一种轨道车辆顶置式蓄电池安装结构及轨道车辆的制作方法

1.本发明涉及轨道交通车辆蓄电池箱，特别是一种轨道车辆顶置式蓄电池安装结构及轨道车辆。


背景技术：

2.随着混合动力技术的突飞猛进发展，目前轨道车辆也增设了储能装置(超级电容、锂电池、柴油发电机组)以满足各种运输环境的需要。通常，这些装置会配置到车辆底架上，但车辆底架上常规配置有牵引逆变器、动力包、制动电阻等设备，动力包的自身质量较大且占用了车辆底架下面的大量空间，使得车辆底架空间受限，无法满足这些装置的安装。此外，车辆内以安装控制设备、乘客信息系统为主，蓄电池箱布置在车内将占用大量的载客空间，且无法满足防火安全的相关标准要求。
3.现有轨道车辆的车顶布置主要以受电设备(如有)和空调机组为主，车辆走行方向的其余空间未被使用，因此可考虑将蓄电池等质量较小的辅助设备顶置，以缓解混合动力车辆底部空间。
4.然而，对于高架线路的轨道交通车辆(动车组、磁浮车辆)，顶置式蓄电池箱或设备箱长时间工作在太阳辐射的高温下，不仅对车载设备或蓄电池的寿命会有影响，更严重的将使蓄电池出现热失控而至造成火灾等风险。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是，针对现有轨道车辆空间受限，蓄电池箱布置不下的问题，本发明提供一种轨道车辆顶置式蓄电池安装结构及轨道车辆。
6.为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
7.一种轨道车辆顶置式蓄电池安装结构，包括车体，所述车体的顶盖内安装空调风道，所述车体的顶盖上设置下沉腔体，所述下沉腔体内布置蓄电池箱，且所述下沉腔体的侧壁上设置连通所述下沉腔体的进风口，同时所述进风口经防火阀连接所述空调风道，车辆未激活时，所述防火阀处于关闭状态，只有在车辆激活且通过自检程序后，所述防火阀正常打开。
8.本发明在轨道车辆车体的顶盖上设置下沉腔体，并在下沉腔体内布置蓄电池箱，且通过在下沉腔体的侧壁上设置连通空调风道的进风口，不仅实现了蓄电池箱的顶置存放，且不会影响车辆限界，还能避免蓄电池运行时出现热失控的风险。
9.优选地，所述蓄电池箱的箱体内部布置感温电缆和温度传感器，且所述感温电缆和所述温度传感器的信号输出端连接列车控制和管理系统。如此利用感温电缆和温度传感器双重感知蓄电池箱的温度，并将其接入列车控制和管理系统tcms中，从而可对蓄电池箱的启用进行自动控制，避免因蓄电池高热导致安全事故。
10.优选地，所述感温电缆主要铺设在蓄电池组本体、电联接铜排处，以第一时间检测到蓄电池箱的温度变化。
11.优选地，所述感温电缆以s型路径铺设在蓄电池组本体上部，以使感温电缆能全面覆盖蓄电池组。
12.优选地，所述进风口的近蓄电池箱侧连接风管的一端，所述风管的另一端连接所述蓄电池箱，以保证蓄电池箱内部的通风冷却。
13.优选地，所述下沉腔体的两侧设置蓄电池箱安装座，且所述蓄电池箱安装座的上部设置有安装用c型槽，下部为车辆侧墙的纵梁。
14.优选地，所述下沉腔体的底部两侧预留排水孔，且所述蓄电池箱的底面与所述下沉腔体的底面之间具有一安装间隙，以保证下沉腔体的排水。
15.优选地，所述蓄电池箱的侧面设置进风格栅，顶面设置出风格栅，且所述出风格栅远离所述进风格栅。
16.基于同一发明构思，本发明还提供了一种所述轨道车辆顶置式蓄电池安装结构的蓄电池箱通风防火方法，其包括：
17.当感温电缆的检测温度t1＜120℃，且列车激活后所述温度传感器的检测温度t2＜45℃时，车载充电机正常给蓄电池组充电，列车控制和管理系统输出使能信号＝1，防火阀得电处于激活状态，并持续开启，蓄电池箱内通空调风，即开启通风冷却模式；
