CN115214734A - 一种电池动力机车热管理装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池动力机车热管理装置，其特征在于，包括：司机室温度调节装置、控制装置和温控回路，温控回路包括载冷剂调温装置和蓄电池温度调节装置；各装置之间通过管路连接，管路能够输送载冷剂在各装置内部进行换热，进而调节司机室和蓄电池的温度，蓄电池温度调节装置内设有蓄电池，蓄电池的余热能够通过管路传递至司机室温度调节装置内供司机室使用；各装置均设有温度传感器，控制装置能够根据各温度传感器反馈的温度数据，并根据预设的调温控制策略联锁控制各装置，进而调节温度。解决了现有技术单独对蓄电池和司机室进行温度调节，不仅造成设备复杂冗余，加大机车整体重量的问题，且蓄电池余热未能充分利用，造成不必要的能源浪费。

Description

一种电池动力机车热管理装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及电池动力机车领域，尤其涉及一种电池动力机车热管理装置及其控制方法。
背景技术
随着节能减排意识的逐渐增强，铁路调车机车因为存在频繁起停的情况，开始逐渐使用电池动力机车。电池动力机车动力来源于蓄电池，蓄电池需要在最佳工作温度范围内工作，所以要设置调温装置对蓄电池进行降温或者升温。近年来极端高温天气增多，且蓄电池的散热量较大，仅靠水冷和风冷已无法满足散热需求，因此使用热泵设备来对蓄电池进行快速降温或者升温。
机车的司机室也有制冷和制热需求，现有技术是在机车设备间和司机室分别安装热泵装置和空调机组，单独对蓄电池和司机室进行温度调节。不仅造成设备复杂冗余，加大机车整体重量，而且蓄电池余热未能充分利用，造成不必要的能源浪费。
发明内容
本发明提供一种电池动力机车热管理装置及其控制方法，以克服现有技术是在机车设备间和司机室分别安装热泵装置和空调机组，单独对蓄电池和司机室进行温度调节，不仅造成设备复杂冗余，加大机车整体重量，而且蓄电池余热未能充分利用，造成不必要的能源浪费的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种电池动力机车热管理装置，其特征在于，包括：司机室温度调节装置、控制装置和温控回路，所述温控回路包括载冷剂调温装置和蓄电池温度调节装置；
所述司机室温度调节装置、载冷剂调温装置和蓄电池温度调节装置之间通过管路连接，所述管路能够输送载冷剂在各装置内部进行换热，进而调节司机室和蓄电池的温度，所述蓄电池温度调节装置内设有蓄电池，所述蓄电池的余热能够通过管路传递至司机室温度调节装置内供司机室使用；
所述司机室温度调节装置的出口端连接温控回路的入口端，所述温控回路与调整管路并联，所述温控回路与调整管路的出口端通过电动三通阀与所述司机室温度调节装置的入口端串联，所述调整管路能够使载冷剂不经温控回路直接流入司机室温度调节装置；
所述司机室温度调节装置、载冷剂调温装置和蓄电池温度调节装置均设有温度传感器，所述控制装置能够根据各温度传感器反馈的温度数据以及预设的调温控制策略联锁控制司机室温度调节装置、载冷剂调温装置和蓄电池温度调节装置，进而调节司机室、载冷剂和蓄电池的温度。
进一步的，所述司机室温度调节装置包括离心风机、散热器、司机室温度传感器和司机室泵，从司机室温度调节装置的入口端至出口端的管路上，依次设有散热器和司机室泵，所述离心风机能够调节散热器的载冷剂的温度，所述司机室温度传感器能够测量司机室温度。
进一步的，所述蓄电池温度调节装置还包括蓄电池泵、蓄电池温度传感器和蓄电池管路温度传感器；
从蓄电池温度调节装置的入口端至出口端的管路上，依次设有蓄电池泵和蓄电池，所述蓄电池温度调节装置的出口端设有蓄电池管路温度传感器，其能够测量载冷剂经过蓄电池温度调节装置后的温度，所述蓄电池温度传感器能够测量蓄电池温度。
进一步的，所述载冷剂调温装置包括风冷装置和热泵装置；
所述载冷剂调温装置设有与风冷装置并联的风冷装置调整管路，其能够使载冷剂不经过风冷装置散热器直接流入热泵装置，所述载冷剂调温装置设有与热泵装置并联的热泵装置调整管路，其能够使载冷剂不经过热泵设备直接流入司机室温度调节装置；
所述风冷装置和热泵装置串联，所述风冷装置的入口端和所述司机室温度调节装置的出口端连接，所述热泵装置的出口端与所述司机室温度调节装置的入口端连接；
