CN111703447A - 铁路冷藏车供电系统以及铁路冷藏车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铁路冷藏车供电系统以及铁路冷藏车。其中的供电系统包括中央控制器、电池模块、制冷模块、柴油发电模块以及车载充电模块，其中，制冷模块可切换地与电池模块或柴油发电模块连接，中央控制器分别与电池模块和柴油发电模块连接，柴油发电模块可通过车载充电模块和电池模块连接；其中的铁路冷藏车上布置有上述铁路冷藏车供电系统。本发明可解决现有技术中通过柴油为能源的机械制冷，造成的环境污染以及能耗较高的技术问题，并可提高铁路冷藏车的续航里程，以满足铁路冷藏车在整个运行过程的制冷，以支撑目前铁路冷链快速发展的需求。
Description
技术领域
本发明属于铁路冷链运输技术领域，尤其涉及一种铁路冷藏车供电系统以及铁路冷藏车。
背景技术
自我国铁路冷藏车研发制造以来，国际及国内的现有铁路冷藏车均采用柴油为能源的机械制冷，即现有铁路冷藏车为满足制冷的需求，主要以柴油作为动力，放置在机械冷藏车的油箱中，另机械冷藏车采用集成柴油发电模块的制冷机组，通过柴油发电驱动制冷机组的压缩机，从而产生制冷作用，保障运输的冷链货物的设定温度范围。
在实现本发明的过程中，申请人发现现有技术中至少存在以下不足：
现有技术中，柴油为能源的机械制冷时，燃油燃烧所排放的二氧化碳及含硫磷化合物的废气对环境污染较为严重，不利于铁路节能减排；同时柴油发电模块柴油机组需要频繁启停，无法保证以最佳工作状态工作，故能耗较高。
因此，需要对现有技术进行改进。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种铁路冷藏车供电系统以及铁路冷藏车，以解决现有技术中的铁路冷藏车因采用柴油为能源的机械制冷造成的环境污染以及能耗较高的技术问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一方面，本发明提供了一种铁路冷藏车供电系统，其特征在于，所述供电系统包括中央控制器、电池模块、制冷模块、柴油发电模块以及车载充电模块，其中：
所述制冷模块可切换地与所述电池模块或所述柴油发电模块连接，所述中央控制器分别与所述电池模块和所述柴油发电模块连接，所述柴油发电模块通过所述车载充电模块和所述电池模块连接；
当所述电池模块的电量大于预设下限电量时，所述制冷模块切换到和所述电池模块连接，通过所述电池模块向所述制冷模块提供动力；
当所述电池模块的电量小于等于预设下限电量时，所述中央控制器向所述柴油发电模块发出启动信号，接收到所述启动信号的所述柴油发电模块开始工作，所述制冷模块切换到与所述柴油发电模块连接，通过所述柴油发电模块向所述制冷模块提供动力，且，所述柴油发电模块通过所述车载充电模块向所述电池模块充电；
当所述电池模块的电量达到预设上限电量时，所述中央控制器向所述柴油发电模块发出停止工作信号，接收到所述停止工作信号的所述柴油发电模块停止工作，且，所述制冷模块切换到和所述电池模块连接，所述电池模块向所述制冷模块提供动力。
进一步地，所述供电系统还包括外部可再生能源发电模块，所述外部可再生能源发电模块通过所述车载充电模块和所述电池模块连接，所述制冷模块可切换地还与所述外部可再生能源发电模块连接，所述外部可再生能源发电模块与所述中央控制器连接；
当所述外部可再生能源发电模块处于稳定工作状态时，所述中央控制器控制所述制冷模块与所述外部可再生能源发电模块连接，所述制冷模块通过所述可再生能源提供动力；
当所述外部可再生能源发电模块处于非稳定工作状态时，所述中央控制器控制所述制冷模块选择和所述电池模块或所述柴油发电模块连接，并控制所述外部可再生能源发电模块通过所述车载充电模块向所述电池模块充电。
进一步地，所述可再生能源包括太阳能发电模块，或/和轴端发电模块。
另一方面，本发明还提供了一种铁路冷藏车，所述铁路冷藏车上布置有上述铁路冷藏车供电系统。
进一步地，所述铁路冷藏车包括：
底架；
转向架组，所述转向架组设置有两组，多组所述转向架组依次间隔地设置在所述底架的底部；
