CN109163592A - 一种用于储能单元充冷的控制方法及充冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种充冷装置(1)给储能单元(2)充冷的控制方法，控制方法包括如下步骤，充冷启动步骤，启动充冷装置(1)；连通步骤，将充冷装置(1)与储能单元相连接；充冷步骤，充冷装置(1)向储能单元充冷第一时段，第一时段基于预设的充冷条件确定。该控制方法基于预设的充冷条件控制充冷时长，能够根据不同储能单元的需求合理充冷，在满足充冷需要的同时避免了不必要的冷量浪费。

Description

一种用于储能单元充冷的控制方法及充冷装置

技术领域

本发明涉及保温运输系统，具体而言，涉及一种给储能单元充冷的控制方法及充冷装置。

背景技术

蔬菜、水果等鲜活品，速冻食品奶制品等加工食品和各类针剂、药剂、疫苗等医药品在生产、贮藏运输、销售，到消费前的各个环节中应该始终处于规定的温度环境下。这些物品的贮藏运输必须依靠专用设备，随着运输物品种类的不同，专用设备内保持的温度不同。为了保障专用设备内的规定温度，专用设备需要充冷装置为其充冷。

专利CN102183114A公开了一种蓄冷材料的充冷方法，其包括如下步骤：(1)低温运行充冷工况：冷凝器中的制冷剂通过第一膨胀阀进入到蒸发器中蒸发吸热，在第一温控器的控制下，系统在设定的时间和温度下运行，以低温环境和较大的温差对蓄冷材料进行高效充冷；(2)高温运行消除过冷工况：将压缩机停止运转，将冷凝器停止工作，电热补偿元件通电工作，并在第二温控器的控制下，在低于蓄冷材料的相变温度2℃左右运行使得保温箱体内的温度升至使用者在所述电控箱上的设定值；(3)恒温待用工况：将电热补偿元件断电，压缩机在第二温控器的控制下工作，将第二电磁阀开启，将第二膨胀阀开通，冷凝器中的制冷剂通过第一膨胀阀和第二膨胀阀进入蒸发器蒸发吸热，系统在设定的箱温下运行。然而，该专利的充冷工况没有充冷时间控制，不能根据使用需求合理充冷。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于储能单元充冷的控制方法及充冷装置，充冷时间根据预设的充冷条件确定，能够实现按需充冷。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种充冷装置给储能单元充冷的控制方法，控制方法包括如下步骤：

充冷启动步骤，启动充冷装置；

连通步骤，将充冷装置与储能单元相连接；

充冷步骤，充冷装置向储能单元充冷第一时段，第一时段基于预设的充冷条件确定。该发明提供的预设条件控制充冷装置给储能单元充冷的时间，能够根据不同储能单元的需求合理控制充冷时间。该发明提供的预设条件控制充冷装置给储能单元充冷的时间，能够根据不同储能单元的需求合理控制充冷时间。

以下是本发明对上述方案的进一步优化：

进一步的，预设条件是充冷装置的出口处的载冷液的温度与充冷装置的回流口的载冷液温度的差值，当温度差值满足设定值时，说明储能单元内的相变材料已完成蓄冷。

进一步的，充冷条件是表征储能单元的充冷状态参数。

进一步的，预设充冷条件是储能单元的进口处的载冷液的温度与储能单元的出口处的载冷液温度的差值。

进一步的，预设充冷条件是储能单元充冷的预定的冷量容量饱和程度。

进一步的，预设充冷条件是储能单元预定的工作需求。

进一步的，预定的工作需求根据的储能单元的路径规划模块给出的路径规划数据确定，路径规划数据包括充冷时间数据和/或充冷量数据，充冷装置接受路径规划数据，能够实现按需充冷，在满足充冷需要的同时避免了不必要的冷量浪费。

进一步的，还包括制冷启动步骤，充冷装置的冷量低于预定值时，启动制冷步骤。

进一步的，在制冷启动步骤中，还包括设定充冷装置的载冷液的制冷温度。

进一步的，还包括制冷步骤，将充冷装置制冷第二时段，第二时段根据充冷装置的载冷液的温度确定。

进一步的，还包括加速制冷步骤，在加速制冷步骤中，提高充冷装置内的载冷液的均匀制冷的效率。

进一步的，充冷步骤与制冷步骤同时进行或分开进行。充冷步骤与制冷步骤同时进行即直接制冷，能够实现快充功能，充冷步骤与制冷步骤分开进行能够实现前置式制冷，可在用电谷底先行制冷，再对储能单元充冷，节约能耗。