所述载冷剂调温装置的入口端设有载冷剂调温装置第一温度传感器，其能够测量载冷剂进入风冷装置前的温度，所述风冷装置与热泵装置之间设有载冷剂调温装置第二温度传感器，其能够测量载冷剂进入风冷装置后的温度；
所述风冷装置设有环境温度传感器，其能够测量风冷装置周边环境温度，所述风冷装置设有冷却风机，在风冷装置周边环境温度低于载冷剂温度时，所述冷却风机能够给载冷剂降温；
所述热泵装置设有能切换制冷模式和制热模式的热泵设备，所述热泵设备能够运行制冷模式，将经过风冷装置冷却后仍需降温的载冷剂进行降温，所述热泵设备还能够运行制热模式给载冷剂升温。
进一步的，所述风冷装置还包括风冷装置散热器和风冷装置电动三通阀；
从风冷装置的入口端至出口端的管路上，依次设有风冷装置电动三通阀和风冷装置散热器，所述风冷装置电动三通阀连接风冷装置调整管路，所述冷却风机能够对通过风冷装置散热器的载冷剂进行冷却。
进一步的，所述热泵装置还包括热泵装置电动三通阀；
从热泵装置的入口端至出口端的管路上，依次设有热泵装置电动三通阀和热泵设备，所述热泵装置电动三通阀连接热泵装置调整管路。
本发明还包括一种电池动力机车热管理装置的控制方法，其特征在于，所述控制装置通过预设的调温控制策略，根据司机室和蓄电池不同的温度需求，切换至热管理装置不同的控制模式；
设定司机室温度为T1，设定司机室目标温度为Tm，设定蓄电池温度为T5，设定蓄电池工作最佳温度区间为Tx至Td，所述控制策略包括：
当Tm+1＜T1且Td＜T5时，热管理装置进入模式一，模式一是指载冷剂经过载冷剂调温装置冷却后，分配给司机室温度调节装置和蓄电池温度调节装置，载冷剂分别给司机室和蓄电池降温，当Tm＝T1或Td-5＝T5时，退出模式一；
当Tm-1＞T1且Tx＞T5时，热管理装置进入模式二，模式二工作原理与模式一相同，区别在于载冷剂经过载冷剂经过载冷剂调温装置时被加热，载冷剂分别给司机室和蓄电池升温，当Tm＝T1或Tx+5＝T5时，退出模式二；
当Tm-1＞T1且Td＜T5时，热管理装置进入模式三，模式三是指经过蓄电池的高温载冷剂与经过司机室温度调节装置的载冷剂混合后分配给载冷剂调温装置和调整管路，进入载冷剂调温装置的载冷剂冷却，通过温控回路回流至蓄电池温度调节装置对蓄电池进行降温，进入调整管路的高温载冷剂流入司机室温度调节装置，利用蓄电池的余热给司机室升温，当Tm＝T1或Td-5＝T5时，退出模式三；
当Tx≤T5≤Td且Tm+1＜T1时，热管理装置进入模式四，模式四是指载冷剂经过载冷剂调温装置冷却后，载冷剂经过司机室温度调节装置给司机室降温，当T5＜Tx或T5＞Td或Tm＝T1时，热管理装置退出模式四；
当Tx≤T5≤Td且Tm-1＞T1时，热管理装置进入模式五，模式五工作原理与模式四相同，区别在于载冷剂经过载冷剂调温装置时被加热，载冷剂经过司机室温度调节装置给司机室升温，当T5＜Tx或T5＞Td或Tm＝T1时，热管理装置退出模式五；
当Tm-1≤T1≤Tm+1且Tx＞T5时，热管理装置进入模式六，模式六是指经过蓄电池的载冷剂，进入载冷剂调温装置进行加热后，载冷剂经温控回路回流至蓄电池温度调节装置对蓄电池进行升温，当T1＜Tm-1或T1＞Tm+1或Tx+5＝T5时，热管理装置退出模式六；
当Tm-1≤T1≤Tm+1时且Td＜T5时，热管理装置进入模式七，模式七工作原理与模式六相同，区别在于载冷剂经过载冷剂调温装置时被冷却，载冷剂经温控回路回流至蓄电池温度调节装置对蓄电池进行降温，当T1＜Tm-1或T1＞Tm+1或Td-5＝T5时，热管理装置退出模式七。
本发明的一种电池动力机车热管理装置的控制方法，载冷剂调温装置通过预设的调温控制策略，根据司机室和蓄电池不同的温度需求，切换至不同的调温控制模式；
设定载冷剂进入风冷装置前的温度为T3，设定载冷剂进入风冷装置后的温度为T2，设定风冷装置周边环境温度为T4；
热管理装置进入模式一或模式七，且T4＜T3时，载冷剂调温装置进入模式1，模式1是指当载冷剂需要被冷却，且风冷装置周边环境温度低于载冷剂温度时，载冷剂在风冷装置中换热，换热后的载冷剂进入热泵装置，热泵装置运行制冷模式，载冷剂在热泵装置中继续被冷却，当热管理装置退出模式一或模式七或T4≥T3时，载冷剂调温装置退出模式1；
热管理装置进入模式一或模式三或模式四或模式七，且T4≥T3时，载冷剂调温装置进入模式2，模式2是指当载冷剂需要被冷却时，且风冷装置周边环境温度高于载冷剂温度时，载冷剂不在风冷装置中换热，载冷剂直接进入热泵装置，热泵装置运行制冷模式，对载冷剂进行冷却，当热管理装置退出模式一或模式三或模式四或模式七或T4＜T3时，载冷剂调温装置退出模式2；
