CS255442B1

CS255442B1 - Device for electrically-driven vehicles' heating

Info

Publication number: CS255442B1
Application number: CS858661A
Authority: CS
Inventors: Ivo Schwaller
Original assignee: Ivo Schwaller
Priority date: 1985-11-29
Filing date: 1985-11-29
Publication date: 1988-03-15
Also published as: CS866185A1

Abstract

Řešení se týká oboru vytápění elektricky poháněných vozidel a cílem je snížit spotřebu energie pro vytápění vozidel při zachování hygieny vytápění. Podstatou je uspořádání odporů elektrodynamické brzdy vozidla v nádrži vytápěcí kapaliny. Řešení je využitelné v elektricky poháněných vozidlech, zejména v trolejbusech, případně tramvajích v městské dopravě (cyklus s častým brzděním).The solution relates to the field of heating electrically powered vehicles and target is to reduce energy consumption for heating vehicles while maintaining heating hygiene. The essence is the arrangement of electrodynamic resistors vehicle brakes in the heating tank liquid. The solution is usable in electrics powered vehicles, in particular in trolleybuses or trams in urban transport (cycle with frequent braking).

Description

Vynález se týká zařízení k vytápění elektricky poháněných vozidel, zejména trolejbusů, obsahujícího elektricky ohřívanou nádrž vytápěcí kapaliny, čerpadlo, vytápěcí jednotky a spojovací vedení.The invention relates to an apparatus for heating electrically powered vehicles, in particular trolleybuses, comprising an electrically heated heating liquid tank, a pump, heating units and a connecting line.

Vytápění vozidel s elektrickým pohonem s odběrem energie z trolejového vedení se převážně děje elektrickými přímotopnými tělesy, napájenými z troleje. Nevýhodou tohoto způsobu je jednak značná spotřeba energie (např. k vytápění trolejbusu je zapotřebí příkon 10 až 15 kW), jednak nízká hygienická úroveň vytápění, kdy bud není zajištěna potřebná výměna vzduchu ve vozidle při sálavém vytápění, nebo se vzduch ohřívá topnými tělesy s povrchovou teplotou několik set °C, což vede k rozkladu nečistot ve vzduchu, které pak dráždí sliznice horních cest dýchacích.Heating of electric vehicles with power take-off from the overhead contact line is mainly done by electric direct-heating bodies supplied from the trolley. The disadvantage of this method is the considerable energy consumption (eg heating of the trolleybus requires 10 to 15 kW) and the low hygienic level of heating, where either the necessary air exchange in the vehicle is not ensured during radiant heating or the air is heated by surface heaters. temperature of several hundred ° C, which leads to decomposition of impurities in the air, which then irritates the mucous membranes of the upper respiratory tract.

Další známé vytápění elektricky poháněných vozidel s napájením z troleje, mající vyšší hygienickou úroveň, používá jako média pro přenos tepla kapalinu, která je ohřívána elektrickými topnými tělesy napájenými z troleje. Ohřátá kapalina se rozvádí do tepelných výměníků v prostorách pro cestující. Jato vytápěcí zařízení jsou však energeticky značně náročná.Another known heating of electrically powered trolley-powered vehicles having a higher hygiene level uses a liquid as heat transfer medium which is heated by trolley-powered electric heaters. The heated liquid is distributed to the heat exchangers in the passenger compartment. However, these heating devices are very energy intensive.