进一步的，载冷液的温度为充冷装置内的多个测量点处获取的测量温度的平均值。

进一步的，在制冷步骤中当载冷液的温度达到设定的制冷温度后，充冷装置停止制冷。可以根据不同货物的运输需求，设置不同的制冷液制冷温度。

进一步的，在制冷步骤中，还包括故障检测步骤，当充冷装置的压缩机的压力超出预设范围时，判断出现故障，制冷步骤停止。

根据本发明的另一方面，还提供了一种用于储能单元充冷的充冷装置，包括内循环装置、外循环装置、和储液装置，内循环装置用于将来自储液装置的符合预定要求的载冷液输出以供使用，并将使用后的待制冷的载冷液传输至储液装置，外循环装置用于从储液装置接收待制冷的载冷液并将制冷后的符合预定要求的载冷液传输至储液装置，其特征在于，充冷装置还包括控制装置，控制装置控制充冷装置向储能单元充冷第一时段，第一时段基于预设的充冷条件确定。

以下是对上述方案的进一步优化：

进一步的，充冷装置包括多个第一测温探头，第一测温探头测量储液装置内不同位置的载冷液的温度，控制装置根据载冷液的温度平均值确定充冷装置制冷的第二时段。

进一步的，储液装置包括用于内循环装置的制冷出水口和制冷回水口，以及用于外循环装置的充冷进口和充冷出口，充冷装置包括多个第二测温探头，第二测温探头分别测量载冷液充冷进口和载冷液充冷出口的温度，控制装置根据载冷液充冷进口和载冷液充冷出口的温度差确定充冷装置向储能单元充冷的第一时段。

进一步的，充冷装置还包括检测冷量的状态监测模块，控制装置根据状态监测模块检测的冷量数据控制充冷装置的制冷步骤的启动。

进一步的，外循环装置包括外循环管路、外循环泵、和控制外循环管路的第一阀门、第二阀门、第三阀门，内循环装置包括内循环管路、内循环泵、和控制内循环管路的第四阀门、第五阀门，控制装置在充冷装置进行加速制冷时控制第一阀门连通外循环装置的载冷液充冷进口和载冷液充冷出口、外循环泵。

应用本发明的技术方案，提供了一种充冷时间可控的充冷方法及充冷装置，其充冷时段由预设条件决定，该充冷方法在满足充冷需要的同时，避免了冲入过多的冷量，能够实现冷量的合理应用。而且本发明的充冷装置内的载冷液温度可调控，能够实现不同预设的制冷温度的制冷，满足了不同货物的运输的需求。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的充冷装置给储能单元充冷的结构示意图；

图2是根据本发明的充冷装置的结构示意图；

图3是根据本发明的充冷装置储液装置的结构示意图；

图4是根据本发明的载冷液充冷循环图；

图5是根据本发明的储能单元充冷的控制方法流程图；

图6是根据本发明的充冷装置制冷步骤流程图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1：充冷装置，2：储能单元，3：管路，4：集装箱；

11：储液装置，12：制冷机组，13：外循环存储箱；

111：载冷液充冷进口，112：载冷液充冷出口，113：载冷液制冷出水口，114：载冷液制冷回水口，115：第一测温探头，116：报警器，117：放液清污口，121：第一阀门，122:第二阀门，123：第三阀门，124：第四阀门，125：第五阀门，126：第二测温探头，127：外循环泵，128：内循环泵；

Z：制冷步骤，C：充冷步骤。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。术语“包括”在使用时表明存在特征、步骤，但不排除存在或增加一个或多个其它特征、步骤。