热管理装置进入模式三，且T4＜T3且T2≤Td-5时，载冷剂调温装置进入模式3，模式3是指当载冷剂需要被冷却时，且风冷装置周边环境温度较低时，载冷剂在风冷装置中换热，当热管理装置退出模式三或T4≥T3或T2＝Td-5时，载冷剂调温装置退出模式3；
热管理装置进入模式二或模式五或模式七，且T4≤T3时，载冷剂调温装置进入模式4，模式4工作原理与模式2相同，区别在于热泵装置运行制热模式，当热管理装置退出模式二或模式五或模式七或T4＞T3时，载冷剂调温装置退出模式4。
本发明的有益效果：
蓄电池温度调节装置内设有蓄电池，蓄电池的余热能够通过管路传递至司机室温度调节装置内供司机室使用，解决了蓄电池余热未能充分利用，造成不必要的能源浪费的问题；司机室温度调节装置、载冷剂调温装置和蓄电池温度调节装置均设有温度传感器，控制装置能够根据各温度传感器反馈的温度数据，并根据预设的调温控制策略联锁控制司机室温度调节装置、载冷剂调温装置和蓄电池温度调节装置，进而调节司机室、载冷剂和蓄电池的温度，将各装置集成到一个***，同时控制蓄电池和司机室的温度，解决了现有技术在机车设备间和司机室分别安装热泵装置和空调机组，单独对蓄电池和司机室进行温度调节，造成设备复杂冗余，加大机车整体重量的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的一种电池动力机车热管理装置的热管理装置控制模式中模式一和模式二的原理图；
图2为本发明公开的一种电池动力机车热管理装置的热管理装置控制模式中模式三的原理图；
图3为本发明公开的一种电池动力机车热管理装置的热管理装置控制模式中模式四和模式五的原理图；
图4为本发明公开的一种电池动力机车热管理装置的热管理装置控制模式中模式六和模式七的原理图；
图5为本发明公开的一种电池动力机车热管理装置的载冷剂调温装置控制模式中模式1的原理图；
图6为本发明公开的一种电池动力机车热管理装置的载冷剂调温装置控制模式中模式2和模式4的原理图；
图7为本发明公开的一种电池动力机车热管理装置的载冷剂调温装置控制模式中模式3的原理图；
图8为本发明公开的一种电池动力机车热管理装置的载冷剂调温装置的热泵装置和风冷装置示意图；
图中：1、电动三通阀，2、第一管路，3、第二管路，4、第三管路，5、第四管路，6、第五管路，7、第六管路，8、调整管路，9、第七管路，10、热泵装置调整管路，11、风冷装置调整管路，12、第八管路，13、第九管路，14、第十管路，15、第十一管路，16、第十二管路，100、司机室温度调节装置，101、离心风机，102、散热器，103、司机室温度传感器，104、司机室泵，200、载冷剂调温装置，201、热泵设备，202、热泵装置电动三通阀，203、载冷剂调温装置第二温度传感器，204、环境温度传感器。205、冷却风机，206、风冷装置散热器，207、风冷装置电动三通阀，208、载冷剂调温装置第一温度传感器，300、蓄电池温度调节装置，301、蓄电池泵，302、蓄电池，303、蓄电池温度传感器，304、蓄电池管路温度传感器，400、控制装置。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供了一种电池动力机车热管理装置，如图1所示，包括：司机室温度调节装置100、控制装置400和温控回路，所述温控回路包括载冷剂调温装置200和蓄电池温度调节装置300；
所述司机室温度调节装置100、载冷剂调温装置200和蓄电池温度调节装置300之间通过管路连接，所述管路能够输送载冷剂在各装置内部进行换热，进而调节司机室和蓄电池的温度，所述蓄电池温度调节装置300内设有蓄电池302，所述蓄电池302的余热能够通过管路传递至司机室温度调节装置100内供司机室使用；
所述司机室温度调节装置100的出口端连接温控回路的入口端，所述温控回路与调整管路8并联，所述温控回路与调整管路8的出口端通过电动三通阀1与所述司机室温度调节装置100的入口端串联，所述调整管路8能够使载冷剂不经温控回路直接流入司机室温度调节装置100；
所述司机室温度调节装置100、载冷剂调温装置200和蓄电池温度调节装置300均设有温度传感器，所述控制装置400能够根据各温度传感器反馈的温度数据，并根据预设的调温控制策略联锁控制司机室温度调节装置100、载冷剂调温装置200和蓄电池温度调节装置300，进而调节司机室、载冷剂和蓄电池的温度。