Cílem vynálezu je snížit spotřebu energie pro ohřev vytápěcí kapaliny u vytápěcích zařízení elektricky poháněných vozidel při zachování hygieny vytápění. Dalším cílem vynálezu je i dosažení vysokého stupně unifikace vytápěcích soustav trolejbusů, pro něž je vynález hlavně určen, s vytápěcími soustavami autobusů.The object of the invention is to reduce the energy consumption for heating the heating fluid of heating devices of electrically powered vehicles while maintaining heating hygiene. A further object of the invention is to achieve a high degree of unification of the trolleybus heating systems for which the invention is mainly intended with the bus heating systems.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že u zařízení k vytápění elektricky poháněných vozidel, zejména trolejbusů, obsahujících elektricky ohřívanou nádrž vytápěcí kapaliny, čerpadlo, vytápěcí jednotky a spojovací vedení, jsou v nádrži uspořádány odpory elektrodynamické brzdy vozidla. V nádrži dále mohou být uspořádána i elektrická vytápěcí tělesa napojená na zdroj proudu přes první spínač, spojený s prvním čidlem teploty vytápěcí kakaliny. Sériově s prvním spínačem je zapojen druhý spínač. Zařízení k vytápění elektricky poháněných vozidel podle vynálezu obsahuje jednak alespoň jeden vytápěcí okruh s čerpadlem vytápěcího okruhu a vytápěcími jednotkami a jednak chladící okruh s čerpadlem chladicího okruhu a chladicí jednotkou, přičemž jak vytápěcí okruh tak chladicí okruh jsou napojeny na nádrž. Mezi čerpadlem vytápěcího okruhu a vytápěcími jednotkami je zařazen trojcestný regulační ventil, na který je napojen obtok vytápěcích jednotek. Mezi vyústěním obtoku do vytápěcího okruhu a nádrži je zařazen chladící plášt příslušenství vozidla.SUMMARY OF THE INVENTION In an apparatus for heating electrically powered vehicles, in particular trolleybuses, comprising an electrically heated heating liquid tank, a pump, heating units and a connecting conduit, the electrodynamic brake resistors of the vehicle are arranged in the tank. In addition, electric heaters connected to the power supply via a first switch connected to the first heating fluid temperature sensor may be provided in the tank. A second switch is connected in series with the first switch. The apparatus for heating electrically powered vehicles according to the invention comprises, on the one hand, at least one heating circuit with a heating circuit pump and heating units and, secondly, a cooling circuit with a cooling circuit pump and cooling unit, both heating circuit and cooling circuit connected to the tank. A three-way control valve is connected between the heating circuit pump and the heating units to which the heating units bypass is connected. Between the bypass outlet to the heating circuit and the tank there is a cooling jacket of the vehicle accessories.

Čerpadlo chladicího okruhu a ventilátor chladicí jednotky jsou svými ovládacími částmi spojeny s druhým čidlem teploty vytápěcí kapaliny. Trojcestný regulační ventil je svou ovládači částí spojen jednak s čidlem teploty vzduchu ve vytápěném prostoru a jednak s druhým spínačem.The cooling circuit pump and the cooling fan are connected to the second heating fluid temperature sensor by their operating parts. The three-way control valve is connected with its control part to the air temperature sensor in the heated space and to the other switch.

Příklad provedení k vytápění elektricky poháněných vozidel podle vynálezu je ve schématu znázorněn na připojeném výkrese.An exemplary embodiment for heating electrically powered vehicles according to the invention is shown in the diagram in the attached drawing.

Nádrž 1_, obsahující vytápěcí kapalinu (například transformátorový olej), je propojena plnicím a odvzdušňovacím potrubím s expanzní nádobou 2· Expanzní nádoba 2 je umístěna v dostatečné výšce a je opatřena plnícím otvorem s přetlakovou zátkou. V nádrži 2 jsou ve vytápěcí kapalině ponořeny odpory 2 elektrodynamické brzdy vozidla a elektrická vytápěcí tělesa 4. Elektrická vytápěcí tělesa £ jsou na zdroj proudu (například trolej) připojena přes první spínač 1_3# spojený s prvním čidlem 12 teploty vytápěcí kapaliny, které je umístěno v nádrži 2, ^a přes druhý spínač 15. ^Na nádrž 2 j^e napojen jednak vytápěcí okruh I a jednak chladicí okruh II.The tank 7 containing the heating liquid (for example transformer oil) is connected by the filling and venting line to the expansion vessel 2. The expansion vessel 2 is located at a sufficient height and is provided with a filling opening with a pressurized plug. In the tank 2, the electrostatic brake resistors 2 of the vehicle and the electric heaters 4 are immersed in the heating fluid. tank 2, ^and through the second switch 15. ^{In the} tank 2 ^e j connected, first heating circuit I and II, second cooling circuit.

