一种强制通风电取暖器、轨道车辆及电取暖器的控制方法与流程

本发明属于轨道车辆技术领域，尤其是轨道车辆狭小空间内安装的强制通风电取暖器及其控制方法，以及安装有所述强制通风电取暖器的轨道车辆。

背景技术：

随着国民生活水平的提高，人们出行时对乘坐的轨道车辆及车内设备的舒适性的要求也越来越高，现有铁路客车车厢内通常安装有空调，以调节内温度，提高乘坐舒适感，但通常情况下，车内空调仅能对车厢内部的温度进行有效调节，而车厢两端靠近车门处、通过台、盥洗室等位置，车内空调对此位置温度的调节作用不明显，或是无法进行有效调节，导致车厢内部温差大，而这些部位，尤其是通过台、盥洗室等空间狡小位置，不仅车内空调无法进行有效温度调节，而现有的加热装置，要达到上述空间的有效升温，所需加热装置的功率、体积均要相应的增大，而由于空间限制，也无法在此布置较大功率的加热装置，无法采用管式(板式)电热进行采暖，使得此部分区域、位置冬季温度较低情况下，较车厢内部温度要低很多，严重影响乘客的乘坐舒适度。

技术实现要素：

本发明主要目的在于解决上述问题和不足，首先提供了一种强制通风电取暖器热能大、占用空间小，进一步提供了应用所述强制通风电取暖器的轨道车辆，以及所述强制通风电取暖器的控制方法，使车厢内狡小位置处安装的强制通风电取暖器在有效供暖的情况下有效、安全工作。

为实现上述目的，本发明首先提供的一种强制通风电取暖器，其技术方案是：

一种强制通风电取暖器，包括箱体及可封闭所述箱体开口端的通风格栅，所述电取暖器还包括设置在所述箱体内部相互电连接的加热元件、通风机及控制板，所述通风机、加热元件的信号输入端与所述控制板的输出端连接，所述控制板接受外来控制信号控制所述强制通风电取暖器的工作状态。

进一步的，所述电取暖器还包括压差开关，所述压差开关的信号输出端与所述控制板的输入端连接，所述控制板根据所述压差开关收集的实时风压信号与预设风压阀值比较，根据比较结果控制所述强制通风电取暖器的工作状态。

进一步的，所述电取暖器还包括可实现多级温控保护的温控组件。

进一步的，所述温控组件包括不可恢复式温控器及自动复位温控器，所述不可恢复式温控器的动作温度高于所述自动复位温控器的动作温度。

进一步的，所述电取暖器还包括时间继电器，所述时间继电器控制所述通风机先于所述加热元件运行，所述加热元件停止工作后延时停止所述通风机。

本发明的第二发明目的在于提供一种使用上述强制通风电取暖器的轨道车辆，采用如下技术方案：

一种轨道车辆，包括车体，所述车体内部设置有如前文所述的一种强制通风电取暖器，所述通风格栅一侧设置有曲臂折页并通过所述曲臂折页与所述车体内部的内装间壁固定，通过锁紧装置与所述内装间壁锁紧或打开。

进一步的，所述通风格栅包括风口外罩及风口内网。

本发明的第三发明目的在于提供强制通风电取暖器的控制方法，采用如下技术方案：

一种强制通风电取暖器的控制方法，强制通风电取暖器包括加热元件、通风机和控制板，在电取暖器的工作区域内设置有多个温度传感器，多个温度传感器检测的温度值实时传输给电取暖器的控制板，各温度值经计算后与控制板内置的预设温度ti比较后得到温度差δt，控制板根据温度差δt选择预定程序控制所述电取暖器的通风机及加热元件的工作状态。

进一步的，当δt≥1℃时，控制板控制强制通风取暖器停止工作；当-0.5℃<δt<1℃时，控制板控制强制通风取暖器半暖工作；当δt≤0.5℃时，控制板控制强制通风取明器全暖工作。