控制装置采集各传感器温度信号，进行逻辑运算，对司机室温度调节装置、载冷剂温度调节装置和蓄电池温度调节装置进行控制，保障热管理装置平稳运行；
将各装置集成到一个***，同时控制蓄电池和司机室的温度，不仅加强了蓄电池机车的热管理，高效调节司机室温度，提升司机室舒适度，同时能够使蓄电池在最佳温度下工作，提升蓄电池工作效率，解决温度调节设备的冗余，充分利用蓄电池的散热来进行司机室加热，在提升了散热效率的同时确保了节能减排。
在具体实施例中，所述司机室温度调节装置包括离心风机101、散热器102、司机室温度传感器103和司机室泵104，从司机室温度调节装置100的入口端至出口端的管路上，依次设有散热器102和司机室泵104，所述离心风机101能够调节散热器102的载冷剂的温度，所述司机室温度传感器103能够测量司机室温度。
在具体实施例中，所述蓄电池温度调节装置300还包括蓄电池泵301、蓄电池温度传感器303和蓄电池管路温度传感器304；
从蓄电池温度调节装置300的入口端至出口端的管路上，依次设有蓄电池泵301和蓄电池302，所述蓄电池温度调节装置300的出口端设有蓄电池管路温度传感器304，其能够测量载冷剂经过蓄电池温度调节装置300后的温度，所述蓄电池温度传感器303能够测量蓄电池302温度。
在具体实施例中，如图8所示，所述载冷剂调温装置200包括风冷装置和热泵装置；
所述载冷剂调温装置200设有与风冷装置并联的风冷装置调整管路11，其能够使载冷剂不经过风冷装置散热器206直接流入热泵装置，所述载冷剂调温装置200设有与热泵装置并联的热泵装置调整管路10，其能够使载冷剂不经过热泵设备201直接流入司机室温度调节装置100；
所述风冷装置和热泵装置串联，所述风冷装置的入口端和所述司机室温度调节装置100的出口端连接，所述热泵装置的出口端与所述司机室温度调节装置100的入口端连接；
如图5所示，所述载冷剂调温装置200的入口端设有载冷剂调温装置第一温度传感器208，其能够测量载冷剂进入风冷装置前的温度，所述风冷装置与热泵装置之间设有载冷剂调温装置第二温度传感器203，其能够测量载冷剂进入风冷装置后的温度；
所述风冷装置设有环境温度传感器204，其能够测量风冷装置周边环境温度，所述风冷装置设有冷却风机205，在风冷装置周边环境温度低于载冷剂温度时，所述冷却风机205能够给载冷剂降温；
所述热泵装置设有能切换制冷模式和制热模式的热泵设备201，所述热泵设备201能够运行制冷模式，将经过风冷装置冷却后仍需降温的载冷剂进行降温，所述热泵设备201还能够运行制热模式给载冷剂升温。
在具体实施例中，所述热泵设备201为变频热泵，利用热交换方式制冷或者制热，结构简单，价格便宜，适用于本发明。
在具体实施例中，所述风冷装置还包括风冷装置散热器206和风冷装置电动三通阀207；
从风冷装置的入口端至出口端的管路上，依次设有风冷装置电动三通阀207和风冷装置散热器206，所述风冷装置电动三通阀207连接风冷装置调整管路11，所述冷却风机205能够对通过风冷装置散热器102的载冷剂进行冷却。
在具体实施例中，所述热泵装置还包括热泵装置电动三通阀202；
从热泵装置的入口端至出口端的管路上，依次设有热泵装置电动三通阀202和热泵设备201，所述热泵装置电动三通阀202连接热泵装置调整管路10。
在具体实施例中，所述管路均为铜管。铜管具备良好的导热性，同时铜管抗腐蚀性能强，不易氧化，容易炜弯造型，适用于本发明。
本发明还包括一种电池动力机车热管理装置的控制方法，所述控制装置400通过预设的调温控制策略，根据司机室和蓄电池不同的温度需求，切换至热管理装置不同的控制模式；
设定司机室温度为T1，设定司机室目标温度为Tm，设定蓄电池温度为T5，设定蓄电池工作最佳温度区间为Tx至Td，所述控制策略包括：
当Tm+1＜T1且Td＜T5时，热管理装置进入模式一，如图1所示，模式一是指载冷剂经过载冷剂调温装置200冷却后，分配给司机室温度调节装置100和蓄电池温度调节装置300，载冷剂分别给司机室和蓄电池降温，当Tm＝T1或Td-5＝T5时，退出模式一；
司机室目标温度Tm在+1℃后与司机室温度T1进行比对，是为了做一个温度回差，防止在不同模式之间反复变化，有1℃的缓冲；
