CN110398169A - 轨道车辆的换热系统和轨道车辆的换热系统的控制策略 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆的换热系统和轨道车辆的换热系统的控制策略，所述换热系统，换热系统包括：第一换热支路、第二换热支路、换热器、水泵、温度传感器、控制器，第一换热支路和第二换热支路并联连接且两端分别与换热器的两端口相连，第一换热支路和第二换热支路均包括多个串联的换热部，水泵连接在换热器与第一换热支路、第二换热支路之间，温度传感器连接于水泵的入口与换热器的出口端之间，控制器与温度传感器、水泵电连接；控制器设置成在水泵启动时控制水泵处于第一挡，且在T＞T2时控制水泵增加到第二挡，且在T＜T3时控制水泵进入第一挡，T3＜T2。

Description

轨道车辆的换热系统和轨道车辆的换热系统的控制策略

技术领域

本发明属于轨道车辆领域，具体而言，涉及一种轨道车辆的换热系统和该轨道车辆的换热系统的控制策略。

背景技术

轨道车辆换热系统对轨道车辆长期运行有很大的保护作用，其中，轨道车辆换热系统的布置形式不同，换热系统的换热性能及安装成本都会存在明显差异。相关技术中，部分轨道车辆的发热元件使用两个换热器，分别冷却两侧回路，成本高，占用下车体布置空间；部分轨道车辆的每个单独的发热元件均单独设置为一个支路，并联于换热器，每个回路均单独设置水泵，每个发热元件换热器设置有温度传感器，需使用的水泵及温度传感器数量增多，冷却管路布置复杂，冷却系统成本大为增加；另一部分换热系统在主回路上设置有两个水泵，两个水泵为串联布置，当一个水泵失效时，影响每个回路上的散热。且换热系统的水泵的转速固定，机械损失和传热损失大，换热系统故障时不能及时发现处理，存在改进的空间。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种换热系统，所述换热系统可根据换热介质的温度、水泵电流、膨胀水箱的液位对风扇转速、水泵转速进行调节。

根据本发明实施例的轨道车辆的换热系统，所述换热系统包括：第一换热支路、第二换热支路、换热器、水泵、温度传感器、控制器，所述第一换热支路和所述第二换热支路并联连接且两端分别与所述换热器的两端口相连，所述第一换热支路和所述第二换热支路均包括多个串联的换热部，所述水泵连接在所述换热器与所述第一换热支路、所述第二换热支路之间，所述温度传感器连接于所述水泵的入口与所述换热器的出口端之间，所述控制器与所述温度传感器、所述水泵电连接；所述控制器设置成在所述水泵启动时控制所述水泵处于第一挡，且在T＞T2时控制所述水泵增加到第二挡，且在T＜T3时控制所述水泵进入第一挡，T3＜T2，其中T为所述温度传感器检测的温度，T2为预设的水泵第一温度，T3为预设的水泵第二温度。

根据本发明实施例的轨道车辆的换热系统，第一换热支路的多个第一侧发热元件串联，第二换热支路的多个第二侧发热元件串联，且第一换热支路、第二换热支路并联，同时第一换热支路、第二换热支路与换热器、膨胀水箱串联，由此，将换热系统的各个装置通过串并结合的方式连接，可极大地节省换热器的使用成本，同时，控制器可根据温度传感器检测到的换热介质的温度，选择性地调节水泵的转速，由此，不同的温度值对应不同的水泵档位，实现换热系统的高效工作。

根据本发明一个实施例的轨道车辆的换热系统，还包括：风扇，所述风扇朝向所述换热器设置，所述风扇与所述控制器电连接，所述控制器设置成在T＞T4控制所述风扇开启，在T＜T5时控制所述风扇关闭，T5＜T4，其中，T4为预设的风扇第一温度，T5为预设的风扇第二温度。

根据本发明一个实施例的轨道车辆的换热系统，满足：38℃≤T4≤41℃，35℃≤T5≤38℃。

根据本发明一个实施例的轨道车辆的换热系统，所述风扇的转速可调，且所述控制器设置成在T4＜T＜T6时控制所述风扇的转速随T值单调增加，其中T6为预设的风扇第三温度。

根据本发明一个实施例的轨道车辆的换热系统，所述控制器设置成在T≥T6时控制所述风扇的转速保持在最大值。

根据本发明一个实施例的轨道车辆的换热系统，满足：50℃≤T6≤58℃。

根据本发明一个实施例的轨道车辆的换热系统，所述控制器设置成在T≥T1发出高温报警，所述控制器设置成在T2＜T＜T1时控制所述水泵增加到第二挡，其中T1为预设的安全温度。

根据本发明一个实施例的轨道车辆的换热系统，所述控制器设置成在I＞Imax时判断所述水泵故障，在I＜Imin时判断所述水泵空转，其中Imin为预设在所述水泵的最小工作电流，Imax为预设在所述水泵的最大工作电流。

根据本发明一个实施例的轨道车辆的换热系统，0.2A≤Imax-Imin≤0.6A。

根据本发明一个实施例的轨道车辆的换热系统，还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱的两端口与所述换热器的两端口相连。

本发明还提出一种如上述轨道车辆的换热系统的控制策略，所述换热系统包括液位传感器，所述液位传感器用于检测所述膨胀水箱的液位且与所述控制器相连，所述控制策略包括：在所述换热系统通电后，所述水泵进入第一挡，若所述膨胀水箱的液位在预设范围内，所述水泵的电流I满足Imin≤I≤Imax，所述水泵入口处的介质温度T满足T＜T1，则正常起步，其中T1为预设的安全温度，其中Imin为预设在所述水泵的最小工作电流，Imax为预设在所述水泵的最大工作电流。