进一步的，各温度传感器与电取暖器的距离互不相同，控制器将接收的多个温度值取平均值后与预设温度ti比较获取温度差δt。

进一步的，电取暖器包括时间继电器，当控制板控制电取暖器工作时，时间继电器控制通风机先于加热元件前运行，加热元件停止工作后延时停止通风机。

进一步的，电取暖器包括可实时监测强通风电取暖器内部风压的压差开关，当检测到风压达到或低于控制板内的预设阀值时，控制板控制电取暖器停止工作。

进一步的，电取暖器内设置有温控组件，所述温控组件包括不可恢复式温控器及自动复位温控器，所述不可恢复式温控器的动作温度高于所述自动复位温控器的动作温度。

综上所述，本发明提供的一种强制通风电取暖器、轨道车辆及电取暖器的控制方法，与现有技术相比，具有如下优势：

1.强制通风电取暖器通过增加通风机，实现通风换热采暖，解决常规车体内部管式加热器靠辐射换热采暖的弊端，有效降低电取暖器的整体体积和功率，提高车体通过台、盥洗室等由于美工、安装空间狭小位置处的温度；

2.强制通风电取暖器的箱体内设置有风压开关，通过检测箱体内的风压控制加热元件的工作状态，通过设有短路、过载等保护手段，提高使用过程中的安全性；

3.强制通风电取暖器外设通风格栅，可向空间内提供热风的同时，通过通风格栅安装在车厢内部的内装间壁上，易于拆卸，便于强制通风电取暖器的安装和检修维护；

4.控制器可通过网络接口或联线与车车辆网络系统或总控制端通讯，结合车辆内温度监控系统，实现强制通风电取暖器的自动控制；

5.根据采集的环境温度，可实现强制通风电取暖器全暖、半暖、停止工作的自动控制，也可在强制通风电取暖器上设置手动控制旋钮，进行手动控制，控制方法灵活。

附图说明：

图1：本发明一种强制通风电取暖器的组成结构示意图；

图2：图1a-a方向剖视图；

图3：本发明一种强制通风电取暖器的通风格栅结构主视图；

图4：本发明一种强制通风电取暖器的通风格栅结构后视图；

图5：本发明一种强制通风电取暖器的电路连接示意图；

图6：本发明一种强制通风电取暖器的控制逻辑示意图；

其中，箱体1，通风格栅2，内部接线端子3，网络通讯端口31，mos板4，通风机5，压差开关6，加热元件7，温控组件8，热敏电阻81，热熔断体82，连接器9，控制板10，指示灯板11，工作状态提示灯12，故障指示灯121，加热指示灯122，电源指示灯123，风机指示灯124，检查门13，进风口14，出风口15，出风道16，拉紧锁17，风口外罩18，风口内网19,温度传感器20。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

本发明首先提供了一种强制通风电取暖器，包括箱体1及可封闭所述箱体开口端的通风格栅2，电取暖器还包括设置在箱体1内部相互电连接的加热元件7、通风机5及控制板10，通风机5、加热元件7的信号输入端与控制板10的输出端连接，控制板10接受外来控制信号控制所述强制通风电取暖器的工作状态。

在本实施例中，以强制通风电取暖器在轨道车辆上安装使用为例，介绍其具体的结构，轨道车辆包括体车体，车体内部，如通过台、盥洗室等空间狭小位置处的车体内部，在内装间壁上开有安装孔，在内装间壁与车体外壳之间的有效空间内，固定安装所述强制通风电取暖器，如图1至4所示，强制通风电取暖器包括一侧开口的箱体1，箱体1的开口端设置有通风格栅2，在轨道车辆上应用时，箱体1置于内装间壁与车体外壳之间的有效空间内，可通过安装座、螺钉或是其他可拆卸的方式与车体内装间壁或车体的其他结构进行有效固定，防止箱体1在车辆行进或是启动/制动过程中倾倒，产生危险。通风格栅2的一侧设置有有曲臂折页，通过曲臂折页与车体内装间壁固定，进一步的，通风格栅2通过曲臂折页与车体内装间壁的安装孔的侧壁固定，从而将通风格栅2固定在车体内装间壁的安装孔内，封闭安装孔，以及箱体1的开口端，并可通过曲臂折页实现通风格栅2的开闭，在强制通风电取暖器停止工作的状态下，打开通风格栅2可对强制通风电取明器进行检修维护，也可将箱体1整体取出进行更换维修。通风格栅2上还设置有锁紧装置，如拉紧锁17，实现与内装间壁的锁紧或打开，避免车体行进过程中，通风格栅2自动打开，或被乘客拉开。

