一种氢燃料客车余热利用系统的制作方法

1.本实用新型涉及氢燃料车辆领域，特别涉及一种氢燃料客车余热利用系统。


背景技术：

2.目前行业内，氢燃料客车车内供暖采用车厢ptc电散热器或者电加热器这两种形式，供暖耗电耗氢，影响整车续驶里程，例如车身12米的氢燃料大巴，寒区的供热需求在30kw左右，就需要30千瓦时的电耗。同时与纯电动车相比，纯电车寒区供暖可以采用燃油加热器形式，低压用电，耗电可忽略；而氢燃料车型，法规上不允许采用燃油加热器供暖，因此，氢燃料车型在寒区供暖如何能够实现节能是一大痛点。


技术实现要素：

3.鉴于此，本实用新型提供一种氢燃料客车余热利用系统。
4.具体而言，包括以下的技术方案：
5.一种氢燃料客车余热利用系统，所述余热利用系统和氢堆系统通过热交换器进行换热，所述余热利用系统包括：
6.第一暖风支路和第二暖风支路；
7.所述第一暖风支路和所述第二暖风支路并联设置，所述第一暖风支路上串联设有第一辅助热源、除霜器和第一散热结构，所述第二暖风支路上串联设有第二辅助热源、第二散热结构和第三散热结构。
8.优选的，所述第一辅助热源为电加热器；
9.所述第二辅助热源为电加热器。
10.优选的，所述第一暖风支路设置在客车的第一侧，所述第一暖风支路沿所述客车的长度方向延伸；
11.所述第二暖风支路设置在客车的第二侧，所述第二暖风支路沿所述客车的长度方向延伸。
12.优选的，所述第一散热结构设置在所述客车的第一侧，所述第三散热结构设置在所述客车的第二侧，所述第一散热结构的散热量和所述第三散热结构的散热量相同。
13.优选的，所述第一散热结构包括多个第一方箱散热器，多个所述第一方箱散热器串联设置；
14.所述第三散热结构包括多个第二方箱散热器，多个所述第二方箱散热器串联设置。
15.优选的，所述第一散热结构包括第一方箱散热器和多个第一壁挂散热器，所述第一方箱散热器和多个所述第一壁挂散热器串联设置；
16.所述第三散热结构包括第二方箱散热器和多个第二壁挂散热器，所述第二方箱散热器和多个所述第二壁挂散热器串联设置。
17.优选的，所述余热利用系统还包括总进口管和总出口管；
18.所述第一暖风支路的进口和所述第二暖风支路的进口与所述总进口管的一端连接，所述总进口管的另一端连接所述热交换器的出口；
19.所述第一暖风支路的出口和所述第二暖风支路的出口与所述总出口管的一端连接，所述总出口管的另一端连接所述热交换器的进口。
20.优选的，所述余热利用系统还包括膨胀水箱；
21.所述膨胀水箱和所述总进口管连接。
22.优选的，所述余热利用系统还包括第一控制阀和第二控制阀；
23.所述第一控制阀设置在所述总进口管上，所述第二控制阀设置在所述总出口管上。
24.优选的，所述余热利用系统还包括温度控制器；
25.所述温度控制器设置在所述总进口管上；
26.所述温度控制器与所述第一辅助热源、所述第二辅助热源之间电性连接。
27.本实用新型提供的技术方案的有益效果至少包括：
28.本实用新型中的余热利用系统通过热交换器获得氢堆系统中的热量用于供热，提高了能源的利用效率，降低了电耗，解决了氢燃料车型在寒区供暖的问题。同时，两个支路中分别设置辅助热源，提高了余热利用系统的可控性和灵活性。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本实用新型余热利用系统原理示意图；
31.图2为本实用新型余热利用系统连接结构示意图；
32.图3为本实用新型中第一散热结构和第三散热结构另一方案结构示意图。
33.图中的附图标记分别表示为：
34.100-氢堆系统；110-氢反应堆；120-节温器；130-散热模块；
35.200-余热利用系统；210-总进口管；220-总出口管；230-膨胀水箱；240-第一暖风支路；241-第一辅助热源；242-除霜器；243-第一散热结构；2431-第一方箱散热器；2432-第一壁挂散热器；244-第一水泵；250-第二暖风支路；251-第二辅助热源；252-第二散热结构；253-第三散热结构；2531-第二方箱结构散热器；2532-第二壁挂散热器；254-第二水泵。
36.通过上述附图，已示出本实用新型明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本实用新型构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。
具体实施方式
37.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获
得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
38.在对本实用新型实施方式作进一步地详细描述之前，本实用新型实施例中所涉及的方位名词，如“上部”、“下部”、“侧部”，以图1中所示方位为基准，并不具有限定本实用新型保护范围的意义。
39.为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
40.实施例一