根据本发明实施例的轨道车辆的换热系统的控制策略，所述控制策略还包括：在正常起步后，若水泵处于第一挡，且所述水泵入口处的介质温度T满足T＞T2，则控制所述水泵切入第二挡；在正常起步后，若水泵处于第二挡，且所述水泵入口处的介质温度T满足T＜T3，则控制所述水泵切入第一挡。

根据本发明实施例的轨道车辆的换热系统的控制策略，所述换热系统还包括风扇，所述风扇朝向所述换热器设置，所述风扇与所述控制器电连接，所述控制策略还包括：在正常起步后，若所述水泵入口处的介质温度T满足T＜T1，所述风扇未工作，且所述水泵入口处的介质温度满足T＞T4，则启动所述风扇；在正常起步后，若所述水泵入口处的介质温度T满足T＜T1，所述风扇在工作，且所述水泵入口处的介质温度T满足T＜T5，则关闭所述风扇；其中，T5＜T4，T4为预设的风扇第一温度，T5为预设的风扇第二温度。

根据本发明实施例的轨道车辆的换热系统的控制策略，所述控制策略还包括：若满足I＜Imin，则判断所述水泵空转，若满足I＞Imax，则判断所述水泵故障；若所述膨胀水箱的液位低于第一预设值，则发出低液位报警；若所述水泵入口处的介质温度T满足T≥T1，则发出高温报警。

所述控制策略与上述的换热系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的换热系统的结构示意图；

图2是根据本发明另一个实施例的换热系统的结构示意图；

图3是根据本发明又一个实施例的换热系统的结构示意图；

图4是根据本发明一些实施例的冷却系统在启动时的控制流程图；

图5是根据本发明一些实施例的冷却系统在正常启动后水泵的控制流程图；

图6是根据本发明一些实施例的冷却系统在正常启动后风扇的控制流程图；

图7是根据本发明另一些实施例的冷却系统在启动时的控制流程图；

图8是根据本发明另一些实施例的冷却系统在起步后液位检测的控制流程图；

图9是根据本发明另一些实施例的冷却系统在起步后水泵电流的控制流程图；

图10是根据本发明另一些实施例的冷却系统在起步后水泵及风扇运转状态的控制流程图；

附图标记：

换热系统100，

换热器1，膨胀水箱2，第一牵引逆变器3，DC/DC4，第一电机5，第二牵引逆变器6，辅助电源7，第二电机8，第一三通阀9，第二三通阀10，第三三通阀11，风扇12，温度传感器13，控制器14，显示屏15，第一支路水泵16，第二支路水泵17，总水泵18。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的轨道车辆的换热系统100，本发明实施例的轨道车辆可以用于跨座式轨道车辆，跨座式指轨道车辆的转向架骑跨在轨道梁上，普通列车通过双轨支撑车体的左右两侧，跨座式轨道车辆通过位于车体中部的轨道梁支撑，且轨道车辆的转向架从两侧向下包覆轨道梁，优选地在一些实施例中，本发明实施例的跨座式轨道车辆可以为单轨式。

如图1-图3所示，根据本发明一个实施例的轨道车辆的换热系统100，轨道车辆的车体第一侧设有多个第一侧发热元件，具体地，如图1-图3所示，多个第一侧发热元件可以包括第一牵引逆变器3、DC/DC4(Direct Current-Direct Curren，直流-直流转换器，转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器)、第一电机5，每个第一侧发热元件均具有对应的第一侧换热部，第一侧换热部用于对对应的第一侧发热元件进行换热，比如，第一电机5的壳体可以设有换热流道，换热流道用于与第一电机5的定子等部件换热，第一电机5的第一侧换热部即包括该换热流道。第一侧换热部可用于降低第一侧的发热元件的温度，或者第一侧换热部可用于提高第一侧的发热元件的温度，即第一侧换热部可用于第一侧的发热元件的加热或散热。

对应地，第一侧换热部包括第一牵引逆变器换热部、DC/DC换热部、第一电机换热部，第一牵引逆变器换热部用于与第一牵引逆变器3进行换热，DC/DC换热部用于与DC/DC4进行换热，第一电机换热部用于与第一电机5进行换热，以实现第一侧的多个发热元件的降温或升温，使得轨道车辆第一侧的各个发热元件均处于稳定、合理的工作温度范围内，提高轨道车辆使用的安全性。

轨道车辆的车体第二侧设有多个第二侧发热元件，具体地，如图1-图3所示，第二侧发热元件包括第二牵引逆变器6、辅助电源7、第二电机8，每个第二侧发热元件均具有对应的第二侧换热部，比如，第二电机8的壳体可以设有换热流道，换热流道用于与第二电机8的定子等部件换热，第二电机的第二侧换热部即包括换热流道。第二侧换热部用于对第二侧的发热元件进行换热，即第二侧换热部可用于第二侧的发热元件的加热或散热。

对应地，第二侧换热部包括第二牵引逆变器换热部、辅助电源换热部、第二电机换热部，第二牵引逆变器换热部用于与第二牵引逆变器6进行换热，辅助电源换热部用于与辅助电源7进行换热，第二电机换热部用于与第二电机8换热，以实现多个第二侧发热元件的降温或升温，使得轨道车辆第二侧的各个发热元件均处于稳定、合理的工作温度范围内，提高轨道车辆使用的安全性。

具体地，如图1-图3所示，换热系统100包括第一换热支路、第二换热支路、膨胀水箱2、水泵。

第一换热支路包括多个串联的第一侧换热部，比如，如图1-图3所示，第一换热支路包括顺次相连的第一牵引逆变器换热部、DC/DC换热部、第一电机换热部，第一换热支路用于与轨道车辆的多个第一侧发热元件换热，以实现换热系统100对第一侧发热元件的有效换热。