如图3所示，通风格栅2上设置有进风口14和出风口15，并设置有检查门13，可通过开启检查门13，在不开启通风格栅2的情况下，对箱体1内的部件进行视察和部分检修，并设置有多个工作状态指示灯12，包括但不限于故障指示灯121，加热指示灯122，电源灯123及风机指示灯124，某一指示灯亮起时，指示灯对应的电器元件处于工作状态中，当强制通风电取暖器出现短路、某一部件损坏无法工作时，故障指示灯121亮起。通风格栅包括相互固定的风口内网19和风口外罩18，风口外罩18朝向车厢内部，避免乘客通过进风口14、出风口15接触到箱体内部的电器部件，保护进风口14、出风口15不被乘客接触破坏或塞进异物，避免大颗粒灰尘、杂质进入到箱体1内，风口内网19朝向箱体1内部，有效避免灰尘、水滴进入到箱体1内部，避免箱体1内部的电器件损伤。检修时，可打开拉紧锁17，通过曲臂折页转动风口外罩18，取出风口内网19后进行相应的检修及故障排查。

箱体1内部用于固定安装强制通风电取暖器的各类电器件，如图1和图2所示，强制通风电取暖器主要包括加热元件7、通风机5和控制板10，加热元件7和通风机5之间通过风道连接，在本发明提供的实施例中，通风机5采用排风机，向车厢内部吹风，因此，在加热元件7处设置有出风道16，通风格栅2上设置的出风口15，与出风道16的出口端位置相对，通风格栅2关闭状态下，出风道16的出口端与出风口15的背面相抵接触，避免热风在两部件的连接处散逸。通风栅格2上设置的进风口14的位置，与箱体1内风机的进风端对应，在通风机5的作用下，使车厢内部空间与强制通风电取暖器形成有效的热风循环。在本发明提供的实施例中，加热元件7设置在通风机5的下部，强制触碰风电取暖器实现上进风下排风的风路循环，在车厢内部，暖风从车厢下部吹入，由于热空气比重小，自动上升，冷空气自动下降，使车厢内部自动形成热风循环换热，提高加热效率。

为避免加热元件7持续工作，选成箱体1内部温度过高，造成局部过热，在加热元件7处设置有温控组件8，使强制通风电取暖器进行安全工作，在本发明提供的实施例中，温控组件8可进行多级温控保护，包括可恢复式温控器和不可恢复式温控器，如不可恢复式温控器可采用热熔断体82，当温度超过热熔断体82的熔断值时，热熔断体82发生热熔，使整个电路断开，加热元件7停止工作，可恢复式温控器可采用热敏电阻81，当温度超过热敏电阻81的额定值时，热敏电阻81断开，避免持续加热导致的箱体1内部温度过高，引起安全隐患。加热元件7停止工作后，箱体1内部尤其是加热元件7的温度逐渐降低，当降至热敏电阻81的工作温度时，热敏电阻81接通，加热元件7继续工作，而当热熔断体82发生熔断后，整个电路发生不可恢复的短路故障，故障指示灯121亮起，由工作人员进行检修维护。

为进一步提高使用过程中的安全性，强制通风电取暖器还包括压差开关6，压差开关6设置在箱体1内，进一步设置在通风机5与加热元件7之间的风道内，实时检测风道内的风压，并将风压信号传送给控制板10，当控制板10确定压差开关6检测到的实时风压达到或低于控制板10内预设的风压阀值时，控制板10控制强制通风电取暖器停止工作。

在箱体1内部，还设有固定在mos板4上的一个或多个内部接线端子3，内部接线端子3包括网络通讯端口31，用于与其他车厢或是车体总控制端线路或网络连接连接，实现单一强制通风电取暖器与车上总控制器的连接，实现强制风电取暖器的统一控制，或是多个强制通风电取暖器的联动控制，可根据需要确定强制通风电取暖器间的连接关系或是与车体总控制端的连接及控制方式。风络通讯端口31可实现与其他强制通风电取暖器及车体总控制端的无线网络连接，实现无线网络连接及控制。同时，强制通风电取暖器还可包括手动控制器(图中未示出)，可实现强制通风电取暖器的运行、停止、全暖、半暖的控制，该手动控制调节可不通过控制板10及网络系统，实现单一强制通风电取暖器的手动调节和控制，当控制板10失效或是网络、通讯故障的情况下，可能过手动控制器对强制通风电取暖器的工作模式进行调控。

