CN115547626A - 轨道车辆及其冷却装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆及其冷却装置与方法，该冷却装置包括外壳、风机、相变蓄冷换热器、板翅式换热器以及控制单元；相变蓄冷换热器至少包括第一相变蓄冷换热单元，在第一相变蓄冷换热单元的第一入口处设有第一电磁阀；板翅式换热器至少包括第一板翅式换热单元，在第一板翅式换热单元的第二入口处设有第二电磁阀；由第一入口和第二入口组成冷却介质入口，由第一出口和第二出口组成冷却介质出口，各电磁阀、风机分别与控制单元电性连接；控制单元根据环境温度和设定的温度阈值控制各电磁阀和风机的开闭，从而控制相变蓄冷换热器和板翅式换热器的工作状态。本发明可以解决在高温隧道环境下轨道车辆内设备的冷却散热问题。

Description

轨道车辆及其冷却装置与方法

技术领域

本发明属于轨道车辆设备冷却技术领域，尤其涉及一种轨道车辆及其冷却装置与方法。

背景技术

高海拔、高隧道占比、隧道高温热害等恶劣条件对轨道车辆的正常运行会产生较大影响。轨道车辆在运行过程中牵引变流器、牵引变压器等设备会产生大量热量，若不采取有效的散热措施，大量热量聚集在机械间会导致机械间温度升高，进而使机械间内的关键设备加速老化，牵引变压器、牵引变流器等电力部件的绝缘性能下降，对轨道车辆安全平稳运行造成威胁，机车故障频发，对整条线路的正常营运造成影响。

目前，轨道车辆在运行过程中普遍采用风冷方式，即将牵引变流器、牵引变压器的发热量通过冷却水和导热油传送至冷却塔，在冷却塔内设置通风机和板翅式换热器，通过通风机引入外界环境中的冷空气，冷却水和导热油在板翅式换热器中与外界环境中的冷空气进行热交换，使冷却水和导热油得到冷却，进而冷却牵引变流器、牵引变压器等设备或部件。当轨道车辆或电力机车进入高温隧道环境时，由于外界环境中的空气为高温空气，无法冷却水和导热油，普通的风冷方式无法满足恶劣条件下各设备的冷却散热需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轨道车辆及其冷却装置与方法，以解决传统风冷方式无法满足恶劣条件(例如隧道高温热害)下各设备的冷却散热需求问题。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种冷却装置，用于轨道车辆内设备的冷却，所述冷却装置包括：

外壳；

设于所述外壳上的至少一个风机；

位于所述风机下方的相变蓄冷换热器，所述相变蓄冷换热器至少包括第一相变蓄冷换热单元，在所述第一相变蓄冷换热单元上设有第一入口和第一出口，在所述第一入口处设有第一控制阀；

位于所述风机下方的板翅式换热器，所述板翅式换热器至少包括第一板翅式换热单元，在所述第一板翅式换热单元上设有第二入口和第二出口，在所述第二入口处设有第二控制阀；由所述第一入口和第二入口组成第一冷却介质入口，由所述第一出口和第二出口组成第一冷却介质出口；

以及分别与所述第一控制阀、第二控制阀和风机电性连接的控制单元，所述控制单元根据环境温度和设定的温度阈值控制第一控制阀、第二控制阀和风机的开闭，从而控制第一相变蓄冷换热单元和第一板翅式换热单元的工作状态。

优选地，所述板翅式换热器位于所述相变蓄冷换热器的下方。

进一步地，所述相变蓄冷换热器还包括第二相变蓄冷换热单元，在所述第二相变蓄冷换热单元上设有第三入口和第三出口；所述板翅式换热器还包括第二板翅式换热单元，在所述第二板翅式换热单元上设有第四入口和第四出口；由所述第三入口和第四入口组成第二冷却介质入口，由所述第三出口和第四出口组成第二冷却介质出口；

