一種氫能源有軌電車燃料電池的冷卻系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種氫能源有軌電車燃料電池的冷卻系統(tǒng)，包括氫燃料電池、循環(huán)裝置、冷卻裝置和電加熱管，所述氫燃料電池、循環(huán)裝置和冷卻裝置通過管路依次連接，并形成冷卻循環(huán)回路；所述電加熱管一端通過管道與循環(huán)裝置連通，另一端通過管道與氫燃料電池連通，并形成加熱循環(huán)回路。本發(fā)明專利技術(shù)能夠精確、相對穩(wěn)定控制冷卻液進(jìn)入氫燃料電池時的溫度在最佳反應(yīng)溫度范圍內(nèi)，使氫燃料電池處于合適的反應(yīng)溫度環(huán)境，提高了氫燃料電池的反應(yīng)效率；并且本發(fā)明專利技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單，效果明顯并且節(jié)省能源。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及有軌電車領(lǐng)域，尤其是一種氫能源有軌電車燃料電池的冷卻系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，是一種高效、環(huán)保的新型發(fā)電裝置，在各個領(lǐng)域都有廣泛地應(yīng)用。氫燃料電池是使用氫這種化學(xué)元素，制造成儲存能量的電池，由于氫燃料電池的反應(yīng)中只生成水，因此是一種綠色環(huán)保的能源。因低地板有軌電車車下空間受限，多數(shù)設(shè)備均安裝到車頂平臺，而以氫能源為動力的低地板有軌電車需額外在車頂增加氫燃料電池、冷卻裝置、儲氫裝置、DC-DC、牽引蓄電池等氫動力系統(tǒng)設(shè)備，同時氫燃料電池額定功率大，散熱需求高，因此冷卻系統(tǒng)需要在車頂有限的空間內(nèi)滿足氫燃料電池大功率散熱需求；氫燃料電池反應(yīng)交換膜在60℃左右反應(yīng)效率最高，而當(dāng)環(huán)境溫度過低或氫燃料電池剛剛啟動時，冷卻系統(tǒng)內(nèi)冷卻液溫度過低，所述氫燃料電池?zé)o法處于最佳的反應(yīng)環(huán)境溫度，導(dǎo)致氫能源電池工作效率低；同時因?yàn)闅淙剂想姵乩鋮s系統(tǒng)冷卻液離子濃度過高將會大大影響氫燃料電池反應(yīng)交換膜的使用壽命，因此需要合理的冷卻系統(tǒng)，保證氫能源電池在恒定溫度的反應(yīng)環(huán)境下工作。有鑒于此，提出本專利技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種氫能源有軌電車燃料電池的冷卻系統(tǒng)，本專利技術(shù)能夠精確、相對穩(wěn)定控制冷卻液進(jìn)入氫燃料電池時的溫度在最佳反應(yīng)溫度范圍內(nèi)，使氫燃料電池處于合適的反應(yīng)溫度環(huán)境，提高了氫燃料電池的反應(yīng)效率；并且本專利技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單，效果明顯并且節(jié)省能源。為了實(shí)現(xiàn)該目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種氫能源有軌電車燃料電池的冷卻系統(tǒng)，包括氫燃料電池、循環(huán)裝置、冷卻裝置和電加熱管，所述氫燃料電池、循環(huán)裝置和冷卻裝置通過管路依次連接，并形成冷卻循環(huán)回路；所述電加熱管一端通過管道與循環(huán)裝置連通，另一端通過管道與氫燃料電池連通，并形成加熱循環(huán)回路。進(jìn)一步地，所述冷卻系統(tǒng)還包括控制器，并分別與循環(huán)裝置和冷卻裝置連接；優(yōu)選的，所述循環(huán)裝置包括循環(huán)水泵和與循環(huán)水泵連接的水泵控制器，冷卻裝置包括冷卻風(fēng)機(jī)和與冷卻風(fēng)機(jī)連接的冷卻風(fēng)機(jī)控制器，所述水泵控制器和冷卻風(fēng)機(jī)控制器分別與控制器連接。進(jìn)一步地，所述冷卻系統(tǒng)還包括補(bǔ)水箱，所述補(bǔ)水箱通過管道與冷卻循環(huán)回路連通；優(yōu)選的，所述管道的一端與補(bǔ)水箱連接，另一端和循環(huán)水泵與氫燃料電池之間的管道連通。進(jìn)一步地，所述冷卻系統(tǒng)還包括至少兩個溫度傳感器，所述溫度傳感器與控制器連接；優(yōu)選的，所述冷卻系統(tǒng)還包括設(shè)置于氫燃料電池與冷卻裝置之間的第一溫度傳感器，和設(shè)置與循環(huán)水泵與冷卻裝置之間的第二溫度傳感器。