CN105119005A - 氢燃料电池轨道车辆用冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氢燃料电池轨道车辆用冷却装置，包括空气过滤装置、水散热器、顶防护网、膨胀水箱、注水阀、减震器、电连接器、箱体、风机组、补水管、散热器进水管、散热器出水管等，所有的部件均集成在1个箱体上，安装在轨道车辆顶部。该冷却装置可满足不同功率等级氢燃料电池供电技术轨道车辆的冷却要求，为国内采用氢燃料电池供电技术的轨道车辆提供了一种的冷却技术和产品。

Description

氢燃料电池轨道车辆用冷却装置
技术领域
本发明涉及新能源轨道车辆换热领域，具体涉及一种氢燃料电池轨道车辆用冷却装置。
背景技术
国内轨道交通牵引动力一般采用电力牵引(电气化铁路)或柴油机牵引(非电气化铁路或电气化铁路)，新能源牵引动力轨道车辆还处于空白。
以氢为能源进行发电的燃料电池动力是清洁能源技术之一，符合国家未来清洁能源战略。鉴于其清洁、高效、对环境无污染等优点，国内外相关机构正加紧进行技术深入研究并进行工程应用推广。在轨道交通领域，燃料电池供电技术在国内外还处于发展初期，为了推进绿色环保城市交通装备发展，国内个别企业正进行前瞻性研究。
氢燃料电池工作时会产生大量的热量(相对于发出同等功率的内燃机，需要冷却的热量约高1倍)，对于大功率燃料电池，这些热量一般是通过特殊处理的水将热量带走，再通过外部冷却装置将热量散出。氢燃料电池对冷却水温、进出水温差和水流量有着苛刻的要求，水温低，一般在55-65℃，且控制精度要求高，一般要求在规定值±1℃范围内，水温和进出水温差的保证程度将直接影响电池的性能和寿命。而轨道车辆对空间尺寸和重量要求苛刻，这对冷却性能、流阻性能、噪声等均提出了极高要求。
目前，氢燃料电池供电技术在国内轨道交通领域还未有工程应用，针对采用氢燃料电池供电技术轨道车辆的配套冷却技术进行研究，研发出满足氢燃料电池供电轨道车辆的散热、流阻、噪声等性能要求的冷却技术已迫在眉睫。
发明内容
本发明所解决的技术问题为国内采用氢燃料电池供电技术的轨道车辆提供一种结构紧凑、功能多样的冷却技术和产品。
本发明采用的技术方案是一种氢燃料电池轨道车辆用冷却装置，包括空气过滤装置、水散热器、顶防护网、膨胀水箱、注水阀、减震器、电连接器、箱体、风机组、补水管、散热器进水管、散热器出水管，冷却装置为箱式结构，箱体采用铝制或钢制型材焊接结构；安装在车体顶部，水散热器通过散热器安装座固定在箱体两侧，水散热器的前部固定空气过滤装置，空气过滤装置由两层不锈钢网构成，内层不锈钢网为丝网结构，孔截面边长或直径范围为1.5～3mm，起精滤作用；外层不锈钢网为冲制波浪网结构，孔截面边长或直径范围为5～15mm。；风机组安装在框架顶部，风机组包括风机电机、安装在风机电机的驱动轴上的风机叶轮、固定在风机叶轮上部的集流器和固定风机电机的风机支撑架整体固定在冷却装置顶部；膨胀水箱、顶防护网和电连接器均固定在箱体上；冷却空气从冷却装置两侧空气过滤装置和水散热器进风冷却，再通过风机组和顶防护网后从冷却装置顶部排出；所述顶防护网采用铝制冲孔结构，设置加强筋板；对于多个风机组冷却时，箱体内设有冷却风道，当有多个风机组时，箱体内的冷却风道与风机组数量相对应。
水散热器采用整体铝板翅式结构，水散热器外表面采用涂层或化学钝化防腐处理。
风机组为独立安装部件。
风机叶轮采用轴流叶轮，采用风机电机进行驱动，风机电机采用变频控制。
膨胀水箱由水箱本体，水箱本体下部安装有放水阀、和双浮球液位开关，水箱本体安装有空气滤清器，水箱本体侧面设有液位计，水箱本体采用铝制或不锈钢焊接结构。
本发明的有益效果是将冷却系统大多数部件集成在一起，不但具有散热功能，还具有为水系统补水、排气、调节平衡压力等作用，功能多，结构紧凑。
附图说明
图1四风机冷却单个或多个氢燃料电池模块冷却装置结构图。
图2两风机冷却单个或多个氢燃料电池模块冷却装置结构图。
图3六风机或更多风机冷却单个或多个氢燃料电池模块装置结构图。
图4风机组结构图。
图5膨胀水箱结构图。
图中标记：1-空气过滤装置，2-水散热器，3-顶防护网，4-膨胀水箱，5-注水阀，6-减震器，7-电连接器，8-箱体，9-风机组，10-补水管，11-散热器进水管，12-散热器出水管；41-风机电机，42-风机支撑架，43-风机叶轮，44-集流器；51-水箱箱体，52-空气滤清器，53-液位计，54-放水阀，55-双浮球液位开关。
具体实施方式
下面结合附图1到图5，对本发明作进一步的说明：
本发明的冷却装置为箱式结构，安装在车体顶部，优化了车体的整体安装布置。如图1所示，具体包括空气过滤装置1、水散热器、顶防护网3、膨胀水箱4、注水阀5、减震器6、电连接器7、箱体8、风机组9、补水管10、散热器进水管11、散热器出水管12等，水散热器2固定在箱体8两侧，水散热器2前部固定空气过滤装置1；风机组9和顶防护网3安装在箱体8顶部，膨胀水箱4、电连接器7均固定在箱体8端部，。
本发明可以同时冷却1个或多个氢燃料电池模块。工作时，冷却空气从冷却装置两侧空气过滤装置1和水散热器2进风冷却，再通过风机组9和顶防护网3后从冷却装置顶部排出。
本发明的冷却装置箱体采用铝制或钢制型材焊接结构。对于多个风机组9冷却时，箱体8内部对应风机数量分隔成对应数量的独立冷却风道，便于风机组9独立工作，如图1-图3所示。
本发明的冷却装置水散热器2采用整体铝板翅式结构，水散热器2外表面采用涂层或化学钝化防腐处理。
本发明的冷却装置风机组9包括风机电机41、风机叶轮43、集流器44和风机支撑架42，为独立安装部件，可对风机组9整体进行拆卸维护，安装维护方便。风机叶轮43采用轴流叶轮，采用风机电机41进行驱动，风机电机41采用变频控制。
本发明的冷却装置空气过滤装置1由两层不锈钢网构成，内层不锈钢网为丝网结构，孔截面边长或直径范围为1.5～3mm，起精滤作用；外层不锈钢网为冲制波浪网结构，孔截面边长或直径范围为5～15mm，起支撑和粗滤作用。
本发明的冷却装置膨胀水箱4由水箱箱体51、空气滤清器52、双浮球液位开关55、液位计53和放水阀54组成。水箱本体采用铝制或不锈钢焊接结构。
本发明的冷却装置顶防护网3采用铝制冲孔结构，设置加强筋板，可允许检修人员在其上部行走。
本发明的冷却装置根据氢燃料电池功率需求，可由1个或多个风机组9进行冷却。1台冷却装置也可同时冷却多个氢燃料电池模块，相关部件可根据需求相应增减。
本发明的冷却装置将冷却系统大多数部件集成在一起，不但具有散热功能，还具有为水系统补水、排气、调节平衡压力等作用，功能多，结构紧凑。