模式一工作原理见图1，载冷剂经过载冷剂调温装置200冷却后，经第七管路9分配给第三管路4和第五管路6。进入第五管路6的载冷剂，通过电动三通阀1使第五管路6和A2连通，使载冷剂进入司机室温度调节装置100的散热器102内进行换热，离心风机101通过强制空气对流调节散热器中载冷剂的温度，司机室泵104通过调整转速能够调节载冷剂流量，经过司机室温度调节装置100换热后的载冷剂，通过第二管路3和第四管路5再次进入载冷剂调温装置200冷却，形成司机室换热回路；
进入第三管路4的载冷剂，蓄电池泵301通过调整转速能够调节载冷剂流量，载冷剂对蓄电池302进行降温，被蓄电池加热的载冷剂通过第四管路5再次进入载冷剂调温装置冷却，形成蓄电池换热回路。
当Tm-1＞T1且Tx＞T5时，热管理装置进入模式二，模式二工作原理与模式一相同，区别在于载冷剂经过载冷剂经过载冷剂调温装置200时被加热，载冷剂分别给司机室和蓄电池升温，当Tm＝T1或Tx+5＝T5时，退出模式二；
司机室目标温度Tm在-1℃后与司机室温度T1进行比对，是为了做一个温度回差，防止在不同模式之间反复变化，有1℃的缓冲；
模式二工作原理图如图1所示，与模式一完全一致。工作过程类同模式一，区别在于载冷剂经过载冷剂调温装置200时被加热。
当Tm-1＞T1且Td＜T5时，热管理装置进入模式三，模式三是指经过蓄电池302的高温载冷剂与经过司机室温度调节装置100的载冷剂混合后分配给载冷剂调温装置200和调整管路8，进入载冷剂调温装置200的载冷剂冷却，通过温控回路回流至蓄电池温度调节装置300对蓄电池302进行降温，进入调整管路8的高温载冷剂流入司机室温度调节装置100，利用蓄电池的余热给司机室升温，当Tm＝T1或Td-5＝T5时，退出模式三；
模式三工作原理如图2所示，通过蓄电池302的高温载冷剂与经过第二管路3的载冷剂进行混合，混合后的载冷剂通过第四管路5分配给第六管路7和调整管路8，进入第六管路7的载冷剂被载冷剂调温装置200冷却，流入第三管路4，蓄电池泵301通过调整转速能够调节载冷剂流量，载冷剂对蓄电池302进行降温，被加热的载冷剂通过第四管路5流出；
进入调整管路8的载冷剂，通过电动三通阀1使调整管路8和第一管路2连通，使载冷剂进入司机室温度调节装置100的散热器102内进行换热，离心风机101通过强制空气对流调节散热器中载冷剂的温度，司机室泵104通过调整转速能够调节载冷剂流量，经过司机室温度调节装置100换热后的载冷剂，通过第二管路3和蓄电池调温装置300排出的高温载冷剂再次混合。
当Tx≤T5≤Td且Tm+1＜T1时，热管理装置进入模式四，模式四是指载冷剂经过载冷剂调温装置200冷却后，载冷剂经过司机室温度调节装置100给司机室降温，当T5＜Tx或T5＞Td或Tm＝T1时，热管理装置退出模式四；
模式四工作原理如图3所示，载冷剂经过载冷剂调温装置200冷却后，载冷剂流经第七管路9和第五管路6，电动三通阀1使第五管路6和第一管路2连通，使载冷剂进入司机室温度调节装置100的散热器102内进行换热，离心风机101通过强制空气对流调节散热器中载冷剂的温度，司机室泵104通过调整转速能够调节载冷剂流量，经过司机室温度调节装置100换热后的载冷剂，通过第二管路3和第四管路5再次进入载冷剂调温装置200冷却，形成司机室换热回路。
当Tx≤T5≤Td且Tm-1＞T1时，热管理装置进入模式五，模式五工作原理与模式四相同，区别在于载冷剂经过载冷剂调温装置200时被加热，载冷剂经过司机室温度调节装置100给司机室升温，当T5＜Tx或T5＞Td或Tm＝T1时，热管理装置退出模式五；
模式五工作原理图如图3所示，与模式四完全一致。工作过程类同模式四，区别在于载冷剂经过载冷剂调温装置200时被加热。
当Tm-1≤T1≤Tm+1且Tx＞T5时，热管理装置进入模式六，模式六是指经过蓄电池302的载冷剂，进入载冷剂调温装置200进行加热后，载冷剂经温控回路回流至蓄电池温度调节装置300对蓄电池302进行升温，当T1＜Tm-1或T1＞Tm+1或Tx+5＝T5时，热管理装置退出模式六；
模式六工作原理如图4所示，流经蓄电池的载冷剂，经过第四管路5和第六管路7进入载冷剂调温装置200，载冷剂调温装置200对载冷剂进行加热，载冷剂通过第七管路9和第三管路4进入蓄电池温度调节装置300，蓄电池泵301通过调整转速进而调节载冷剂流量，形成蓄电池换热回路。