第二换热支路包括多个串联的第二侧换热部，比如，如图1-图3所示，第二换热支路包括顺次相连的第二牵引逆变器换热部、辅助电源换热部、第二电机换热部，第二换热支路用于与轨道车辆的多个第二侧发热元件换热，以实现换热系统100对第二侧发热元件的有效换热。

换热器1用于换热系统100与外界气流进行换热，第一换热支路和第二换热支路并联连接，且第一换热支路和第二换热支路两端分别与换热器1的两端口相连，即第一换热支路和第二换热支路共用同一换热器1实现换热，由此，可节省换热系统100所需的换热装置，相比于在第一换热支路和第二换热支路分别单独设置换热器1极大地节省了换热器1的使用成本，提高轨道车辆的经济性。

膨胀水箱2用于向换热系统100中补充换热介质，且膨胀水箱2可将换热系统100内的气体排出，膨胀水箱2的两端口分别与换热器1的两端口相连，即膨胀水箱2的进水端与换热器1的进水端相连，膨胀水箱2的出水端与换热器1的出水端相连，这样，换热器1可对换热系统100中的换热介质起到换热作用，膨胀水箱2安装于换热系统100的上方，便于将换热系统100中的气体排出，防止换热系统100循环回路内的气体过多影响换热介质的换热效率，保证换热系统100的换热性能，通过膨胀水箱2向换热系统100中注水，保证换热系统100内始终有足够的循环水，确保轨道车辆的发热元件得到有效换热。

如图1-图3所示，水泵连接在换热器1与第一换热支路、第二换热支路之间，水泵可对换热系统100中的换热介质提供驱动力，以使换热系统100中的换热介质能够在换热系统100的回路中持续循环，保证换热系统100能够持续地对轨道车辆进行换热。

根据本发明实施例的轨道车辆的换热系统100，通过第一换热支路的多个第一侧换热部可对轨道车辆的第一侧发热元件进行有效换热，第二换热支路的多个第二侧换热部可对轨道车辆的第二侧发热元件进行有效换热，第一换热支路的多个第一侧发热元件串联，第二换热支路的多个第二侧发热元件串联，且第一换热支路、第二换热支路并联，同时第一换热支路、第二换热支路与换热器1、膨胀水箱2串联，由此，将换热系统100的各个装置通过串并结合的方式连接，减少换热器1的数量，可极大地节省换热器1的使用成本，提高换热系统100的经济性，增强换热系统100的实用性。

根据本发明实施例的轨道车辆的换热系统100，每个第一侧发热元件和第二侧发热元件均具有对应的最高工作温度。

多个第一侧发热元件沿第一换热支路的进口端到出口端的布置方向，多个第一侧发热元件的最高工作温度单调不变小，即沿第一换热支路的进口端到出口端的方向布置的相邻的两个第一侧发热元件的最高工作温度相等，或者相邻的两个第一侧发热元件靠近出口端的第一侧发热元件的最高工作温度高于靠近进口端的第一侧发热元件的最高工作温度。

在多个第一侧发热元件包括第一牵引逆变器3、DC/DC4、第一电机5时，第一侧换热部包括第一牵引逆变器换热部、DC/DC换热部、第一电机换热部，第一牵引逆变器换热部用于与第一牵引逆变器3进行换热，DC/DC换热部用于与DC/DC4进行换热，第一电机换热部用于与第一电机5换热，以实现多个第一侧发热元件的降温或升温，使得轨道车辆第一侧的各个发热元件均处于稳定、合理的工作温度范围内，提高轨道车辆使用的安全性。这些换热部可以形成在对应的发热元件的壳体中，或者单独设换热通道。

第一牵引逆变器换热部、DC/DC换热部、第一电机换热部顺次串联，需要说明的是，换热系统100中的换热介质的流动方向与第一牵引逆变器换热部、DC/DC换热部、第一电机换热部顺次串联的方向相同，以使换热介质依次流经第一牵引逆变器换热部、DC/DC换热部、第一电机换热部，进而实现对轨道车辆的多个第一侧发热元件依次进行有效散热，保证换热系统100的换热性能，其中，换热介质可以为乙二醇水溶液，或者为其他的冷却液。

比如，第一牵引逆变器3、DC/DC4、第一电机5沿第一换热支路的进口端到出口端的布置方向，即流经第一换热支路的换热介质依次与第一牵引逆变器3、DC/DC4、第一电机5进行换热，且第一牵引逆变器3、DC/DC4、第一电机5的最高工作温度单调不变小，即DC/DC4的最高工作温度不小于第一牵引逆变器3的最高工作温度，第一电机5的最高工作温度不小于DC/DC4的最高工作温度，需要说明的是，换热介质在第一换热支路中从进口端到出口端温度逐渐升高，这样，DC/DC4可承受与第一牵引逆变器3换热后的换热介质的温度，第一电机5可承受与DC/DC4换热后的换热介质的温度，由此，可避免第一侧发热元件被高温破坏，提高换热系统100的安全性，使得轨道车辆第一侧的多个发热元件的布局更加合理。

多个第二侧发热元件沿第二换热支路的进口端到出口端的布置方向，多个第一侧发热元件的最高工作温度单调不变小，即沿第一换热支路的进口端到出口端的方向布置的相邻的两个第二侧发热元件的最高工作温度相等，或者相邻的两个第二侧发热元件靠近出口端的第二侧发热元件的最高工作温度高于靠近进口端的第二侧发热元件的最高工作温度。

在多个第二侧发热元件包括辅助电源7、第二牵引逆变器6、第二电机8时，第二换热部包括辅助电源换热部、第二牵引逆变器换热部、第二电机换热部，需要说明的是，换热系统100的换热介质的流动方向与辅助电源换热部、第二牵引逆变器换热部、第二电机换热部顺次串联的方向相同，以使换热介质依次流经辅助电源换热部、第二牵引逆变器换热部、第二电机换热部，进而实现对轨道车辆的多个第二侧发热元件依次进行有效散热，保证换热系统100的换热性能。这些换热部可以形成在对应的发热元件的壳体中，或者单独设换热通道