18.当感温电缆的检测温度t1＜120℃，且列车激活后所述温度传感器的检测温度t2≥45℃时，车载充电机给蓄电池组进行浮充充电，同时列车控制和管理系统输出使能信号＝1，防火阀处于激活状态，并持续开启，蓄电池箱内通空调风，即开启通风冷却模式；
19.当感温电缆的检测温度t1≥120℃，温度传感器的检测温度t2异常偏高或无信号，即出现火情时，列车控制和管理系统输出使能信号＝0，防火阀关闭，停止向蓄电池箱内通风，避免火势蔓延，同时报警信号输入至司机显示屏hmi，由司机采取应急处理行至下一个站点或等待紧急救援。
20.基于同一发明构思，本发明还提供了一种轨道车辆，其包括所述的轨道车辆顶置式蓄电池安装结构。与现有技术相比，本发明具有下述优点：
21.a)、本发明解决了轨道车辆底架设备布置空间不足的问题，同时通过连接车体空调风道实现顶置设备的集成冷却，解决了高架线路的太阳辐射带来的高温影响，避免了蓄电池的热失控发生。
22.b)、本发明通过在蓄电池箱的箱体内部布置感温电缆和温度传感器，且所述感温电缆和所述温度传感器的信号输出端连接列车控制和管理系统，从而利用列车控制和管理系统实现了顶置蓄电池箱的通风防火控制策略，防止因蓄电箱通风导致的火势蔓延。该通风防火控制策略满足en45545的欧洲防火标准，最终实现了储能式混合动力轨道车辆的轻量化技术提升。
23.c)、本发明能广泛应用于城轨车辆、动车组、磁浮车等轨道车辆，且运用效果良好。
附图说明
24.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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明轨道车辆顶置式蓄电池箱安装结构示意图(蓄电池箱与车辆分开状态)；
26.图2为本发明轨道交通车辆顶置式蓄电池箱安装结构的侧视示意图；
27.图3为图2中ⅰ处放大图。
28.图4为本发明轨道交通车辆顶置式蓄电池箱安装结构的细部高度示意图；
29.图5为本发明蓄电池箱内进出风布置图；
30.图6为本发明蓄电池箱感温电缆铺设示意图；
31.图7为蓄电池箱通风防火逻辑图。
具体实施方式
32.以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
33.为了便于描述，各部件的相对位置关系，如：上、下、左、右等的描述均是根据说明书附图的布图方向来进行描述的，并不对本专利的结构起限定作用。
34.请参阅图1－图7，本发明轨道车辆顶置式蓄电池箱安装结构一实施例包括车体，所述车体的顶盖10内部安装空调风道9，且所述车体的顶盖10上设置下沉腔体2。
35.所述下沉腔体2内容置蓄电池箱1，且蓄电池箱1的顶部与车顶盖持平，保证了蓄电池箱1的顶部不超限界。蓄电池箱1的具体安装方法为：在所述下沉腔体2的两侧焊接设置蓄电池箱安装座3；所述蓄电池箱安装座3的上部焊接设置有安装用c型槽4，蓄电池箱1的安装底座通过t型螺栓安装在c型槽4上,以确保蓄电池箱1的安装具备调节量；所述蓄电池箱安装座3的下部为车辆侧墙的纵梁，以利用车辆侧墙的纵梁作为蓄电池箱1的承载纵梁。