Ve vytápěcím okruhu I je uspořádáno čerpadlo 5 vytápěcího okruhu, trojcestný regulač-. ní ventil 2 ^a vytápěcí jednotky 2· ^Na trojcestný regulační ventil j5 je napojen obtok 21 vytápěcích jednotek 7_.In the heating circuit I there is a heating circuit pump 5, a three-way control. the valve 2 ^{and the} heating unit 2 · ^The three-way control valve is connected to J5 bypass heating units 21 7_.

Mezi vyústěním obtoku 11 do vytápěcího okruhu I a nádrží 2 je zařazen chladící plášt 10 příslušenství vozidla, například kompresoru tlakovzdušné brzdové soustavy. Trojcestný regulační ventil 9 je svou ovládací částí spojen s čidlem 14 teploty vzduchu ve vytápěném prostoru vozidla a s druhým spínačem 15.Between the outlet of the bypass 11 to the heating circuit I and the tank 2 is a cooling jacket 10 of a vehicle accessory, for example a compressed air brake system. The three-way control valve 9 is connected with its control part to an air temperature sensor 14 in the heated space of the vehicle and to a second switch 15.

V chladícím okruhu II je uspořádáno čerpadlo ji chladícího okruhu a chladící jednotka 2- Čerpadlo ji chladícího okruhu a ventilátor chladící jednotky 9 jsou svými ovládacími částmi spojeny s druhým čidlem 12a teploty'vytápěcí kapaliny.A cooling circuit pump 11 and a cooling unit 2 are provided in the cooling circuit 11. The cooling circuit pump 9 and the fan of the cooling unit 9 are connected with their operating parts to the second temperature sensor 12a of the heating liquid.

Aby mohla být teplota v kabině řidiče udržována na vyšší úrovni než v prostoru cestujících, může být vytápěcí okruh rozdělen na dva samostatné okruhy pro samostatné vytápěni kabiny řidiče a prostoru cestujících (nezakresleno).In order to maintain the temperature in the driver's cab at a higher level than in the passenger compartment, the heating circuit can be divided into two separate circuits for separate heating of the driver's cab and passenger compartment (not shown).

Při brzdění ohřívají odpory 2 elektrodynamické brzdy vozidla vytápěcí kapalinu v nádrži 2· Čerpadlo 2 vytápěcího okruhu je během provozu vozidla v činnosti trvale, čímž je jednak zajištěn intenzivní pohyb vytápěcí kapaliny v nádrži 2 a nedochází tak k jejímu přehřívání kolem odporů 2 elektrodynamické brzdy vozidla a jednak průtok vytápěcí kapaliny chladícím pláštěm 10 příslušenství vozidla.During braking, the vehicle electrodynamic brake resistors 2 heat the heating fluid in tank 2 · The heating circuit pump 2 is constantly operating during vehicle operation, thereby ensuring intense movement of the heating liquid in tank 2 and thus not overheating around the vehicle electrodynamic brake resistors 2 and on the other hand, the heating fluid flow through the cooling jacket 10 of the vehicle accessories.

Jestliže teplota ve vytápěném prostoru je pod požadovanou hodnotou, čidlo 14 teploty vzduchu ve vytápěném prostoru přestavuje trojcestný regulační ventil 6 do polohy, ve které vytápěcí kapalina protéká vytápěcími jednotkami 7_. Regulace je plynulá, takže kromě krajních poloh trojcestného regulačního ventilu 6, kdy veškerá vytápěcí kapalina protéká bud jenom obtokem 11 (nulový výkon vytápění), nebo jenom vytápěcími jednotkami 2 (minimální výkon vytápění), je ve všech mezipolohách vytápěcí kapalina rozdělována do obtoku 11 a vytápěcích jednotek 7_ v poměru závisejícím na poloze trojcestného regulačního ventilu 2·If the temperature in the heated space is below the setpoint, the heated air temperature sensor 14 moves the three-way control valve 6 to the position in which the heating fluid flows through the heating units 7. The control is continuous, so that in addition to the limit positions of the three-way control valve 6, where all the heating fluid flows either through the bypass 11 only (zero heating output) or only through the heating units 2 (minimum heating output). of the heating units 7 in a ratio depending on the position of the three-way control valve 2;

