用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)。本發(fā)明用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)，設(shè)置在有軌電車車廂頂板上方的車頂型材，分別設(shè)置在所述車頂型材上方的燃料電池系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，還包括：在所述車頂型材上方還設(shè)置有散熱系統(tǒng)，所述燃料電池系統(tǒng)與所述散熱系統(tǒng)通過(guò)管道連接，在所述管道上設(shè)置有用于將冷卻劑泵送到所述散熱系統(tǒng)的循環(huán)泵。本發(fā)明解決現(xiàn)有散熱效率低的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有軌電車制造技術(shù)，尤其涉及一種用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，環(huán)境污染嚴(yán)重、石油資源匱竭及全球氣候變暖，迫使人們?cè)谛履茉磩?dòng)力系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)で蠹夹g(shù)突破。國(guó)內(nèi)多個(gè)城市開始規(guī)劃建設(shè)有軌電車，并在重要區(qū)段設(shè)置無(wú)電網(wǎng)區(qū)域，以保護(hù)城市景觀。在軌道交通高速化及城軌交通大眾化的同時(shí)，通過(guò)對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)和智能化控制策略的研究，實(shí)現(xiàn)軌道交通節(jié)能、環(huán)保、安全、可靠的目標(biāo)，將成為新世紀(jì)軌道交通技術(shù)現(xiàn)代化的標(biāo)志。所以，為達(dá)到人類、環(huán)境、車輛三者友好協(xié)調(diào)發(fā)展的目的，世界各國(guó)都在積極探索新能源，新能源必然成為未來(lái)有軌電車發(fā)展的趨勢(shì)。
[0003]目前，混合動(dòng)力系統(tǒng)成熟運(yùn)用的儲(chǔ)能部件主要包括超級(jí)電容和動(dòng)力電池兩大類，其中，超級(jí)電容的功率密度高，具備快充快放特性，能滿足高加速度所需功率，可實(shí)施制動(dòng)能量高效回收；動(dòng)力電池能量密度高，具備持續(xù)放電特性，能滿足長(zhǎng)距離運(yùn)用所需能量，可實(shí)施制動(dòng)能量適度回收。此外，燃料電池作為零排放、節(jié)能環(huán)保的新興能源，也成為混合動(dòng)力汽車和軌道車輛技術(shù)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。因此在有軌電車中使用燃料電池、動(dòng)力電池以及超級(jí)電容作為混合動(dòng)力系統(tǒng)是研究的核心。但是上述混合動(dòng)力系統(tǒng)在為電車提供動(dòng)力的同時(shí)會(huì)散發(fā)大量的熱量，尤其是燃料電池的散熱量最為厲害，例如，額定輸出功率為150千瓦(kiloWatt，簡(jiǎn)稱:kW)的燃料電池，其散熱量達(dá)到了 120?150kW，這部分熱量要散掉，需要高效的散熱裝置配合。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，采用水冷卻技術(shù)降低儲(chǔ)能部件的溫度，但是這種方案散熱效率較低，無(wú)法滿足燃料電池的高散熱量需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有散熱效率低的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)，設(shè)置在有軌電車車廂頂板上方的車頂型材，分別設(shè)置在所述車頂型材上方的燃料電池系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，還包括:
[0007]在所述車頂型材上方還設(shè)置有散熱系統(tǒng)，所述燃料電池系統(tǒng)與所述散熱系統(tǒng)通過(guò)管道連接，在所述管道上設(shè)置有用于將冷卻劑泵送到所述散熱系統(tǒng)的循環(huán)泵。
[0008]進(jìn)一步的，所述散熱系統(tǒng)與所述車頂型材之間設(shè)置有導(dǎo)熱介質(zhì)，所述導(dǎo)熱介質(zhì)用于將所述燃料電池系統(tǒng)輸出的所述冷卻液的熱量傳導(dǎo)至所述車頂型材。