36.下沉腔体2内产生的热量一部分来自于蓄电池组的充放电过程中产生的热量，另一部分直接来自于太阳的辐射。太阳辐射产生的热量是下沉腔体2内温度持续走高的主因。因此，本发明除了在车体顶盖10增设隔热材料进行防护外，需要对下沉腔体2采用强制通风措施，才可以满足蓄电池组的正常工作温度需求。如图2、图3、图5所示，空调风道9安装在车体顶盖10的下部，贯穿整个车辆。所述下沉腔体2的近空调风道端面5上设置连通所述下沉腔体2的进风口，所述进风口的远蓄电池箱端经防火阀8连接所述空调风道9。同时，所述蓄电池箱1的侧面设置进风格栅102，顶面设置出风格栅101，且所述出风格栅101远离所述进风格栅102设置。所述进风口的近蓄电池箱端连接风管6的一端，风管6的另一端连接所述进风格栅102，以确保蓄电池箱1的冷却通风。风管6优选采用软风管。车辆未激活时，所述防火阀8处于关闭状态，只有在车辆激活且通过自检程序后，所述防火阀8正常打开，通过风管6将冷风送入蓄电池箱1的内部。
37.进风格栅102焊接在蓄电池箱1的侧面板上，并与侧面板形成35
°
的夹角(该角度为参考值，目的是使进风格栅102的出风口方向没有被蓄电池组遮挡)，出风格栅101均匀的分布在蓄电池箱1的顶盖两侧，且布置位置远离进风格栅102，以确保气流路径覆盖整个蓄电池组的顶部，将热量及时排出蓄电池箱1的箱体外。
38.如图7所示防火通风控制逻辑图，采用温度传感器105和感温电缆104双重信号输入至tcms(驾驶室的列车控制和管理系统)进行逻辑控制。具体的逻辑控制方法为：
39.当感温电缆的检测温度t1＜120℃，且列车激活后所述温度传感器的检测温度t2
＜45℃时，车载充电机正常给蓄电池组充电，列车控制和管理系统输出使能信号＝1，防火阀得电处于激活状态，并持续开启，蓄电池箱内通空调风，即开启通风冷却模式(列车控制和管理系统通过感温电缆104采集t1信号、通过温度传感器105采集t2信号，整个信号采样周期可通过程序进行控制为可调)；
40.当感温电缆的检测温度t1＜120℃，且列车激活后所述温度传感器的检测温度t2≥45℃时，车载充电机给蓄电池组进行浮充充电，同时列车控制和管理系统输出使能信号＝1，防火阀处于激活状态，并持续开启，蓄电池箱内通空调风，即开启通风冷却模式；
41.当感温电缆的检测温度t1≥120℃，温度传感器的检测温度t2异常偏高或无信号，即出现火情时，列车控制和管理系统输出使能信号＝0，防火阀关闭，停止向蓄电池箱内通风，避免火势蔓延，同时报警信号输入至司机显示屏hmi，由司机采取应急处理行至下一个站点或等待紧急救援。
42.为了满足en45545的防火标准要求，蓄电池箱1的结构耐火是保证自身防火的关键。如图6所示，本发明在蓄电池箱1的箱体内部布置感温电缆104和温度传感器105，且所述感温电缆104和所述温度传感器105的信号输出端连接列车控制和管理系统(tcms)，如此，通过列车控制和管理系统(tcms)对感温电缆104和温度传感器105的双重信号确认，一旦蓄电池箱1内出现火灾情况，能避免蓄电池箱1内新鲜空气的注入。具体布置时，所述感温电缆104主要铺设在靠近蓄电池组本体、电联接铜排处，并以s型路径缠绕在蓄电池组本体上部，以保证感温电缆104尽量覆盖在蓄电池组的上部。
43.如图1所示，所述下沉腔体2的底部两侧预留排水孔7，以确保在出现降雨时能将下沉腔体2内的雨水快速排出。所述蓄电池箱1的底面与所述下沉腔体2的底面之间具有一安装间隙。如图4所示，蓄电池箱1的安装底座安装面距离蓄电池箱1的底面距离为h1，距离下沉腔体2的底面的距离为h2，且h2-h1≥10mm，使蓄电池箱1的底面与下沉腔体2的底面之间保留10mm的安装间隙。在此预留安装间隙的目的一方面是为了防止蓄电池箱1的底部堵住排水孔7，不利于雨水的排除，另一方面是确保蓄电池箱1的安装底座与下沉腔体2内设置的蓄电池箱安装座3通过螺栓可靠连接。
44.以上所述，仅为本发明的具体实施方案，但本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