Je-li trojcestný regulační ventil 6 v poloze, ve které alespoň část vytápěcí kapaliny protéká vytápěcími jednotkami 7 je sepnut druhý spínač 15· Je-li teplota vytápěcí kapaliny příliš nízká, například nižší než 80 °C (po startu vozidla nebo při jízdě do stoupání, kdy při brzdění se v odporech 2 elektrodynamické brzdy vozidla maří menší množství energie), sepne první čidlo 12 teploty vytápěcí kapaliny první spínač 13. Sepnutím obou spínačů 13, 15 jsou připojeny na zdroj proudu elektrická vytápěcí tělesa 2 ^a pomáhají ohřívat vytápěcí kapalinu v nádrži 2· Při dosažení teploty 80 °C první čidlo 12 teploty vytápěcí kapaliny rozpojí první spínač 13 a elektrická vytápěcí tělesa 2 jsou bez proudu.If the three-way control valve 6 is in a position in which at least a portion of the heating fluid flows through the heating units 7, the second switch 15 is closed. · If the temperature of the heating liquid is too low, for example below 80 ° C when the braking system uses less energy in braking resistances 2 of the vehicle's electrodynamic brakes), the first heating fluid temperature sensor 12 closes the first switch 13. By switching the two switches 13, 15, electric heaters 2 are connected to the power source ^and help heat the heating fluid in the tank. When the temperature reaches 80 ° C, the first heating fluid temperature sensor 12 opens the first switch 13 and the electric heaters 2 are de-energized.

Elektrická vytápěcí tělesa 2 jsou bez proudu i tehdy, když je sice teplota vytápěcí kapaliny nižší než 80 °C, tj. první spínač 13 je sepnut, ale trojcestný regulační ventil 2 je v poloze, kdy vytápěcími jednotkami 7_ neprotéká žádná vytápěcí kapalina. V této poloze trojcestného regulačního ventilu 6 je rozpojen druhý spínač 15.The electric heaters 2 are de-energized even if the temperature of the heating fluid is below 80 ° C, i.e. the first switch 13 is closed, but the three-way control valve 2 is in a position where no heating fluid flows through the heating units. In this position of the three-way control valve 6, the second switch 15 is opened.

Je-li teplota ve vytápěném prostoru na požadované výši, nastaví čidlo 14 teploty vzduchu ve vytápěném prostoru trojcestný regulační ventil 2 čo polohy, kdy průtok vytápěcí kapaliny vytápěcími jednotkami T_ je uzavřen. Vytápěcí kapalina protéká obtokem 11When the temperature in the heated space is at the desired level, the air temperature sensor 14 in the heated space adjusts the three-way control valve 2 as to the position where the flow of heating liquid through the heating units T is closed. The heating liquid flows through the bypass 11

Dosáhne-li teplota vytápěcí kapaliny horní hranice, například 100 °C, uvede druhé čidlo 12 teploty vytápěcí kapaliny do činnosti čerpadlo 2 chladicího okruhu II a ventilátor chladící jednotky 2· Tím j^e zabráněno přehřátí vytápěcí kapaliny zejména v letním období.When the temperature reaches the upper limit heating fluid, e.g., 100 ° C, the second sensor 12 indicating the temperature of the heating fluid actuated pump 2 II cooling circuit fan and cooling unit 2 · ^e j This prevents overheating of the liquid heating especially in summer.

Při poklesu teploty vytápěcí kapaliny pod 100 °C druhé čidlo 12 teploty vytápěcí kapaliny vyřadí z činnosti chladící okruh II, tj. vypne čerpadlo 2 chladícího okruhu a ventilátor chladící jednotky 9.When the heating fluid temperature drops below 100 ° C, the second heating fluid temperature sensor 12 disables the cooling circuit II, i.e. switches off the cooling circuit pump 2 and the cooling unit fan 9.

