CN113147366B - 一种高原型混合动力车冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高原型混合动力车冷却系统，包括冷却风机、用于对第一冷却对象进行冷却的第三循环回路和用于对第二冷却对象进行冷却的冷却循环回路；第三循环回路包括第三换热器，冷却循环回路包括换热器组，第三换热器通过管路与换热器组连通，实现第三循环回路中的热量经第三换热器传递至换热器组中，冷却风机用于对换热器组进行散热。通过第三换热器实现将第三循环回路集成至冷却循环回路中，可极大地节省设备空间、减少辅机消耗和提高系统的利用率；对于高寒的极限工作环境，车辆从柴油动力切换为电力时，冷却风机由高速旋转调制低速旋转，冷却风机无需停机，可避免在柴油动力切换为电力时冷却风机需停机而被冻结的风险。

Description

一种高原型混合动力车冷却系统

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种高原型混合动力车冷却系统。

背景技术

高原高寒环境对于强迫通风冷却的冷却系统而言极其严苛，冷却设备易受高原空气稀薄、高原昼夜温差大、高寒等恶劣天气的影响。对于暴露在空气中的设备极易遭受暴雪或冻雨的影响，在进行动力切换情况下，冷却通风机在不旋转时极有可能在冻雨或者暴雪情况下被冻结，造成系统停机故障。

另外，传统的动车组、电机机车、内燃车变压器冷却系统均采用独立的油冷却系统技术，混合动力车辆需要配置多个冷却系统，这存在冷却系统占用空间大的问题。

综上所述，急需一种高原型混合动力车冷却系统以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种高原型混合动力车冷却系统，旨在解决现有混合动力车辆的冷却系统占用空间大，冷却设备易受高原高寒工作环境影响，在动力切换时冷却风机容易被冻住的情况，具体技术方案如下：

一种高原型混合动力车冷却系统，包括冷却风机、用于对第一冷却对象进行冷却的第三循环回路和用于对第二冷却对象进行冷却的冷却循环回路；所述第三循环回路包括第三换热器，所述冷却循环回路包括换热器组，所述第三换热器通过管路与换热器组连通，实现第三循环回路中的热量经第三换热器传递至换热器组中，所述冷却风机用于对换热器组进行散热。

以上技术方案中优选的，所述冷却循环回路包括并列设置的第一循环回路和第二循环回路，所述换热器组包括第一换热器和第二换热器，所述第一换热器设置于第一循环回路中，所述第二换热器设置于第二循环回路中，所述冷却风机的冷却风依次经过第一换热器和第二换热器；所述第三换热器通过管路与第一换热器或/和第二换热器连通。

以上技术方案中优选的，所述第一冷却对象为变压器，所述第二冷却对象为柴油机；

所述第一循环回路的散热温度低于第二循环回路的散热温度，所述第三换热器通过管路与第一换热器连通。

以上技术方案中优选的，所述柴油机上设有冷却介质流通的第一通道和第二通道，第一通道包括第一出口和第一入口，第二通道包括第二出口和第二入口；所述第一出口通过第三管路与第一换热器的入口连通，所述第一换热器的出口通过第四管路与第一入口连通；所述第二出口通过第五管路与第二换热器的入口连通，所述第二换热器的出口通过第六管路与第二入口连通。

以上技术方案中优选的，所述第三管路和第五管路上分别设有第一膨胀水箱和第二膨胀水箱，所述第一膨胀水箱和第二膨胀水箱上分别设有第一压力调节阀和第二压力调节阀。

以上技术方案中优选的，所述变压器上设有冷却介质流通的第三通道，所述第三通道包括第三出口和第三入口；所述第三出口通过第八管路与第三换热器的一号入口连通，所述第三换热器的一号出口通过第七管路与第三入口连通；所述第三换热器的二号入口通过第二管路与第四管路连通，所述第三换热器的二号出口通过第一管路与第三管路连通；