在所述第三入口处设有第三控制阀，在所述第四入口处设有第四控制阀；所述第三控制阀、第四控制阀分别与所述控制单元电性连接，所述控制单元根据环境温度和温度阈值控制第三控制阀、第四控制阀和风机的开闭，从而控制第二相变蓄冷换热单元和第二板翅式换热单元的工作状态。

进一步地，所述第一冷却介质入口和第二冷却介质入口为相同冷却介质入口，或者所述第一冷却介质入口和第二冷却介质入口为不同冷却介质入口。

优选地，所述第一冷却介质入口为冷却水入口，所述第二冷却介质入口为冷却油入口。

进一步地，第一换热单元与第二换热单元采用上下层叠布置或者左右相对布置；其中，所述第一换热单元是指第一相变蓄冷换热单元或第一板翅式换热单元，所述第二换热单元是指第二相变蓄冷换热单元或第二板翅式换热单元。

进一步地，当采用上下层叠布置时，用于冷却温度低的冷却介质的换热单元位于用于冷却温度高的冷却介质的换热单元的上方。

基于同一发明构思，本发明还提供一种如上所述冷却装置的控制方法，包括以下步骤：

获取环境温度；

根据所述环境温度、设定的温度阈值控制相变蓄冷换热器和板翅式换热器的控制阀、风机的开闭，从而控制相变蓄冷换热器和板翅式换热器的工作状态；其中，所述温度阈值包括第一温度阈值和第二温度阈值。

进一步地，当环境温度≤第一温度阈值时，控制板翅式换热器的控制阀和风机开启，控制相变蓄冷换热器的控制阀关闭，使板翅式换热器处于冷却工作状态，相变蓄冷换热器处于蓄冷工作状态；

当第一温度阈值＜环境温度≤第二温度阈值时，控制阀和风机维持当前工作状态，板翅式换热器和相变蓄冷换热器维持当前工作状态；

当第二温度阈值＜环境温度时，控制板翅式换热器的控制阀和风机关闭，控制相变蓄冷换热器的控制阀开启，使板翅式换热器处于不工作状态，相变蓄冷换热器处于冷却或释冷工作状态。

进一步地，所述温度阈值由第一相变蓄冷换热单元内填充的相变材料的相变温度范围来确定。

进一步地，所述相变温度范围由固相线温度和液相线温度来确定；所述第一温度阈值等于固相线温度与控制温差之差，所述第二温度阈值等于液相线温度与控制温差之和。

优选地，所述控制温差等于1℃。

基于同一发明构思，本发明还提供一种轨道车辆，包括如上所述的冷却装置，所述冷却装置的冷却介质入口与冷却回路的出口连接，冷却介质出口与冷却回路的入口连接，所述冷却回路用于收集发热设备的散热量。

有益效果

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明所提供的一种轨道车辆及其冷却装置与方法，当轨道车辆未进入高温环境(即轨道车辆运行在低于第一温度阈值的环境内)时，通过风机引入的冷空气一方面在板翅式换热器内冷却流入的冷却介质，实现设备的有效冷却散热，另一方面在相变蓄冷换热器内将相变材料凝固以积蓄冷量；当轨道车辆进入高温环境(即轨道车辆运行在高于第二温度阈值的环境内)时，关闭风机和板翅式换热器，相变蓄冷换热器内的相变材料发生相变释放冷量，利用释放的冷量冷却流入的冷却介质，实现设备的有效冷却散热。

本发明根据环境温度和设定的温度阈值调整控制阀和风机的开闭实现了相变蓄冷换热器和板翅式换热器的不同工作状态控制，即在极端高温环境下冷却介质仅流入相变蓄冷换热器(蓄冷释冷方式)，而在非高温环境下仅流入板翅式换热器进行风冷，满足了高温段和非高温段的冷却需求，解决了恶劣条件下设备的冷却散热问题。