当Tm-1≤T1≤Tm+1时且Td＜T5时，热管理装置进入模式七，模式七工作原理与模式六相同，区别在于载冷剂经过载冷剂调温装置200时被冷却，载冷剂经温控回路回流至蓄电池温度调节装置300对蓄电池302进行降温，当T1＜Tm-1或T1＞Tm+1或Td-5＝T5时，热管理装置退出模式七。
模式七工作原理图如图4所示，与模式六完全一致。工作过程类同模式六，区别在于载冷剂经过载冷剂调温装置200时被冷却。
本发明还包括一种电池动力机车热管理装置的控制方法，载冷剂调温装置200通过预设的调温控制策略，根据司机室和蓄电池不同的温度需求，切换至不同的调温控制模式；
设定载冷剂进入风冷装置前的温度为T3，设定载冷剂进入风冷装置后的温度为T2，设定风冷装置周边环境温度为T4；
热管理装置进入模式一或模式七，且T4＜T3时，载冷剂调温装置200进入模式1，模式1是指当载冷剂需要被冷却，且风冷装置周边环境温度低于载冷剂温度时，载冷剂在风冷装置中换热，换热后的载冷剂进入热泵装置，热泵装置运行制冷模式，载冷剂在热泵装置中继续被冷却，当热管理装置退出模式一或模式七或T4≥T3时，载冷剂调温装置200退出模式1；
模式1工作原理如图5所示，当载冷剂需要被冷却时，且风冷装置周边环境温度低于载冷剂温度时，风冷装置电动三通阀207连通第六管路7和第十二管路16，载冷剂在风冷装置散热器206中进行换热，冷却风机205通过强制空气对流调节散热器中载冷剂的温度，被冷却的载冷剂通过第十一管路15和第十管路14，热泵装置电动三通阀202使第十管路14和第九管路13连通，热泵设备201运行制冷模式，载冷剂在热泵设备21中被冷却，冷却后的载冷剂经过第八管路12流入第七管路9中。
热管理装置进入模式一或模式三或模式四或模式七，且T4≥T3时，载冷剂调温装置200进入模式2，如图6所示，模式2是指当载冷剂需要被冷却时，且风冷装置周边环境温度高于载冷剂温度时，载冷剂不在风冷装置中换热，载冷剂直接进入热泵装置，热泵装置运行制冷模式，对载冷剂进行冷却，当热管理装置退出模式一或模式三或模式四或模式七或T4＜T3时，载冷剂调温装置200退出模式2；
模式2工作原理如图6所示，当载冷剂需要被冷却时，且风冷装置周边环境温度高于载冷剂温度时，风冷装置电动三通阀207连通第六管路7和风冷装置调整管路11，载冷剂不经过风冷装置散热器206流入第十管路14，热泵装置电动三通阀202连通第十管路14和第九管路13，热泵设备201运行制冷模式，对载冷剂进行冷却，冷却后的载冷剂经过第八管路12流入第七管路9中。
热管理装置进入模式三，且T4＜T3且T2≤Td-5时，载冷剂调温装置200进入模式3，如图7所示，模式3是指当载冷剂需要被冷却时，且风冷装置周边环境温度较低时，载冷剂在风冷装置中换热，当热管理装置退出模式三或T4≥T3或T2＝Td-5时，载冷剂调温装置200退出模式3；
模式3工作原理如图7所示，当载冷剂需要被冷却时，且风冷装置周边环境温度较低时，风冷装置电动三通阀207连通第六管路7和第十二管路16，载冷剂在风冷装置散热器206中进行换热，冷却风机205通过强制空气对流调节散热器中载冷剂的温度，被冷却的载冷剂通过第十一管路15和第十管路14，热泵装置电动三通阀202使第十管路14和热泵装置调整管路10连通，使载冷剂不经热泵设备201流入第七管路9中。
热管理装置进入模式二或模式五或模式七，且T4≤T3时，载冷剂调温装置200进入模式4，如图6所示，模式4工作原理与模式2相同，区别在于热泵装置运行制热模式，当热管理装置退出模式二或模式五或模式七或T4＞T3时，载冷剂调温装置200退出模式4；
模式4工作原理如图6所示，与模式2完全一致，工作过程类同模式2，区别在于热泵装置201运行制热模式。
所述热管理装置模式和载冷剂调温装置模式能够根据司机室和蓄电池不同的温度需求相互对应，见下表。
热管理装置模式 司机室温度需求 蓄电池温度需求 载冷剂调温装置模式
模式一 降温 降温 模式1或模式2
模式二 升温 升温 模式4
模式三 升温 降温 模式2或模式3
模式四 降温 无需求 模式2
模式五 升温 无需求 模式4
模式六 无需求 升温 模式4
模式七 无需求 降温 模式1或模式2
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种电池动力机车热管理装置，其特征在于，包括：司机室温度调节装置(100)、控制装置(400)和温控回路，所述温控回路包括载冷剂调温装置(200)和蓄电池温度调节装置(300)；