[0009]進(jìn)一步的，所述車頂型材內(nèi)設(shè)置有中空風(fēng)道，所述中空風(fēng)道用于形成傳導(dǎo)至所述車頂型材的所述冷卻液的熱量與所述空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷空氣的對(duì)流。
[0010]進(jìn)一步的，在所述車頂型材上靠近所述散熱系統(tǒng)的位置開設(shè)有通孔，所述通孔用于將所述空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷空氣輸入至所述散熱系統(tǒng)內(nèi)將所述冷卻液的熱量與所述冷空氣形成熱交換。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)，通過(guò)散熱系統(tǒng)對(duì)燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行消除，實(shí)現(xiàn)高效快速地降低冷卻液的溫度，也能夠滿足燃料電池的散熱需求。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1為本發(fā)明用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)實(shí)施例一的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)實(shí)施例一的俯瞰結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)實(shí)施例二的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為本發(fā)明用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)實(shí)施例三的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為本發(fā)明用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)實(shí)施例四的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019]圖1為本發(fā)明用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)實(shí)施例一的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)實(shí)施例一的俯瞰結(jié)構(gòu)示意圖，圖1和圖2結(jié)合來(lái)看，在有軌電車10車廂頂板上方設(shè)置有車頂型材11，車頂型材11上方設(shè)置有燃料電池系統(tǒng)12和空調(diào)系統(tǒng)14，車廂內(nèi)、且在頂板下方設(shè)置有用于向車廂內(nèi)送風(fēng)的空調(diào)風(fēng)道18，本實(shí)施例的熱控制系統(tǒng)可以包括:在車頂型材11上方設(shè)置有散熱系統(tǒng)13，燃料電池系統(tǒng)12與散熱系統(tǒng)13通過(guò)管道16連接，在管道16上設(shè)置有用于將冷卻劑泵送到所述散熱系統(tǒng)的循環(huán)泵15。進(jìn)一步的，還可以設(shè)置一管道用于將散熱系統(tǒng)13降溫后的冷卻液輸入至燃料電池系統(tǒng)12。
[0020]可選的，可以設(shè)置一管道直接將燃料電池系統(tǒng)12輸出的冷卻液經(jīng)過(guò)循環(huán)泵15后不經(jīng)過(guò)散熱系統(tǒng)13直接返回至燃料電池系統(tǒng)12，這種情況適用于冷卻液在對(duì)燃料電池系統(tǒng)12的熱量進(jìn)行熱交換后未達(dá)到預(yù)設(shè)溫度，因此不需要再對(duì)其進(jìn)行風(fēng)冷處理。
[0021]本實(shí)施例中的燃料電池系統(tǒng)12，用于向有軌電車提供動(dòng)力，并通過(guò)冷卻液消除自身產(chǎn)生的熱量；散熱系統(tǒng)13，用于通過(guò)風(fēng)冷技術(shù)降低燃料電池系統(tǒng)輸出的冷卻液的溫度，并向所述燃料電池系統(tǒng)提供可循環(huán)使用的冷卻液；空調(diào)系統(tǒng)14，用于在空調(diào)風(fēng)道內(nèi)形成冷空氣。