進(jìn)一步地，所述冷卻系統(tǒng)還包括至少兩個壓力傳感器，所述壓力傳感器與控制器連接；優(yōu)選的，所述冷卻系統(tǒng)還包括設(shè)置于氫燃料電池與冷卻裝置之間的第一壓力傳感器，和設(shè)置與循環(huán)水泵與冷卻裝置之間的第二壓力傳感器。進(jìn)一步地，所述冷卻系統(tǒng)還包括三通閥，所述三通閥分別與電加熱管、氫燃料電池和冷卻裝置連接；優(yōu)選地，所述三通閥與控制器連接，所述控制器控制三通閥切換冷卻循環(huán)回路和加熱循環(huán)回路。進(jìn)一步地，所述冷卻系統(tǒng)還包括離子濃度檢測裝置，所述離子濃度檢測裝置設(shè)置于冷卻循環(huán)回路/加熱循環(huán)回路上，并與控制器連接；優(yōu)選的，所述離子濃度檢測裝置設(shè)置于冷卻裝置與氫燃料電池之間。進(jìn)一步地，所述冷卻系統(tǒng)還包括去離子裝置，所述去離子裝置一端通過管道與冷卻循環(huán)回路/加熱循環(huán)回路連通，另一端通過管道與補(bǔ)水箱連通。進(jìn)一步地，所述去離子裝置為去離子過濾器。進(jìn)一步地，所述補(bǔ)水箱上開有排氣口，排氣口的位置高于補(bǔ)水箱最大水位對應(yīng)的位置，所述排氣口通過排氣管與冷卻循環(huán)回路連通；優(yōu)選的，所述排氣管一端與排氣口連通，另一端與冷卻裝置連通；更優(yōu)選的，所述排氣管上設(shè)置有排氣閥。采用上述技術(shù)方案后，本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：1、本專利技術(shù)所述氫能源有軌電車燃料電池的冷卻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了氫燃料電池處于相對穩(wěn)定反應(yīng)環(huán)境，本專利技術(shù)中利用所述氫燃料電池、循環(huán)裝置和冷卻裝置通過管道依次連接，形成的冷卻循環(huán)回路；以及所述氫能源有軌電車燃料電池的冷卻系統(tǒng)還包括電加熱管，所述電加熱管通過一端管道與循環(huán)裝置連通，另一端通過管道與氫燃料電池連通，并形成加熱循環(huán)回路；并且根據(jù)管路中冷卻液的溫度切換冷卻循環(huán)回路和加熱循環(huán)回路，使氫燃料電池處于相對穩(wěn)定的反應(yīng)環(huán)境，提高了氫燃料電池的反應(yīng)效率。2、本專利技術(shù)所述氫能源有軌電車燃料電池的冷卻系統(tǒng)利用在循環(huán)回路外設(shè)有去離子循環(huán)回路，主要是通過去離子裝置去離子處理的冷卻液流至補(bǔ)水箱內(nèi)，并通過補(bǔ)水回路流回循環(huán)回路，能夠有效的控制循環(huán)回路中冷卻液的離子濃度，并且避免了冷卻系統(tǒng)冷卻液離子濃度過高會影響燃料電池反應(yīng)交換膜的使用壽命的問題。3、本專利技術(shù)所述氫能源有軌電車燃料電池的冷卻系統(tǒng)還可以利用排氣管將冷卻裝置和補(bǔ)水箱連通，并將循環(huán)回路中的空氣排出，保證了冷卻系統(tǒng)的冷卻效果，并且通過排出循環(huán)回路中多余的氣體，降低循環(huán)回路中的氣壓，進(jìn)而保證冷卻系統(tǒng)運(yùn)行的安全。附圖說明圖1、本專利技術(shù)實(shí)施例所述氫能源有軌電車燃料電池的冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；其中，1、氫燃料電池；2、循環(huán)水泵；3、水泵控制器；4、冷卻風(fēng)機(jī)；5、冷卻風(fēng)機(jī)控制器；6、補(bǔ)水箱；7、第一溫度傳感器；8、第一壓力傳感器；9、第二溫度傳感器；10、第二壓力傳感器；11、排氣閥；12、電加熱管；13、三通閥；14、離子濃度檢測裝置；15、去離子裝置；16、加/排水閥。具體實(shí)施方式為使本專利技術(shù)的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖1所示,本專利技術(shù)提供一種氫能源有軌電車燃料電池的冷卻系統(tǒng)，包括由所述氫燃料電池1、循環(huán)裝置和冷卻裝置通過管道依次連接，形成的冷卻循環(huán)回路；所述冷卻系統(tǒng)還包括電加熱管12，所述電加熱管12通過一端管道與循環(huán)裝置連通，另一端通過管道與氫燃料電池1連通，并形成加熱循環(huán)回路。具體的，本實(shí)施例中氫燃料電池1產(chǎn)生電能，以氫氣和空氣中的氧氣，在催化劑的作用下反應(yīng)產(chǎn)生電和水，為有軌電車提供一種綠色環(huán)保的動力能源。其中，所述冷卻系統(tǒng)利用冷卻循環(huán)回路對氫燃料電池1進(jìn)行冷卻降溫，使其能夠?qū)淙剂想姵?