CN220662215U - 一种电力机车整车热管理系统及电力机车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电力机车整车热管理系统及电力机车，包括电池冷却系统和空调系统，所述电池冷却系统与空调系统中的冷却液分别独立循环，所述电池冷却系统与空调系统通过换热器进行热量交换，所述电池冷却系统与空调系统通中分别设有第一散热器和第二散热器，所述第一散热器和第二散热器共用散热风机。本实用新型提供的电力机车整车热管理系统及电力机车采用独立的冷却液循环方法，电池冷却系统和空调系统可以通过换热器进行热量交换，大大提高了冷却效益；第一散热器和第二散热器共用散热风机，合理利用空间，减少了热管理系统对电力机车空间的占用。

Description

一种电力机车整车热管理系统及电力机车

技术领域

本实用新型属于车辆热管理系统技术领域，尤其涉及一种电力机车整车热管理系统及电力机车。

背景技术

目前，电力机车的热管理系统分为是完全独立的两个系统，包括动力电池冷却系统和驾驶舱空调系统，制冷设备占用空间大，同时增加了整车重量，运行过程中设备能源浪费严重，电池的热量全部浪费，不能实现回收利用。

鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是为了解决上述技术问题，提供一种电力机车整车热管理系统及电力机车。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

本实用新型的第一个技术方案为一种电力机车整车热管理系统，包括电池冷却系统和空调系统，所述电池冷却系统与空调系统中的冷却液分别独立循环，所述电池冷却系统与空调系统通过换热器进行热量交换，所述电池冷却系统与空调系统通中分别设有第一散热器和第二散热器，所述第一散热器和第二散热器共用散热风机。

在一些实施方式中，所述空调系统包括：

主循环管路，包括压缩机系统、冷凝器、第一散热器以及第一膨胀阀；

和，辅助循环管路，包括第二膨胀阀，所述辅助循环管路与换热器连接。

在一些实施方式中，所述压缩机系统通过四通阀连接于主循环管路中。

在一些实施方式中，所述压缩机系统包括压缩机和气液分离器，所述气液分离器的出口连接于压缩机的入口，压缩机的出口连接于四通阀的第一接口，气液分离器的入口连接于四通阀的第三接口。

在一些实施方式中，所述辅助循环管路的第一端连接于冷凝器的出口；

所述辅助循环管路的第二端包括第一支路和第二支路，所述第一支路连接于四通阀的第二接口，所述第二支路连接于四通阀的第四接口。

在一些实施方式中，在所述第一支路上设有第一电磁阀，在第二支路上设有第二电磁阀。

在一些实施方式中，在所述主循环管路中，冷凝器的出口连接有第三电磁阀。

在一些实施方式中，所述电池冷却系统包括电池系统、水泵以及第一散热器。

在一些实施方式中，所述电池冷却系统中包括旁通支路，所述旁通支路上设置有第四电磁阀，当旁通支路开启时，电池冷却系统中的冷却液绕过第一散热器流动。

本实用新型的第二个技术方案为一种电力机车，包括如上所述的电力机车整车热管理系统。

本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型提供的电力机车整车热管理系统及电力机车采用独立的冷却液循环方法，电池冷却系统和空调系统可以通过换热器进行热量交换，大大提高了冷却效益；第一散热器和第二散热器共用散热风机，合理利用空间，减少了热管理系统对电力机车空间的占用。

2.本实用新型提供的电力机车整车热管理系统及电力机车采用主循环管路和辅助循环管路的配置方式，使空调系统能够更有效地进行热管理。主循环管路与压缩机系统、冷凝器、第一散热器以及第一膨胀阀相连接，能够稳定和持续地提供冷却效果，辅助循环管路通过与换热器连接，可以更加高效地进行热量转移，提高了整体的冷却效率。