[0022]燃料電池系統(tǒng)是有軌電車的動(dòng)力系統(tǒng)，但是其散熱量很大，因此高效快速的消除燃料電池的熱量成為關(guān)注重點(diǎn)。本實(shí)施例中，通過(guò)循環(huán)流動(dòng)的冷卻液消除燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量，因此從燃料電池系統(tǒng)輸出的冷卻液溫度較高，高溫冷卻液在循環(huán)泵的作用下流入散熱系統(tǒng)，散熱系統(tǒng)具備熱交換的能力，通過(guò)風(fēng)冷技術(shù)將高溫冷卻液的熱量散發(fā)掉，即散熱系統(tǒng)可以包括鐵塊或鋁塊等介質(zhì)，通過(guò)風(fēng)機(jī)帶動(dòng)周圍環(huán)境中的空氣流動(dòng)，并將流動(dòng)的空氣抽入散熱系統(tǒng)中，這樣流動(dòng)的空氣與高溫冷卻液進(jìn)行熱交換，降低了冷卻液的溫度，冷卻下來(lái)的冷卻液再流回燃料電池系統(tǒng)，循環(huán)對(duì)燃料電池系統(tǒng)的熱量進(jìn)行冷卻。
[0023]本實(shí)施例，通過(guò)散熱系統(tǒng)對(duì)燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行消除，實(shí)現(xiàn)高效快速地降低冷卻液的溫度，也能夠滿足燃料電池的散熱需求。
[0024]圖3為本發(fā)明用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)實(shí)施例二的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，在圖1所示的熱控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的，散熱系統(tǒng)13與車頂型材11之間設(shè)置有導(dǎo)熱介質(zhì)21，導(dǎo)熱介質(zhì)21用于將燃料電池系統(tǒng)12輸出的冷卻液的熱量傳導(dǎo)至車頂型材11，以增大散熱面積加快散熱。本實(shí)施例熱控制系統(tǒng)可以在冬季和夏季均適用。三通閥17用于將循環(huán)泵15的出口分別連接至散熱系統(tǒng)13和流回至燃料電池系統(tǒng)12的管道。
[0025]本實(shí)施例的熱控制系統(tǒng)，導(dǎo)熱介質(zhì)21可以是任意一種具備導(dǎo)熱功能的介質(zhì)，例如導(dǎo)熱硅膠，通過(guò)導(dǎo)熱介質(zhì)可以將散熱系統(tǒng)中的熱量傳導(dǎo)至車頂型材，甚至是有軌電車的整個(gè)車體表面，這樣原本只是通過(guò)散熱系統(tǒng)進(jìn)行散熱，有可能會(huì)因?yàn)槔鋮s液的溫度過(guò)高，受散熱系統(tǒng)的能力限制，可能只可以將冷卻液的部分熱量散發(fā)掉，而如果將冷卻液的熱量擴(kuò)散至車頂型材以及有軌電車的車體表面這樣更大面積的介質(zhì)上，即可增大散熱面積，大大加快了散熱速度。
[0026]本實(shí)施例，將散熱系統(tǒng)和車頂型材以及有軌電車的車體表面結(jié)合起來(lái)，有效利用車體表面的大面積，擴(kuò)大散熱面積，實(shí)現(xiàn)更高效快速地降低冷卻液的溫度，也能夠滿足燃料電池的散熱需求。
[0027]圖4為本發(fā)明用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)實(shí)施例三的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，在圖3所示的熱控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的，車頂型材11內(nèi)設(shè)置有中空風(fēng)道31，通過(guò)中空風(fēng)道31的垂向孔引入空調(diào)風(fēng)道18中的冷空氣，然后冷空氣沿中空風(fēng)道31的水平風(fēng)道流動(dòng)，在車頂型材11中形成傳導(dǎo)至車頂型材11的冷卻液的熱量與冷空氣的對(duì)流，以加快散熱?？蛇x的，可以在車頂型材11的一側(cè)加上小風(fēng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)氣流運(yùn)動(dòng)形成對(duì)流。本實(shí)施例熱控制系統(tǒng)適用于夏季。
[0028]本實(shí)施例的熱控制系統(tǒng)，利用車頂型材內(nèi)的中空風(fēng)道形成空氣對(duì)流，一方面是傳導(dǎo)至車頂型材的冷卻液的熱空氣，一方面是車頂型材下方的空調(diào)風(fēng)道中的冷空氣，二者通過(guò)中空風(fēng)道對(duì)流進(jìn)行熱交換，這樣在上述實(shí)施例擴(kuò)大散熱面積的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步利用空調(diào)產(chǎn)生的冷空氣為車體帶走一部分熱量，進(jìn)一步提升換熱效率。
