轨道交通车辆用燃料电池低温启动系统的制作方法

本申请涉及轨道交通，特别是涉及一种轨道交通车辆用燃料电池低温启动系统。

背景技术：

1、质子交换膜燃料电池因其高效、环保等优点，成为新能源领域的重要支撑技术。轨道交通领域由于其运载量大、运输线路长、可靠性要求高等特点，采用动力电池技术难以满足轨道交通车辆的运营要求，通过氢能源技术与轨道交通车辆相结合，可以极大的提升车辆的运行性能及满足节能环保要求，目前也有越来越多的轨道车辆尝试采用氢能源作为动力来源。

2、目前燃料电池在寒冷地区主要通过辅助加热方式或通过改变运行条件启动的方式，已经可以在零下30℃的环境中实现低温启动，但单独燃料电池辅助加热的方式一般所用时间较长，而频繁改变运行条件启动对电堆的寿命及性能存在一定影响。现有的燃料电池启动方式存在用时较长、启动条件不稳定影响燃料电池电堆寿命及性能的问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针提供一种启动时间较短、成本相对较低以及能够减少能耗的轨道交通车辆用燃料电池低温启动系统。

2、本申请提供一种轨道交通车辆用燃料电池低温启动系统，包括：

3、燃料电池堆，所述燃料电池堆用于为轨道交通车辆提供动力，所述燃料电池堆具有电堆冷却液入口及电堆冷却液出口；

4、列车空调系统，所述列车空调系统用于为轨道交通车辆提供空调功能，且所述空调功能包括制热功能，所述列车空调系统具有空调冷却液入口及空调冷却液出口；

5、换热器，所述换热器具有相对的冷介质入口、冷介质出口、热介质入口和热介质出口，所述空调冷却液出口与所述热介质入口相连通，所述空调冷却液入口与所述热介质出口相连通，所述冷介质入口与所述电堆冷却液出口相连通，所述冷介质出口与所述电堆冷却液入口相连通，所述换热器用于将所述列车空调系统的冷却液的热量置换给所述燃料电池堆的冷却液，以便在零下温度的低温环境下辅助启动所述燃料电池堆。

6、在其中一个实施例中，所述燃料电池低温启动系统还包括电堆出口冷却液温度传感器及电堆入口冷却液温度传感器，所述电堆出口冷却液温度传感器设置在所述冷介质入口与所述电堆冷却液出口的连通管道之间，所述电堆入口冷却液温度传感器设置在所述冷介质出口与所述电堆冷却液入口的连通管道之间。

7、在其中一个实施例中，所述燃料电池低温启动系统还包括空调出口冷却液温度传感器，所述空调出口冷却液温度传感器设置在所述空调冷却液出口与所述热介质入口连通的管道中间。

8、在其中一个实施例中，所述燃料电池低温启动系统还包括燃料电池冷却循环水泵，所述燃料电池冷却循环水泵设置在所述冷介质入口与所述电堆冷却液出口的连通管道之间。

9、在其中一个实施例中，所述燃料电池低温启动系统还包括空调冷却回路水泵，所述空调冷却回路水泵设置在所述空调冷却液入口与所述热介质出口的连通管道之间。

10、在其中一个实施例中，所述燃料电池低温启动系统还包括辅助加热器，所述辅助加热器与所述换热器并联在所述燃料电池堆的所述电堆冷却液入口与所述电堆冷却液出口的连通之间。

11、在其中一个实施例中，所述燃料电池低温启动系统还包括散热风机及电控三通阀，所述电控三通阀具有一个入口及两个出口，所述电堆冷却液出口通过所述电控三通阀连通所述换热器的所述冷介质入口，所述电控三通阀的另一个出口通过所述散热风机连通所述电堆冷却液入口。

12、在其中一个实施例中，所述电控三通阀与所述换热器的所述冷介质入口的连通管道之间还设置有电控调节阀。

13、在其中一个实施例中，所述燃料电池低温启动系统还包括燃料电池控制器，所述燃料电池控制器分别电连接所述电控调节阀、所述燃料电池堆、所述电堆出口冷却液温度传感器、所述空调出口冷却液温度传感器、所述燃料电池冷却循环水泵、所述电控三通阀、所述辅助加热器、所述散热风机及所述空调冷却回路水泵。