冷藏车厢，所述冷藏车厢设置在所述底架的顶部；
所述中央控制器、所述电池模块、所述制冷模块、所述柴油发电模块以及所述车载充电模块均设置在所述底架上，且所述制冷模块的输出部和所述冷藏车厢连通。
进一步地，所述底架的顶部设置有安装仓，所述安装仓紧贴所述冷藏车厢设置，所述安装仓内设置有第一隔板，所述第一隔板将所述安装仓从上至下分割为第一仓体以及第二仓体，其中，所述制冷模块和所述中央控制器设置在所述第一仓体内，所述电池模块、所述柴油发电模块以及所述车载充电模块均设置在所述第二仓体内。
更进一步地，所述第二仓体内沿水平向设置有第二隔板，所述第二仓体内沿竖直向设置有第三隔板，所述第二隔板以及第三隔板将所述第二仓体分割成四个腔体，位于上方的两个腔体分别安装有电池模块和车载充电模块，位于下方的两个腔体分别安装有柴油发电模块以及油箱。
进一步地，所述铁路冷藏车还包括：
太阳能发电模块，所述太阳能发电模块设置在所述冷藏车厢的顶部；
或/和，
轴端发电模块，所述轴端发电模块集成在转向架组上。
进一步地，所述冷藏车厢的侧壁均是通过隔热发泡材料填充而成。
更进一步地，所述隔热发泡材料中间隔设置有真空绝热板。
本发明的有益效果是：
本发明所提供的一种铁路冷藏车，该铁路冷藏车上布置有铁路冷藏车供电系统，由于该铁路冷藏车供电系统包括中央控制器、电池模块、制冷模块、柴油发电模块以及车载充电模块，当电池模块的电量充足时，制冷模块选择和电池模块连接，通过电池模块向制冷模块提供动力，以解决现有技术中通过柴油为能源的机械制冷，造成的环境污染以及能耗较高的技术问题。
另外，当电池模块的电量大于预设下限电量时，中央控制器向柴油发电模块发出启动信号，接收到启动信号的柴油发电模块开始工作，制冷模块切换到和柴油发电模块连接，通过柴油发电模块向制冷模块提供动力，且，柴油发电模块通过车载充电模块向电池模块充电，即当电池模块的电量不足时，可以切换柴油发电模块向制冷模块提供动力，并同时向电池模块充电。
还有，当电池模块的电量达到预设上限电量时，中央控制器向柴油发电模块发出停止工作信号，接收到停止工作信号的柴油发电模块停止工作，且，制冷模块切换到和电池模块连接，电池模块向制冷模块提供动力，即电池模块的电量充满时，再切换电池模块向制冷模块提供动力，这样是由于我国铁路跨度较大，电池模块无法满足铁路冷藏车在整个运行过程的制冷，而本申请通过柴油发电模块和电池模块的切换供电，提高铁路冷藏车的续航里程，以满足铁路冷藏车在整个运行过程的制冷，以支撑目前铁路冷链快速发展的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。
图1为本发明实施例的一种铁路冷藏车供电系统的控制示意图；
图2为本发明实施例的一种铁路冷藏车的结构示意图；
图3为图2中的第二仓体的布置示意图；
图4为图2中的冷藏车厢的侧壁的结构示意图；
图5为供电系统的部分构件设置在冷藏车厢的顶部的铁路冷藏车的结构示意图；
图6为供电系统的部分构件设置在冷藏车厢的底架中的铁路冷藏车的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
本发明提供一种铁路冷藏车供电系统以及铁路冷藏车，以解决现有技术中的铁路冷藏车因采用柴油为能源的机械制冷造成的环境污染以及能耗较高的技术问题。
本发明实施例提供了一种铁路冷藏车供电系统，图1为本发明实施例的一种铁路冷藏车供电系统的控制示意图，结合图1，本发明实施例的供电系统包括中央控制器1、电池模块2、制冷模块3、柴油发电模块4以及车载充电模块5，其中，制冷模块3可切换地与电池模块2或柴油发电模块4连接，中央控制器1分别与电池模块2和柴油发电模块4连接，柴油发电模块4通过车载充电模块5和电池模块2连接。
本发明实施例的铁路冷藏车供电系统的控制原理为：
当电池模块2的电量大于预设下限电量时，制冷模块3选择和电池模块2连接，通过电池模块2向制冷模块3提供动力，以解决现有技术中通过柴油为能源的机械制冷，造成的环境污染以及能耗较高的技术问题，该预设下限电量可以为电池模块整体电量的30/100，当然也可以为其他预设值，本发明实施例对此不作限制；