所述第一管路和第三管路上分别设有第一单向阀和第二单向阀；

所述第八管路上设有循环油泵，所述第一管路上设有循环水泵。

以上技术方案中优选的，所述第七管路上设有膨胀油箱，所述膨胀油箱上设有空气干燥器。

以上技术方案中优选的，所述第三循环回路还包括布赫继电器，所述布赫继电器一端连接膨胀油箱，另一端连接变压器。

以上技术方案中优选的，所述冷却系统设置于车辆顶部，所述车辆顶部设有凹腔，所述冷却系统的底部沉入凹腔中；所述第一膨胀水箱和第二膨胀水箱设置于冷却系统的最高位置处，所述第一膨胀水箱和第二膨胀水箱内部均设有液位传感器。

以上技术方案中优选的，所述冷却风机的叶轮表面设有纳米涂层，纳米涂层接触角大于105°。

应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

本发明的冷却系统通过第一循环回路和第二循环回路对柴油机进行冷却，实现了柴油机高温、低温的复合冷却需求；通过第三换热器实现将第三循环回路集成至冷却循环回路中，实现了变压器冷却与柴油机冷却的集成，可极大地节省设备空间、减少辅机消耗和提高系统的利用率；对于高寒的极限工作环境，车辆从柴油动力切换为电力时，冷却风机由高速旋转调制低速旋转，冷却风机无需停机，可避免在柴油动力切换为电力时冷却风机需停机而被冻结的风险。

对于高原型动力集中动车组车辆，由于集成了电力和柴油动力，整车的布置空间受到限制，采用将冷却系统设置于车辆顶部，可极大解放车辆机械间的空间布置，为整车资源整合提供了条件。

在所述冷却风机的叶轮表面设有纳米涂层，纳米涂层接触角大于105°，增加叶轮表面的疏水性，可避免水滴在叶轮表面汇集导致冻结而造成的故障，很好的适应高寒的工作环境。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明冷却系统的原理图；

其中，101、冷却风机，102、第一换热器，103、第二换热器，104、柴油机，105、变压器，106、第三换热器，107、循环油泵，108、循环水泵，109、膨胀油箱，110、空气干燥器，111、第一膨胀水箱，112、第二膨胀水箱，113、第一压力调节阀，114、第二压力调节阀，115、第一管路，116、第二管路，117、第三管路，118、第四管路，119、第五管路，120、第六管路，121、第七管路，122、第八管路，123、冷却风，124、第一单向阀，125、第二单向阀，126、布赫继电器。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例1：

参见图1，一种高原型混合动力车冷却系统，包括冷却风机101、用于对第一冷却对象进行冷却的第三循环回路和用于对第二冷却对象进行冷却的冷却循环回路；所述第三循环回路包括第三换热器106，所述冷却循环回路包括换热器组，所述第三换热器106通过管路与换热器组连通，实现第三循环回路中的热量经第三换热器106传递至换热器组中，所述冷却风机101用于对换热器组进行散热。具体地，所述第一冷却对象和第二冷却对象来自两个不同的动力组成。

优选的，所述冷却循环回路包括并列设置的第一循环回路和第二循环回路，所述换热器组包括第一换热器102和第二换热器103，所述第一换热器102设置于第一循环回路中，所述第二换热器103设置于第二循环回路中，所述冷却风机101的冷却风123依次经过第一换热器102和第二换热器103，即冷却风123依次与第一换热器、第二换热器进行热交换，然后再进入大气，从而实现将第一换热器、第二换热器的热量带走；所述第三换热器106通过管路与第一换热器102或/和第二换热器103连通。

本实施例中优选的，所述第一冷却对象为变压器105，所述第二冷却对象为柴油机104。

所述第一循环回路的散热温度低于第二循环回路的散热温度，即第一循环回路为低温循环回路，第二循环回路为高温循环回路，通过第一循环回路和第二循环回路兼顾柴油机的高温、低温的复合冷却，所述第三换热器106通过管路与第一换热器102连通。本实施例中优选的，所述第一循环回路和第二循环回路中的冷却介质为冷却水，所述第三循环回路中的冷却介质为冷却油，所述第三换热器为油水换热器，所述第一换热器、第二换热器为水换热器。