本发明将相变蓄冷换热器设于风机与板翅式换热器之间，即位于装置的核心区域，使换热管道(或冷却管道)与相变材料耦合成一体，形成紧凑式的相变蓄冷换热器，最大限度地实现了相变材料蓄冷及其管道内冷却介质的热交换，继而实现了有效冷却；

相变蓄冷换热器与板翅式换热器均包括多个换热单元，多个换热单元能够分别对不同温度的冷却介质进行冷却，提高了冷却效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一中冷却装置的结构示意图；

图2是本发明实施例一中同时对牵引变流器和牵引变压器冷却时的连接图。

其中，1-外壳，2-风机，3-相变蓄冷换热器，31-相变材料，4-板翅式换热器，5-第一冷却介质入口，51-第一电磁阀，52-第二电磁阀，6-第二冷却介质入口，61-第三电磁阀，62-第四电磁阀，7-第一冷却介质出口，8-第二冷却介质出口，9-牵引变流器，10-牵引变压器。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

实施例一

如图1所示，本实施例所提供的一种冷却装置，用于轨道车辆内牵引变流器9和牵引变压器10的冷却，该冷却装置包括外壳1、设于外壳1上的至少一个风机2、位于风机2下方的相变蓄冷换热器3、位于风机2下方的板翅式换热器4以及控制单元；相变蓄冷换热器3包括第一相变蓄冷换热单元和第二相变蓄冷换热单元，在第一相变蓄冷换热单元上设有第一入口和第一出口，在第二相变蓄冷换热单元上设有第三入口和第三出口，在第一入口处设有第一电磁阀51，在第三入口处设有第三电磁阀61；板翅式换热器4包括第一板翅式换热单元和第二板翅式换热单元，在第一板翅式换热单元上设有第二入口和第二出口，在第二板翅式换热单元上设有第四入口和第四出口，在第二入口处设有第二电磁阀52，在第四入口处设有第四电磁阀62；由第一入口和第二入口组成第一冷却介质入口5，由第一出口和第二出口组成第一冷却介质出口7；由第三入口和第四入口组成第二冷却介质入口6，由第三出口和第四出口组成第二冷却介质出口8；各电磁阀(即第一电磁阀51～第四电磁阀62)、风机2分别与控制单元电性连接。

控制单元根据环境温度和设定的温度阈值控制各电磁阀和风机2的开闭，从而控制相变蓄冷换热器3和板翅式换热器4的工作状态。

本实施例中，牵引变流器9采用冷却水来冷却，牵引变压器10采用冷却油来冷却，则第一冷却介质入口5为冷却水入口且第一冷却介质出口7为冷却水出口，第二冷却介质入口6为冷却油入口且第二冷却介质出口8为冷却油出口；或者，第一冷却介质入口5为冷却油入口且第一冷却介质出口7为冷却油出口，第二冷却介质入口6为冷却水入口且第二冷却介质出口8为冷却水出口。第一冷却介质入口5和第二冷却介质入口6为不同冷却介质入口。

采用本实施例的冷却装置同时对牵引变流器9和牵引变压器10进行冷却时，如图2所示，冷却水入口与第一冷却回路的出口连接，冷却水出口与第一冷却回路的入口连接，冷却油入口与第二冷却回路的出口连接，冷却油出口与第二冷却回路的入口连接。第一冷却回路是由与牵引变流器9中发热源紧密接触的管道构成，该管道内通有冷却水(冷却介质)，通过冷却水吸收牵引变流器9所产生的热量，并将该热量存储于冷却水内，再通过冷却水在第一冷却回路内的流动将热量带至相变蓄冷换热器3或板翅式换热器4。同理，第二冷却回路是由与牵引变压器10中发热源紧密接触的管道构成，该管道内通有冷却油(冷却介质)，通过冷却油吸收牵引变流器9所产生的热量，并将该热量存储于冷却油内，再通过冷却油在第二冷却回路内的流动将热量带至相变蓄冷换热器3或板翅式换热器4。

