JP2021501090A - 鉄道車両の電力変換装置のための冷却システム - Google Patents
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Abstract
Description
本開示の態様は、鉄道車両の屋根の階層に設けられた冷却回路を備えた電力変換装置を有する鉄道車両および鉄道車両の屋根の階層に設けられた電力変換装置を冷却する方法に関する。
自然冷却される他の多くの変圧器タイプ(配電変圧器、電源変圧器など)とは対照的に、鉄道車両の牽引変圧器は、通常、巻線を強制的に液体冷却するためのポンプと、通常はオイルである冷却液を強制的に空冷するための熱交換器およびファンで構成される冷却システムとが必要である。
上記に鑑みて、請求項1に記載の鉄道車両、および請求項12に記載の鉄道車両の屋根の階層に設けられた電力変換装置を冷却する方法が提供される。
より詳細には、図を参照して以下で説明される。
本明細書で使用する場合、「流体」という用語は、気体および液体の両方を表すことを意図している。特に、いくつかの実施形態では、流体は、液体および気体の2つの異なる相状態を持つことができ、冷却プロセス中に、流体は、可逆的に相互に変化する。
図面に関しては、前述の実施形態または図面と異なる部分のみが明示的に言及/説明されている。「開口部」という用語に関して、本明細書で説明される態様および実施形態に関して説明される様々な開口部は、構造的に類似または同等である一方、それらは異なる機能および役割有していてもよいことが理解される。いくつかの実施形態において、開口部は、車両の移動方向とは無関係に、常に入口開口部であり、同時に出口開口部であるが、他の開口部は、たとえば、移動方向に応じて、異なる機能(入口、または出口)を有し得る。開口部は、概して、参照符号40,41,45,46,47,48で示され、特定の実施形態における役割は、それぞれ、上記のように、「第1開口部」、「第2開口部」、「入口開口部」および「出口開口部」などの用語で説明されているが、個々の開口部の機能および役割が潜在的に変化する可能性があるため、これらの用語は制限とみなしてはならない。概して、熱交換器は、通常、冷たい気流が少なくとも部分的にまたは全体的に、熱交換器の本体を通過するように構成される。
Claims (15)
- 鉄道車両であって、
電力変換装置(10)と、
流体を含む冷却回路(15)とを備え、
前記冷却回路は前記電力変換装置(10)と熱的に接続され、かつ、前記冷却回路は、前記電力変換装置(10)からの熱エネルギーを周囲の空気中に放散するための少なくとも1の熱交換器(20,21)を有し、
前記鉄道車両(1)の少なくとも1の側壁(30,31)は、少なくとも1の開口部(40,41,45,46,47,48)を含み、
前記少なくとも1の熱交換器(20,21)は、前記鉄道車両(1)の動きによって引き起こされ、前記少なくとも1の開口部(40,41,45,46,47,48)を通る気流によって冷却されるように配置され、
前記少なくとも1の熱交換器(20,21)および前記少なくとも1の開口部(40,41,45,46,47,48)は、前記鉄道車両(1)の屋根の階層に設けられている、鉄道車両(1)。 - 前記少なくとも1の側壁(30,31)は、前記気流の入口としての第1開口部(40,41,45,46,47,48)と、前記気流の出口としての第2開口部(40,41,45,46,47,48)とを有し、前記熱交換器(20,21)は前記第1開口部と前記第2開口部との間に設けられているか、または、
前記少なくとも1の開口部(40,41,45,46,47,48)は、前記気流の入口開口部および出口開口部の両方とし機能するか、または、
入口開口部(40,41,45,46,47,48)は第1側壁(30,31)に設けられ、出口開口部(40,41,45,46,47,48)は前記第1側壁の反対側の第2側壁(30,31)に設けられ、前記入口開口部(40,41,45,46,47,48)および前記出口開口部(40,41,45,46,47,48)は前記鉄道車両(1)の端部に対して異なる距離に配置されるか、または、
少なくとも1の入口開口部(40,41,45,46,47,48)は第1側壁(30,31)に設けられ、任意選択的に少なくとも1の入口開口部(40,41,45,46,47,48)は前記第1側壁の反対側の第2側壁(30,31)に設けられ、少なくとも1の出口開口部(40,41,45,46,47,48)は前記電力変換装置(10)の上方の領域であって、好ましくは、前記屋根の領域に取り付けられた前記電力変換装置(10)の上を覆う壁を有さない形で設けられる、請求項1に記載の鉄道車両。 - 前記側壁(30,31)の少なくとも1の開口部(40,41,45,46,47,48)には、前記鉄道車両の内側に向かって延びる空気チャンネル(50,51,52,53)が続く、請求項1または請求項2に記載の鉄道車両。
- 前記電力変換装置(10)は、流体冷却変圧器、流体冷却モータ、流体冷却半導体スイッチング装置、またはこれらの装置を任意に組み合わせたものである、請求項1〜請求項3のうちいずれか1項に記載の鉄道車両。