3.本实用新型提供的电力机车整车热管理系统及电力机车，压缩机系统通过四通阀连接在主循环管路中，可以方便地调整和控制冷媒的流向和流速，从而灵活地调整冷却效果。

4.本实用新型提供的电力机车整车热管理系统及电力机车，通过在电池冷却系统中包括旁通支路，并在其上设置第四电磁阀，可以在需要时让冷却液绕过第一散热器流动，既保证了冷却效果，又提高了冷却液的使用效率。

5.本实用新型提供的电力机车整车热管理系统及电力机车，有效地解决电力机车在运行过程中可能出现的热管理问题，保证了电力机车的正常运行，避免了因温度过高而可能导致的设备故障，延长了电力机车的使用寿命，同时也提高了电力机车的运行效率和节能效果。

附图说明

附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，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附图。在附图中：

图1是本实用新型电力机车整车热管理系统原理图；

图2是本实用新型电力机车整车热管理系统在实施例3工况下工作原理图；

图3是本实用新型电力机车整车热管理系统在实施例4工况下的工作原理图；

图4是本实用新型电力机车整车热管理系统在实施例5工况下的工作原理图；

图5是本实用新型电力机车整车热管理系统在实施例6工况下工作原理图。

附图标记说明：

100、空调系统；101、压缩机；102、气液分离器；103、四通阀；1031、第一接口；1032、第二接口；1033、第三接口；1034、第四接口；104；冷凝器；105换热器；106、第一电磁阀；107、第二电磁阀；108、第三电磁阀；109、第一膨胀阀；110、第二膨胀阀；111、第二散热器；112、散热风机；

200、电池冷却系统；201、电池系统；202、水泵；203、第一散热器；204、第四电磁阀。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

[实施例1]

本实施例提供一种电力机车整车热管理系统，包括电池冷却系统200和空调系统100，电池冷却系统200与空调系统100中的冷却液分别独立循环，优选的，在电池冷却系统200中冷却液为水，在空调系统100中冷却液为冷媒。

进一步的，电池冷却系统200与空调系统100通过换热器105进行热量交换，本实施例中采用板式换热器105，电池冷却系统200与空调系统100的管路分别连接入换热器105的两个换热端进行热量交换。

进一步的，电池冷却系统200与空调系统100通中分别设有第一散热器203和第二散热器111，本实施例中，为了节省热管理系统对空间的占用，减少重量，第一散热器203和第二散热器111共用同一台散热风机112。

在一些实施方式中，空调系统100包括：

主循环管路，包括压缩机101系统、冷凝器104、第一散热器203以及第一膨胀阀109；

和，辅助循环管路，包括第二膨胀阀110，辅助循环管路与换热器105连接。

进一步的，压缩机101系统通过四通阀103连接于主循环管路中。

进一步的，压缩机101系统包括压缩机101和气液分离器102，气液分离器102的出口连接于压缩机101的入口，压缩机101的出口连接于四通阀103的第一接口1031，气液分离器102的入口连接于四通阀103的第三接口1033。

进一步的，辅助循环管路的第一端连接于冷凝器104的出口；

辅助循环管路的第二端包括第一支路和第二支路，第一支路连接于四通阀103的第二接口1032，第二支路连接于四通阀103的第四接口1034。

进一步的，在第一支路上设有第一电磁阀106，在第二支路上设有第二电磁阀107。

进一步的，在主循环管路中，冷凝器104的出口连接有第三电磁阀108。

本实施例中，通过设置第一至第三电磁阀108的开闭，来调整空调系统100中冷媒的循环路径，并且控制空调系统100制冷或者制热。具体的在以下实施例中进行说明。

在一些实施方式中，电池冷却系统200包括电池系统201、水泵202以及第一散热器203。

在一些实施方式中，电池冷却系统200中包括旁通支路，旁通支路上设置有第四电磁阀204，当旁通支路开启时，电池冷却系统200中的冷却液绕过第一散热器203流动。当然，这里也可以选择使用三通阀来控制冷却液的流向，这是本领域技术人员能够做出的调整，在此不做赘述。