箱体1内还设置有指示灯板10，指示灯板10与多个电器件电连接，并在每个电路未端连接有一个工作状态指示灯12，工作状态指示灯12有多个，指示灯板10可固定在通风格栅2的背面(朝向箱体1内部方向)，各工作状态指示灯12穿过通风格栅2上的通孔，可在通风格栅2的正面看见各工作状态指示灯的工作状态。

强制通风电取暖器还包括时间继电器，时间继电器可设置在控制板10上，当接收到开机指示时，时间继电器可控制通风机5先于加热元件7前运行，加热元件7停止工作后算时停止通风机5，可先实现强制通风，再进行加热采暖，提高使用的安全性。箱体的顶部还设置有连接器9。

在本发明提供的实施例中，强制通风电取暖器推荐设置在通过台、盥洗室等空间狭小的位置，在实际应用中，也可交强制通风电取暖器设置在其他温度调节不到的位置处，如司机室脚下。本发明提供的强制通风电取暖器也可应用在其他环境下，如应用在各类机动车上，或可单独使用，如做浴霸、小型家用电取暖器使用。本发明以强制通风电取暖器在轨道车辆上的应用为例，介绍其具体的结构，不可视为对强制通风电取暖器的应用限制，当强制通风电取暖器单独使用时，通风格栅2通过曲臂折页与箱体1开口端的侧壁连接，通过拉紧锁17或其他任意可使用的锁紧装置与箱体1开口端的其他侧壁锁紧。

本发明进一步提供了前文所述的强制通风电取暖器的控制方法，强制通风电取暖器采用前文所述的结构，在此不做赘述，如图5所示，为本发明提供的强制通风电取暖器的各电器件的电路连接示意图，强制通风电取暖器在供暖时，包括全暖和半暖两种工作模式，强制通风电取暖器包括至少两个并联且与控制板10的输出端电连接的加热元件7，当半暖工作时，继电器kt1吸合，继电器kt2断开，与继电器kt2连接的加热元件7停止工作，继电器kt1与相应的加热元件7之间的电路上，串联有热熔断体82，以确保安全使用，当全暖工作时，继电器kt1和继电器kt2同时吸合，两个加热元件7同时工作，增大加热功率，提高加热量。控制板10的输出端与通风机5的输出端电连接，通过继电器kt3的吸合或断开实现对通风机5的开停控制。压差开关6的信号输出端与控制板10的输出端电连接，将压差开关6检测到的风压信号传输给控制板10，并通过实时风压值与预设阀值的比较，由控制板10控制通风机5、两个或多个加热元件7的工作状态。热敏电阻81的信号输出端与控制板10的输出端连接，当热敏电阻81由高温断开时，热敏电阻将断开信息传输给控制板，控制板10从而控制加热元件7、通风机5停止工作。强制通风电取暖器的工作电压及控制电压可根据具体应用结构而确定，当在轨道车辆上应用时，如图5所示的电路中，主回路采用dc600v电压，控制回路采用dc110v电压。强制通风电取暖器的电路连接中还包括电源电路，通过箱体1内设置的多个接线端子3中的电源端子，与车上电源或其他主电源连接，并通过电路，分别与通风机5、压差开关6、加热元件7、控制板10、工作状态指示灯11等电器件连接供电。

