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)，設置在有軌電車車廂頂板上方的車頂型材，分別設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)通過管道連接，在所述管道上設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)有散熱效率低的問題。
【專利說明】用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及有軌電車制造技術，尤其涉及一種用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]近年來，環(huán)境污染嚴重、石油資源匱竭及全球氣候變暖，迫使人們在新能源動力系統(tǒng)領域?qū)で蠹夹g突破。國內(nèi)多個城市開始規(guī)劃建設有軌電車，并在重要區(qū)段設置無電網(wǎng)區(qū)域，以保護城市景觀。在軌道交通高速化及城軌交通大眾化的同時，通過對儲能技術和智能化控制策略的研究，實現(xiàn)軌道交通節(jié)能、環(huán)保、安全、可靠的目標，將成為新世紀軌道交通技術現(xiàn)代化的標志。所以，為達到人類、環(huán)境、車輛三者友好協(xié)調(diào)發(fā)展的目的，世界各國都在積極探索新能源，新能源必然成為未來有軌電車發(fā)展的趨勢。
[0003]目前，混合動力系統(tǒng)成熟運用的儲能部件主要包括超級電容和動力電池兩大類，其中，超級電容的功率密度高，具備快充快放特性，能滿足高加速度所需功率，可實施制動能量高效回收；動力電池能量密度高，具備持續(xù)放電特性，能滿足長距離運用所需能量，可實施制動能量適度回收。此外，燃料電池作為零排放、節(jié)能環(huán)保的新興能源，也成為混合動力汽車和軌道車輛技術研究的重點和熱點。因此在有軌電車中使用燃料電池、動力電池以及超級電容作為混合動力系統(tǒng)是研究的核心。但是上述混合動力系統(tǒng)在為電車提供動力的同時會散發(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，簡稱:kW)的燃料電池，其散熱量達到了 120?150kW，這部分熱量要散掉，需要高效的散熱裝置配合。
[0004]現(xiàn)有技術中，采用水冷卻技術降低儲能部件的溫度，但是這種方案散熱效率較低，無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)有散熱效率低的問題。
[0006]本發(fā)明實施例提供一種用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)，設置在有軌電車車廂頂板上方的車頂型材，分別設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)通過管道連接，在所述管道上設置有用于將冷卻劑泵送到所述散熱系統(tǒng)的循環(huán)泵。
[0008]進一步的，所述散熱系統(tǒng)與所述車頂型材之間設置有導熱介質(zhì)，所述導熱介質(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至所述車頂型材。
[0009]進一步的，所述車頂型材內(nèi)設置有中空風道，所述中空風道用于形成傳導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)生的冷空氣的對流。
[0010]進一步的，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)明實施例用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)，通過散熱系統(tǒng)對燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量進行消除，實現(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】

【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，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)實施例一的側面結構示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)實施例一的俯瞰結構示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)實施例二的側面結構示意圖；
[0016]圖4為本發(fā)明用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)實施例三的側面結構示意圖；
[0017]圖5為本發(fā)明用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)實施例四的側面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0019]圖1為本發(fā)明用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)實施例一的側面結構示意圖，圖2為本發(fā)明用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)實施例一的俯瞰結構示意圖，圖1和圖2結合來看，在有軌電車10車廂頂板上方設置有車頂型材11，車頂型材11上方設置有燃料電池系統(tǒng)12和空調(diào)系統(tǒng)14，車廂內(nèi)、且在頂板下方設置有用于向車廂內(nèi)送風的空調(diào)風道18，本實施例的熱控制系統(tǒng)可以包括:在車頂型材11上方設置有散熱系統(tǒng)13，燃料電池系統(tǒng)12與散熱系統(tǒng)13通過管道16連接，在管道16上設置有用于將冷卻劑泵送到所述散熱系統(tǒng)的循環(huán)泵15。進一步的，還可以設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，可以設置一管道直接將燃料電池系統(tǒng)12輸出的冷卻液經(jīng)過循環(huán)泵15后不經(jīng)過散熱系統(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燃料電池系統(tǒng)12的熱量進行熱交換后未達到預設溫度，因此不需要再對其進行風冷處理。
[0021]本實施例中的燃料電池系統(tǒng)12，用于向有軌電車提供動力，并通過冷卻液消除自身產(chǎn)生的熱量；散熱系統(tǒng)13，用于通過風冷技術降低燃料電池系統(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)風道內(nèi)形成冷空氣。
