一种新能源机车热利用系统及新能源机车的制作方法

1.本实用新型属于新能源机车技术领域，具体地说涉及一种新能源机车热利用系统及新能源机车。


背景技术：

2.随着机车技术的不断发展，能源与环境问题也越发突出。与传统机车相比，以电动机车为代表的新能源机车具有低噪音、零排放、扭矩大、费用低等优点，受到国内外的广泛关注，发展新能源机车将成为未来机车发展的主要方向之一。
3.机车热管理系统包括空调系统、电机冷却系统、电池冷却系统。其中，电机冷却系统、电池冷却系统对电机、电池组的工作温度进行控制，将电机和电池工作产生的热量带走，空调系统可以提供相对舒适的环境温度，尤其在冬季温度较低时，需提供大量的热量。空调系统作为能耗最大的辅助设备，其严重影响新能源机车的续航里程。目前，空调系统、电机冷却系统、电池冷却系统相互独立且互不关联，能量利用不充分，能耗高，同时，整个热管理系统占用空间大，结构冗杂。


技术实现要素：

4.针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种新能源机车热利用系统及新能源机车。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.第一方面，本实用新型提供一种新能源机车热利用系统，包括散热风机、电机冷却管路、电池冷却管路以及牵引变流器冷却管路，所述电池冷却管路、所述牵引变流器冷却管路、所述电机冷却管路以及所述散热风机顺次串联相通形成循环回路，所述循环回路中注入冷却介质，所述散热风机与所述电池冷却管路之间连通有热交换机组。
7.通过上述的技术方案，巧妙地将电机冷却管路、电池冷却管路以及牵引变流器冷却管路的热量传递至散热风机，利用废热供暖，提高能源的利用率，同时，电机冷却管路、电池冷却管路以及牵引变流器冷却管路串联相通并共用热交换机组，简化了系统结构，节省占用空间。
8.进一步，所述电机冷却管路以及所述散热风机之间设有三通换向阀，所述三通换向阀包括第一接口、第二接口以及第三接口，所述第一接口可与第二接口或第三接口导通，所述第一接口连通电机冷却管路，所述第二接口连通散热风机，所述第三接口通过管路与热交换机组连通。
9.通过上述的技术方案，驾驶室供暖时，电机冷却管路与散热风机形成通路，循环回路中产生的热量传递至散热风机，避免热量流失。驾驶室无需供暖时，电机冷却管路直接与热交换机组形成通路，此时，电机冷却管路与散热风机形成断路，循环回路中产生的热量不经过散热风机。
10.进一步，所述散热风机与所述热交换机组之间设有第一单向阀，所述三通换向阀
的第三接口与所述热交换机组之间设有第二单向阀。
11.通过上述的技术方案，第一单向阀和第二单向阀能够防止冷却介质换向后产生背压。
12.进一步，所述散热风机位于驾驶室内，为驾驶员提供舒适环境。
13.进一步，所述电池冷却管路与电池箱对应设置，所述电池冷却管路设置有多个，且多个电池冷却管路采用先串联再并联的连通方式。
14.进一步，多个电池箱串联形成电池包，多个电池包并联形成电池组。
15.进一步，同一电池包内的电池箱相对应的电池冷却管路相串联，不同电池包内的电池箱相对应的电池冷却管路相并联。
16.通过上述的技术方案，鉴于电池组的结构设置，多个电池冷却管路采用先串联再并联的连通方式，避免多个电池包之间的温差过大，降低使用寿命。
17.进一步，所述牵引变流器冷却管路与牵引变流器对应设置，所述牵引变流器冷却管路设置有多个，且多个牵引变流器冷却管路相并联。
18.通过上述的技术方案，鉴于各牵引变流器之间相互独立工作，多个牵引变流器冷却管路采用相并联的连通方式，避免多个牵引变流器之间的温差过大，降低使用寿命。
19.进一步，所述电机冷却管路与车轮电机对应设置，所述电机冷却管路设置有多个，且多个电机冷却管路采用先并联再串联的连通方式。
20.进一步，所述车轮电机与机车车轮对应设置，位于机车前方或后方的车轮电机形成车轮电机组，同一车轮电机组内车轮电机相对应的电机冷却管路相并联，不同车轮电机组的车轮电机相对应的电机冷却管路相串联。
21.通过上述的技术方案，鉴于机车车轮之间的位置关系，多个电机冷却管路采用先并联再串联的连通方式，避免多个车轮电机之间的温差过大，降低使用寿命。
22.第二方面，本实用新型提供一种新能源机车，包括所述的新能源机车热利用系统。
23.本实用新型的有益效果是：
24.1、巧妙地将电机冷却管路、电池冷却管路以及牵引变流器冷却管路的热量传递至散热风机，利用废热供暖来创造舒适环境，提高能源的利用率，提高新能源机车的续航里程。
25.2、电机冷却管路、电池冷却管路以及牵引变流器冷却管路串联相通并共用热交换机组，简化了系统结构，布局合理，节省占用空间。
26.3、只需切换三通换向阀的导通方向，即可接通或切断驾驶室供暖，灵活方便。
附图说明
27.图1是本实用新型具体实施例中的新能源机车热利用系统的结构示意图；
28.图2是本实用新型中新能源机车热利用系统与电池箱、牵引变流器、车轮电机的装配示意图。
