。但受到相关动力舱内总体布置、散热模块的匹配以及冷却风扇叶片的旋转效应等众多因素影响，冷却空气的流动状态变得复杂并难以控制，十分不利于散热器乃至整个冷却***的正常工作。

有鉴于此，本公开实施例提供一种电传动工程机械动力舱及工程机械，能够提高散热效率，减少电器元件受到的热辐射，将动力舱保持在适宜的温度范围内。

如图1～2所示，在本公开的一个方面，提供一种电传动工程机械动力舱，包括：

发动机舱1，内部设置有发动机11及发电机12；

冷却舱2，内部设置有冷却风扇22及散热器23模块；以及

电器舱3，设置于发动机舱1靠近冷却舱2的一侧，内部设置有动力电池组35及电控元件36；

其中，电器舱3与发动机舱1互相空气隔离，且电器舱3设有第一进风格栅31，用于将外部空气引入电器舱3。

针对于相关技术动力舱技术方案中缺乏独立电器舱3，无法对电传动工程机械的动力电池组35以及电器控制元件进行温度调节的技术问题，本申请通过将动力舱分隔为发动机舱1、电器舱3和冷却舱2三部分，其中电器舱3用于布置动力电池组35以及电器控制元件，并与发动机舱1互相独立，从而避免发动机舱1内部热源对电器元件的直接传热。

发动机舱1对电器舱3的传热方式包括热对流和热辐射两种，针对于热对流，本申请通过将电器舱3与发动机舱1互相空气隔离，阻止了热对流的空气路径，进而降低了通过热对流方式向电器舱3的传热。而针对热辐射，电器舱3与发动机舱1之间的壳体作为中间部件，将先于电器舱3接受来自发动机舱1的辐射热量，而由于导热的热阻远低于辐射的热阻，因此电器舱3与发动机舱1之间的壳体在接收热量后，将优先通过导热将能量传递至与之相连的发动机舱1的壳体，进而减少电器舱3接收到的来自发动机舱1的热辐射能量。

此外，本申请还在电器舱3与外界环境之间设有第一进风格栅31，从而直接从外界环境引入冷却气流，不再使冷却气流经过发动机舱1后再冷却电器舱3，加快了电器舱3的散热速率。

电器舱3的热量来源于自身工作发热以及发动机舱1的传热，而电器舱3的散热则包括自身向环境的辐射散热以及通过第一进风格栅31的对流散热，在工程机械施工过程中，电器舱3及发动机舱1的工作发热难以避免，因此本申请对电器舱3的温度控制主要基于电器舱3的散热环境。

具体而言，如图3～4所示，为了形成冷却舱2与电器舱3之间的气流通道，在一些实施例中，电传动工程机械动力舱还包括隔板4，设置于冷却舱2和电器舱3之间，并在正对于电器舱3的区域设置有多个通孔41，用以实现电器舱3与冷却舱2之间的空气流通。

进一步的，在一些实施例中，通孔41的流通面积可调，电器舱3还包括温度传感器32，用于测量电器舱3的温度，其中通孔41被配置为：根据温度传感器32的温度测量值，调整自身的流通面积，以使电器舱3的温度维持在设定温度范围内。

流通面积可调的通孔41与第一进气格栅共同构成了从外界环境到电器舱3再到冷却舱2的气流通道，通过控制通孔41的流通面积，可以控制进入电器舱3的冷却气流的流量(间接影响电器舱3内环境温度)，从电器舱3的对流传热以及电器舱3对环境的辐射换热两个环节影响电器舱3的散热，进而使电器舱3的温度维持在设定稳定范围内。

为了实现通孔41的流通面积可调，在一些实施例中，电传动工程机械动力舱还包括：

挡板5，可滑动地贴设于隔板4的一侧，在第一滑动位置能够完全遮挡多个通孔41，并在第二滑动位置能够完全露出多个通孔41；

驱动机构6，用于驱动挡板5在第一滑动位置和第二滑动位置之间运动；以及

隔板控制器7，通信连接于温度传感器32和驱动机构6，并被配置为根据温度测量值，通过驱动机构6驱动挡板5在第一滑动位置和第二滑动位置之间运动。

申请人还研究发现，动力电池在常温下的充放电特性较好，随着温度的降低，电池的充放电持续时间都缩短，而在低于-20℃环境下，甚至出现无法进行充放电的现象。这是由于随着温度的降低，电解液的离子电导率随之降低，电化学反应电阻随之增大，导致低温下欧姆极化、浓差极化和电化学极化均增大，故表现为低温下电池充放电时间均较短，甚至充不进放不出的现象。相应的，在高温环境下，动力电池会出现散热困难、温度过高等问题，而高温造成的热量长期累积容易造成电池隔膜融化、内短路，进而造成电池寿命的衰退和安全问题。可见过高或过低的温度都对动力电池十分有害。