[实施例2]

本实施例提供一种电力机车，包括如上的电力机车整车热管理系统。

[实施例3]

本实施例具体说明下列工况：夏季室外温度较高，驾驶室需要制冷，电池需要制冷。

如图2所示，本实施例中，电力机车整车热管理系统工作时，四通阀103调整为第一接口1031和第二接口1032连通，第三接口1033和第四接口1034连通，第一电磁阀106关闭，第二电磁阀107和第三电磁阀108开启，冷媒流向按照箭头指示方向进行流动。

压缩机101输出高温高压的气态冷媒，经过四通阀103后流经过冷凝器104，高温高压的气体液化放热，变成中温高压的液态，经过第三电磁阀108，之后分为两路，其中：

一路沿着主循环管路，流经第一膨胀阀109后进入第二散热器111，冷媒迅速蒸发吸热变为低温低压气体，散热风机112启动将冷气输送至车厢，冷媒则沿着主循环管路，经过四通阀103的第四接口1034及第三接口1033，经过气液分离器102后气体被压缩机101吸入，完成循环；

另一路沿着辅助循环管路，流经第二膨胀阀110后进入换热器105，冷媒迅速蒸发吸热变为低温低压气体，经过换热器105将冷量转移至电池冷却系统200中，之后冷媒沿着辅助循环管路，经过第二电磁阀107后汇入主循环管路，经过四通阀103的第四接口1034及第三接口1033，经过气液分离器102后气体被压缩机101吸入，完成循环。

电池冷却系统200中水泵202启动，管路中的冷却水不断循环为电池系统201降温，在流经换热器105时水吸收空调系统100传递来的冷量而降温，能够更好的为电池系统201降温，同时第四电磁阀204开启，冷却水绕过第一散热器203，一方面增加冷却水的流速提高换热效率，另一方面防止第一散热器203温度上升影响车厢温度。

第一膨胀阀109和第二膨胀阀110均根据电池系统201和驾驶室车厢内的冷量需求进行调节开度，达到全部制冷的功能要求。

[实施例4]

本实施例具体说明下列工况：冬季室外温度很低，驾驶室需要强制热，电池需要制热。

如图3所示，本实施例中，电力机车整车热管理系统工作时，四通阀103调整为第一接口1031和第三接口1033连通，第二接口1032和第四接口1034连通，第一电磁阀106关闭，第二电磁阀107和第三电磁阀108开启，第四电磁阀204开启或关闭，冷媒流向按照箭头指示方向进行流动。

压缩机101输出高温高压的气态冷媒，经过四通阀103后分为两路，其中：

一路沿着主循环管路，流经第二散热器111，高温高压的气体液化放热，变成中温高压的液态，散热风机112启动将热空气吹入车厢，冷媒经过第一电子膨胀阀后，沿着主循环管路流经第三电磁阀108，再经过冷凝器104，液态冷媒迅速蒸发吸热成为低温低压气体，经过四通阀103的第二接口1032和第四接口1034，通过气液分离器102将气体分离出后被压缩机101吸入，完成循环；

另一路沿着辅助循环管路，流经第二电磁阀107后经过换热器105，高温高压的气体液化放热，变成中温高压的液态，换热器105将热量转移到另一端的电池冷却系统200中，冷媒继续流经第二膨胀阀110，汇入主循环管路后，流经第三电磁阀108，再经过冷凝器104，液态冷媒迅速蒸发吸热成为低温低压气体，经过四通阀103的第二接口1032和第四接口1034，通过气液分离器102将气体分离出后被压缩机101吸入，完成循环。

电池冷却系统200中水泵202启动，管路中的冷却水不断循环，在流经换热器105时水吸收空调系统100传递来的热而升温，这样就可以为电池系统201升温以保持电池系统201在低温环境中稳定运行。