29.附图中：1-电池冷却管路、2-牵引变流器冷却管路、3-电机冷却管路、4-散热风机、5-热交换机组、6-三通换向阀、7-第一单向阀、8-第二单向阀、9-电池箱、10-牵引变流器、11-车轮电机；
30.图1和图2中箭头表示冷却介质流通方向。
具体实施方式
31.为了使本领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本技术保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。
32.下面结合附图和较佳的实施例对本实用新型作进一步说明。
33.实施例一：
34.如图1所示，一种新能源机车热利用系统，包括散热风机4、电机冷却管路3、电池冷却管路1以及牵引变流器冷却管路2，所述电池冷却管路1、所述牵引变流器冷却管路2、所述电机冷却管路3以及所述散热风机4顺次串联相通形成循环回路，所述循环回路中注入冷却介质，所述散热风机4与所述电池冷却管路1之间连通有热交换机组5。
35.所述散热风机4位于驾驶室内。所述电机冷却管路3与车轮电机对应设置，用于对车轮电机进行热控制，所述车轮电机用于驱动机车车轮。所述电池冷却管路1与电池箱对应设置，用于对电池箱进行热控制，所述电池箱为新能源机车提供能量。所述牵引变流器冷却管路2与牵引变流器对应设置，用于对牵引变流器进行热控制。
36.通过上述的技术方案，巧妙地将电机冷却管路3、电池冷却管路1以及牵引变流器冷却管路2的热量传递至散热风机4，利用废热对驾驶室供暖，提高能源的利用率，同时，电机冷却管路3、电池冷却管路1以及牵引变流器冷却管路2串联相通并共用热交换机组5，简化了系统结构，节省占用空间。
37.可选的，所述电机冷却管路3以及所述散热风机4之间设有三通换向阀6，所述三通换向阀6包括第一接口、第二接口以及第三接口，所述第一接口可与第二接口或第三接口导通，所述第一接口连通电机冷却管路3，所述第二接口连通散热风机4，所述第三接口通过管路与热交换机组5连通。
38.通过上述的技术方案，驾驶室供暖时，电机冷却管路3与散热风机4形成通路，循环回路中产生的热量传递至散热风机4，避免热量流失。驾驶室无需供暖时，电机冷却管路3直接与热交换机组5形成通路，此时，电机冷却管路3与散热风机4形成断路，循环回路中产生的热量不经过散热风机4。
39.可选的，所述散热风机4与所述热交换机组5之间设有第一单向阀7，所述三通换向阀6的第三接口与所述热交换机组5之间设有第二单向阀8。优选的，所述热交换机组5为水冷机组。
40.通过上述的技术方案，第一单向阀7和第二单向阀8能够防止冷却介质换向后产生背压。
41.电池箱的正常工作温度为15～35℃、牵引变流器的正常工作温度为-40～50℃、车轮电机的正常工作温度为在-20～70℃。冷却介质依次流至电池冷却管路1、牵引变流器冷却管路2、电机冷却管路3，具体的，电池冷却管路1的出口温度约为25℃，牵引变流器冷却管路2的出口温度约为35℃，电机冷却管路3的出口温度约为60℃，散热风机4的出口温度约为55℃，然后，冷却介质进入热交换机组5，经降温处理后再次流至电池冷却管路1，实现循环。
42.一种新能源机车，包括所述的新能源机车热利用系统。
43.下面结合图2介绍本方案的应用实施例，具体如下：
44.可选的，多个电池箱9串联形成电池包，多个电池包并联形成电池组。同一电池包内的电池箱9相对应的电池冷却管路1相串联，不同电池包内的电池箱相对应的电池冷却管路1相并联，也就是说，所述电池冷却管路1设置有多个，且多个电池冷却管路1采用先串联再并联的连通方式。
45.通过上述的技术方案，鉴于电池组的结构设置，多个电池冷却管路1采用先串联再并联的连通方式，避免多个电池包之间的温差过大，降低使用寿命。
46.可选的，所述牵引变流器冷却管路2设置有多个，且多个牵引变流器冷却管2路2相并联。本实施例中，4个牵引变流器对应4个牵引变流器冷却管路2，同时，4个牵引变流器冷却管路2相并联。
47.通过上述的技术方案，鉴于各牵引变流器10之间相互独立工作，多个牵引变流器冷却管路2采用相并联的连通方式，避免多个牵引变流器10之间的温差过大，降低使用寿命。
48.可选的，所述车轮电机11与机车车轮对应设置，位于机车前方或后方的车轮电机11形成车轮电机组，同一车轮电机组内车轮电机11相对应的电机冷却管路3相并联，不同车轮电机组的车轮电机11相对应的电机冷却管路3相串联。也就是说，所述电机冷却管路3设置有多个，且多个电机冷却管路3采用先并联再串联的连通方式。本实施例中，4个车轮电机11形成2个车轮电机组，同时，4个车轮电机11对应4个电机冷却管路3，4个电机冷却管路3分成两组并采用先并联再串联方式。
49.通过上述的技术方案，鉴于机车车轮之间的位置关系，多个电机冷却管路3采用先并联再串联的连通方式，避免多个车轮电机11之间的温差过大，降低使用寿命。
50.以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本技术范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。