详见图1，所述柴油机104上设有冷却介质流通的第一通道和第二通道，第一通道包括第一出口和第一入口，第二通道包括第二出口和第二入口；所述第一出口通过第三管路117与第一换热器102的入口连通，所述第一换热器102的出口通过第四管路118与第一入口连通，从而构成第一循环回路；所述第二出口通过第五管路119与第二换热器103的入口连通，所述第二换热器103的出口通过第六管路120与第二入口连通，从而构成第二循环回路。

所述第三管路117和第五管路119上分别设有第一膨胀水箱111和第二膨胀水箱112，所述第一膨胀水箱111和第二膨胀水箱112上分别设有第一压力调节阀113和第二压力调节阀114，所述第一压力调节阀和第二压力调节阀用于维持系统压力稳定。

所述变压器105上设有冷却介质流通的第三通道，所述第三通道包括第三出口和第三入口，所述第三出口通过第八管路122与第三换热器106的一号入口连通，所述第三换热器106的一号出口通过第七管路121与第三入口连通，从而构成第三循环回路；所述第三换热器106的二号入口通过第二管路116与第四管路118连通，所述第三换热器106的二号出口通过第一管路115与第三管路117连通。

所述第一管路115和第三管路117上分别设有第一单向阀124和第二单向阀125，通过第一单向阀和第二单向阀确保第一循环回路和第三循环回路正常切换，两个循环回路工作互不影响。

进一步地，所述第二管路116和第一管路115内部的冷却介质与第一循环回路中的冷却介质相同，均为冷却液；在第三换热器中，第三循环回路中的冷却油在第三换热器中与冷却液进行热交换，冷却液将冷却油的热量带走进入到第一换热器中，然后在通过第一换热器与冷却风进行热交换，从而实现对变压器散热的目的。

优选的，所述第八管路122上设有循环油泵107，所述第一管路115上设有循环水泵108。所述循环油泵和循环水泵用于为循环回路提供动力。

优选的，所述第七管路121上设有膨胀油箱109，所述膨胀油箱109上设有空气干燥器110。所述膨胀油箱109用于防止由于温度变化对冷却系统造成影响。

进一步优选的，所述第三循环回路还包括布赫继电器126，所述布赫继电器一端连接膨胀油箱109，另一端连接变压器105，布赫继电器用于为系统由于故障引起的突发流速过高或者大量的气体聚集故障时提供信号。

优选的，所述冷却系统设置于车辆顶部，所述车辆顶部设有凹腔，所述冷却系统的底部沉入凹腔中，具体地，冷却系统通过安装梁与车辆顶部梁固定连接。

所述第一膨胀水箱和第二膨胀水箱设置于冷却系统的最高位置处，所述第一膨胀水箱和第二膨胀水箱内部均设有液位传感器，优选第一膨胀水箱和第二膨胀水箱为一个膨胀水箱组件，在结构强度情况下，极大节省了膨胀水箱的安装空间，缩小了冷却系统的尺寸。

所述高原型混合动力动车组冷却系统布置于车辆顶部，对于高寒地段车辆运行特性可知，对于暴露在空气中的设备极易遭受暴雪或冻雨的影响，对于置于车辆顶部的冷却风机，极有可能在冻雨或者暴雪情况下导致叶轮表面存在积液而冻结，因此本实施例中，在所述冷却风机101的叶轮表面设有纳米涂层，纳米涂层接触角大于105°，增加叶轮表面的疏水性，可避免水滴在叶轮表面汇集导致冻结而造成的故障。

本实施例中冷却风机的数量为多个，所述冷却风机采用轴流通风方式；所述冷却风机的电机可采用永磁、变频电机，可实现冷却风机的无极变速运转；系统可根据实际冷却需求对冷却风机性能进行控制，可有效的提高系统的效率和可靠性，降低了系统辅机消耗，节省了系统能源。