针对于此，在一些实施例中，隔板4控制器被配置为：在温度测量值高于第一设定温度时，通过驱动机构6控制挡板5运动至第二滑动位置；以及在温度测量值低于第二设定温度时，通过驱动机构6控制挡板5运动至第一滑动位置。

当挡板5运动至第二滑动位置时，通孔41的流通面积最大，此时从外界环境到电器舱3再到冷却舱2的气流通道被完全打开，在冷却风扇22的驱动下，进入电器舱3的空气不断通过热对流和热辐射带走电器舱3的热量，并排出动力舱以外，从而使电器舱3的温度从上临界点——第一设定温度回归正常值。

相应的，当挡板5运动至第一滑动位置时，通孔41的流通面积为零，此时从外界环境到电器舱3再到冷却舱2的气流通道被完全封闭，进入电器舱3的空气不再收到冷却舱2的驱动，更新流动缓慢，使动力舱的温度逐渐增高，从而使电器舱3的温度从下临界点——第二设定温度回归正常值。

进一步的，在一些实施例中，驱动机构6包括：

齿轮61，可旋转地设置于挡板5，并由控制电机驱动；以及

齿条62，一端固定设置于挡板5，另一端与齿轮61相啮合，能够在齿轮61旋转的过程中，带动挡板5运动。

上述齿轮61和齿条62可以选择棘齿轮61和棘齿条62，以使挡板5能够被限定在设定位置下，防止挡板5反向运动。

在一些实施例中，电器舱3包括相互独立的第一子电器舱和第二子电器舱，第一子电器舱和第二子电器舱对称位于发动机舱1靠近冷却舱2一侧的左右两端，且第一子电器舱和第二子电器舱分别设有第一进风格栅31，用以将外部空气分别引入第一子电器舱和第二子电器舱。

分立式的第一子电器舱和第二子电器舱能够避免电器舱3的热量集中，并能够有效扩大对流换热的区域，提高散热速率。

在一些实施例中，冷却舱2靠近隔板4一端的左右两侧及顶部设有第二进风格栅21，用于将外部空气引入冷却舱2。

考虑到相关的动力舱的冷却风扇22缺乏整流装置，散热器23表面的冷却空气均匀性较差，造成各散热模块中冷却空气的流动状态变得复杂和难以控制，十分不利于散热器23乃至整个冷却***的正常工作。

如图5所示，在一些实施例中，冷却舱2包括：

冷却风扇22；

散热器23，位于冷却风扇22的出风口方向，用于对发动机舱1内部的发动机11进行散热；

导流罩24，设置于冷却风扇22的外侧，用于引导进入散热器23的气流；以及

整流栅25，由网孔板组成，固定设置于导流罩24内部，并位于冷却风扇22和散热器23之间，用于整流从冷却风扇22流通至散热器23的气流。

散热器23可以通过水冷的方式，对发动机舱1内部的发动机11进行散热。

整流栅25能够对流向散热器23表面的冷却气流起到梳理作用，提升散热器23表面冷却空气的均匀性，有利于提升动力舱的散热效率。而为了使流经整流栅25的空气更加均匀，依据于散热器23的具体结构，整流栅25可以由网孔板构成，也可以选取百叶结构。

此外，本申请的冷却风扇22可以采用吹风式风扇，即冷却风扇22布置在散热器23前端，将气流吹送至散热器23表面进行散热。也可以采用吸风式风扇，即冷却风扇22布置在散热器23后端，通过吸力使气流流至散热器23表面进行散热。

如图6～7所示，当隔板4的通孔41闭合时，仅有第一冷却气流a从第二进气格栅进入冷却舱2；而当隔板4的通孔41开启时，还有第二冷却气流b从第一进气格栅通过电器舱3进入冷却舱2，从而提高动力舱的散热速率。