本发明的控制方法是一种充冷装置给储能单元2充冷的控制方法，如图1所示，充冷装置1通过管路3与储能单元2连通，本实施例中的储能单元2位于集装箱4箱体内，也可以位于运输车保温车体内、流动冷库库体内、冷柜柜体内；充冷装置1位于充冷车车架上，充冷装置1也可以是充冷集装箱、充冷桩或充冷站中的一种。充冷车通过管路3与集装箱4连通，其可同时为多台集装箱4并联充冷，并依各集装箱4情况任意启闭。充冷车与集装箱4可独立设置，降低了集装箱4运输环节的设备故障率，方便维护保养。

如图2所示，充冷装置1包括：储液装置11、制冷机组12、外循环存储箱13。储液装置11是内部充满载冷液的保温箱体；制冷机组12包括制冷压缩机、压力表、高压继电器、低压继电器、PLC控制装置等；外循环存储箱13是一个存储格，用于存放充冷装置的外接管路、阀门、水泵等。

如图3所示，储液装置11箱体设置有为集装箱4的载冷液充冷进口111、载冷液充冷出口112、载冷液制冷出水口113、载冷液制冷回水口114、报警器116及设置在箱体底部的放液清污口117。载冷液充冷进口111、载冷液充冷出口112、载冷液制冷出水口113及载冷液制冷回水口114位于水箱内不同位置，可最大程度上使得制冷、充冷总体效率高，且储液装置11内设置有多个箱内测温点，每个测温点处布置有第一测温探头115，可测量载冷液不同位置的温度，从而能够得出储液装置11内载冷液的平均温度。储液装置11内还设计有报警器116，当储液装置11内载冷液液位较低时，报警器116发出警报。

如图4所示，冲冷车向集装箱4充冷方法包括储液装置11内载冷液的制冷步骤Z和将载冷液充入集装箱4的充冷步骤C。充冷方法分为两种：间接充冷，即制冷步骤Z和充冷步骤C分离，在充冷车内大量载冷液制冷之后，再对多个集装箱4进行充冷。间接充冷可在用电谷底给载冷液进行制冷，制冷完成后的载冷液保温在储液装置11中，储液装置11为保温箱，能够保证一定时间内载冷液温度基本不变，当集装箱4内的储能单元2有充冷需求时再对集装箱4进行充冷，在用电低谷期给载冷液制冷可以减少能耗；直接充冷，即制冷步骤Z和充冷步骤C同时进行，可实现快速充冷。

制冷机组12包括控制装置，可通过PLC编程控制制冷步骤Z启/停、充冷步骤C启/停。控制装置包括PLC操作面板，可通过操作面板实现充冷装置按照设定的温度进行自动控制，也可通过显示设备查看各个测温点温度、储液装置11内平均温度及设备工作压力等状态信息；充冷装置通过PLC控制装置使载冷液在集装箱4内的储能单元2中不断地循环流动，并以此与储液装置11中的载冷液进行热交换。

图4中充冷步骤C由外循环装置实现，包括第一阀门121、外循环泵127、第二阀门122、第三阀门123及保温管道。在该外循环装置中还布置有第二测温探头126，测量载冷液充冷进口温度和载冷液充冷出口温度，即测量载冷液进入集装箱4前的温度及载冷液在集装箱4内充冷管道中流转一圈后的温度。图4中制冷步骤Z由内循环装置实现，包括制冷机组12、储液装置11、内循环泵128、第四阀门124、第五阀门125、管道，该内循环装置提高载冷液的热交换速率，使得储液装置11内的载冷液均匀制冷。

如图5所示，充冷装置1给集装箱4充冷的控制方法如下：

1)启动制冷：通过充冷装置内的状态监测模块检测充冷装置的冷量，当储液装置11中的载冷液的冷量低于预定值时，通过PLC控制装置的人机交互操作界面启动制冷机组12和内循环装置，设定储液装置11内载冷液的制冷温度。在预热与各项检查完成后，打开内循环装置中的第四阀门124、第五阀门125、制冷机组12对储液装置11内的载冷液制冷。

2)加速制冷：通过PLC控制装置的人机交互操作界面启动外循环装置，如图4所示，打开外循环装置中的第一阀门121，使外循环装置的载冷液充冷进口111、外循环泵128及载冷液充冷出口112连通，该步骤可进一步提高储液装置内载冷液均匀制冷的效率。