需要说明的是，轨道车辆的第一侧与第二侧分别为车辆前进方向的左、右两侧，比如，轨道车辆的第一侧为车辆前进方向的右侧，轨道车辆的第二侧为车辆前进方向的左侧，或者，轨道车辆的第一侧为车辆前进方向的左侧，轨道车辆的第二侧为车辆前进方向的右侧，由此，通过第一侧换热部与第二侧换热部可对轨道车辆两侧的多个发热元件进行有效散热。

比如，辅助电源7、第二牵引逆变器6、第二电机8沿第二换热支路的进口端到出口端的布置方向，辅助电源7、第二牵引逆变器6、第二电机8的最高工作温度单调不变小，即第二牵引逆变器6的最高工作温度不小于辅助电源7的最高工作温度，第二电机8的最高工作温度不小于第二牵引逆变器6的最高工作温度，这样，第二牵引逆变器6可承受与辅助电源7换热后的换热介质的温度，第二电机8可承受与第二牵引逆变器6换热后的换热介质的温度由此，可避免第二侧发热元件被高温破坏，提高换热系统100的安全性，使得轨道车辆第二侧的多个发热元件的布局更加合理。

优选地，换热器1安装于车体第一侧，即换热器1安装设有第一换热支路的一侧，需要说明的是，第一换热支路中的多个第一侧换热部的水阻较大，即换热介质在第一换热支路中的流通阻力较大，由此，将换热器1安装于车体第一侧可均衡第一换热支路和第二换热支路中换热介质的流量，有效地减小第一换热支路和第二换热支路的流量差，提高换热系统100整体结构设计的合理性。

根据本发明实施例的换热系统100，如图1-图3所示，还包括第一三通阀9、第二三通阀10、第三三通阀11。

其中，如图1-图3所示，第一三通阀9包括三个接口，第一三通阀9的第一个接口与膨胀水箱2相连，其余两个接口分别与第一换热支路的出口端、换热器1的入口端相连，且第一个接口在第一三通阀9的顶部敞开，便于换热系统100排气，由此，第一换热支路流出的换热介质从第一三通阀9的一个接口流入，从另两个接口分别流向膨胀水箱2和换热器1，进而实现第一换热支路的换热介质的换热作用。

如图1-图3所示，第二三通阀10包括三个接口，第二三通阀10的两个接口分别与第一换热支路的进口端、第二换热支路的进口端相连，第三三通阀11包括三个接口，第三三通阀11的三个接口分别与换热器1的出口端、膨胀水箱2、第二三通阀10的另一个接口相连，这样，流经膨胀水箱2和换热器1的换热介质通过第三三通阀11的两个接口进入，且从第三三通阀11的另一个接口流出，再从第二三通阀10的另一个接口流入，进而通过第二三通阀10的两个接口分别流向第一换热支路和第二换热支路，由此，换热系统100的各个装置通过第一三通阀9、第二三通阀10、第三三通阀11连接形成为一个整体，以使得换热系统100连接合理，换热介质的流向明确，提高换热系统100的实用性。

在一些实施例中，如图1-图3所示，换热系统100还包括风扇12、温度传感器13、控制器14、显示屏15。

风扇12朝向换热器1设置，风扇12可加快换热器1周围气流的流速，提高换热器1与周围气流的换热效率，保证换热介质在换热器1内有效换热，且控制器14可调节风扇12的转速，使得换热介质的温度适宜换热系统100的需求。

温度传感器13用于检测换热系统100循环回路中换热介质的温度，如图1-图3所示，温度传感器13连接于水泵的入口与换热器1的出口端之间，以使温度传感器13能够对流向第一换热支路和第二换热支路的换热介质的温度进行有效检测，保证换热介质在合理的温度范围内进入换热支路，避免温度过高的换热介质破坏换热系统100的发热元件，保证发热元件工作环境稳定、安全，提高换热系统100的安全性。

如图3所示，控制器14与温度传感器13、水泵、风扇12相连，控制器14可根据温度传感器13检测到的温度，进而调节水泵的转速，以保证换热介质在换热回路中的流速，提升换热系统100的换热性能，由此，换热系统100可根据换热介质的温度实现换热介质流速的主动调节，实用且安全，显示屏15与控制器14相连，显示屏15可用于显示控制器14接收到的数据信息。

在一个实施例中，如图1和图3所示，水泵包括第一支路水泵16、第二支路水泵17。

第一支路水泵16安装在第一换热支路上，且第一支路水泵16位于第一换热支路的入口端，第二支路水泵17安装在第二换热支路上，且第二支路水泵17位于第二换热支路的入口端，即第一支路水泵16和第二支路水泵17分别通过单独的水泵实现换热介质的驱动，这样，可保证第一换热支路和第二换热支路中的换热介质均具有稳定、充足的驱动力，以使得换热介质在换热系统100中持续换热，提升换热系统100的换热性能，且当一个支路的水泵失效时，另一个支路不受影响，仍可继续保持工作状态。

在另一个实施例中，如图2所示，水泵包括总水泵18。

总水泵18安装在换热器1的出水端口与第一换热支路、第二换热支路的入口端之间，即第一换热支路与第二换热支路共用同一个水泵，这样，可节省安装水泵的费用，且通过调节总水泵18的转速即可实现第一换热支路与第二换热支路中换热介质的流速，使用方便且使用成本较低。