在本公开的另一个方面，提供一种工程机械，包括如前文任一实施例的电传动工程机械动力舱。

因此，根据本公开实施例，将动力舱分成发动机舱1、电器舱3、冷却舱2三部分，并时电器舱3空气隔离于发动机舱1，避免发动机舱1内部热源对电器元件的热辐射；在电器舱3和冷却舱2之间设置有带有通孔41的隔板4，通过温度信号控制隔板4通孔41的开闭，使电器舱3保持在一个适宜的温度范围内；在冷却舱2内部设置整流栅25，梳理流向散热器23表面的冷却气流，提升散热器23表面冷却空气的均匀性，进而提高散热效率。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种电传动工程机械动力舱，其特征在于，包括：

发动机舱(1)，内部设置有发动机(11)及发电机(12)；

冷却舱(2)，内部设置有冷却风扇(22)及散热器(23)模块；

以及电器舱(3)，设置于所述发动机舱(1)靠近所述冷却舱(2)的一侧，内部设置有动力电池组(35)及电控元件(36)；

隔板(4)，设置于所述冷却舱(2)和所述电器舱(3)之间，并在正对于所述电器舱(3)的区域设置有多个通孔(41)，用以实现所述电器舱(3)与所述冷却舱(2)之间的空气流通；

其中，所述电器舱(3)与所述发动机舱(1)互相空气隔离，且所述电器舱(3)设有第一进风格栅(31)，用于将外部空气引入所述电器舱(3)。

2.根据权利要求1所述的电传动工程机械动力舱，其特征在于，所述通孔(41)的流通面积可调，所述电器舱(3)还包括温度传感器(32)，用于测量所述电器舱(3)的温度，所述通孔(41)被配置为：

根据所述温度传感器(32)的温度测量值，调整自身的流通面积，以使所述电器舱(3)的温度维持在设定温度范围内。

3.根据权利要求2所述的电传动工程机械动力舱，其特征在于，还包括：

挡板(5)，可滑动地贴设于所述隔板(4)的一侧，在第一滑动位置能够完全遮挡所述多个通孔(41)，并在第二滑动位置能够完全露出所述多个通孔(41)；

驱动机构(6)，用于驱动所述挡板(5)在所述第一滑动位置和所述第二滑动位置之间运动；以及

隔板(4)控制器，通信连接于所述温度传感器(32)和所述驱动机构(6)，并被配置为根据所述温度测量值，通过所述驱动机构(6)驱动所述挡板(5)在所述第一滑动位置和所述第二滑动位置之间运动。

4.根据权利要求3所述的电传动工程机械动力舱，其特征在于，所述隔板(4)控制器被配置为：在所述温度测量值高于第一设定温度时，通过所述驱动机构(6)控制所述挡板(5)运动至第二滑动位置；以及在所述温度测量值低于第二设定温度时，通过所述驱动机构(6)控制所述挡板(5)运动至第一滑动位置。

5.根据权利要求3所述的电传动工程机械动力舱，其特征在于，所述驱动机构(6)包括：

齿轮(61)，可旋转地设置于所述挡板(5)，并由控制电机驱动；以及

齿条(62)，一端固定设置于所述挡板(5)，另一端与所述齿轮(61)相啮合，能够在所述齿轮(61)旋转的过程中，带动所述挡板(5)运动。

6.根据权利要求1所述的电传动工程机械动力舱，其特征在于，所述电器舱包括相互独立的第一子电器舱和第二子电器舱，所述第一子电器舱和所述第二子电器舱对称位于所述发动机舱(1)靠近所述冷却舱(2)一侧的左右两端，且所述第一子电器舱和所述第二子电器舱分别设有第一进风格栅(31)，用以将外部空气分别引入所述第一子电器舱和所述第二子电器舱。

7.根据权利要求1所述的电传动工程机械动力舱，其特征在于，所述冷却舱(2)靠近所述隔板(4)一端的左右两侧及顶部设有第二进风格栅(21)，用于将外部空气引入所述冷却舱(2)。

8.根据权利要求7所述的电传动工程机械动力舱，其特征在于，所述冷却舱(2)包括：

冷却风扇(22)；

散热器(23)，位于所述冷却风扇(22)的出风口方向，用于对发动机舱(1)内部的发动机(11)进行散热；

导流罩(24)，设置于所述冷却风扇(22)的外侧，用于引导进入所述散热器(23)的气流；以及

整流栅(25)，由网孔板组成，固定设置于所述导流罩(24)内部，并位于所述冷却风扇(22)和所述散热器(23)之间，用于整流从所述冷却风扇(22)流通至所述散热器(23)的气流。

9.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求1～8任一所述的电传动工程机械动力舱。

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