41.本实施例介绍了一种氢燃料客车余热利用系统，余热利用系统200和氢堆系统100通过热交换器300进行换热，余热利用系统200包括：第一暖风支路240和第二暖风支路250；第一暖风支路240和第二暖风支路250并联设置，第一暖风支路240上串联设有第一辅助热源241、除霜器242和第一散热结构243，第二暖风支路250上串联设有第二辅助热源251、第二散热结构252和第三散热结构253；除霜器242设置在客车的挡风玻璃处，第二散热结构252设置在客车的驾驶室内，第一散热结构243和第三散热结构253设置在客车的车厢内。
42.进一步，如图1所示，氢堆系统100中包括通过管路串联连接的氢反应堆110、节温器120和散热模块130。氢堆系统100中的换热介质为去离子水，余热利用系统200中的换热介质为防冻液。热交换器300上设有连接氢堆系统100的进出口管路，还设有连接余热利用系统200的进出口管路。氢堆系统100与热交换器300上的用于连接氢堆系统100的进出口管路连接，余热利用系统200与热交换器300上的用于连接余热利用系统200的进出口管路连接，氢堆系统100中的去离子水和余热利用系统200中的防冻液在热交换器300中进行换热，使氢堆系统100中的热量传递到余热利用系统200中。
43.进一步，如图1和图2所示，余热利用系统200包括第一暖风支路240和第二暖风支路250，第一辅助热源241设置在第一暖风支路240中，在氢堆系统100不工作或换热量不足时为第一暖风支路240提供辅助热量，使除霜器242和第一散热结构243正常工作；第二辅助热源251设置在第二暖风支路250中，在氢堆系统100不工作或换热量不足时为第二暖风支路250提供辅助热量，使第二散热结构252和第三散热结构253正常工作。
44.进一步，除霜器242设置在客车的挡风玻璃处，防止寒冷天气下挡风玻璃起雾阻挡司机的视线，第二散热结构252设置在司机驾驶室内，为司机提供良好的工作环境，保证车辆的行驶安全，第一散热结构243和第三散热结构253设置在载人的车厢内，提高乘客的乘车体验。
45.进一步，本实施例中的余热利用系统200通过热交换器300获得氢堆系统100中的热量用于供热，提高了能源的利用效率，降低了电耗，解决了氢燃料车型在寒区供暖的问题。同时，两个支路中分别设置辅助热源，提高了余热利用系统200的可控性和灵活性，两个辅助热源可以互为备用热源，当其中一个损坏时，另外一个仍能正常工作，为客车提供基本的供暖需求。
46.优选的，第一辅助热源241为电加热器；第二辅助热源251为电加热器。
47.进一步，第一辅助热源241和第二辅助热源251均采用电加热器，与纯电力采暖相比，第一辅助热源241和第二辅助热源251只需要在氢堆系统100不工作，或者经热交换器300换热后的余热利用系统200中的换热介质的温度不满足供暖需求时才需要开启第一辅助热源241和第二辅助热源251，降低了电耗，节能减排。
48.优选的，第一暖风支路240设置在客车的第一侧，第一暖风支路240沿客车的长度方向延伸；第二暖风支路250设置在客车的第二侧，第二暖风支路250沿客车的长度方向延伸。
49.进一步，如图2所示，可以理解的是，客车的内部空间可以沿与客车行进方向相同的竖直中轴面分为左侧空间和右侧空间，第一侧指客车的左侧，第二侧指客车的右侧。第一暖风支路240沿客车的长度方向延伸，为客车的左侧空间提供热量，第二暖风支路250沿客车的长度方向延伸，为客车的右侧空间提供热量。
50.进一步，第一暖风支路240和第二暖风支路250并联设置，第一暖风支路240和第二暖风支路250可以互为备用支路，其中任何一条暖风支路需要维修时，另一条暖风支路能够为客车车厢提供基础的采暖需求，也提高了余热利用系统200的供暖调节的灵活性，
51.进一步，第一暖风支路240中设置第一水泵244，第二暖风支路250中设置第二水泵254，能够提高两条支路中防冻液的流动速度，提高散热效果。
52.优选的，第一散热结构243设置在客车的第一侧，第三散热结构253设置在客车的第二侧，第一散热结构243的散热量和第三散热结构253的散热量相同。
53.进一步，如图2所示，第一散热结构243设置在客车的第一侧，第三散热结构253设置在客车的第二侧，为了使第一暖风支路240内的换热介质的流量和第二暖风支路250内的换热介质的流量相同，设置的第一散热结构243的散热量和第三散热结构253的散热量相同。
54.优选的，第一散热结构243包括多个第一方箱散热器2431，多个第一方箱散热器2431串联设置；第三散热结构253包括多个第二方箱散热器2531，多个第二方箱散热器2531串联设置。
55.进一步，如图2所示，第一散热结构243包括四个第一方箱散热器2431，四个第一方箱散热器2431串联设置，第三散热结构253包括四个第二方箱散热器2531，四个第二方箱散热器2531串联设置。
56.优选的，第一散热结构243包括第一方箱散热器2431和多个第一壁挂散热器2432，第一方箱散热器2431和多个第一壁挂散热器2432串联设置；第三散热结构253包括第二方箱散热器2531和多个第二壁挂散热器2532，第二方箱散热器2531和多个第二壁挂散热器2532串联设置。