所述司机室温度调节装置(100)、载冷剂调温装置(200)和蓄电池温度调节装置(300)之间通过管路连接，所述管路能够输送载冷剂在各装置内部进行换热，进而调节司机室和蓄电池的温度，所述蓄电池温度调节装置(300)内设有蓄电池(302)，所述蓄电池(302)的余热能够通过管路传递至司机室温度调节装置(100)内供司机室使用；
所述司机室温度调节装置(100)的出口端连接温控回路的入口端，所述温控回路与调整管路(8)并联，所述温控回路与调整管路(8)的出口端通过电动三通阀(1)与所述司机室温度调节装置(100)的入口端串联，所述调整管路(8)能够使载冷剂不经温控回路直接流入司机室温度调节装置(100)；
所述司机室温度调节装置(100)、载冷剂调温装置(200)和蓄电池温度调节装置(300)均设有温度传感器，所述控制装置(400)能够根据各温度传感器反馈的温度数据以及预设的调温控制策略联锁控制司机室温度调节装置(100)、载冷剂调温装置(200)和蓄电池温度调节装置(300)，进而调节司机室、载冷剂和蓄电池的温度。
2.根据权利要求1所述一种电池动力机车热管理装置，其特征在于，所述司机室温度调节装置包括离心风机(101)、散热器(102)、司机室温度传感器(103)和司机室泵(104)，从司机室温度调节装置(100)的入口端至出口端的管路上，依次设有散热器(102)和司机室泵(104)，所述离心风机(101)能够调节散热器(102)的载冷剂的温度，所述司机室温度传感器(103)能够测量司机室温度。
3.根据权利要求1所述一种电池动力机车热管理装置，其特征在于，所述蓄电池温度调节装置(300)还包括蓄电池泵(301)、蓄电池温度传感器(303)和蓄电池管路温度传感器(304)；
从蓄电池温度调节装置(300)的入口端至出口端的管路上，依次设有蓄电池泵(301)和蓄电池(302)，所述蓄电池温度调节装置(300)的出口端设有蓄电池管路温度传感器(304)，其能够测量载冷剂经过蓄电池温度调节装置(300)后的温度，所述蓄电池温度传感器(303)能够测量蓄电池温度。
4.根据权利要求1所述一种电池动力机车热管理装置，其特征在于，所述载冷剂调温装置(200)包括风冷装置和热泵装置；
所述载冷剂调温装置(200)设有与风冷装置并联的风冷装置调整管路(11)，其能够使载冷剂不经过风冷装置散热器(206)直接流入热泵装置，所述载冷剂调温装置(200)设有与热泵装置并联的热泵装置调整管路(10)，其能够使载冷剂不经过热泵设备(201)直接流入司机室温度调节装置(100)；
所述风冷装置和热泵装置串联，所述风冷装置的入口端和所述司机室温度调节装置(100)的出口端连接，所述热泵装置的出口端与所述司机室温度调节装置(100)的入口端连接；
所述载冷剂调温装置(200)的入口端设有载冷剂调温装置第一温度传感器(208)，其能够测量载冷剂进入风冷装置前的温度，所述风冷装置与热泵装置之间设有载冷剂调温装置第二温度传感器(203)，其能够测量载冷剂进入风冷装置后的温度；
所述风冷装置设有环境温度传感器(204)，其能够测量风冷装置周边环境温度，所述风冷装置设有冷却风机(205)，在风冷装置周边环境温度低于载冷剂温度时，所述冷却风机(205)能够给载冷剂降温；
所述热泵装置设有能切换制冷模式和制热模式的热泵设备(201)，所述热泵设备(201)能够运行制冷模式，将经过风冷装置冷却后仍需降温的载冷剂进行降温，所述热泵设备(201)还能够运行制热模式给载冷剂升温。
5.根据权利要求4所述一种电池动力机车热管理装置，其特征在于，所述风冷装置还包括风冷装置散热器(206)和风冷装置电动三通阀(207)；
从风冷装置的入口端至出口端的管路上，依次设有风冷装置电动三通阀(207)和风冷装置散热器(206)，所述风冷装置电动三通阀(207)连接风冷装置调整管路(11)，所述冷却风机(205)能够对通过风冷装置散热器(102)的载冷剂进行冷却。
6.根据权利要求4所述一种电池动力机车热管理装置，其特征在于，所述热泵装置还包括热泵装置电动三通阀(202)；
从热泵装置的入口端至出口端的管路上，依次设有热泵装置电动三通阀(202)和热泵设备(201)，所述热泵装置电动三通阀(202)连接热泵装置调整管路(10)。
7.根据权利要求4-6任一项所述的一种电池动力机车热管理装置的控制方法，其特征在于，所述控制装置(400)通过预设的调温控制策略，根据司机室和蓄电池不同的温度需求，切换至热管理装置不同的控制模式；