此时若第四电磁阀204开启，则水绕过第一散热器203，一方面增加水的流速提高换热效率，另一方面减少电池冷却系统200中的热量散失；若第四电磁阀204关闭，则水流经第一散热器203，散热风机112可以将第一散热器203的热量部分输入到车厢，起到辅助加热的效果。

第一膨胀阀109和第二膨胀阀110均根据电池系统201和驾驶室车厢内的冷量需求进行调节开度，达到全部制热的功能要求。

[实施例5]

本实施例具体说明下列工况：冬季室外温度较低，驾驶室需要弱制热，电池需要制冷。

本实施例中，电力机车整车热管理系统工作时，空调系统100关闭，第四电磁阀204关闭，电池系统201散热，水泵202启动，冷却水在电池散热系统中循环，吸收电池系统201散发的热量，流经第一散热器203，散热风机112将热量带进车厢内进行加热，既满足了电池的散热要求，同时也满足了车厢内制热的需求，达到了节能的目的。

在一些情况下，电池系统201散热的热量可能不满足车厢需求，此时可以启动空调系统100对车厢进行制热。

如图4所示，此时四通阀103调整为第一接口1031和第四接口1034连通，第二接口1032和第三接口1033连通，第一电磁阀106开启，第二电磁阀107和第三电磁阀108关闭，第四电磁阀204开启或关闭，冷媒流向按照箭头指示方向进行流动。

压缩机101输出高温高压的气态冷媒，经过四通阀103第一接口1031和第四接口1034沿着主循环管路，流经第二散热器111，高温高压的气体液化放热，变成中温高压的液态，散热风机112启动将热空气吹入车厢，冷媒经过第一电子膨胀阀后，沿着主循环管路流入辅助循环管路，流经第二膨胀阀110后经过换热器105，液态冷媒迅速蒸发吸热成为低温低压气体，经过第一电磁阀106，通过四通阀103的第二接口1032和第三接口1033，通过气液分离器102将气体分离出后被压缩机101吸入，完成循环。

电池冷却系统200中水泵202启动，管路中的冷却水不断循环，在流经换热器105时水吸收空调系统100传递来的热而升温，这样就可以为电池系统201升温以保持电池系统201在低温环境中稳定运行。优选开启第四电磁阀204，水绕过第二散热器111以减少电池系统201热量散失。

第一膨胀阀109和第二膨胀阀110均根据电池系统201和驾驶室车厢内的冷量需求进行调节开度，达到全部制热的功能要求。

[实施例6]

本实施例具体说明下列工况：春秋季节室外温度适宜，驾驶室需要通风，电池需要制冷。

如图5所示，本实施例中，电力机车整车热管理系统工作时，四通阀103调整为第一接口1031和第二接口1032连通，第三接口1033和第四接口1034连通，第一电磁阀106关闭，第二电磁阀107和第三电磁阀108开启，第一膨胀阀109完全关闭，冷媒流向按照箭头指示方向进行流动。

压缩机101输出高温高压的气态冷媒，经过四通阀103第一接口1031和第二接口1032后流经过冷凝器104，高温高压的气体液化放热，变成中温高压的液态，经过第三电磁阀108后流入辅助循环管路，流经第二的膨胀阀，经过换热器105后冷媒迅速蒸发吸热，变成低温低压的气态，换热器105将冷量传递到电池冷却系统200中，冷媒流经第二电磁阀107，进入主循环管路后经过四通阀103的第四接口1034和第三接口1033后通过气液分离器102将气体分离出后被压缩机101吸入，完成循环。

电池冷却系统200中水泵202启动，管路中的冷却水不断循环为电池系统201降温，在流经换热器105时水吸收空调系统100传递来的冷量而降温，能够更好的为电池系统201降温，同时第四电磁阀204开启，冷却水绕过第一散热器203，一方面增加冷却水的流速提高换热效率，另一方面防止第一散热器203温度上升影响车厢温度。