在本发明的一个具体实施方式中，相变蓄冷换热器3和板翅式换热器4可以采用上下层叠布置或者左右相对布置。当采用上下层叠布置时，板翅式换热器4位于相变蓄冷换热器3的下方(如图1所示)，结构更为紧凑，当装置处于蓄冷-冷却工作状态时，风机2引入的冷空气先流经相变蓄冷换热器3，有利于相变材料31凝固以积蓄更多冷量，再流入板翅式换热器4，实现板翅式换热器4内的热交换。当采用左右相对布置时，如果仅一个风机2，则风机2位于相变蓄冷换热器3和板翅式换热器4的上方，既有利于相变蓄冷换热器3蓄冷，又便于实现板翅式换热器4内的热交换；也可以在外壳1上布置多个风机2(例如两个风机2)，一个风机2对应相变蓄冷换热器3，另一个风机2对应板翅式换热器4，采用多个风机2既提高了积蓄冷量，又提高了冷却效果。

在本发明的一个具体实施方式中，第一换热单元是指第一相变蓄冷换热单元或第一板翅式换热单元，第二换热单元是指第二相变蓄冷换热单元或第二板翅式换热单元，第一换热单元与第二换热单元采用上下层叠布置或者左右相对布置，能够同时对多种不同温度或多种相同温度的冷却介质(本实施例为两种)进行冷却。

示例性的，在相变蓄冷换热器3内，第一相变蓄冷换热单元和第二相变蓄冷换热单元可以采用上下层叠布置，也可以采用左右相对布置，上下层叠布置结构更为紧凑。当采用上下层叠布置时，用于冷却温度低的冷却介质的换热单元位于用于冷却温度高的冷却介质的换热单元的上方，例如第一相变蓄冷换热单元用于冷却牵引变流器9(冷却介质为冷却水)，第二相变蓄冷换热单元用于冷却牵引变压器10(冷却介质为冷却油)，则第一相变蓄冷换热单元位于第二相变蓄冷换热单元的上方(如图2所示)。

示例性的，在板翅式换热器4内，第一板翅式换热单元和第二板翅式换热单元可以采用上下层叠布置，也可以采用左右相对布置，上下层叠布置结构更为紧凑。当采用上下层叠布置时，用于冷却温度低的冷却介质的换热单元位于用于冷却温度高的冷却介质的换热单元的上方，例如第一板翅式换热单元用于冷却牵引变流器9(冷却介质为冷却水)，第二板翅式换热单元用于冷却牵引变压器10(冷却介质为冷却油)，则第一板翅式换热单元位于第二板翅式换热单元的上方(如图2所示)。

基于同一发明构思，本实施例还提供一种如实施例一所述冷却装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：获取环境温度；

步骤2：根据环境温度、设定的温度阈值控制相变蓄冷换热器和板翅式换热器的电磁阀、风机的开闭，从而控制相变蓄冷换热器和板翅式换热器的工作状态，具体控制过程为：

当环境温度≤第一温度阈值时，控制板翅式换热器的电磁阀(即第二电磁阀和第四电磁阀)和风机开启，控制相变蓄冷换热器的电磁阀(即第一电磁阀和第三电磁阀)关闭，一方面，第一板翅式换热单元和第二板翅式换热单元均处于冷却工作状态，对流入板翅式换热器内的冷却水和冷却油进行冷却(风冷)，实现牵引变流器和牵引变压器的有效冷却；另一方面，由于环境温度(即冷空气温度)低于第一温度阈值，即冷空气温度低于相变材料相变温度的最小值，第一相变蓄冷换热单元和第二相变蓄冷换热单元内填充的相变材料凝固以积蓄冷量，即第一相变蓄冷换热单元和第二相变蓄冷换热单元均处于蓄冷工作状态。冷空气的冷量一方面用于相变材料凝固蓄冷，另一方面用于满足轨道车辆设备(牵引变流器和牵引变压器)的冷却要求。