正常工作過程中產(chǎn)生的熱量即時排散，并可控制冷卻循環(huán)回路內(nèi)的冷卻液進(jìn)入氫燃料電池1在恒穩(wěn)的溫度，提高氫燃料電池1的反應(yīng)效率。所述冷卻系統(tǒng)中從氫燃料電池1內(nèi)排出的高溫冷卻液由循環(huán)裝置將冷卻液泵送至冷卻裝置進(jìn)行冷卻，然后再將降溫后的冷卻液泵送到氫燃料電池1并對其進(jìn)行降溫，形成冷卻循環(huán)回路。并且，本實(shí)施例所述冷卻系統(tǒng)散熱效率高、冷卻能力強(qiáng)，最大散熱功率可到170KW。同時，本實(shí)施例所述冷卻系統(tǒng)中冷卻循環(huán)回路如下：所述氫燃料電池通過管道D與循環(huán)水泵2連通，所述循環(huán)水泵2通過管道B、C與所述冷卻裝置一端連通，所述冷卻裝置另一端通過管道A、E與氫燃料電池連通形成冷卻循環(huán)回路。將高于設(shè)定溫度值的冷卻液經(jīng)過冷卻循環(huán)回路冷卻至設(shè)定溫度值后流至氫燃料電池，將氫燃料電池正常工作過程中產(chǎn)生的熱量即時排散，并將流入氫燃料電池內(nèi)的冷卻液控制在設(shè)定溫度值，保證了氫燃料電池的正常工作，提高了氫燃料電池的反應(yīng)效率，并延長了氫燃料電池的工作壽命。并且，所述加熱循環(huán)回路如下：所述氫燃料電池通過管道D與循環(huán)水泵2連通，所述管道B和管道E通過管道F連通，并將電加熱管12設(shè)置于管道F上，通過管道F一端流入的冷卻液經(jīng)過電加熱管12本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種氫能源有軌電車燃料電池的冷卻系統(tǒng)，其特征在于：包括氫燃料電池、循環(huán)裝置、冷卻裝置和電加熱管，所述氫燃料電池、循環(huán)裝置和冷卻裝置通過管路依次連接，并形成冷卻循環(huán)回路；所述電加熱管一端通過管道與循環(huán)裝置連通，另一端通過管道與氫燃料電池連通，并形成加熱循環(huán)回路。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種氫能源有軌電車燃料電池的冷卻系統(tǒng)，其特征在于：包括氫燃料電池、循環(huán)裝置、冷卻裝置和電加熱管，所述氫燃料電池、循環(huán)裝置和冷卻裝置通過管路依次連接，并形成冷卻循環(huán)回路；所述電加熱管一端通過管道與循環(huán)裝置連通，另一端通過管道與氫燃料電池連通，并形成加熱循環(huán)回路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氫能源有軌電車燃料電池的冷卻系統(tǒng)，其特征在于：所述冷卻系統(tǒng)還包括控制器，并分別與循環(huán)裝置和冷卻裝置連接；優(yōu)選的，所述循環(huán)裝置包括循環(huán)水泵和與循環(huán)水泵連接的水泵控制器，冷卻裝置包括冷卻風(fēng)機(jī)和與冷卻風(fēng)機(jī)連接的冷卻風(fēng)機(jī)控制器，所述水泵控制器和冷卻風(fēng)機(jī)控制器分別與控制器連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種氫能源有軌電車燃料電池的冷卻系統(tǒng)，其特征在于：所述冷卻系統(tǒng)還包括補(bǔ)水箱，所述補(bǔ)水箱通過管道與冷卻循環(huán)回路連通；優(yōu)選的，所述管道的一端與補(bǔ)水箱連接，另一端和循環(huán)水泵與氫燃料電池之間的管道連通。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種氫能源有軌電車燃料電池的冷卻系統(tǒng)，其特征在于：所述冷卻系統(tǒng)還包括至少兩個溫度傳感器，所述溫度傳感器與控制器連接；優(yōu)選的，所述冷卻系統(tǒng)還包括設(shè)置于氫燃料電池與冷卻裝置之間的第一溫度傳感器，和設(shè)置與循環(huán)水泵與冷卻裝置之間的第二溫度傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一所述的一種氫能源有軌電車燃料電池的冷卻系統(tǒng)，其特征在于：所述冷卻系統(tǒng)還包括至少兩個壓力傳感器，所述壓力傳感器與控制器連接；優(yōu)選的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡玉杰，高洪鎮(zhèn)，楊兵，牟曉莎，任廣強(qiáng)，劉玉文，趙澤娟，
申請(專利權(quán))人：中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37