[0022]燃料電池系統(tǒng)是有軌電車的動力系統(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注重點。本實施例中，通過循環(huán)流動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，通過風冷技術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)，通過風機帶動周圍環(huán)境中的空氣流動，并將流動的空氣抽入散熱系統(tǒng)中，這樣流動的空氣與高溫冷卻液進行熱交換，降低了冷卻液的溫度，冷卻下來的冷卻液再流回燃料電池系統(tǒng)，循環(huán)對燃料電池系統(tǒng)的熱量進行冷卻。
[0023]本實施例，通過散熱系統(tǒng)對燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量進行消除，實現(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)實施例二的側面結構示意圖，如圖3所示，在圖1所示的熱控制系統(tǒng)的結構基礎上，進一步的，散熱系統(tǒng)13與車頂型材11之間設置有導熱介質(zhì)21，導熱介質(zhì)21用于將燃料電池系統(tǒng)12輸出的冷卻液的熱量傳導至車頂型材11，以增大散熱面積加快散熱。本實施例熱控制系統(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]本實施例的熱控制系統(tǒng)，導熱介質(zhì)21可以是任意一種具備導熱功能的介質(zhì)，例如導熱硅膠，通過導熱介質(zhì)可以將散熱系統(tǒng)中的熱量傳導至車頂型材，甚至是有軌電車的整個車體表面，這樣原本只是通過散熱系統(tǒng)進行散熱，有可能會因為冷卻液的溫度過高，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合起來，有效利用車體表面的大面積，擴大散熱面積，實現(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)實施例三的側面結構示意圖，如圖4所示，在圖3所示的熱控制系統(tǒng)的結構基礎上，進一步的，車頂型材11內(nèi)設置有中空風道31，通過中空風道31的垂向孔引入空調(diào)風道18中的冷空氣，然后冷空氣沿中空風道31的水平風道流動，在車頂型材11中形成傳導至車頂型材11的冷卻液的熱量與冷空氣的對流，以加快散熱?？蛇x的，可以在車頂型材11的一側加上小風機以驅(qū)動氣流運動形成對流。本實施例熱控制系統(tǒng)適用于夏季。
[0028]本實施例的熱控制系統(tǒng)，利用車頂型材內(nèi)的中空風道形成空氣對流，一方面是傳導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)風道中的冷空氣，二者通過中空風道對流進行熱交換，這樣在上述實施例擴大散熱面積的基礎上，進一步利用空調(diào)產(chǎn)生的冷空氣為車體帶走一部分熱量，進一步提升換熱效率。
[0029]本實施例，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)生的冷空氣結合起來，有效利用車體表面的大面積，擴大散熱面積，并用冷空氣作為冷卻單元的組件，加強熱交換效果，實現(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)實施例四的側面結構示意圖，如圖5所示，在圖3所示的熱控制系統(tǒng)的結構基礎上，進一步的，在車頂型材11上靠近散熱系統(tǒng)13的位置開設有通孔41，通孔41連通散熱系統(tǒng)13與空調(diào)風道18，通孔用于將空調(diào)風道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。本實施例熱控制系統(tǒng)適用于夏季。
[0031 ] 本實施例中的通孔41與上述實施例中的中空風道31是不同的，通孔41是在車頂型材11上開設的孔，該孔在豎直方向上到達車頂型材11的上下表面，可以直接連通空調(diào)風道18與散熱系統(tǒng)13，中空風道31是車頂型材內(nèi)部的中空結構，它只存在于車頂型材11的內(nèi)部，并沒有延伸至車頂型材11的上下表面，即中空風道31與車頂型材11的上下表面形成的是型腔。
[0032]本實施例的熱控制系統(tǒng)，可以利用空調(diào)產(chǎn)生的冷空氣對散熱系統(tǒng)中的高溫冷卻液直接進行冷卻，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)境風冷卻帶來的燃料電池系統(tǒng)密封性能問題，提升了燃料電池系統(tǒng)防護等級和可靠性，實現(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，如果將上述實施例的熱控制系統(tǒng)應用于有軌電車上配備的超級電容和動力電池箱，也可以實現(xiàn)較高的夏季冷量利用。
[0034]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。
【權利要求】
1.一種用于有軌電車的熱控制系統(tǒng)，設置在有軌電車車廂頂板上方的車頂型材，分別設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)通過管道連接，在所述管道上設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置有導熱介質(zhì)，所述導熱介質(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至所述車頂型材。
3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述車頂型材內(nèi)設置有中空風道，所述中空風道用于形成傳導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)生的冷空氣的對流。
4.根據(jù)權利要求1?3中任一項所述的系統(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】H01M10/6568GK103996890SQ201410225156
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權日: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 申請人:唐山軌道客車有限責任公司