当电池模块2的电量小于等于预设下限电量时，中央控制器1向柴油发电模块4发出启动信号，接收到启动信号的柴油发电模块4开始工作，制冷模块3切换到和柴油发电模块4连接，通过柴油发电模块4向制冷模块3提供动力，且，柴油发电模块4通过车载充电模块5向电池模块2充电，即当电池模块的电量不足时，可以切换柴油发电模块向制冷模块提供动力，并同时向电池模块充电；
当电池模块2的电量达到预设上限电量时，中央控制器1向柴油发电模块4发出停止工作信号，接收到停止工作信号的柴油发电模块4停止工作，且，制冷模块3切换到和电池模块2连接，电池模块2向制冷模块3提供动力，即电池模块的电量充满时，再切换电池模块向制冷模块提供动力，该预设上限电量可以设置为电量充满状态，即可设定为电池模块总电量的100％。
由于我国铁路跨度较大，电池模块无法满足铁路冷藏车在整个运行过程的制冷，且由于我国铁路沿线既有的充电桩数量不足，因此，本发明实施例通过柴油发电模块和电池模块的切换供电，提高铁路冷藏车的续航里程，以满足铁路冷藏车在整个运行过程的制冷，以支撑目前铁路冷链快速发展的需求。
进一步地，本发明实施例中，当电池模块2的电量处于未充满状态时，若可采用地面电源对电池模块2充电(即处于停车状态时)，优先采用地面电源对充电模块2充电，若无法采用地面电源对电池模块2充电，则启动柴油发电模块4工作，这样可以尽量减少启动柴油发电模块4的使用场景，以进一步节约能源，降低污染。
另外，结合图1，本发明实施例的供电系统还包括外部可再生能源发电模块，外部可再生能源发电模块通过车载充电模块5和电池模块2连接，制冷模块3可切换地还与外部可再生能源发电模块连接，外部可再生能源发电模块也与中央控制器1连接。
当外部可再生能源发电模块处于稳定工作状态时，中央控制器1控制制冷模块3与外部可再生能源发电模块连接，制冷模块3通过可再生能源提供动力；当外部可再生能源发电模块处于非稳定工作状态时，中央控制器1控制制冷模块3选择和电池模块2或柴油发电模块4连接，并控制外部可再生能源发电模块通过车载充电模块5向电池模块2充电，这样也可以在一定程度上减少启动柴油发电模块4的使用场景，以进一步节约能源，降低污染。
本发明实施例的可再生能源可以包括但不局限于太阳能发电模块6，或/和轴端发电模块7。
本发明实施例中，外部可再生能源发电模块处于稳定工作状态是指太阳能发电模块或/和轴端发电模块能稳定持续工作的状态，外部可再生能源发电模块处于非稳定工作状态是指太阳能发电模块或/和轴端发电模块无法稳定持续工作的状态，比如在阴雨天气下，太阳能发电模块不能持续工作，而在停车慢行的状态下，轴端发电模块也会发生无法持续工作，即处于非稳定工作状态。
基于上述铁路冷藏车供电系统，本发明实施例还提供了一种铁路冷藏车，该铁路冷藏车上布置有上述铁路冷藏车供电系统。
图2为本发明实施例的一种铁路冷藏车的结构示意图，结合图2，本发明实施例的铁路冷藏车包括底架7、转向架组8以及冷藏车厢9，转向架组8设置有多组，多组转向架依次间隔地设置在底架7的底部，冷藏车厢9设置在底架7的顶部，中央控制器1、电池模块2、制冷模块3、柴油发电模块4以及车载充电模块5均设置在底架1上，且制冷模块3的输出部和冷藏车厢9连通，这样就可以通过制冷模块3对冷藏车厢9制冷。
结合图2，本发明实施例的底架7的顶部可设置有安装仓，安装仓紧贴冷藏车厢9设置，安装仓内设置有第一隔板10，第一隔板10将安装仓从上至下分割为第一仓体11以及第二仓体12，其中，制冷模块3和中央控制器1设置在第一仓体11内，电池模块2、柴油发电模块4以及车载充电模块5均设置在第二仓体12内。
具体地，本发明实施例的制冷模块3可以安装在第一仓体11靠近冷藏车厢9的侧壁上，这样可以优化管线布置，具有很好的实用性，另外，还可以使制冷模块3和第一隔板10之间具有间隙，从而可以防止制冷模块3的重量对第一隔板10造成损坏，进而避免对第二仓体12内的构件造成损坏。而将中央控制器1同电池模块2、柴油发电模块4以及车载充电模块5分开设置的目的，是由于电池模块2、柴油发电模块4以及车载充电模块5在工作时会产生热量，这样分开设置可减少热量对中央控制器1的影响。