3)制冷：储液装置11内的多个测量点处获取的测量温度的平均值达到设定的制冷温度后，内循环装置及制冷机组12自动关闭，同时关闭外循环装置中的第一阀门121，充冷装置1完成了对储液装置11内载冷液的制冷。

4)启动充冷：并通过PLC控制装置的人机交互操作界面启动为集装箱4充冷的外循环装置。

5)连通：通过快装管路连通集装箱4，打开第二阀门122和第三阀门123。

6)充冷：当满足预先设置的充冷完成条件时，充冷装置停止对集装箱充冷。

步骤1)启动制冷中，当储液装置11内冷量低于预定值时，可手动启动制冷装置，也可通过控制装置自动启动制冷装置，该步骤中的预热与各项检查具体包括以下内容：

闭合电控箱中主断路器，供电系统通电，制冷压缩机润滑油加热器开始工作,预热制冷压缩机润滑油，预热时间至少为一个小时；检查高压压力表、低压压力表、表阀是否打开，表示压力读数是否正常，检查管路是否有制冷剂、载冷液泄露。

步骤3)制冷中，测量的载冷液温度为储液装置11内的多个测量点处获取的测量温度的平均值，多个第一测温探头115测量储液装置11内不同位置载冷液的温度，控制装置根据载冷液的温度平均值确定充冷装置1制冷的第二时段。

步骤6)中充冷中，充冷完成条件决定了充冷装置1向储能单元2充冷的第一时段，充冷完成条件表征了储能单元2的充冷状态，充冷装置1向储能单元2充冷的第一时段的确定方式包括以下三种实施例：

第一实施例：检测载冷液充冷进口111和载冷液充冷出口112的温度差以确定充冷的第一时段。用充冷装置内的第二测温探头126分别测量载冷液充冷进口111和载冷液充冷出口112的温度，当载冷液充冷进口111和载冷液充冷出口112的温度差值小于预定的数值时，充冷装置1停止给集装箱4内的储能单元2充冷；

第二实施例：检测储能单元2预定的冷量容量饱和程度以确定充冷的第一时段，如果达到了储能单元2的预定冷量容量饱和度，充冷装置1停止给集装箱4内的储能单元2充冷；

第三实施例：根据储能单元2预定的工作需求确定充冷的第一时段，其工作需求根据储能单元2的路径规划模块给出的路径规划数据确定，路径规划数据包括充冷时间数据和/或充冷量数据。

以上三种实施例可单独使用，也可结合使用。

上述步骤1)、2)、3)为制冷步骤Z，上述步骤4)、5)、6)为充冷步骤C，充冷步骤C与制冷步骤Z可同时进行或分开进行。其中制冷步骤Z还包括故障检测步骤，当制冷机组12内的压缩机压力超出预设范围时，PLC控制装置判断出现故障，制冷步骤停止。

图6为制冷步骤流程图，为制得不同温度状态下的载冷液溶液，可通过PLC控制装置的人机交互操作界面进行停机温度的设置，如输入设置的制冷温度T₁，以此同时，PLC控制装置实时监测储液装置11内载冷液的平均温度T₀，如果T₁≥T₀，制冷机组12将停止工作。为了使制冷压缩机处于正常的工作状态，需要判断压缩机的压力是否正常，PLC控制装置根据判断结果控制制冷机组12的工作状态，载冷液制冷温度和压缩机压力都决定着制冷机组12的工作状态，当压缩机高低油压不在正常压力范围内时，制冷机组12停机，系统会将具体原因显示在人机交互操作界面上，此时充冷装置1需停机检修，待检修完成后，充冷设备再重新启用。

利用本发明的控制方法，充冷装置给集装箱充冷的充冷时间根据预设充冷条件确定，且充冷装置内的载冷液制冷温度可调控，能够满足不同集装箱的运输要求，同时能够实现根据不同集装箱的需求合理控制充冷时间，在满足充冷需求的同时避免了冷量的浪费。

说明书和权利要求中公开的多个步骤和功能的公开可以不被解释为以特定的顺序，多个步骤和功能的公开不将其限定为特定的顺序，除非由于技术的原因这些步骤和功能不能互换。此外，在实施例中，单个步骤可以包括或者可以被分成多个子步骤。