根据本发明另一个实施例的轨道车辆的换热系统100，如图1-图3所示，换热系统100包括：第一换热支路、第二换热支路、换热器1、膨胀水箱2、水泵、温度传感器13、控制器14，第一换热支路和第二换热支路并联连接，且第一换热支路和第二换热支路的两端分别与换热器1的两端口相连，第一换热支路和第二换热支路均包括多个串联的换热部，膨胀水箱2的两端口分别与换热器1的两端口相连，水泵连接在换热器1与第一换热支路、第二换热支路之间，温度传感器13连接于水泵的入口与换热器1的出口端之间，控制器14与温度传感器13、水泵电连接，其中，水泵的转速可调，比如水泵的转速包括至少两个档位，比如，转速包括第一档和第二档，第一挡为水泵转动的中速挡，第二档为水泵转动的高速挡，由此，控制器14可根据温度传感器13检测到的温度对水泵的转速进行有效调整，以保证换热系统100具有良好的换热性能。

由此，第一换热支路的多个第一侧发热元件串联，第二换热支路的多个第二侧发热元件串联，且第一换热支路、第二换热支路并联，同时第一换热支路、第二换热支路与换热器1、膨胀水箱2串联，由此，将换热系统100的各个装置通过串并结合的方式连接，相比于多个发热元件均并联设置，本发明极大地节省了换热器1的布置数量，降低了使用成本。

控制器14设置成在水泵启动时控制水泵处于第一挡，且在T＞T2时控制水泵增加到第二挡，且在T＜T3时控制水泵进入第一挡，T3＜T2，其中T为温度传感器13检测到水泵入口处的换热介质的温度，T2为预设的水泵第一温度，T3为预设的水泵第二温度，其中，44℃≤T2≤48℃，比如，T2＝46℃，40℃≤T3≤44℃，比如，T3＝42℃，由此可根据换热介质的温度对水泵的转速进行调节，以使水泵在不同的温度范围内具有适宜的转速，保证换热系统100的换热性能够满足实际需求。

水泵启动时，水泵处于第一挡转速较低，当温度传感器13检测到换热介质的温度小于预设的安全温度T1且大于水泵第一温度T2时，将水泵调节至转速较高的第二档，使得水泵具有较高的转速，同时提高换热介质在换热系统100中的流动速度，增快发热元件的换热效率，当温度传感器13检测到的温度小于水泵第二温度T3时，控制器14控制水泵进入第一档，避免水泵产生功耗浪费，既节能又实用，由此，水泵在不同的温度范围内具有适宜的转速，提高换热系统100的实用性。

需要说明的是，T1为换热系统100预设的安全温度，控制器14设置成在T≥T1发出高温报警，即T1为换热系统100正常工作的最高温度，当温度传感器13检测到的温度大于或等于T1时，换热系统100发出报警，即换热介质的温度超过最高工作温度，其中，TI满足：62℃≤T1≤68℃，比如，T1＝65℃，温度传感器13检测到的温度超过65℃(T1)时，换热系统100故障报警，控制器14设置成在T2＜T＜T1时控制水泵增加到第二挡，以提供适宜的水泵转速，由此，可保证换热系统100在安全的温度范围内工作，提高换热系统100的安全性。

根据本发明实施例的轨道车辆的换热系统100，第一换热支路的多个第一侧发热元件串联，第二换热支路的多个第二侧发热元件串联，且第一换热支路、第二换热支路并联，同时第一换热支路、第二换热支路与换热器1、膨胀水箱2串联，由此，将换热系统100的各个装置通过串并结合的方式连接，可极大地节省换热器1的使用成本，同时，控制器14可根据温度传感器13检测到的换热介质的温度，选择性地调节水泵的转速，由此，不同的温度值对应不同的水泵档位，实现换热系统100的高效工作。

在一些实施例中，换热系统100还包括风扇12，风扇12朝向换热器1设置，风扇12可加快换热器1周围气流的流速，提高换热器1与周围气流的换热效率，保证换热介质在换热器1内有效换热，风扇12与控制器14电连接，且控制器14可调节风扇12的转速，使得换热介质的温度适宜换热系统100的需求。

具体地，控制器14设置成在T＞T4时，控制器14控制风扇12开启，在T＜T5时控制器14控制风扇12关闭，T5＜T4，其中，T4为预设的风扇第一温度，T5为预设的风扇第二温度，即温度传感器13检测到的温度小于预设的安全温度T1且大于预设的风扇第一温度T4时控制风扇12开启，且在温度传感器13检测到的温度小于风扇第二温度T5时，控制器14控制风扇12关闭。

其中，T4及T5满足：38℃≤T4≤41℃，35℃≤T5≤38℃，比如，T4＝39℃，T5＝37℃，这样，当温度传感器13检测到的温度为小于65℃(T1)同时大于39℃(T4)，风扇12开启且正常运转，温度传感器13检测到的温度小于37℃(T5)时，风扇12停止运转，即换热系统100中的换热介质的温度较低，不需要风扇12促进换热器1换热，此时将风扇12关闭。由此，可保证换热系统100合理运转，避免风扇12做无用功，需要说明的是，风扇第二温度相对较小于风扇第一温度，可防止换热系统100温度波动时，风扇12频繁关闭和开启。

风扇12的转速可调，且控制器14设置成在T4＜T＜T6时控制风扇12的转速随T值单调增加，其中T6为预设的风扇12第三温度，即当T4＜T＜T6时，风扇12的转速随着T值逐渐地增加，实现风扇12的无级调速，使得风扇12的转速随着相变介质的温度相应地变化，保证风扇12可有效促进换热器的换热作用。