技术特征：
1.一种新能源机车热利用系统，其特征在于，包括散热风机、电机冷却管路、电池冷却管路以及牵引变流器冷却管路，所述电池冷却管路、所述牵引变流器冷却管路、所述电机冷却管路以及所述散热风机顺次串联相通形成循环回路，所述循环回路中注入冷却介质，所述散热风机与所述电池冷却管路之间连通有热交换机组。2.根据权利要求1所述的新能源机车热利用系统，其特征在于，所述电机冷却管路以及所述散热风机之间设有三通换向阀，所述三通换向阀包括第一接口、第二接口以及第三接口，所述第一接口可与第二接口或第三接口导通，所述第一接口连通电机冷却管路，所述第二接口连通散热风机，所述第三接口通过管路与热交换机组连通。3.根据权利要求2所述的新能源机车热利用系统，其特征在于，所述散热风机与所述热交换机组之间设有第一单向阀。4.根据权利要求2所述的新能源机车热利用系统，其特征在于，所述三通换向阀的第三接口与所述热交换机组之间设有第二单向阀。5.根据权利要求1所述的新能源机车热利用系统，其特征在于，所述散热风机位于驾驶室内。6.根据权利要求1-5任一所述的新能源机车热利用系统，其特征在于，所述电池冷却管路与电池箱对应设置，多个电池箱串联形成电池包，多个电池包并联形成电池组，同一电池包内的电池箱相对应的电池冷却管路相串联，不同电池包内的电池箱相对应的电池冷却管路相并联。7.根据权利要求1-5任一所述的新能源机车热利用系统，其特征在于，所述牵引变流器冷却管路与牵引变流器对应设置，所述牵引变流器冷却管路设置有多个，且多个牵引变流器冷却管路相并联。8.根据权利要求1-5任一所述的新能源机车热利用系统，其特征在于，所述电机冷却管路与车轮电机对应设置，所述车轮电机与机车车轮对应设置，位于机车前方或后方的车轮电机形成车轮电机组，同一车轮电机组内车轮电机相对应的电机冷却管路相并联，不同车轮电机组的车轮电机相对应的电机冷却管路相串联。9.一种新能源机车，其特征在于，包括权利要求1-8任一所述的新能源机车热利用系统。

技术总结
本实用新型涉及一种新能源机车热利用系统及新能源机车，新能源机车热利用系统包括散热风机、电机冷却管路、电池冷却管路以及牵引变流器冷却管路，所述散热风机位于驾驶室内，所述电池冷却管路、所述牵引变流器冷却管路、所述电机冷却管路以及所述散热风机顺次串联相通形成循环回路，所述循环回路中注入冷却介质，所述散热风机与所述电池冷却管路之间连通有热交换机组，本实用新型巧妙地将电机冷却管路、电池冷却管路以及牵引变流器冷却管路的热量传递至散热风机，利用废热供暖来创造舒适环境，提高能源的利用率，提高新能源机车的续航里程，同时，简化了系统结构，节省占用空间。节省占用空间。节省占用空间。


技术研发人员：高兆颖 王纯 邵波 王龙祥 范建锋
受保护的技术使用者：山东华车能源科技有限公司
技术研发日：2022.09.09
技术公布日：2023/1/2