说明书和权利要求中公开的方法可以实施为具有用于执行这些方法中的每个相应步骤的部件的装置。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种用于储能单元充冷的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

充冷启动步骤，启动所述充冷装置(1)；

连通步骤，将所述充冷装置(1)与所述储能单元(2)相连接；

充冷步骤，所述充冷装置(1)向所述储能单元(2)充冷第一时段，所述第一时段基于预设的充冷条件确定。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述充冷条件是表征储能单元(2)的充冷状态参数。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述预设充冷条件是所述储能单元(2)的进口处的载冷液的温度与所述储能单元(2)的出口处的载冷液温度的差值。

4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述预设充冷条件是所述储能单元(2)充冷的预定的冷量容量饱和程度。

5.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述预设充冷条件是所述储能单元(2)预定的工作需求。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述预定的工作需求根据所述的储能单元(2)的路径规划模块给出的路径规划数据确定，所述路径规划数据包括充冷时间数据和/或充冷量数据。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括制冷启动步骤，所述充冷装置(1)的冷量低于预定值时，启动所述制冷步骤。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在所述制冷启动步骤中，还包括设定所述充冷装置(1)的载冷液的制冷温度。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包括制冷步骤，将所述充冷装置(1)制冷第二时段，所述第二时段根据充冷装置(1)的载冷液的温度确定。

10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，还包括加速制冷步骤，在所述加速制冷步骤中，提高所述充冷装置内的载冷液的均匀制冷的效率。

11.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述充冷步骤与所述制冷步骤同时进行或分开进行。

12.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述载冷液的温度为充冷装置(1)内的多个测量点处获取的测量温度的平均值。

13.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，在所述制冷步骤中当所述载冷液的温度达到设定的所述制冷温度后，所述充冷装置(1)停止制冷。

14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，在所述制冷步骤中，还包括故障检测步骤，当充冷装置(1)的压缩机的压力超出预设范围时，判断出现故障，所述制冷步骤停止。

15.一种用于储能单元充冷的充冷装置，包括内循环装置、外循环装置、和储液装置(11)，所述内循环装置用于将来自所述储液装置(11)的符合预定要求的载冷液输出以供使用，并将使用后的待制冷的载冷液传输至所述储液装置(11)，所述外循环装置用于从储液装置(11)接收待制冷的载冷液并将制冷后的符合预定要求的载冷液传输至所述储液装置(11)，其特征在于，所述充冷装置还包括控制装置，所述控制装置控制所述充冷装置(1)向所述储能单元(2)充冷第一时段，所述第一时段基于预设的充冷条件确定。

16.根据权利要求15所述的充冷装置，其特征在于，所述充冷装置包括多个第一测温探头(115)，所述第一测温探头(115)测量所述储液装置内不同位置的载冷液的温度，所述控制装置根据所述载冷液的温度平均值确定所述充冷装置(1)制冷的第二时段。

17.根据权利要求15所述的充冷装置，其特征在于，所述储液装置(11)包括用于内循环装置的制冷出水口和制冷回水口，以及用于外循环装置的充冷进口和充冷出口，所述充冷装置包括多个第二测温探头(126)，所述第二测温探头(126)分别测量所述载冷液充冷进口(111)和载冷液充冷出口(112)的温度，所述控制装置根据所述载冷液充冷进口(111)和载冷液充冷出口(112)的温度差确定所述充冷装置(1)向所述储能单元(2)充冷的第一时段。

18.根据权利要求15所述的充冷装置，其特征在于，所述充冷装置还包括检测冷量的状态监测模块，所述控制装置根据所述状态监测模块检测的冷量数据控制所述充冷装置的制冷步骤的启动。

19.根据权利要求15所述的充冷装置，其特征在于，所述外循环装置包括外循环管路、外循环泵(127)、和控制外循环管路的第一阀门(121)、第二阀门(122)、第三阀门(123)，所述内循环装置包括内循环管路、内循环泵(128)、和控制所述内循环管路的第四阀门(124)、第五阀门(125)，所述控制装置在充冷装置进行加速制冷时控制所述第一阀门连通所述外循环装置的载冷液充冷进口(111)和载冷液充冷出口(112)、外循环泵(127)。