当相变蓄冷换热器和板翅式换热器采用上下层叠布置时，由风机引入的冷空气先流入相变蓄冷换热器并与相变材料进行热交换，相变材料凝固以积蓄冷量；自相变蓄冷换热器下部出来的冷空气吹入板翅式换热器，来自牵引变流器的冷却水通入第一板翅式换热单元，在板翅式换热器的上部被冷空气冷却，来自牵引变压器的冷却油通入第二板翅式换热单元，在板翅式换热器的下部被冷空气冷却，最后空气从冷却装置底部排出。

当第一温度阈值＜环境温度≤第二温度阈值时，各电磁阀和风机维持当前工作状态。即，当环境温度由小于等于第一温度阈值变为大于第一温度阈值且小于等于第二温度阈值时，板翅式换热器的电磁阀(即第二电磁阀和第四电磁阀)和风机维持开启状态，第一板翅式换热单元和第二板翅式换热单元均维持冷却工作状态；相变蓄冷换热器的电磁阀(即第一电磁阀和第三电磁阀)维持关闭状态，第一相变蓄冷换热单元和第二相变蓄冷换热单元均维持蓄冷工作状态。当环境温度由大于第二温度阈值变为大于第一温度阈值且小于等于第二温度阈值时，板翅式换热器的电磁阀(即第二电磁阀和第四电磁阀)和风机维持关闭状态，第一板翅式换热单元和第二板翅式换热单元均维持不工作状态；相变蓄冷换热器的电磁阀(即第一电磁阀和第三电磁阀)维持开启状态，第一相变蓄冷换热单元和第二相变蓄冷换热单元均维持释冷冷却工作状态。

当第二温度阈值＜环境温度时，控制板翅式换热器的电磁阀(即第二电磁阀和第四电磁阀)和风机关闭，控制相变蓄冷换热器的电磁阀(即第一电磁阀和第三电磁阀)开启，一方面，冷却水和冷却油无法流入板翅式换热器内，第一板翅式换热单元和第二板翅式换热单元均处于不工作状态；另一方面，由于环境温度(即冷空气温度)高于第二温度阈值，即冷空气温度高于相变材料相变温度的最大值，第一相变蓄冷换热单元和第二相变蓄冷换热单元内填充的相变材料溶解释放冷量，对流入相变蓄冷换热器内的冷却水和冷却油进行冷却(释冷冷却)，实现牵引变流器和牵引变压器的有效冷却。例如，来自牵引变流器的冷却水通入第一相变蓄冷换热单元中，在相变蓄冷换热器的上部被第一相变蓄冷换热单元内的相变材料冷却，来自牵引变压器的冷却油通入第二相变蓄冷换热单元中，在相变蓄冷换热器的下部被第二相变蓄冷换热单元内的相变材料冷却。

在本发明的一个具体实施方式中，根据第一相变蓄冷换热单元和第二相变蓄冷换热单元内填充的相变材料的相变温度范围及控制温差来确定温度阈值，以便于根据温度阈值改变第一相变蓄冷换热单元和第二相变蓄冷换热单元的工作状态。即，环境温度低于第一温度阈值时，第一相变蓄冷换热单元和第二相变蓄冷换热单元处于蓄冷状态；环境温度在第一温度阈值和第二温度阈值之间时，各电磁阀和风机维持当前工作状态，板翅式换热器和相变蓄冷换热器维持当前工作状态；环境温度高于第二温度阈值时，第一相变蓄冷换热单元和第二相变蓄冷换热单元处于释冷状态。

本实施例中，相变温度范围由固相线温度和液相线温度来确定；第一温度阈值等于固相线温度与控制温差之差，第二温度阈值等于液相线温度与控制温差之和。示例性的，固相线温度≥36℃，液相线温度≤38℃，控制温度为1℃，则第一温度阈值≥35℃，第二温度阈值≤39℃。