在强制通风电取暖器的工作范围内，在不同位置设置有多个温度传感器20，如可在距离强制通风电取暖器的加热元件7的1.2m、1.7m、0.5m和0.1m处，分别设置有一个温度传感器20，各温度传感器20将检测到的实时温度以信号的方式传输给控制板10，控制板10根据计算后的温度值及控制板预存控制逻辑对加热元件7、通风机5及其他相关部件进行工作控制，在强制通风电取暖器的工作范围内的不同距离处设置多个温度传感器20，可对工作范围内的温度进行有效检测，获得控制工作状态的最适宜的温度，避免单一温度检测下，温度调节的不可靠性。如图6所示，为本发明提供的强制通风电取暖器的控制逻辑，控制板10将收集到的不同距离处的多个温度值进行计算，如计算平均值或加权平均值，将计算后的温度值t与控制板10内预存设定的温度值ti进行比较，计算二者的差值δt＝t-ti，控制板10内预存δt的数值区间与强制通风电取暖器工作状态对应表，根据计算得到的温度差δt的数值对应的所属区间，选择预定程序控制强制通风电取暖器的通风机及加热元件的工作状态。当δt≥1℃时，控制板10控制继电器kt1和继电器kt2断开，控制强制通风取暖器停止工作；当-0.5℃<δt<1℃时，控制板10控制继电器kt1或继电器kt2吸合，另一继电器断开，仅一个加热元件7工作，实现控制强制通风电取暖器半暖工作，当半暖工作时，优先启动运行时间短的加热元件7工作，实现半暖工作；当δt≤0.5℃时，控制板控制强制通风取明器全暖工作。在根据强制通风电取暖器工作范围内的环境温度对加热元件7、通风机5等电器件控制工作状态的同时，箱体1内部同时进行工作温度、风道内风压等参数的采集，并根据采集的参数值，同时通过控制板10对加热元件7、通风机5等电器件进行工作状态的控制。

在附图5中，仅在一个加热元件7的电路上连接有热熔断体82，实现不可恢复式温控保护作用，此时，与此热熔断体82连接的加热元件7为强制通风电取暖器半暖工作状态下的唯一加热体，任何状态下，采用半暖工作时，仅此加热元件7处于工作状态，每个加热元件7的周边均设置有一个热敏电阻81，实现可恢复式温控保护作用。在实际应用中，加热元件7可为偶数的多个，半暖工作时，一半加热元件7参与工作，或根据需要，设定多级工作模式，包括但不限于半暖、全暖。每个加热元件7与控制板10的连接电路上均串联有继电器和热熔断体82，进行每个加热元件7不可恢复式热熔温控保护，每个加热元件7均设置有热敏电阻81，进行可恢复式温控保护。需要说明的是，在本发明提供的实施例中，如图5所示，热敏电阻81单独进行电路连接，与控制板10电连接，在实际应用中，热敏电阻81可分别串联在各加热元件7与控制板10的连接电路上，直接通过过温断开实现短路，进行可恢复式温控保护。当温度降低，电路连通，而此时仍需加热时，控制板10控制继续加热。需要说明的是，热熔断体82的熔断温度高于热敏电阻81的过热断开温度，提高保护效果。

控制10上设置有时间继电器，当控制板10控制强制通风取暖器工作时，时间继电器控制通风机5先于加热元件7前运行，先行强制通风，后加热，加热元件7停止工作后延时停止通风机5，使加热元件7的余热有效排出，避免箱体1内温度过高，产生火灾或其他安全隐患，同时提高箱体1内各部件的寿命。

控制板10还设有网络通讯接口31，可与车辆网络系统通讯，结合车辆内温度监控系统，实现强制通风电取暖器的自动控制，强制通风电取暖器还设置手动控制器，实现运行、停止、半暖、全暖的控制，该手动控制不经过控制板10及网络系统，当cpu或网络故障，或根据室内温度需要，可通过手动控制器对强制通风电取暖器的工作模式进行调控。

综上所述，本发明提供的一种强制通风电取暖器、轨道车辆及电取暖器的控制方法，与现有技术相比，具有如下优势：

1.强制通风电取暖器通过增加通风机，实现通风换热采暖，解决常规车体内部管式加热器靠辐射换热采暖的弊端，有效降低电取暖器的整体体积和功率，提高车体通过台、盥洗室等由于美工、安装空间狭小位置处的温度；

2.强制通风电取暖器的箱体内设置有风压开关，通过检测箱体内的风压控制加热元件的工作状态，通过设有短路、过载等保护手段，提高使用过程中的安全性；

3.强制通风电取暖器外设通风格栅，可向空间内提供热风的同时，通过通风格栅安装在车厢内部的内装间壁上，易于拆卸，便于强制通风电取暖器的安装和检修维护；

4.控制器可通过网络接口或联线与车车辆网络系统或总控制端通讯，结合车辆内温度监控系统，实现强制通风电取暖器的自动控制；

5.根据采集的环境温度，可实现强制通风电取暖器全暖、半暖、停止工作的自动控制，也可在强制通风电取暖器上设置手动控制旋钮，进行手动控制，控制方法灵活。

如上所述，结合所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。