[0029]本實(shí)施例，將散熱系統(tǒng)和車頂型材、有軌電車的車體表面以及空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷空氣結(jié)合起來(lái)，有效利用車體表面的大面積，擴(kuò)大散熱面積，并用冷空氣作為冷卻單元的組件，加強(qiáng)熱交換效果，實(shí)現(xiàn)更高效快速地降低冷卻液的溫度，也能夠滿足燃料電池的散熱需求。
[0030]圖5為本發(fā)明用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)實(shí)施例四的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，在圖3所示的熱控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的，在車頂型材11上靠近散熱系統(tǒng)13的位置開設(shè)有通孔41，通孔41連通散熱系統(tǒng)13與空調(diào)風(fēng)道18，通孔用于將空調(diào)風(fēng)道18中的冷空氣輸入至散熱系統(tǒng)13內(nèi)將冷卻液的熱量與所述冷空氣形成熱交換，以加快散熱。本實(shí)施例熱控制系統(tǒng)適用于夏季。
[0031 ] 本實(shí)施例中的通孔41與上述實(shí)施例中的中空風(fēng)道31是不同的，通孔41是在車頂型材11上開設(shè)的孔，該孔在豎直方向上到達(dá)車頂型材11的上下表面，可以直接連通空調(diào)風(fēng)道18與散熱系統(tǒng)13，中空風(fēng)道31是車頂型材內(nèi)部的中空結(jié)構(gòu)，它只存在于車頂型材11的內(nèi)部，并沒(méi)有延伸至車頂型材11的上下表面，即中空風(fēng)道31與車頂型材11的上下表面形成的是型腔。
[0032]本實(shí)施例的熱控制系統(tǒng)，可以利用空調(diào)產(chǎn)生的冷空氣對(duì)散熱系統(tǒng)中的高溫冷卻液直接進(jìn)行冷卻，這類似于冷板散熱方式，換熱效率很明顯，并避免了利用外界環(huán)境風(fēng)冷卻帶來(lái)的燃料電池系統(tǒng)密封性能問(wèn)題，提升了燃料電池系統(tǒng)防護(hù)等級(jí)和可靠性，實(shí)現(xiàn)高效快速地降低冷卻液的溫度，也能夠滿足燃料電池的散熱需求。
[0033]可選的，如果將上述實(shí)施例的熱控制系統(tǒng)應(yīng)用于有軌電車上配備的超級(jí)電容和動(dòng)力電池箱，也可以實(shí)現(xiàn)較高的夏季冷量利用。
[0034]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)，設(shè)置在有軌電車車廂頂板上方的車頂型材，分別設(shè)置在所述車頂型材上方的燃料電池系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 在所述車頂型材上方還設(shè)置有散熱系統(tǒng)，所述燃料電池系統(tǒng)與所述散熱系統(tǒng)通過(guò)管道連接，在所述管道上設(shè)置有用于將冷卻劑泵送到所述散熱系統(tǒng)的循環(huán)泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述散熱系統(tǒng)與所述車頂型材之間設(shè)置有導(dǎo)熱介質(zhì)，所述導(dǎo)熱介質(zhì)用于將所述燃料電池系統(tǒng)輸出的所述冷卻液的熱量傳導(dǎo)至所述車頂型材。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述車頂型材內(nèi)設(shè)置有中空風(fēng)道，所述中空風(fēng)道用于形成傳導(dǎo)至所述車頂型材的所述冷卻液的熱量與所述空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷空氣的對(duì)流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述車頂型材上靠近所述散熱系統(tǒng)的位置開設(shè)有通孔，所述通孔用于將所述空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷空氣輸入至所述散熱系統(tǒng)內(nèi)將所述冷卻液的熱量與所述冷空氣形成熱交換。
【文檔編號(hào)】H01M10/6568GK103996890SQ201410225156
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】孫幫成, 李明高, 李明, 韓璐, 劉斌, 臧曉艷, 李奇, 張秋敏 申請(qǐng)人:唐山軌道客車有限責(zé)任公司