本实施例中，第一温度阈值为35℃，第二温度阈值为38℃。

基于同一发明构思，本实施例还提供一种轨道车辆，包括实施例一所述的冷却装置，冷却装置的冷却水入口与第一冷却回路的出口连接，冷却水出口与第一冷却回路的入口连接，冷却油入口与第二冷却回路的出口连接，冷却油出口与第二冷却回路的入口连接，第一冷却回路用于收集牵引变流器的散热量，第二冷却回路用于收集牵引变压器的散热量。

实施例二

本实施例所提供的一种冷却装置，用于轨道车辆内牵引电机的冷却，该冷却装置包括外壳、设于外壳上的至少一个风机、位于风机下方的相变蓄冷换热器、位于风机下方的板翅式换热器以及控制单元；相变蓄冷换热器包括第一相变蓄冷换热单元，在第一相变蓄冷换热单元上设有第一入口和第一出口，在第一入口处设有第一电磁阀；板翅式换热器包括第一板翅式换热单元，在第一板翅式换热单元上设有第二入口和第二出口，在第二入口处设有第二电磁阀；由第一入口和第二入口组成冷却介质入口，由第一出口和第二出口组成冷却介质出口；各电磁阀(即第一电磁阀和第二电磁阀)、风机分别与控制单元电性连接。

控制单元根据环境温度和设定的温度阈值控制各电磁阀和风机的开闭，从而控制相变蓄冷换热器和板翅式换热器的工作状态。

采用本实施例的冷却装置对牵引电机进行冷却时，冷却介质入口与冷却回路的出口连接，冷却介质出口与冷却回路的入口连接。冷却回路是由与牵引电机中发热源紧密接触的管道构成，该管道内通有冷却介质(例如冷却水)，通过冷却介质吸收牵引电机所产生的热量，并将该热量存储于冷却介质内，再通过冷却介质在冷却回路内的流动将热量带至相变蓄冷换热器或板翅式换热器。

在本发明的一个具体实施方式中，相变蓄冷换热器和板翅式换热器可以采用上下层叠布置或者左右相对布置。当采用上下层叠布置时，板翅式换热器位于相变蓄冷换热器的下方(如图1所示)，结构更为紧凑，当装置处于蓄冷-冷却工作状态时，风机引入的冷空气先流经相变蓄冷换热器，有利于相变材料凝固以积蓄更多冷量，再流入板翅式换热器，实现板翅式换热器内的热交换。当采用左右相对布置时，如果仅一个风机，则风机位于相变蓄冷换热器和板翅式换热器的上方，既有利于相变蓄冷换热器蓄冷，又便于实现板翅式换热器内的热交换；也可以在外壳上布置多个风机(例如两个风机)，一个风机对应相变蓄冷换热器，另一个风机对应板翅式换热器，采用多个风机既提高了积蓄冷量，又提高了冷却效果。

基于同一发明构思，本实施例还提供一种如实施例二所述冷却装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：获取环境温度；

步骤2：根据环境温度、设定的温度阈值控制相变蓄冷换热器和板翅式换热器的电磁阀、风机的开闭，从而控制相变蓄冷换热器和板翅式换热器的工作状态，具体控制过程为：

当环境温度≤第一温度阈值时，控制板翅式换热器的电磁阀(即第二电磁阀)和风机开启，控制相变蓄冷换热器的电磁阀(即第一电磁阀)关闭，一方面，第一板翅式换热单元处于冷却工作状态，对流入板翅式换热器内的冷却介质进行冷却(风冷)，实现牵引电机的有效冷却；另一方面，由于环境温度(即冷空气温度)低于第一温度阈值，即冷空气温度低于相变材料相变温度的最小值，第一相变蓄冷换热单元内填充的相变材料凝固以积蓄冷量，即第一相变蓄冷换热单元处于蓄冷工作状态。冷空气的冷量一方面用于相变材料凝固蓄冷，另一方面用于满足轨道车辆设备(牵引电机)的冷却要求。