- 前記流体は、アルカンと、ハロカーボンと、フルオロケトンと、特に天然エステルおよび/もしくは合成エステルまたはシリコンオイルまたは鉱油などの誘導性流体オイルと、水と、水および添加剤を含む流体とのうちの少なくとも1つである、請求項1〜請求項4のうちいずれか1項に記載の鉄道車両。
- 前記冷却回路(15)は、前記電力変換装置10を前記熱交換器(20,21)に接続するチューブ(16)を含み、
任意選択的に、前記冷却回路(15)は、エバポレータ部(17)、および前記熱交換器(15)内に設けられたコンデンサー部(18)を含み、2相冷却用に構成されている、請求項1〜請求項5のうちいずれか1項に記載の鉄道車両。 - 前記熱交換器(20,21)は、冷却ファンおよび/またはチューブを含み、
任意選択的に、前記熱交換器(20,21)の少なくとも一部は、前記電力変換装置(10)のハウジング(11)の一部であるか、または当該ハウジングに取り付けられている、請求項1〜請求項6のうちいずれか1項に記載の鉄道車両。 - 前記少なくとも1の入口開口部(40,41,45,46,47,48)および/または前記少なくとも1の出口開口部(40,41,45,46,47,48)は、前記鉄道車両(1)と実質的に同じ高さに配置される、請求項1〜請求項7のうちいずれか1項に記載の鉄道車両。
- 前記気流は、気流を閉じ込めおよび/または方向付けるように構成された少なくとも1の空気案内部材(60)によって、前記鉄道車両(1)内の経路の少なくとも一部に案内される、請求項1〜請求項8のうちいずれか1項に記載の鉄道車両。
- 少なくとも1の開口部(40,41,45,46,47,48)の少なくとも一部は、少なくとも1の可動部材(65a,65b)によって能動的に開閉され得る、請求項1〜請求項9のうちいずれか1項に記載の鉄道車両。
- 制御ユニットと、
列車のデータネットワークおよび/または広域ネットワークといったデータネットワーク、任意選択的にインターネットに前記制御ユニットを接続するためのネットワークインターフェイスとをさらに備え、
前記制御ユニットは、前記データネットワークへのデジタル情報として、前記冷却回路に関する情報、前記電力変換装置に関する情報、任意選択に少なくとも1の可動部材(65a,65b)に関する情報、および前記鉄道車両(1)のステータス情報のうちの少なくとも1つを送信するために前記ネットワークインターフェイスに動作可能に接続されており、
前記ネットワークインターフェイスは、好ましくは、前記制御ユニットと前記データネットワークとの間でデジタル信号/データを送受信するように構成され、
前記デジタル信号/データは、前記鉄道車両および/または前記電力変換装置および/または前記冷却回路および/または任意選択に前記可動部材に関する、前記データネットワークへの動作コマンドおよび/または情報を含む、請求項1〜請求項10のうちいずれか1項に記載の鉄道車両。 - 鉄道車両(1)の屋根の階層に設けられた電力変換装置を冷却する方法(100)であって、
前記鉄道車両(1)の側面から前記鉄道車両の少なくとも1の側壁(30,31)の少なくとも1の開口部(40,41,45,46,47,48)を通して気流を導くことと、
前記電力変換装置(10)に接続されており、流体を含む冷却回路(15)の一部である熱交換器(20,21)に前記気流を導くことと、
少なくとも1の前記熱交換器(20,21)を介して前記電力変換装置(10)からの熱エネルギーを前記気流に放散することと、
少なくとも1の開口部(40,41,45,46,47,48)を介して前記気流を導くこととを含む方法。 - 前記少なくとも1の側壁(30,31)は、前記気流の入口開口部としての第1開口部(40,41,45,46,47,48)と、前記気流の出口としての第2開口部(40,41,45,46,47,48)とを有し、前記熱交換器(20,21)は前記第1開口部と前記第2開口部との間に設けられているか、または、
前記少なくとも1の開口部(40,41,45,46,47,48)は、前記気流の入口開口部および出口開口部の両方として機能するか、または、
入口開口部(40,41,45,46,47,48)は第1側壁(30,31)に設けられ、出口開口部(40,41,45,46,47,48)は前記第1側壁の反対側の第2側壁(30,31)に設けられ、前記入口開口部および前記出口開口部は前記鉄道車両(1)の端部に対して異なる距離に配置されるか、または、
少なくとも1の入口開口部(40,41,45,46,47,48)は第1側壁(30,31)に設けられ、任意選択的に少なくとも1の入口開口部(40,41,45,46,47,48)は前記第1側壁の反対側の第2側壁に設けられ、少なくとも1の出口開口部(40,41,45,46,47,48)は前記電力変換装置(10)の上方の領域であって、好ましくは、前記屋根の領域に取り付けられた前記電力変換装置(10)の上を覆う壁を有さない形で設けられる、請求項12に記載の方法。 - 少なくとも1の可動部材(65a,65b)で少なくとも1の前記開口部(40,41,45,46,47,48)の少なくとも一部を能動的に開閉することをさらに含む、請求項12または13に記載の方法。
- 前記開閉は、前記鉄道車両(1)の移動方向、および前記鉄道車両(1)の移動速度の少なくとも1つに依存して実行される、請求項14に記載の方法。
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