14、在其中一个实施例中，所述辅助加热器通过所述电控三通阀连通所述电堆冷却液出口；

15、在其中一个实施例中，所述燃料电池堆为氢燃料电池堆。

16、上述轨道交通车辆用燃料电池低温启动系统，通过结合列车空调系统提供加热功能，一方面，能够对列车空调系统的热量进行利用，减少燃料电池低温启动中的能耗，而且空调由于运营需要本来就会运行，利用列车空调系统的热量还能够降低成本，另外一方面，通过利用列车空调系统的功能，或者辅助常规的辅助加热器时，燃料电池的低温启动时间能够大幅缩短。通过将燃料电池热管理技术与轨道车辆空调通风技术结合，可显著提升燃料电池启动速度并降低能耗，并且在寒冷环境中可通过燃料电池产热实现热电联供，进一步节约因取暖产生的能耗。本申请提高轨道交通用燃料电池系统低温启动速度，优化燃料电池系统与空调通风系统结构，减少车辆运行过程中因散热取暖带来的能量损耗。

技术特征：

1.一种轨道交通车辆用燃料电池低温启动系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的燃料电池低温启动系统，其特征在于，所述燃料电池低温启动系统还包括电堆出口冷却液温度传感器及电堆入口冷却液温度传感器，所述电堆出口冷却液温度传感器设置在所述冷介质入口与所述电堆冷却液出口的连通管道之间，所述电堆入口冷却液温度传感器设置在所述冷介质出口与所述电堆冷却液入口的连通管道之间。

3.根据权利要求2所述的燃料电池低温启动系统，其特征在于，所述燃料电池低温启动系统还包括空调出口冷却液温度传感器，所述空调出口冷却液温度传感器设置在所述空调冷却液出口与所述热介质入口连通的管道中间。

4.根据权利要求3所述的燃料电池低温启动系统，其特征在于，所述燃料电池低温启动系统还包括燃料电池冷却循环水泵，所述燃料电池冷却循环水泵设置在所述冷介质入口与所述电堆冷却液出口的连通管道之间。

5.根据权利要求4所述的燃料电池低温启动系统，其特征在于，所述燃料电池低温启动系统还包括空调冷却回路水泵，所述空调冷却回路水泵设置在所述空调冷却液入口与所述热介质出口的连通管道之间。

6.根据权利要求5所述的燃料电池低温启动系统，其特征在于，所述燃料电池低温启动系统还包括辅助加热器，所述辅助加热器与所述换热器并联在所述燃料电池堆的所述电堆冷却液入口与所述电堆冷却液出口的连通之间。

7.根据权利要求6所述的燃料电池低温启动系统，其特征在于，所述燃料电池低温启动系统还包括散热风机及电控三通阀，所述电控三通阀具有一个入口及两个出口，所述电堆冷却液出口通过所述电控三通阀连通所述换热器的所述冷介质入口，所述电控三通阀的另一个出口通过所述散热风机连通所述电堆冷却液入口。

8.根据权利要求7所述的燃料电池低温启动系统，其特征在于，所述电控三通阀与所述换热器的所述冷介质入口的连通管道之间还设置有电控调节阀。

9.根据权利要求8所述的燃料电池低温启动系统，其特征在于，所述燃料电池低温启动系统还包括燃料电池控制器，所述燃料电池控制器分别电连接所述电控调节阀、所述燃料电池堆、所述电堆出口冷却液温度传感器、所述空调出口冷却液温度传感器、所述燃料电池冷却循环水泵、所述电控三通阀、所述辅助加热器、所述散热风机及所述空调冷却回路水泵。

10.根据权利要求9所述的燃料电池低温启动系统，其特征在于，所述辅助加热器通过所述电控三通阀连通所述电堆冷却液出口；

技术总结本技术涉及一种轨道交通车辆用燃料电池低温启动系统，包括：燃料电池堆、列车空调系统及换热器，燃料电池堆具有电堆冷却液入口及电堆冷却液出口；列车空调系统具有空调冷却液入口及空调冷却液出口；空调冷却液出口与热介质入口相连通，空调冷却液入口与热介质出口相连通，冷介质入口与电堆冷却液出口相连通，冷介质出口与电堆冷却液入口相连通，换热器用于将列车空调系统的冷却液的热量置换给燃料电池堆的冷却液，以便在零下温度的低温环境下启动燃料电池堆。上述轨道交通车辆用燃料电池低温启动系统，通过结合列车空调系统提供加热功能，通过将燃料电池热管理技术与轨道车辆空调通风技术结合，可显著提升燃料电池启动速度并降低能耗。技术研发人员：张志文,胡亮,曲广有,白建龙,史明辉,秦龙受保护的技术使用者：国能新朔铁路有限责任公司技术研发日：20231027技术公布日：2024/7/4