控制器14设置成在T≥T6时，控制器14控制风扇12的转速保持在最大值，当然，T6＜T1，风扇12的转速上升到最高温度后，且T6≤T＜T1，风扇12始终保持在最大转速，风扇12最大化地促进换热器1周边气流运动，提高换热器1与周边气流的换热效率，优选地，满足：50℃≤T6≤58℃，比如，T6＝55℃，这样，当39℃＜T＜55℃时，在该温度范围内，风扇12的转速随着温度传感器13检测到的温度呈线性增加，使得风扇12的不同转速可对应温度传感器13检测到的不同温度，进而适应换热系统100的换热需求，保证换热介质得到有效换热，且在换热介质的温度达到55℃(T6)后，风扇保持最大转速转动，有利于提高换热器1的换热效率。

本发明实施例的轨道车辆的换热系统100，控制器14设置成在I＞Imax时判断水泵故障，换热系统100发出故障报警，在I＜Imin时判断水泵空转，换热系统100发出故障报警，其中Imin为预设在水泵的最小工作电流，Imax为预设在水泵的最大工作电流，I为实际工作电流，即当水泵电流的实际工作电流大于最大工作电流时，水泵故障，换热系统100发出故障报警水泵停止工作，当水泵的实际工作电流小于最小工作电流时，水泵空转，换热系统100发出故障报警水泵无法正常运动，由此，当水泵的实际工作电流在最小工作电流与最大工作电流之间时，水泵的电流及工作状态正常。

在一个实施例中，0.2A≤Imax-Imin≤0.6A，可以理解的是，水泵在正常工作时，水泵的实际电流会有一定的波动范围，比如，水泵实际工作电流波动范围为±0.2A，由此，水泵可在正常电流状态下稳定工作，避免换热系统100运行时水泵故障，同时，保证水泵在故障时，操作人员能够及时发现，及时维修，提高换热系统100的安全性。

本发明还提出一种轨道车辆的换热系统100的控制策略。

根据本发明实施例的轨道车辆的换热系统100包括液位传感器，液位传感器用于检测膨胀水箱2的液位，且液位传感器与控制器14相连，以便于控制器14根据液位传感器检测到的液位信号控制换热系统100运行。

在一些实施例中，如图4-图6所示，控制策略包括：

S1、轨道车辆起步后判断膨胀水箱2的液位是否在预设范围内，若不在发出液位报警信号，比如，膨胀水箱2的液位过低或过高均会发出液位报警信号。

S2、若膨胀水箱2的液位在预设范围内，启动水泵，且使水泵处于第一挡，即确认膨胀水箱2的液位在正常工作范围内后，启动水泵，并且控制器14控制水泵在第一档运转，水泵在初启动时中速运转，驱动换热介质在换热系统100中循环。

S3、判断水泵的电流I是否满足Imin≤I≤Imax，即当水泵中速运转后，判断水泵的实际工作电流是否最小工作电流与最大工作电流之间，若不在，水泵故障，发出报警信号，控制程序返回S1，重新判断液位是否正常，循环判断以保证换热系统100的其他步骤正常运行，若在，水泵正常运转，即水泵在合理的电流范围内运转。

当步骤S3判断为否时，水泵的实际工作电流不在最小工作电流与最大工作电流之间时，若满足I＜Imin，则判断水泵空转，若满足I＞Imax，则判断水泵故障，系统发出报警，水泵发生故障需检修，控制程序返回S1，重新判断液位是否正常，循环判断以保证换热系统100的其他步骤正常运行。

S4、步骤S3判断为是则判断水泵入口处的介质温度是否满足T＜T1，当确认水泵工作电流正常后，判断换热介质的温度，若换热介质的温度不小于换热系统100预设的安全温度，则发出故障报警，控制程序返回S1，重新判断液位是否正常，循环判断以保证换热系统100的其他步骤正常运行，若换热介质的温度小于换热系统100预设的安全温度，则水泵正常运转。

S5、步骤S4判断为是则判断水泵是否在第二挡，当确认换热介质的温度在合理的范围内后，判断水泵是否在高速运转。

S61、步骤S5判断为是则判断水泵入口处的介质温度是否满足T＜T3，若水泵在高速运转，则进一步判断水泵入口处的换热介质的温度是否小于水泵第二温度。

S62、步骤S61判断为是则控制水泵切入第一挡，若换热介质的温度小于水泵第二温度，则控制器14控制水泵切换至第一档，即将水泵从高速挡切换至中速挡，以保证水泵在合理的转速范围内运转。

S63、步骤S5判断为否则判断水泵入口处的介质温度是否满足T＞T2，若水泵不在高速运转，则进一步判断水泵入口处的换热介质的温度是否大于水泵第一温度。

S64、步骤S63判断为是则控制水泵切入第二挡，即水泵入口处的换热介质的温度大于水泵第一温度，将水泵切换为高速挡，以保证水泵在合理的转速范围内运转。若S63判断为否，水泵入口处的换热介质的温度不大于水泵第一温度时，则控制程序返回S1，重新判断液位是否正常，循环判断以保证换热系统100的其他步骤正常运行。

进一步地，换热系统100还包括风扇12，风扇12朝向换热器1设置，风扇12与控制器14电连接，风扇12可加快换热器1周围气流的流速，提高换热器1与周围气流的换热效率，保证换热介质在换热器1内有效换热，且控制器14可调节风扇12的转速，使得换热介质的温度适宜换热系统100的需求。

控制策略还包括：

S7、步骤S4判断为是则判断风扇12是否启动，当确认换热介质的温度在合理的范围内后，进一步地确认风扇12是否启动。

S8、步骤S7判断为否则判断水泵入口处的介质温度是否满足T＞T4，若是则启动风扇12，当确认风扇12没有正常启动后，判断换热介质的温度是否大于风扇第一温度，若换热介质的温度大于风扇第一温度，则风扇12正常运转，若换热介质的温度不大于风扇第一温度，则风扇12停止不转动，换热系统100不需要风扇12转动。