图3为图2中的第二仓体的布置示意图，结合图2以及图3，本发明实施例的第二仓体12内沿水平向设置有第二隔板13，第二仓体12内沿竖直向设置有第三隔板14，第二隔板13以及第三隔板14将第二仓体12分割成四个腔体，由于电池模块2和车载充电模块5较轻，而柴油发电模块4较重，因此，本发明实施例将位于上方的两个腔体分别安装有电池模块2和车载充电模块5，位于下方的两个腔体分别安装有柴油发电模块4以及油箱15，油箱15为柴油发电模块4的输入源。
进一步地，结合图2，本发明实施例的铁路冷藏车还包括太阳能发电模块16和/轴端发电模块，太阳能发电模块16可设置在冷藏车厢9的顶部，而轴端发电模块可集成在转向架组的转向架上。
进一步地，冷藏车厢的侧壁均是通过隔热发泡材料填充而成，隔热发泡材料中间隔设置有真空绝热板。
本发明实施例中，冷藏车厢9的侧壁20均是通过隔热发泡材料17填充而成，用于储存和运输冷链货物，隔热发泡材料17中间隔设置有真空绝热板18，如图4所示，这种结构的冷藏车厢可优化和提升既有铁路冷藏车隔热保温底架的综合传热性能，提升底架的气密性，降低底架的综合传热系数，实现节能型隔热保温底架，降低制冷能量消耗，且，在同等保温条件下，可以降低冷藏车厢的厚度，以提高冷藏车厢的容积，具有很好的实用性。
进一步地，本发明实施中，还可以在冷藏车厢9的外侧壁上涂刷有隔热漆，以进一步提升隔热效果。
另外，结合图2，本发明实施例中，底架7的两端均设置有车钩缓冲装置19，以实现铁路运输时相邻底架之间的悬挂连接。
当然，本发明实施例中，构成供电系统的部分构件也可以设置在其他位置，例如电池模块2、柴油发电模块4以及车载充电模块5可集成安装在冷藏车厢9的顶部，并位于太阳能发电模块16的底部，如图5所示，以优化同太阳能发电模块16的线路连接。
另外，构成供电系统的部分构件也可以设置在其他位置，例如电池模块2、柴油发电模块4以及车载充电模块5可集成安装在底架7中，如图6所示，本发明实施例对此不作限制。
需要说明的是，本发明实施例中，制冷模块3为机械制冷器，而电池模块2为锂电池，锂电池可以为机械制冷器提供制冷所需要的电能，柴油发电模块4实际为柴油发电机组，其可以吸取柴油并输出电能，不仅可以为机械制冷器提供制冷所需要的电能，还可以通过车载充电模块5(实质为车载充电器)为锂电池充电。而外部可再生能源模块的太阳能发电模块6，其可以包括太阳能电池组板、转换器以及蓄电池组，太阳能电池组板吸收太阳能，并通过转换器将吸收的太阳能转换为电能存储在蓄电池组中，轴端发电模块7是一种将车辆运行时的机械能转换为电能的机构，在公开号为CN110311510A、WO2018076781A1的专利中均有所公开，本发明实施例对此不作限制。
还有，本发明实施例的冷藏车厢可以为集装箱，供电系统中的各个部件可以集成在集装箱上，可以同集装箱共同吊装在底架上，当然，冷藏车厢也可以直接固定在冷藏车厢上，本发明实施例对此不作限制。
本发明实施例是对中国铁路冷藏车的技术全面升级，有利于我国铁路冷链物流向节能环保方向发展，其好处在于：
1、由于设置了电池模块、柴油发电模块、可再生能源等多种供电模块，从而可形成多种方式的组合，为铁路机械冷藏车提供能源动力，从而可使采用小功率轻量化柴油发电模块成为可能，进而可调整柴油发电模块控制策略，使得机组能长时间在最优工作点处运行，处在燃油经济性最好的状态，大幅度降低氮氧化物等的排放；
2、可大幅度降低了柴油发电模块的开关次数，由原来的每天24小时频繁开关机，降低每天一次左右开关机，全面提升了柴油发电模块的使用寿命，降低了维护保养成本；
3、柴油发电模块在给制冷机组供电时能将多余的能量通过锂电池系统存储起来，更加节能；
4、相比于纯电动供电技术，本发明有效提升了运用时间，增加了运用续航，解决了纯电动续航能力不足的问题，降低了系统成本；
5、可以使得电池模块的锂离子电池工作在合适的SOC区间，避免了深度充电及放电，有利于延长锂离子电池使用寿命，降低全寿命周期成本。