Claims (5)

1.氢燃料电池轨道车辆用冷却装置，包括空气过滤装置(1)、水散热器(2)、顶防护网(3)、膨胀水箱(4)、注水阀(5)、减震器(6)、电连接器(7)、箱体(8)、风机组(9)、补水管(10)、散热器进水管(11)、散热器出水管(12)，其特征在于：冷却装置为箱式结构，箱体(8)采用铝制或钢制型材焊接结构；安装在车体顶部，水散热器(2)通过散热器安装座固定在箱体(8)两侧，水散热器(2)的前部固定空气过滤装置(1)，空气过滤装置(1)由两层不锈钢网构成，内层不锈钢网为丝网结构，孔截面边长或直径范围为1.5～3mm，起精滤作用；外层不锈钢网为冲制波浪网结构，孔截面边长或直径范围为5～15mm。；风机组(9)安装在框架顶部，风机组(9)包括风机电机(41)、安装在风机电机(41)的驱动轴上的风机叶轮(43)、固定在风机叶轮(42)上部的集流器(44)和固定风机电机(41)的风机支撑架(42)整体固定在冷却装置顶部；膨胀水箱(4)、顶防护网(3)和电连接器(7)均固定在箱体(8)上；冷却空气从冷却装置两侧空气过滤装置(1)和水散热器(2)进风冷却，再通过风机组(9)和顶防护网(3)后从冷却装置顶部排出；所述顶防护网(3)采用铝制冲孔结构，设置加强筋板；对于多个风机组冷却时，箱体(8)内设有冷却风道，当有多个风机组时，箱体(8)内的冷却风道与风机组数量相对应。
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池轨道车辆用冷却装置，其特征在于：所述的水散热器(2)采用整体铝板翅式结构，水散热器(2)外表面采用涂层或化学钝化防腐处理。
3.根据权利要求1所述的氢燃料电池轨道车辆用冷却装置，其特征在于：所述的风机组(9)为独立安装部件。
4.根据权利要求5所述的氢燃料电池轨道车辆用冷却装置，其特征在于：所述的风机叶轮(42)采用轴流叶轮，采用风机电机(41)进行驱动，风机电机(41)采用变频控制。
5.根据权利要求1所述的氢燃料电池轨道车辆用冷却装置，其特征在于：所述膨胀水箱(4)由水箱本体(51)，水箱本体(51)下部安装有放水阀(54)、和双浮球液位开关(55)，水箱本体(51)安装有空气滤清器(52)，水箱本体(51)侧面设有液位计(53)，水箱本体(51)采用铝制或不锈钢焊接结构。
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