CN106450380A - 大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置 - Google Patents

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Abstract

一种大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置，包括连接有进出水管路的冷却模块；补水箱布置在冷却模块同侧，排气管连接冷却模块与补水箱；补水管连接进出水管路与补水箱。其特征在于：冷却装置所有的零部件均分散布置在车体结构的顶部，冷却模块布置在储氢装置侧面；根据氢燃料电池散热功率决定冷却模块的数量，并根据需要决定采用并联或者串联或串联和并联混合的连接方式。风机布置在靠车体结构的侧面。本发明的分散式冷却装置极大地增加了轨道车辆氢燃料电池的通风面积，降低通风压力损失。与集成式冷却装置相比，在相同散热功率的前提下，功耗可降低30%，噪声可降低10dB(A)，彻底解决了原集成式冷却装置噪声高、功耗大等问题，环保节能效果显著。

Description

大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置
技术领域
本发明涉及新能源轨道车辆换热领域。
背景技术
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。
氢燃料电池工作时会产生大量的热量，对于150kW及以上的大功率燃料电池，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有着苛刻的要求，水温低，一般在55-65℃。这将造成在同样外界环境温度和散热功率时，冷却装置体积、风机流量等参数均会大幅度增高，在轨道车对空间尺寸一定的情况下，这将导致功耗、噪声等指标难以满足车辆总体指标要求。
目前，氢燃料电池供电技术在国内轨道交通领域正在进行工程化应用，个别轨道交通制造商已研制出商业应用的轨道车辆样机，配套冷却装置采用集成式冷却装置，安装方便，散热性能满足车辆运用要求，但噪声和功耗指标难以满足整车运用要求。因此，急需在规定的车辆空间尺寸内，合理利用车辆空间，研制出低噪声、低功耗冷却装置，解决目前氢燃料电池轨道车辆冷却装置存在的问题，尽快推进新能源轨道车辆的商业化运用。
发明内容
本发明所解决的技术问题是研制出一种满足国内采用大功率氢燃料电池供电技术的轨道车辆冷却要求的低噪声、低功耗冷却技术和产品。为解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置，包括连接有进出水管路的冷却模块。补水箱布置在冷却模块同侧，排气管连接冷却模块与补水箱。补水管连接进出水管路与补水箱。其特征在于：冷却装置所有的零部件均分散布置在车体结构的顶部，冷却模块布置在储氢装置侧面。根据氢燃料电池散热功率决定冷却模块的数量，并根据需要决定采用并联或者串联或者串联与并联混合的连接方式。冷却模块由防尘网、散热器和风机组成。风机布置在靠车体结构的侧面。风机由风筒、支撑架和外转子电机组成。转子电机的转子和叶片为整体铸铝一体结构。散热器采用铝板翅式结构，内腔采用钝化处理。
本发明的有益效果是采用多个结构相同的冷却模块进行分散布置，极大地增加了通风面积，降低通风压力损失。与集成式冷却装置相比，在相同散热功率的前提下，功耗可降低30％，噪声可降低10dB(A)，彻底解决了原冷却装置噪声高、功耗大等问题，环保节能效果显著。
附图说明
图1为本发明大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置采用四冷却模块的车体安装主视图。
图2为图1的俯视图。
图3为本发明大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置采用四冷却模块的车体结构布置示意图。
图4为本发明大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置采用二冷却模块的车体结构布置示意图。
图5为本发明大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置采用四冷却模块时的并联工作原理图。
图6为三风机冷却模块结构图。
图7为二风机冷却模块结构图。
图8为风机结构图。
图中标记：1-冷却模块，2-补水箱，3-储氢装置，4-进出水管路，5-排气管，6-补水管，7-车体结构；11-防尘网，12-散热器，13-风机；131-通风筒，132-支撑架，133-外转子电机。
具体实施方式
下面结合附图1到图8，对本发明作进一步的说明：
本发明的大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置，如图1所示，包括冷却模块1、补水箱2、进出水管路4、排气管5和补水管6，冷却装置所有部件分散布置在轨道车辆车体结构7的顶部，冷却模块1布置在储氢装置3的侧面，可充分利用车辆空间。
本发明大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置冷却模块1可根据氢燃料电池散热功率需求灵活编组，数量可相应增加或减少，并根据需要采用并联或串联或串联和并联混合方式连接，满足氢燃料电池散热性能和水压力损失要求。
本发明大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置的冷却模块1，包括防尘网11、散热器12和风机13。风机13布置在车体的侧面，冷却空气从车顶部吸入，并从车体侧面排出。
附图中CF表示出风，JCS表示进出水。
本发明大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置的风机13可根据氢燃料电池散热功率需求相应地增加或减少数量。风机13为外转子轴流结构，采用变频控制，可有效节省空间尺寸和功耗。
本发明大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置的风机13包括通风筒131、支撑架132和外转子电机133。外转子电机133的转子和叶片为整体铸铝一体结构。
本发明大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置的散热器12采用铝板翅式结构，内腔采用钝化处理。
本发明的冷却装置采用多个相同结构的冷却模块1进行分散布置，大大增加了通风面积，降低了通风压力损失，与集成式冷却装置相比，在相同散热功率的前提下，功耗可降低30％，噪声可降低10dB(A)。

Claims (9)

1.一种大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置，包括连接有进出水管路(4)的冷却模块(1)，补水箱(2)布置在所述冷却模块(1)同侧，排气管(5)连接所述冷却模块(1)与补水箱(2)，补水管(6)连接所述进出水管路(4)与所述补水箱(2)，其特征在于：冷却装置所有的零部件均分散布置在车体结构(7)的顶部，所述冷却模块(1)布置在储氢装置(3)侧面。
2.根据权利要求1所述的大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置，其特征在于：根据氢燃料电池散热功率决定冷却模块(1)的数量。
3.根据权利要求2所述的大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置，其特征在于：所述冷却模块(1)可采用并联的连接方式。
4.根据权利要求2所述的大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置，其特征在于：所述冷却模块(1)也可采用串联的连接方式。
5.根据权利要求2所述的大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置，其特征在于：所述冷却模块(1)也可采用串联和并联混合的连接方式。
6.根据权利要求1所述的大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置，其特征在于：所述冷却模块(1)，由防尘网(11)、散热器(12)和风机(13)组成，所述风机(13)布置在靠车体结构(7)的侧面。
7.根据权利要求5所述的大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置，其特征在于：所述风机(13)由风筒(131)、支撑架(132)和外转子电机(133)组成。
8.根据权利要求6所述的大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置，其特征在于：所述外转子电机(133)的转子和叶片为整体铸铝一体结构。
9.根据权利要求6所述的大功率氢燃料电池轨道车辆用分散式冷却装置，其特征在于：所述散热器(12)采用铝板翅式结构，内腔采用钝化处理。
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