S9、步骤S7判断为是则判断水泵入口处的介质温度是否满足T＜T5，若是则关闭风扇12，当确认风扇12正常启动后，判断水泵入口处的换热介质的温度是否小于风扇第二温度，若换热介质的温度小于风扇第二温度，则风扇12关闭不运转，若换热介质的温度不小于风扇第二温度，则控制程序返回S1，重新判断液位是否正常，循环判断以保证换热系统100的其他步骤正常运行。

这样，根据对换热系统100中的膨胀水箱2的液位判断、换热介质的温度判断及水泵工作电流的判断，进而通过控制器14准确地调节水泵转速、风扇12转速，便于实现换热系统100的高效工作，提高换热系统100的实用性。

在另一些实施例中，如图7-图10所示，换热系统100包括液位传感器，液位传感器用于检测膨胀水箱2的液位，且液位传感器与控制器14相连，控制策略包括：

在车辆即将起步时，换热系统100通电后，水泵进入第一挡，即控制器14控制水泵在第一档运转，水泵在初启动时中速运转，驱动换热介质在换热系统100中循环，同时，液位传感器对膨胀水箱2的液位进行检测，若膨胀水箱2的液位不在预设范围内，则换热系统100发出液位报警信号，膨胀水箱2的液位过低或过高均会发出液位报警信号，比如，膨胀水箱2的液位低于第一预设值，则发出低液位报警。若膨胀水箱2的液位在预设范围内，则进一步地判断水泵的电流状况。水泵的电流I满足Imin≤I≤Imax，同时水泵入口处的介质温度T满足T＜T1，则正常起步，其中T1为预设的安全温度，其中Imin为预设在水泵的最小工作电流，Imax为预设在水泵的最大工作电流，若满足I＜Imin，则判断水泵空转，若满足I＞Imax，则判断水泵故障。

如图7所示，需同时判断第一支路水泵16的电流I1和第二支路水泵17的电流I2，若I1满足Imin≤I1≤Imax，则第一支路水泵16处于正常工作状态，即第一支路水泵16的电流I1大于水泵的最小工作电流且小于水泵的最大工作电流，若I1＞Imax，则换热系统100发出故障报警，第一支路水泵16故障处于状态，需进行检修，若I1＜Imin，则换热系统100发出故障报警，第一支路水泵16处于空转状态，需进行检修。

若I2满足Imin≤I2≤Imax，则第二支路水泵17处于正常工作状态，即第二支路水泵17的电流I2大于水泵的最小工作电流且小于水泵的最大工作电流，若I2＞Imax，则换热系统100发出故障报警，第二支路水泵17故障处于状态，需进行检修，若I2＜Imin，则换热系统100发出故障报警，第二支路水泵17处于空转状态，需进行检修。

如图7所示，判断换热系统100液位状况、水泵电流的同时通过温度传感器13检测水泵入口处的介质温度T，若T＞T1，即换热介质的温度大于换热系统100预设的安全温度，则换热系统100发出故障报警，需对换热系统100进行检修，若T＜T1，则换热系统100的工作状态符合车辆起步的要求，若水泵入口处的介质温度T满足T≥T1，则发出高温报警，需对换热系统100进行检修。

由此，当换热系统100的膨胀水箱2的液位处于正常状态时，第一支路水泵16及第二支路水泵17的电流均在合理的电流工作范围内，同时水泵入口处的介质温度满足起步要求，则车辆正常起步，由此，可保证车辆安全起步，开始正常运行。

根据本发明实施例的控制策略还包括：

在正常起步后，若水泵处于第一挡，且水泵入口处的介质温度T满足T＞T2，则控制水泵切入第二挡，即当水泵起步后，若水泵处于中速转动的状态，则进一步地判断水泵入口处的介质温度T是否满足T＞T2，若水泵的实际工作温度大于水泵第一温度，此时，中速转动的水泵不能满足换热系统100的实际换热需求，则应将水泵切换至第二档，即调整水泵处于高速状态，这样，水泵对换热系统100中的换热介质的驱动效率增加，由此，可提高换热系统100的换热效率，满足换热系统100的实时换热需求。

在正常起步后，若水泵处于第二挡，且水泵入口处的介质温度T满足T＜T3，则控制水泵切入第一挡，将当水泵起步后，若水泵处于高速转动的状态，则进一步地判断水泵入口处的介质温度T是否满足T＜T3，若水泵的实际工作温度小于水泵的第二温度，此时，高速转动的水泵的转速过高，对换热系统100的换热做功过剩，应将水泵切换至第一档，即将水泵从高速状态切换至中速状态，这样，水泵对换热介质的驱动速率可有效地适应水泵对换热系统100的换热效率，避免水泵的功率过大，造成功耗浪费，由此，车辆在中的换热介质在不同的温度状态下，水泵应具有相适应的转速，以保证水泵效率更加合理、适用。

换热系统100还包括风扇12，风扇12朝向换热器1设置，风扇12与控制器14电连接，风扇12可加快换热器1周围的空气流速，提高换热器1与周围气流的换热效率，保证换热介质在换热器1内有效换热，且控制器14可调节风扇12的转速，使得换热介质的温度可适应换热系统100的需求。

控制策略还包括：

在正常起步后，若水泵入口处的介质温度T满足T＜T1，风扇12未工作，且水泵入口处的介质温度满足T＞T4，则启动风扇12，T4为预设的风扇12第一温度，当车辆正常起步后，水泵入口处的介质温度T满足T＜T1，即当换热系统100中的换热介质的实际温度小于预设的安全温度时，此时的风扇12的温度若处于停止状态，则进一步地判断水泵入口处的介质温度是否大于预设的风扇12的第一温度，若水泵入口处的介质温度大于预设的风扇12的第一温度，此时，仅依靠换热器1的自身散热已不能满足换热系统100的实际换热需求，应启动风扇12，以提高换热器1与周围空气的换热效率，保证换热系统100整体的换热性能，满足实际换热需求。