应用本实施例的技术方案，具体是：

车辆为柴油动力工作时通过第一循环回路和/或第二循环回路进行散热，冷却风机可根据散热量调整运转的转速。

车辆从柴油动力切换为电力时，柴油机系统停止工作，柴油动力切换为电力牵引，变压器启动工作。对于冷却系统而言，循环油泵107以及循环水泵108开始工作，第三循环回路开始工作，在第三换热器106中实现热交换，循环水泵108将热交换之后的冷却液输送至第一换热器102，冷却风与第一换热器102进行热交换将冷却液进行冷却，冷却后的冷却液继续通过第二管路116流回第三换热器106进行热交换，从而实现对变压器105进行持续冷却；在柴油动力切换为电力工作时，冷却风机101由高速运转切换为低速运转，整个工作过程中冷却风机不需要停机，防止了冷却风机被冻住的情况。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高原型混合动力车冷却系统，其特征在于，包括冷却风机(101)、用于对第一冷却对象进行冷却的第三循环回路和用于对第二冷却对象进行冷却的冷却循环回路；所述第三循环回路包括第三换热器(106)，所述冷却循环回路包括换热器组，所述第三换热器(106)通过管路与换热器组连通，实现第三循环回路中的热量经第三换热器(106)传递至换热器组中，所述冷却风机(101)用于对换热器组进行散热；所述第一冷却对象和第二冷却对象来自两个不同的动力组成；

所述冷却循环回路包括并列设置的第一循环回路和第二循环回路，所述换热器组包括第一换热器(102)和第二换热器(103)，所述第一换热器(102)设置于第一循环回路中，所述第二换热器(103)设置于第二循环回路中，所述冷却风机(101)的冷却风(123)依次经过第一换热器(102)和第二换热器(103)；

所述第一循环回路的散热温度低于第二循环回路的散热温度，所述第三换热器(106)通过管路与第一换热器(102)连通。

2.根据权利要求1所述的高原型混合动力车冷却系统，其特征在于，所述第一冷却对象为变压器(105)，所述第二冷却对象为柴油机(104)。

3.根据权利要求2所述的高原型混合动力车冷却系统，其特征在于，所述柴油机(104)上设有冷却介质流通的第一通道和第二通道，第一通道包括第一出口和第一入口，第二通道包括第二出口和第二入口；所述第一出口通过第三管路(117)与第一换热器(102)的入口连通，所述第一换热器(102)的出口通过第四管路(118)与第一入口连通；所述第二出口通过第五管路(119)与第二换热器(103)的入口连通，所述第二换热器(103)的出口通过第六管路(120)与第二入口连通。

4.根据权利要求3所述的高原型混合动力车冷却系统，其特征在于，所述第三管路(117)和第五管路(119)上分别设有第一膨胀水箱(111)和第二膨胀水箱(112)，所述第一膨胀水箱(111)和第二膨胀水箱(112)上分别设有第一压力调节阀(113)和第二压力调节阀(114)。

5.根据权利要求4所述的高原型混合动力车冷却系统，其特征在于，所述变压器(105)上设有冷却介质流通的第三通道，所述第三通道包括第三出口和第三入口；所述第三出口通过第八管路(122)与第三换热器(106)的一号入口连通，所述第三换热器(106)的一号出口通过第七管路(121)与第三入口连通；所述第三换热器(106)的二号入口通过第二管路(116)与第四管路(118)连通，所述第三换热器(106)的二号出口通过第一管路(115)与第三管路(117)连通；

所述第一管路(115)和第三管路(117)上分别设有第一单向阀(124)和第二单向阀(125)；

所述第八管路(122)上设有循环油泵(107)，所述第一管路(115)上设有循环水泵(108)。

6.根据权利要求5所述的高原型混合动力车冷却系统，其特征在于，所述第七管路(121)上设有膨胀油箱(109)，所述膨胀油箱(109)上设有空气干燥器(110)。

7.根据权利要求6所述的高原型混合动力车冷却系统，其特征在于，所述第三循环回路还包括布赫继电器(126)，所述布赫继电器(126)一端连接膨胀油箱(109)，另一端连接变压器(105)。

8.根据权利要求7所述的高原型混合动力车冷却系统，其特征在于，所述冷却系统设置于车辆顶部，所述车辆顶部设有凹腔，所述冷却系统的底部沉入凹腔中；所述第一膨胀水箱和第二膨胀水箱设置于冷却系统的最高位置处，所述第一膨胀水箱和第二膨胀水箱内部均设有液位传感器。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的高原型混合动力车冷却系统，其特征在于，所述冷却风机(101)的叶轮表面设有纳米涂层，纳米涂层接触角大于105°。

Images