第二膨胀阀110根据电池系统201冷量需求进行调节开度，达到制冷的功能要求。

本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型提供的电力机车整车热管理系统及电力机车采用独立的冷媒循环方法，电池冷却系统和空调系统可以通过换热器进行热量交换，大大提高了冷却效益；第一散热器和第二散热器共用散热风机，合理利用空间，减少了热管理系统对电力机车空间的占用。

2.本实用新型提供的电力机车整车热管理系统及电力机车采用主循环管路和辅助循环管路的配置方式，使空调系统能够更有效地进行热管理。主循环管路与压缩机系统、冷凝器、第一散热器以及第一膨胀阀相连接，能够稳定和持续地提供冷却效果，辅助循环管路通过与换热器连接，可以更加高效地进行热量转移，提高了整体的冷却效率。

3.本实用新型提供的电力机车整车热管理系统及电力机车，压缩机系统通过四通阀连接在主循环管路中，可以方便地调整和控制冷媒的流向和流速，从而灵活地调整冷却效果。

4.本实用新型提供的电力机车整车热管理系统及电力机车，通过在电池冷却系统中包括旁通支路，并在其上设置第四电磁阀，可以在需要时让冷却液绕过第一散热器流动，既保证了冷却效果，又提高了冷却液的使用效率。

5.本实用新型提供的电力机车整车热管理系统及电力机车，有效地解决电力机车在运行过程中可能出现的热管理问题，保证了电力机车的正常运行，避免了因温度过高而可能导致的设备故障，延长了电力机车的使用寿命，同时也提高了电力机车的运行效率和节能效果。

在本实用新型的描述中，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。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶部”、“底部”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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实用新型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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电力机车整车热管理系统，包括电池冷却系统和空调系统，其特征在于：所述电池冷却系统与空调系统中的冷却液分别独立循环，所述电池冷却系统与空调系统通过换热器进行热量交换，所述电池冷却系统与空调系统通中分别设有第一散热器和第二散热器，所述第一散热器和第二散热器共用散热风机。

2.如权利要求1所述的电力机车整车热管理系统，其特征在于，所述空调系统包括：

主循环管路，包括压缩机系统、冷凝器、第一散热器以及第一膨胀阀；

和，辅助循环管路，包括第二膨胀阀，所述辅助循环管路与换热器连接。

3.如权利要求2所述的电力机车整车热管理系统，其特征在于：所述压缩机系统通过四通阀连接于主循环管路中。

4.如权利要求3所述的电力机车整车热管理系统，其特征在于：所述压缩机系统包括压缩机和气液分离器，所述气液分离器的出口连接于压缩机的入口，压缩机的出口连接于四通阀的第一接口，气液分离器的入口连接于四通阀的第三接口。

5.如权利要求2所述的电力机车整车热管理系统，其特征在于：

所述辅助循环管路的第一端连接于冷凝器的出口；

所述辅助循环管路的第二端包括第一支路和第二支路，所述第一支路连接于四通阀的第二接口，所述第二支路连接于四通阀的第四接口。

6.如权利要求5所述的电力机车整车热管理系统，其特征在于：在所述第一支路上设有第一电磁阀，在第二支路上设有第二电磁阀。

7.如权利要求5所述的电力机车整车热管理系统，其特征在于：在所述主循环管路中，冷凝器的出口连接有第三电磁阀。

8.如权利要求1所述的电力机车整车热管理系统，其特征在于：所述电池冷却系统包括电池系统、水泵以及第一散热器。

9.如权利要求8所述的电力机车整车热管理系统，其特征在于：所述电池冷却系统中包括旁通支路，所述旁通支路上设置有第四电磁阀，当旁通支路开启时，电池冷却系统中的冷却液绕过第一散热器流动。

10.一种电力机车，其特征在于：包括如权利要求1-9任意一项所述的电力机车整车热管理系统。