在正常起步后，若水泵入口处的介质温度T满足T＜T1，风扇12在工作，且水泵入口处的介质温度T满足T＜T5，则关闭风扇12，T5＜T4，T5为预设的风扇12第二温度，当车辆正常起步后，水泵入口处的介质温度T满足T＜T1，即当换热系统100中的换热介质的实际温度小于预设的安全温度时，此时的风扇12的温度若处于运行状态，则进一步地判断水泵入口处的介质温度是否小于预设的风扇12第二温度，若水泵入口处的介质温度小于预设的风扇12的第二温度，此时，换热系统100中的换热介质的实际温度过低，因此，需将风扇12关闭，避免换热器1的换热效率过高致换热介质的实际温度过低，由此，便于根据水泵入口处的介质温度实时地调节风扇12的运行或关闭，保证换热系统100具有合理的换热性能。

这样，根据对换热系统100中的膨胀水箱2的液位判断、换热介质的温度判断及水泵工作电流的判断，进而通过控制器14准确地调节水泵转速、风扇12转速，便于实现换热系统100的高效工作，提高换热系统100的实用性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种轨道车辆的换热系统，其特征在于，所述换热系统包括：第一换热支路、第二换热支路、换热器、水泵、温度传感器、控制器，所述第一换热支路和所述第二换热支路并联连接且两端分别与所述换热器的两端口相连，所述第一换热支路和所述第二换热支路均包括多个串联的换热部，所述水泵连接在所述换热器与所述第一换热支路、所述第二换热支路之间，所述温度传感器连接于所述水泵的入口与所述换热器的出口端之间，所述控制器与所述温度传感器、所述水泵电连接；

所述控制器设置成在所述水泵启动时控制所述水泵处于第一挡，且在T＞T2时控制所述水泵增加到第二挡，且在T＜T3时控制所述水泵进入第一挡，T3＜T2，其中T为所述温度传感器检测的温度，T2为预设的水泵第一温度，T3为预设的水泵第二温度。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆的换热系统，其特征在于，还包括：风扇，所述风扇朝向所述换热器设置，所述风扇与所述控制器电连接，所述控制器设置成在T＞T4控制所述风扇开启，在T＜T5时控制所述风扇关闭，T5＜T4，其中，T4为预设的风扇第一温度，T5为预设的风扇第二温度。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆的换热系统，其特征在于，满足：38℃≤T4≤41℃，35℃≤T5≤38℃。

4.根据权利要求2所述的轨道车辆的换热系统，其特征在于，所述风扇的转速可调，且所述控制器设置成在T4＜T＜T6时控制所述风扇的转速随T值单调增加，其中T6为预设的风扇第三温度。

5.根据权利要求4所述的轨道车辆的换热系统，其特征在于，所述控制器设置成在T≥T6时控制所述风扇的转速保持在最大值。

6.根据权利要求4所述的轨道车辆的换热系统，其特征在于，满足：50℃≤T6≤58℃。

7.根据权利要求1所述的轨道车辆的换热系统，其特征在于，所述控制器设置成在T≥T1发出高温报警，所述控制器设置成在T2＜T＜T1时控制所述水泵增加到第二挡，其中T1为预设的安全温度。

8.根据权利要求1所述的轨道车辆的换热系统，其特征在于，所述控制器设置成在I＞Imax时判断所述水泵故障，在I＜Imin时判断所述水泵空转，其中Imin为预设在所述水泵的最小工作电流，Imax为预设在所述水泵的最大工作电流。

9.根据权利要求8所述的轨道车辆的换热系统，其特征在于，0.2A≤Imax-Imin≤0.6A。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的轨道车辆的换热系统，其特征在于，还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱的两端口与所述换热器的两端口相连。

11.一种如权利要求10所述的轨道车辆的换热系统的控制策略，其特征在于，所述换热系统包括液位传感器，所述液位传感器用于检测所述膨胀水箱的液位且与所述控制器相连，所述控制策略包括：

在所述换热系统通电后，所述水泵进入第一挡，若所述膨胀水箱的液位在预设范围内，所述水泵的电流I满足Imin≤I≤Imax，所述水泵入口处的介质温度T满足T＜T1，则正常起步，其中T1为预设的安全温度，其中Imin为预设在所述水泵的最小工作电流，Imax为预设在所述水泵的最大工作电流。

12.根据权利要求11所述的轨道车辆的换热系统的控制策略，其特征在于，所述控制策略还包括：

在正常起步后，若水泵处于第一挡，且所述水泵入口处的介质温度T满足T＞T2，则控制所述水泵切入第二挡；

在正常起步后，若水泵处于第二挡，且所述水泵入口处的介质温度T满足T＜T3，则控制所述水泵切入第一挡。

13.根据权利要求11所述的轨道车辆的换热系统的控制策略，其特征在于，所述换热系统还包括风扇，所述风扇朝向所述换热器设置，所述风扇与所述控制器电连接，所述控制策略还包括：

在正常起步后，若所述水泵入口处的介质温度T满足T＜T1，所述风扇未工作，且所述水泵入口处的介质温度满足T＞T4，则启动所述风扇；

在正常起步后，若所述水泵入口处的介质温度T满足T＜T1，所述风扇在工作，且所述水泵入口处的介质温度T满足T＜T5，则关闭所述风扇；

其中，T5＜T4，T4为预设的风扇第一温度，T5为预设的风扇第二温度。

14.根据权利要求11所述的轨道车辆的换热系统的控制策略，其特征在于，所述控制策略还包括：

若满足I＜Imin，则判断所述水泵空转，若满足I＞Imax，则判断所述水泵故障；

若所述膨胀水箱的液位低于第一预设值，则发出低液位报警；

若所述水泵入口处的介质温度T满足T≥T1，则发出高温报警。