V letním období, kdy trojcestný regulační ventil 6 je v poloze, ve které je uzavřen průtok vytápěcí kapaliny vytápěcími jednotkami 2 3^e možno jejich ventilátory využít k intenzivnímu větrání kabiny řidiče a prostoru cestujících.In summer, when the three-way control valve 6 is in a position in which the flow is shut off the heating liquid heating unit 2, ³ and their fans can be used for intensive ventilation of the driver and passenger compartment.

Stav, kdy elektrická vytápěcí tělesa 4^ jsou napájena proudem, je výjimečný, protože například při obsahu nádrže 1_ cca 50 dm³ se při jednom zabrzdění ohřeje vytápěcí kapalina o 10 °C. Proto je zařízení podle vynálezu vhodné zejména pro elektricky poháněná vozidla městské hromadné dopravy (trolejbusy, případně tramvaje), kde dochází k častějšímu brzdění.The condition in which the electric heaters 4 are supplied with power is exceptional because, for example, with a tank volume of about 50 dm ³ , the heating fluid is heated by 10 ° C for one stop. Therefore, the device according to the invention is particularly suitable for electrically powered public transport vehicles (trolleybuses or trams) where braking is more frequent.

Automatické ovládání zařízení k vytápění elektricky poháněných vozidel, které bylo popsáno a je znázorněno na výkrese, je možno v jednodušší variantě nahradit ručním ovládáním. To znamená, že řidič ručně ovládá trojcestný regulační ventil jí a první spínač 13 podle teploty ve vytápěném prostoru a podle teploty vytápěcí kabiny. V tom případě může odpadnout druhý spínač 15. Čerpadlo _8 chladicího okruhu a ventilátor chladicí jednotky 2 uvádí v činnost řidič spínačem (nezobrazeno) podle teploty vytápěcí kapaliny, případně v letním období mohou být čerpadlo 8 chladícího okruhu a ventilátoru chladící jednotky 2 v činnosti trvale (během provozu vozidla).The automatic control of the heating device for electric vehicles, which has been described and shown in the drawing, can be replaced by a manual control in a simpler variant. That is, the driver manually controls the three-way control valve 13 and the first switch 13 according to the temperature in the heated space and the temperature of the heating cab. In this case, the second switch 15 may be omitted. The coolant pump 8 and the fan of the cooling unit 2 are actuated by the driver (not shown) according to the temperature of the heating fluid, or the summer circuit pump 8 and the fan of the cooling unit 2 during vehicle operation).

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

An apparatus for heating electrically powered vehicles, in particular trolleybuses, comprising an electrically heated heating liquid tank, a pump, heating units and a connecting line, characterized in that resistors (3) of the electrodynamic brake of the vehicle are arranged in the tank (1).

Device for heating electrically powered vehicles according to claim 1, characterized in that there are arranged in the tank (1) electric heating elements (4) connected to the power source via a first switch (13) connected to the first heating temperature sensor (12). liquid.

Device for heating electrically powered vehicles according to claim 2, characterized in that a second switch (15) is connected in series with the first switch (13).

Device for heating electrically powered vehicles according to claim 1, characterized in that it comprises at least one heating circuit (I) with a heating circuit pump (5) and heating units (7) and a cooling circuit (II) with a pump (8) cooling circuit and cooling unit (9), wherein both the heating circuit (I) and the cooling circuit (II) are connected to the tank (1).

Device for heating electrically powered vehicles according to claim 1, characterized in that a three-way control valve (6) is connected between the heating circuit pump (5) and the heating units (7), to which the bypass (11) of the heating units (7) is connected. ).

Device for heating electrically powered vehicles according to claim 5, characterized in that a cooling jacket (10) of the vehicle accessories is arranged between the outlet of the bypass (11) in the heating circuit (I) and the tank (1).

7. The apparatus for heating electrically powered vehicles according to claim 4, characterized in that the cooling circuit pump (8) and the fan of the cooling unit (9) are connected to the second heating fluid temperature sensor (12) by means of their operating parts.

Device for heating electrically powered vehicles according to claim 5, characterized in that the three-way control valve (6) is connected with its control part to an air temperature sensor (14) in the heated space.

Apparatus for heating electrically powered vehicles according to claim 5, characterized in that the three-way control valve (6) is connected to the second switch (15) by its control part.