57.进一步，如图3所示，在另外的实施方案中，第一散热结构243包括一个第一方箱散热器2431和四个第一壁挂散热器2432，第一方箱散热器2431和四个第一壁挂散热器2432串联设置；第三散热结构253包括一个第二方箱散热器2531和四个第二壁挂散热器2532，第二方箱散热器2531和四个第二壁挂散热器2532串联设置。与方箱散热器相比，壁挂散热器更加美观、风噪小、舒适型更高，但由于壁挂散热器是贴侧围装的，客车上设有安全门等结构，无法布置壁挂散热器，因此，受客车车身结构限制，为了提高整车的取暖效果，因此仍布置少量的方箱散热器。
58.优选的，余热利用系统200还包括总进口管210和总出口管220；第一暖风支路240的进口和第二暖风支路250的进口与总进口管210的一端连接，总进口管210的另一端连接热交换器300的出口；第一暖风支路240的出口和第二暖风支路250的出口与总出口管220的一端连接，总出口管220的另一端连接热交换器300的进口。
59.进一步，如图1和图2所示，第一暖风支路240的进口和第二暖风支路250的进口与总进口管210的一端通过一个三通接头连接，总进口管210的另一端连接热交换器300的用于连接余热利用系统200的出口；第一暖风支路240的出口和第二暖风支路250的出口与总出口管220的一端通过一个三通接头连接，总出口管220的另一端连接热交换器300的用于连接余热利用系统200的进口。氢堆系统100中的去离子水和余热利用系统200中的防冻液在热交换器300中进行换热，余热利用系统200将得到的热量用于客车的供暖，保障在利用余热时完全不影响氢堆系统100的运行，降低了电耗，节约能源，节能减排。
60.优选的，余热利用系统200还包括膨胀水箱230；膨胀水箱230和总进口管210连接。
61.进一步，如图1和图2所示，膨胀水箱230设置在总进口管210上，膨胀水箱230中盛装一定量的防冻液，及时向余热利用系统200中补充防冻液，避免因跑冒滴漏等因素造成防冻液的损耗影响供暖效果。
62.优选的，余热利用系统200还包括第一控制阀和第二控制阀；第一控制阀设置在总进口管210上，第二控制阀设置在总出水管上。
63.进一步，如图1所示，总进口管210上设有第一控制阀，总出口管220上设有第二控制阀，用于控制余热利用系统200的通断，以便对余热利用系统200中的各部件进行检修等操作。优选的，第一暖风支路240上设有第一阀门，第二暖风之路上设有第二阀门，通过第一阀门和第二阀门的通断对第一暖风支路240和第二暖风支路250上的各部件进行检修等操作，提高了余热利用系统200的可控性。
64.优选的，余热利用系统200还包括温度控制器；温度控制器设置在总进口管210上；温度控制器与第一辅助热源241、第二辅助热源251之间电性连接。
65.进一步，通过温度控制器控制第一辅助热源241和第二辅助热源251的启停，优选的，当温度控制器检测到总进口管210中防冻液温度高于70℃时，温度控制器控制第一辅助热源241和第二辅助热源251停止加热；当温度控制器检测到总进口管210中防冻液温度低于60℃时，温度控制器控制第一辅助热源241和第二辅助热源251开始加热。可以理解的是，余热利用系统200中防冻液的温度低于氢堆系统100中的去离子水的温度，避免余热利用系统200向氢堆系统100中反向传热。
66.实施例二
67.本实施例中以12米长车身的客车为例介绍一种氢燃料客车余热利用系统200。
68.余热利用系统200中的防冻液的流量为30l/min，氢堆系统100中的去离子水的流量为80l/min，热交换器300中余热利用系统200的进口温度为70℃，余热利用系统200的出口温度为50℃，氢堆系统100的进口温度76℃，氢堆系统100的出口温度67.3℃。
69.余热利用系统200中包括第一暖风支路240和第二暖风支路250，第一暖风支路240中包括第一辅助热源241、除霜器242和第一散热结构243；第二暖风支路250中包括第二辅助热源251、第二散热结构252和第三散热结构253。
70.第一辅助热源241和第二辅助热源251均为功率为15kw的电加热器，除霜器242的散热量为10kw，第一散热结构243包括四个串联的方箱散热器，第一散热结构243的总散热量为18.38kw，第二散热结构252的散热量为1.8kw，第三散热结构253的总散热量为18.38kw，总出口管220内防冻液的温度为52.4℃。
71.或者，第一散热结构243包括串联的一个方箱散热器和四个壁挂散热器，第一散热
结构243的总散热量为18.38kw，第三散热结构253包括串联的一个方箱散热器和四个壁挂散热器，第三散热结构253的总散热量为18.38kw。
72.通过实验测试，通常12米长氢燃料客车，寒区的供热需求在30kw左右，也就是需要30度/h的电耗，增添余热利用系统200后，冬季供暖节省15～20度/h电能。
73.在本实用新型中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
74.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的本实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本实用新型旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。
75.以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。