设定司机室温度为T1，设定司机室目标温度为Tm，设定蓄电池温度为T5，设定蓄电池工作最佳温度区间为Tx至Td，所述控制策略包括：
当Tm+1＜T1且Td＜T5时，热管理装置进入模式一，模式一是指载冷剂经过载冷剂调温装置(200)冷却后，分配给司机室温度调节装置(100)和蓄电池温度调节装置(300)，载冷剂分别给司机室和蓄电池降温，当Tm＝T1或Td-5＝T5时，退出模式一；
当Tm-1＞T1且Tx＞T5时，热管理装置进入模式二，模式二工作原理与模式一相同，区别在于载冷剂经过载冷剂调温装置(200)时被加热，载冷剂分别给司机室和蓄电池升温，当Tm＝T1或Tx+5＝T5时，退出模式二；
当Tm-1＞T1且Td＜T5时，热管理装置进入模式三，模式三是指经过蓄电池(302)的高温载冷剂与经过司机室温度调节装置(100)的载冷剂混合后分配给载冷剂调温装置(200)和调整管路(8)，进入载冷剂调温装置(200)的载冷剂冷却，通过温控回路回流至蓄电池温度调节装置(300)对蓄电池(302)进行降温，进入调整管路(8)的高温载冷剂流入司机室温度调节装置(100)，利用蓄电池的余热给司机室升温，当Tm＝T1或Td-5＝T5时，退出模式三；
当Tx≤T5≤Td且Tm+1＜T1时，热管理装置进入模式四，模式四是指载冷剂经过载冷剂调温装置(200)冷却后，载冷剂经过司机室温度调节装置(100)给司机室降温，当T5＜Tx或T5＞Td或Tm＝T1时，热管理装置退出模式四；
当Tx≤T5≤Td且Tm-1＞T1时，热管理装置进入模式五，模式五工作原理与模式四相同，区别在于载冷剂经过载冷剂调温装置(200)时被加热，载冷剂经过司机室温度调节装置(100)给司机室升温，当T5＜Tx或T5＞Td或Tm＝T1时，热管理装置退出模式五；
当Tm-1≤T1≤Tm+1且Tx＞T5时，热管理装置进入模式六，模式六是指经过蓄电池(302)的载冷剂，进入载冷剂调温装置(200)进行加热后，载冷剂经温控回路回流至蓄电池温度调节装置(300)对蓄电池(302)进行升温，当T1＜Tm-1或T1＞Tm+1或Tx+5＝T5时，热管理装置退出模式六；
当Tm-1≤T1≤Tm+1时且Td＜T5时，热管理装置进入模式七，模式七工作原理与模式六相同，区别在于载冷剂经过载冷剂调温装置(200)时被冷却，载冷剂经温控回路回流至蓄电池温度调节装置(300)对蓄电池(302)进行降温，当T1＜Tm-1或T1＞Tm+1或Td-5＝T5时，热管理装置退出模式七。
8.根据权利要求7所述的一种电池动力机车热管理装置的控制方法，其特征在于，载冷剂调温装置(200)通过预设的调温控制策略，根据司机室和蓄电池不同的温度需求，切换至不同的调温控制模式；
设定载冷剂进入风冷装置前的温度为T3，设定载冷剂进入风冷装置后的温度为T2，设定风冷装置周边环境温度为T4；
热管理装置进入模式一或模式七，且T4＜T3时，载冷剂调温装置(200)进入模式1，模式1是指当载冷剂需要被冷却，且风冷装置周边环境温度低于载冷剂温度时，载冷剂在风冷装置中换热，换热后的载冷剂进入热泵装置，热泵装置运行制冷模式，载冷剂在热泵装置中继续被冷却，当热管理装置退出模式一或模式七或T4≥T3时，载冷剂调温装置(200)退出模式1；
热管理装置进入模式一或模式三或模式四或模式七，且T4≥T3时，载冷剂调温装置(200)进入模式2，模式2是指当载冷剂需要被冷却时，且风冷装置周边环境温度高于载冷剂温度时，载冷剂不在风冷装置中换热，载冷剂直接进入热泵装置，热泵装置运行制冷模式，对载冷剂进行冷却，当热管理装置退出模式一或模式三或模式四或模式七或T4＜T3时，载冷剂调温装置(200)退出模式2；
热管理装置进入模式三，且T4＜T3且T2≤Td-5时，载冷剂调温装置(200)进入模式3，模式3是指当载冷剂需要被冷却时，且风冷装置周边环境温度较低时，载冷剂在风冷装置中换热，当热管理装置退出模式三或T4≥T3或T2＝Td-5时，载冷剂调温装置(200)退出模式3；
热管理装置进入模式二或模式五或模式七，且T4≤T3时，载冷剂调温装置(200)进入模式4，模式4工作原理与模式2相同，区别在于热泵装置运行制热模式，当热管理装置退出模式二或模式五或模式七或T4＞T3时，载冷剂调温装置(200)退出模式4。
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