当第一温度阈值＜环境温度≤第二温度阈值时，各电磁阀和风机维持当前工作状态。即，当环境温度由小于等于第一温度阈值变为大于第一温度阈值且小于等于第二温度阈值时，板翅式换热器的电磁阀(即第二电磁阀)和风机维持开启状态，第一板翅式换热单元维持冷却工作状态；相变蓄冷换热器的电磁阀(即第一电磁阀)维持关闭状态，第一相变蓄冷换热单元维持蓄冷工作状态。当环境温度由大于第二温度阈值变为大于第一温度阈值且小于等于第二温度阈值时，板翅式换热器的电磁阀(即第二电磁阀)和风机维持关闭状态，第一板翅式换热单元维持不工作状态；相变蓄冷换热器的电磁阀(即第一电磁阀)维持开启状态，第一相变蓄冷换热单元维持释冷冷却工作状态。

当第二温度阈值＜环境温度时，控制板翅式换热器的电磁阀(即第二电磁阀)和风机关闭，控制相变蓄冷换热器的电磁阀(即第一电磁阀)开启，一方面，冷却介质无法流入板翅式换热器内，第一板翅式换热单元处于不工作状态；另一方面，由于环境温度(即冷空气温度)高于第二温度阈值，即冷空气温度高于相变材料相变温度的最大值，第一相变蓄冷换热单元内填充的相变材料溶解释放冷量，对流入相变蓄冷换热器内的冷却介质进行冷却(释冷冷却)，实现牵引电机的有效冷却。

根据第一相变蓄冷换热单元内填充的相变材料的相变温度范围及控制温差来确定温度阈值，以便于根据温度阈值改变第一相变蓄冷换热单元的工作状态。即，环境温度低于第一温度阈值时，第一相变蓄冷换热单元处于蓄冷状态；环境温度在第一温度阈值和第二温度阈值之间时，各电磁阀和风机维持当前工作状态，板翅式换热器和相变蓄冷换热器维持当前工作状态；环境温度高于第二温度阈值时，第一相变蓄冷换热单元处于释冷状态。

本实施例中，相变温度范围由固相线温度和液相线温度来确定；第一温度阈值等于固相线温度与控制温差之差，第二温度阈值等于液相线温度与控制温差之和。示例性的，固相线温度≥36℃，液相线温度≤38℃，控制温度为1℃，则第一温度阈值≥35℃，第二温度阈值≤39℃。

本实施例中，第一温度阈值为35℃，第二温度阈值为39℃。

基于同一发明构思，本实施例还提供一种轨道车辆，包括实施例二所述的冷却装置，冷却装置的冷却介质入口与冷却回路的出口连接，冷却介质出口与冷却回路的入口连接，冷却回路用于收集牵引电机的散热量。

当需要同时对多个牵引电机进行冷却时，在实施例二所述冷却装置的基础上，在相变蓄冷换热器中增加多个相变蓄冷换热单元，在板翅式换热器中增加多个板翅式换热单元，在每个相变蓄冷换热单元和板翅式换热单元的入口处均设置电磁阀，使每个牵引电机对应一个相变蓄冷换热单元和一个板翅式换热单元，通过相变蓄冷换热单元和板翅式换热单元的交替冷却工作实现对单个牵引电机的冷却。

以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冷却装置，用于轨道车辆内设备的冷却，其特征在于，所述冷却装置包括：

外壳；

设于所述外壳上的至少一个风机；

位于所述风机下方的相变蓄冷换热器，所述相变蓄冷换热器至少包括第一相变蓄冷换热单元，在所述第一相变蓄冷换热单元上设有第一入口和第一出口，在所述第一入口处设有第一控制阀；

位于所述风机下方的板翅式换热器，所述板翅式换热器至少包括第一板翅式换热单元，在所述第一板翅式换热单元上设有第二入口和第二出口，在所述第二入口处设有第二控制阀；由所述第一入口和第二入口组成第一冷却介质入口，由所述第一出口和第二出口组成第一冷却介质出口；

