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专利号: 2017100734210
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于温差发电的燃料电池有轨电车余热回收系统,其特征在于,包括温差发电主模块(1)、主控制器(2)、稳压模块(3)、用电模块(4)和燃料电池(5);

所述温差发电主模块(1)安装于车厢(10)顶部,温差发电主模块(1)的热端水箱(101)的入水口(113)与燃料电池(5)冷却液出口套管相连,且在冷却液出口套管处设置有循环水泵(9);温差发电主模块(1)的热端水箱(101)的出水口(114)与燃料电池(5)冷却液入口套管相连,形成并联拓扑结构;

所述温差发电主模块(1)冷面采用强迫风冷方式散热;在冷面上设置有主散热器风机(6)、冷气输送管(8)和冷端水箱(12),所述冷端水箱(12)设置在主散热器风机(6)和温差发电主模块(1)的冷面之间,所述冷端水箱(12)入口与燃料电池(5)冷却液出口套管相连,所述冷端水箱(12)出口与燃料电池(5)冷却液入口套管相连;在燃料电池(5)冷却液出口分流处装设冷却电动三通阀(11),冷却电动三通阀(11)分别连接燃料电池冷却液出口、冷端水箱(12)入口和热端水箱(101)的入水口(113);冷气输送管(8)连通车厢(10)内的排风机(16);

所述主控制器(2)输出控制信号至冷却电动三通阀(11)和主散热器风机(6);温差发电主模块(1)发出的电能经稳压模块(3)输出至用电模块(4)。

2.根据权利要求1所述的一种基于温差发电的燃料电池有轨电车余热回收系统,其特征在于,所述的温差发电主模块(1)采用夹层结构,包括热端水箱(101)、隔热加固板(102)、温差发电片阵列(103)和散热器(104);温差发电片阵列(103)热面通过导热硅胶固定于热端水箱(101)的导热面;温差发电片阵列(103)与热端水箱(101)之间装设隔热加固板(102);温差发电片阵列(103)的冷面通过导热硅胶与散热器(104)相连。

3.根据权利要求2所述的一种基于温差发电的燃料电池有轨电车余热回收系统,其特征在于,所述热端水箱(101)内部为螺旋排列结构的水通路(112);热端水箱(101)外部除导热面,其余三面均敷设有保温材料(111)。

4.根据权利要求3所述的一种基于温差发电的燃料电池有轨电车余热回收系统,其特征在于,所述的温差发电片阵列(103)为多个温差发电片相互串并联的拓扑结构,每个温差发电片的冷热面均装设有冷面温度传感器(105)和热面温度传感器(106),且冷面温度传感器(105)和热面温度传感器(106)通过导线与主控制器(2)相连。

5.根据权利要求4所述的一种基于温差发电的燃料电池有轨电车余热回收系统,其特征在于,所述的温差发电片阵列(103)采用适用于低品位余热回收的热电材料制成。

6.根据权利要求5所述的一种基于温差发电的燃料电池有轨电车余热回收系统,其特征在于,所述热端水箱(101)入水口(113)处装设有入水温度传感器和流量计(15),热端水箱出水口(114)和燃料电池入水口分别装设有出水温度传感器和燃料电池温度传感器,入水温度传感器、出水温度传感器、燃料电池温度传感器和流量计(15)采集的数据送入主控制器(2),由主控制器(2)输出控制信号控制分流处冷却电动三通阀(11)调节各支路水流量和/或控制主散热器风机(6)转速。

7.根据权利要求6所述的一种基于温差发电的燃料电池有轨电车余热回收系统,其特征在于,所述排风机(16)的输出管路上设置有排风电动三通阀(7),所述排风电动三通阀(7)分别连接排风机(16)排风管路、冷气输送管(8)和车厢排风管路(13);通过装设于车厢(10)外部的环境温度传感器监测室外温度,当温度达到预设值由主控制器模块(2)输出控制信号,控制冷气输送管(8)处的排风电动三通阀(7),引入车厢(10)内的废冷排风;冷气由排风口(14)通过排风机(16)送入到排风扇(17),再经由冷气输送管(8)输送到温差发电模块的散热器上,对冷面进行冷却。

8.根据权利要求7所述的一种基于温差发电的燃料电池有轨电车余热回收系统,其特征在于,所述稳压模块(3)的拓扑结构包括防反接保护、差模共模滤波构成的前级保护模块、DC‑DC模块、输出保护模块以及超级电容模块,所述防反接保护、差模共模滤波构成的前级保护模块、DC‑DC模块和输出保护模块依次串联连接,所述超级电容模块并联在输出保护模块上,所述温差发电主模块(1)连接至防反接保护的输入端,所述输出保护模块输出端连接至用电模块(4)。

9.根据权利要求8所述的一种基于温差发电的燃料电池有轨电车余热回收系统,其特征在于,在稳压模块(3)和用电模块(4)之间设置有锂电池储能模块。

10.根据权利要求9所述的一种基于温差发电的燃料电池有轨电车余热回收系统,其特征在于,所述的主控制器(2),通过装设于温差发电片冷热面、热端水箱入水口(113)、热端水箱出水口(114)、燃料电池冷却液入水口和车厢(10)外部的各个温度传感器,装设于稳压模块(3)输出端口的电压传感器和电流传感器,以及装设于热端水箱入水口(113)处的流量计(15),来获取输入数据;主控制器包括数据采集卡、控制芯片、电动三通阀控制器、主散热器控制器和锂电池充放电控制器;所述数据采集卡与控制芯片输入端子相连,控制芯片向电动三通阀控制器、主散热器控制器和锂电池充放电控制器输出控制信号;数据采集卡上还连接有电子显示器,且电子显示器安装于车厢(10)内壁上。