[發明專利]一種有軌電車儲能熱管理系統和方法

在審

• 申請號: 201910013810.3
• 申請日: 2019-01-08
• 公開（公告）號: CN109742482A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 戴朝華;傅雪婷;郭愛;杜云
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/615;H01M10/617;H01M10/625;H01M10/635;H01M10/6561;H01M10/6563;H01M10/6566;H01M10/659
• 代理公司: 成都帝鵬知識產權代理事務所(普通合伙) 51265
• 代理人: 黎照西

1.一種有軌電車儲能熱管理系統，其特征在于，包括儲能組件(11)、儲能箱體(1)、驅動器(3)、控制器(4)、溫度檢測器(7)和人機交互裝置；

所述儲能組件(11)，包括多個儲能單體(8)構成，在每個儲能單體(8)之間設置有變相散熱件；

所述儲能箱體(1)，放置儲能組件(11)；在儲能箱體(1)上設置有自然風進風口、空調風進風口和出風口，在所述自然風進風口上設置進風導流板(9)，在所述空調風進風口上設置進風閥門(5)與進風風扇(6)，所述進風導流板(9)、進風閥門(5)與進風風扇(6)的驅動端均分別通過驅動器(3)連接至控制器(4)；

所述控制器(4)分別與驅動器(3)、溫度檢測器(7)和人機交互裝置通信電連接；所述控制器(4)通過溫度檢測器(7)監測儲能組件(11)的溫度以及環境溫度，根據耦合熱管理控制策略進行分析，從而由控制器(4)發信號給驅動器(3)對進風導流板(9)、進風閥門(5)與進風風扇(6)進行控制，構建自然風與空調風相互配合的耦合風冷調節儲能組溫度。

2.根據權利要求1所述的一種有軌電車儲能熱管理系統，其特征在于，在所述儲能箱體(1)底壁上設置有空調風進風口，在空調風進風口內設置進風風扇(6)；在所述空調風進風口處設置進風閥門(5)為旋轉閥門，所述驅動器(3)接收到控制器(4)的信號后驅動旋轉閥門開閉；所述旋轉閥門包括擋板或葉片，驅動器(3)驅動擋板或葉片以轉軸為中心旋轉來控制閥門開閉。

3.根據權利要求2所述的一種有軌電車儲能熱管理系統，其特征在于，在所述箱體一側側壁上設置進風導流板(9)，近進風導流板(9)端設有自然風進風口；在所述進風導流板(9)的對側箱體側壁上設置出風導流板(10)，近出風導流板(10)端設有出風口，在所述出風口內設置排風風扇(12)，通過排風風扇(12)的轉動產生壓強差將箱體內的冷卻風導流到外部；所述出風導流板(10)與箱體所在面垂直。

4.根據權利要求3所述的一種有軌電車儲能熱管理系統，其特征在于，在所述儲能箱體(1)內并列放置多個儲能組件(11)，且在每個儲能組件(11)旁的儲能箱體(1)底壁上均設置有空調風進風口，在每個空調風進風口內均設置有進風風扇(6)，在空調風進風口處均設置有進風閥門(5)。

5.根據權利要求4所述的一種有軌電車儲能熱管理系統，其特征在于，在所述儲能箱體(1)底部設置有U型支撐固定架(14)。

6.根據權利要求1所述的一種有軌電車儲能熱管理系統，其特征在于，所述變相散熱件包括相變材料(13)和散熱片(2)，所述散熱片(2)貼敷在儲能單體(8)的側壁上，在每個儲能單體(8)側壁的散熱板之間填充相變材料(13)。

7.根據權利要求6所述的一種有軌電車儲能熱管理系統，其特征在于，所述相變材料(13)為石蠟泡沫鋁復合材料，所述散熱片(2)為銅片，且在所述散熱片(2)與儲能單體(8)之間通過導熱硅膠貼合。

8.一種有軌電車儲能熱管理方法，其特征在于，包括步驟：

S100，通過溫度檢測器(7)監測儲能組件溫度和環境溫度，并將檢測數據與人機交互裝置實現交互；

S200，通過耦合熱管理控制策略，根據對儲能組件溫度和環境溫度的分析判斷確定工作模式；

S300，控制器(4)根據相應的工作模式發出控制指令給各驅動器(3)對進風導流板(9)、進風閥門(5)與進風風扇(6)進行控制，從而構建自然風與空調風相互配合的耦合風冷以調節儲能組件溫度。

9.根據權利要求8所述的一種有軌電車儲能熱管理方法，其特征在于，通過溫度檢測器(7)實時監測環境溫度T1，通過溫度檢測器(7)實時監測儲能組件溫度包括近箱體進風導流板(9)側儲能組件溫度T2和近箱體出風導流板(10)側儲能組件溫度T3。

10.根據權利要求9所述的一種有軌電車儲能熱管理方法，其特征在于，在所述耦合熱管理控制策略中，包括步驟：

S201，設置環境溫度高溫閾值T1_s、環境溫度低溫閾值T1_d、儲能組件溫度高溫閾值T_s、儲能組件溫度低溫閾值T_d、以及儲能組件溫差閾值△T_s；

S202，根據對組件溫度和環境溫度的分析判斷確定工作模式，包括：

模式一：當T1_d＜T1＜T1_s||(T_d＜T2＜T_s&&T_d＜T3＜T_s)時，控制所述進風導流板(9)與儲能箱體(1)側壁呈θ1>0°的進風夾角，關閉所有進風閥門(5)，關閉所有進風風扇(6)，形成自然風與變相散熱件配合以對儲能組件(11)散熱；通過溫度檢測器(7)檢測的溫度評估散熱效果，若采用模式一不能滿足其散熱需求時，改用模式二進行強制散熱；

模式二：當T1＞T1_s&&T2＞T_s&&T3＞T_s時，控制所述進風導流板(9)與儲能箱體(1)側壁呈0°夾角使得自然風進風口關閉，打開單組所述進風閥門(5)，打開單組進風風扇(6)引入空調風以對儲能組件(11)強制散熱；

模式三：在模式二的基礎上，當|T2-T3|＞ΔT_s，打開多組所述進風閥門(5)，打開多組進風風扇(6)引入空調風對儲能組件(11)強制散熱；

模式四：當T1＜T1_d&&T2＜T_d&&T3＜T_d時，控制所述進風導流板(9)與儲能箱體(1)側壁呈0°夾角使得自然風進風口關閉，打開單組所述進風閥門(5)，打開單組進風風扇(6)引入空調風對儲能組件(11)加熱；

模式五：在模式四的基礎上，當|T2-T3|＞ΔT_s，打開多組所述進風閥門(5)，打開多組進風風扇(6)引入空調風對儲能組件(11)加熱。