以下所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式下的限制，任何所述技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
Claims (10)
1.一种铁路冷藏车供电系统，其特征在于，所述供电系统包括中央控制器、电池模块、制冷模块、柴油发电模块以及车载充电模块，其中：
所述制冷模块可切换地与所述电池模块或所述柴油发电模块连接，所述中央控制器分别与所述电池模块和所述柴油发电模块连接，所述柴油发电模块通过所述车载充电模块和所述电池模块连接；
当所述电池模块的电量大于预设下限电量时，所述制冷模块切换到和所述电池模块连接，通过所述电池模块向所述制冷模块提供动力；
当所述电池模块的电量小于等于预设下限电量时，所述中央控制器向所述柴油发电模块发出启动信号，接收到所述启动信号的所述柴油发电模块开始工作，所述制冷模块切换到与所述柴油发电模块连接，通过所述柴油发电模块向所述制冷模块提供动力，且，所述柴油发电模块通过所述车载充电模块向所述电池模块充电；
当所述电池模块的电量达到预设上限电量时，所述中央控制器向所述柴油发电模块发出停止工作信号，接收到所述停止工作信号的所述柴油发电模块停止工作，且，所述制冷模块切换到和所述电池模块连接，所述电池模块向所述制冷模块提供动力。
2.根据权利要求1所述的铁路冷藏车供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括外部可再生能源发电模块，所述外部可再生能源发电模块通过所述车载充电模块和所述电池模块连接，所述制冷模块可切换地还与所述外部可再生能源发电模块连接，所述外部可再生能源发电模块与所述中央控制器连接；
当所述外部可再生能源发电模块处于稳定工作状态时，所述中央控制器控制所述制冷模块与所述外部可再生能源发电模块连接，所述制冷模块通过所述可再生能源提供动力；
当所述外部可再生能源发电模块处于非稳定工作状态时，所述中央控制器控制所述制冷模块选择和所述电池模块或所述柴油发电模块连接，并控制所述外部可再生能源发电模块通过所述车载充电模块向所述电池模块充电。
3.根据权利要求2所述的铁路冷藏车供电系统，其特征在于，所述可再生能源包括太阳能发电模块，或/和轴端发电模块。
4.一种铁路冷藏车，其特征在于，所述铁路冷藏车上布置有权利要求1-3任一项所述的铁路冷藏车供电系统。
5.根据权利要求4所述的铁路冷藏车，其特征在于，所述铁路冷藏车包括：
底架；
转向架组，所述转向架组设置有多组，多组所述转向架依次设置在所述底架的底部；
冷藏车厢，所述冷藏车厢设置在所述底架的顶部；
所述中央控制器、所述电池模块、所述制冷模块、所述柴油发电模块以及所述车载充电模块均设置在所述底架上，且所述制冷模块的输出部和所述冷藏车厢连通。
6.根据权利要求5所述的铁路冷藏车，其特征在于，所述底架的顶部设置有安装仓，所述安装仓紧贴所述冷藏车厢设置，所述安装仓内设置有第一隔板，所述第一隔板将所述安装仓从上至下分割为第一仓体以及第二仓体，其中，所述制冷模块和所述中央控制器设置在所述第一仓体内，所述电池模块、所述柴油发电模块以及所述车载充电模块均设置在所述第二仓体内。
7.根据权利要求6所述的铁路冷藏车，其特征在于，所述第二仓体内沿水平向设置有第二隔板，所述第二仓体内沿竖直向设置有第三隔板，所述第二隔板以及第三隔板将所述第二仓体分割成四个腔体，位于上方的两个腔体分别安装有电池模块和车载充电模块，位于下方的两个腔体分别安装有柴油发电模块以及油箱。
8.根据权利要求5所述的铁路冷藏车，其特征在于，所述铁路冷藏车还包括：
太阳能发电模块，所述太阳能发电模块设置在所述冷藏车厢的顶部；
或/和，
轴端发电模块，所述轴端发电模块集成在转向架组上。
9.根据权利要求5所述的铁路冷藏车，其特征在于，所述冷藏车厢的侧壁均是通过隔热发泡材料填充而成。
10.根据权利要求9所述的铁路冷藏车，其特征在于，所述隔热发泡材料中间隔设置有真空绝热板。
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