技术特征：
1.一种轨道车辆顶置式蓄电池安装结构，包括车体，所述车体的顶盖内安装空调风道(9)，其特征在于：所述车体的顶盖上设置下沉腔体(2)，所述下沉腔体内布置蓄电池箱(1)，且所述下沉腔体的侧壁上设置连通所述下沉腔体的进风口，所述进风口经防火阀(8)连接所述空调风道，车辆未激活时，所述防火阀处于关闭状态，只有在车辆激活且通过自检程序后，所述防火阀正常打开。2.根据权利要求1所述的轨道车辆顶置式蓄电池安装结构，其特征在于，所述蓄电池箱的箱体内部布置感温电缆(104)和温度传感器(105)，且所述感温电缆和所述温度传感器的信号输出端连接列车控制和管理系统。3.根据权利要求2所述的轨道车辆顶置式蓄电池安装结构，其特征在于，所述感温电缆主要铺设在蓄电池组本体、电联接铜排处。4.根据权利要求3所述的轨道车辆顶置式蓄电池安装结构，其特征在于，所述感温电缆以s型路径铺设在蓄电池组本体上部。5.根据权利要求1所述的轨道车辆顶置式蓄电池安装结构，其特征在于，所述进风口的近蓄电池箱侧连接风管(6)的一端，所述风管的另一端连接所述蓄电池箱。6.根据权利要求1所述的轨道车辆顶置式蓄电池安装结构，其特征在于，所述下沉腔体的两侧设置蓄电池箱安装座，且所述蓄电池箱安装座的上部设置有安装用c型槽(4)，下部为车辆侧墙的纵梁。7.根据权利要求1所述的轨道车辆顶置式蓄电池安装结构，其特征在于，所述下沉腔体(2)的底部两侧预留排水孔(7)，且所述蓄电池箱的底面与所述下沉腔体的底面之间具有一安装间隙。8.根据权利要求5所述的轨道车辆顶置式蓄电池安装结构，其特征在于，所述蓄电池箱的侧面设置进风格栅(102)，顶面设置出风格栅(101)，且所述出风格栅远离所述进风格栅。9.一种权利要求2－4中任一项所述轨道车辆顶置式蓄电池安装结构的蓄电池箱通风防火方法，其特征在于：当感温电缆的检测温度t1＜120℃，且列车激活后所述温度传感器的检测温度t2＜45℃时，车载充电机正常给蓄电池组充电，列车控制和管理系统输出使能信号＝1，防火阀得电处于激活状态，并持续开启，蓄电池箱内通空调风，即开启通风冷却模式；当感温电缆的检测温度t1＜120℃，且列车激活后所述温度传感器的检测温度t2≥45℃时，车载充电机给蓄电池组进行浮充充电，同时列车控制和管理系统输出使能信号＝1，防火阀处于激活状态，并持续开启，蓄电池箱内通空调风，即开启通风冷却模式；当感温电缆的检测温度t1≥120℃，温度传感器的检测温度t2异常偏高或无信号，即出现火情时，列车控制和管理系统输出使能信号＝0，防火阀关闭，停止向蓄电池箱内通风，避免火势蔓延，同时报警信号输入至司机显示屏hmi，由司机采取应急处理行至下一个站点或等待紧急救援。10.一种轨道车辆，其特征在于包括权利要求1－9中任一项所述的轨道车辆顶置式蓄电池安装结构。

技术总结
本发明涉及轨道交通车辆蓄电池安装结构，特别是一种轨道车辆顶置式蓄电池安装结构及轨道车辆，其包括车体，所述车体的顶盖内安装空调风道(9)，所述车体的顶盖上设置下沉腔体(2)，所述下沉腔体内布置蓄电池箱(1)，且所述下沉腔体的侧壁上设置连通所述下沉腔体的进风口，所述进风口经防火阀(8)连接所述空调风道，车辆未激活时，所述防火阀处于关闭状态，只有在车辆激活且通过自检程序后，所述防火阀正常打开。本发明能弥补车辆的设备安装空间不足，并避免蓄电池运行时出现热失控的风险。并避免蓄电池运行时出现热失控的风险。并避免蓄电池运行时出现热失控的风险。


技术研发人员：张浩宇 李超 向飞龙 杨明 郎君
受保护的技术使用者：中车株洲电力机车有限公司
技术研发日：2023.05.04
技术公布日：2023/8/6