以及分别与所述第一控制阀、第二控制阀和风机电性连接的控制单元，所述控制单元根据环境温度和设定的温度阈值控制第一控制阀、第二控制阀和风机的开闭，从而控制第一相变蓄冷换热单元和第一板翅式换热单元的工作状态；

优选地，所述板翅式换热器位于所述相变蓄冷换热器的下方。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：所述相变蓄冷换热器还包括第二相变蓄冷换热单元，在所述第二相变蓄冷换热单元上设有第三入口和第三出口；所述板翅式换热器还包括第二板翅式换热单元，在所述第二板翅式换热单元上设有第四入口和第四出口；由所述第三入口和第四入口组成第二冷却介质入口，由所述第三出口和第四出口组成第二冷却介质出口；

在所述第三入口处设有第三控制阀，在所述第四入口处设有第四控制阀；所述第三控制阀、第四控制阀分别与所述控制单元电性连接，所述控制单元根据环境温度和温度阈值控制第三控制阀、第四控制阀和风机的开闭，从而控制第二相变蓄冷换热单元和第二板翅式换热单元的工作状态。

3.根据权利要求2所述的冷却装置，其特征在于：所述第一冷却介质入口和第二冷却介质入口为相同冷却介质入口，或者所述第一冷却介质入口和第二冷却介质入口为不同冷却介质入口；

优选地，所述第一冷却介质入口为冷却水入口，所述第二冷却介质入口为冷却油入口。

4.根据权利要求2所述的冷却装置，其特征在于：第一换热单元与第二换热单元采用上下层叠布置或者左右相对布置；其中，所述第一换热单元是指第一相变蓄冷换热单元或第一板翅式换热单元，所述第二换热单元是指第二相变蓄冷换热单元或第二板翅式换热单元。

5.根据权利要求4所述的冷却装置，其特征在于：当采用上下层叠布置时，用于冷却温度低的冷却介质的换热单元位于用于冷却温度高的冷却介质的换热单元的上方。

6.一种权利要求1～5中任一项所述冷却装置的控制方法，包括以下步骤：

获取环境温度；

根据所述环境温度、设定的温度阈值控制相变蓄冷换热器和板翅式换热器的控制阀、风机的开闭，从而控制相变蓄冷换热器和板翅式换热器的工作状态；其中，所述温度阈值包括第一温度阈值和第二温度阈值。

7.根据权利要求6所述冷却装置的控制方法，其特征在于：当环境温度≤第一温度阈值时，控制板翅式换热器的控制阀和风机开启，控制相变蓄冷换热器的控制阀关闭，使板翅式换热器处于冷却工作状态，相变蓄冷换热器处于蓄冷工作状态；

当第一温度阈值＜环境温度≤第二温度阈值时，控制阀和风机维持当前工作状态，板翅式换热器和相变蓄冷换热器维持当前工作状态；

当第二温度阈值＜环境温度时，控制板翅式换热器的控制阀和风机关闭，控制相变蓄冷换热器的控制阀开启，使板翅式换热器处于不工作状态，相变蓄冷换热器处于冷却或释冷工作状态。

8.根据权利要求6或7所述冷却装置的控制方法，其特征在于：所述温度阈值由第一相变蓄冷换热单元内填充的相变材料的相变温度范围来确定。

9.根据权利要求8所述冷却装置的控制方法，其特征在于：所述相变温度范围由固相线温度和液相线温度来确定；

所述第一温度阈值等于固相线温度与控制温差之差，所述第二温度阈值等于液相线温度与控制温差之和；

优选地，所述控制温差等于1℃。

10.一种轨道车辆，其特征在于：包括权利要求1～5中任一项所述的冷却装置，所述冷却装置的冷却介质入口与冷却回路的出口连接，冷却介质出口与冷却回路的入口连接，所述冷却回路用于收集发热设备的散热量。

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