一种燃料电池有轨电车热量综合利用方法及其装置

摘要

本发明公开了一种燃料电池有轨电车热量综合利用方法及其装置，属于燃料电池应用技术领域。本发明解决了燃料电池有轨电车热量综合利用问题。燃料电池的冷却液出口管路与冷却循环泵相连，冷却循环泵出口管路与散热器组的冷却液入口连接，散热器组的冷却液出口通过管路与燃料电池的冷却液入口相连；新风过滤器与回风道之间设有新风预热器，车厢内设有供暖散热器。主散热器布置在车顶，供暖散热器和新风预热器冬季为车厢供暖，燃料电池剩下的余热由主散热器承担。排风道散热器布置在车厢，夏季将废排风作为冷源，剩下的燃料电池余热由主散热器承担。在春秋过渡季节工况下，主散热器承担燃料电池全部的余热释放。主要用于燃料电池车辆热量综合利用。

主权项

一种燃料电池有轨电车热量综合利用方法，该方法基于一种燃料电池有轨电车热量综合利用装置，所述燃料电池有轨电车热量综合利用装置包括燃料电池的冷却系统和车厢的空调供暖系统，其中：燃料电池(15)的冷却液出口管路与冷却循环泵相连，冷却循环泵出口管路与散热器组的冷却液入口连接，散热器组的冷却液出口通过管路与燃料电池(15)的冷却液入口相连；新风过滤器(2)与回风道(7)之间设有新风预热器(3)，车厢(13)内两侧车壁下方或回风道(7)与通风机(5)之间的风管内设有供暖散热器(10)，车厢(13)顶部的排风扇(11)与排风口(12)的通道之间设有排风道散热器(14)；新风预热器(3)、供暖散热器(10)、排风道散热器(14)和主散热器(18)的分支管路上均设有阀门；燃料电池(15)的冷却液入口设有燃料电池入口温度传感器(23)，排风道散热器(14)冷却液出口设有排风道散热器出口温度传感器(25)，新风预热器(3)与回风道(7)之间设有预热后新风温度传感器(26)，以及车厢(13)空气环境中设有车厢环境温度传感器(27)，所有温度传感器都通过导线与控制器(24)相连；所述散热器组由新风预热器(3)、供暖散热器(10)、排风道散热器(14)与主散热器(18)构成，该散热器组通过管道连接，其连接拓扑为：所有散热器冷却液入口与出口分别以并联方式连接，或者新风预热器(3)、供暖散热器(10)和排风道散热器(14)并联之后再与主散热器(18)串联；所述的主散热器的散热气流组织结构为吸入式；所述冷却循环泵由并联设置的一台变速泵(16)和一台定速泵(17)构成，常态下由变速泵(16)根据需要提供一定的冷却液流量，实现循环散热；当变速泵(16)故障情况下，为保证燃料电池(15)散热要求，定速泵(17)作为应急投入运行；其特征在于：一、根据不同的季节需要，开启或关闭所述新风预热器(3)、供暖散热器(10)和排风道散热器(14)使其运行或退出运行；冬季由燃料电池(15)的余热通过新风预热器(3)和供暖散热器(10)为车厢(13)供暖；夏季利用车厢(13)内排风道排出的废冷排风通过排风道散热器(14)为燃料电池(15)辅助散热，实现燃料电池(15)与空调供暖系统的热量综合管理；二、在冬季工况下，关闭空调制冷系统，开启通风机(5)送风系统，同时开启供暖散热器阀门(20)和新风预热器阀门(21)，关闭排风道散热器阀门(19)；调节新风预热器阀门(21)开度，使得新风预热后达到预设的温度；调节供暖散热器阀门(20)开度，使得车厢环境温度传感器(27)达到预设值；在新风预热器阀门(21)和供暖散热器阀门(20)的开度设定后，通过控制主散热器(18)风扇转速，使得燃料电池(15)冷却液入口温度位于55～63℃范围内；三、在夏季工况下，开启空调制冷系统，开启通风机(5)送风系统，同时开启排风道散热器阀门(19)和主散热器阀门(22)，关闭供暖散热器阀门(20)和新风预热器阀门(21)，其中，当排风道散热器(14)与主散热器(18)并联时，调节排风道散热器阀门(19)开度，使得排风道散热器(14)出口冷却液温度位于55～63℃范围内；当排风道散热器(14)与主散热器(18)串联时，排风道散热器阀门(19)全开；排风道散热器阀门(19)确定后，不论主散热器(18)与排风道散热器(14)是串联还是并联，均通过控制主散热器(18)风扇转速，使得燃料电池(15)冷却液入口温度位于55～63℃范围内；四、在过渡季节工况下，关闭空调系统，开启新风系统和通风机(5)送风系统，关闭供暖散热器阀门(20)、新风预热器阀门(21)和排风道散热器阀门(19)，通过控制主散热器(18)风扇转速，使得燃料电池(15)冷却液入口温度位于55～63℃范围内。