CN216432236U

CN216432236U - 一种铁路混合动力冷藏集装箱监控系统

Info

Publication number: CN216432236U
Application number: CN202122545008.4U
Authority: CN
Inventors: 岳胜娥; 何远新; 黄圣; 吴帅; 常海; 张俊
Original assignee: CRRC Yangtze Co Ltd
Current assignee: CRRC Yangtze Co Ltd
Priority date: 2021-10-21
Filing date: 2021-10-21
Publication date: 2022-05-03
Anticipated expiration: 2031-10-21

Abstract

本实用新型实施例提供的一种铁路混合动力冷藏集装箱监控系统，包括：发电机组控制器、冷机控制器、电池管理系统、柴油发电机、充电机、电池组、制冷机组和主控制器；发电机组控制器、冷机控制器和电池管理系统均连接至主控制器，主控制器连接至远程监控系统；发电机组控制器连接柴油发电机，柴油发电机通过第一继电器连接充电机，充电机连接所述电池组，电池组通过第二继电器连接制冷机组；冷机控制器连接制冷机组；电池管理系统连接电池组；第一继电器和第二继电器均与主控制器连接。本实用新型可实现远程物联管理，并为无人值守控制提供了硬件基础，可降低混合动力集装箱的运行、管理成本。

Description

一种铁路混合动力冷藏集装箱监控系统

技术领域

本实用新型涉及轨道交通技术领域，具体而言，涉及一种铁路混合动力冷藏集装箱监控系统。

背景技术

随着市场需求的发展，铁路货车制造企业研制了多种类型的冷藏集装箱。其中，包括柴电一体冷藏集装箱、冷藏箱运输车组集装箱、机车直供电集装箱、外挂式柴油发电机供电集装箱、蓄冷集装箱、隔热材料保温集装箱、纯电动冷藏集装箱等等。目前上述这些产品存在着使用成本较高、环保性不强、成组运输不灵活、机车改造工作量大、管理比较复杂等关键问题。其中，应用广泛的柴油动力存在环保性不强的问题，纯电动的在地面充电设施不完备的情况下又存在里程焦虑的问题。因此，介于二者之间的柴电混合动力集装箱则是一种较为折中的选择。但是，目前的混合动力的集装箱难以进行物联管理，对集装箱的位置、状态等难以进行实时监控，需要人工进行核对查询，导致管理成本难以降低。

可见目前现有技术的问题是：混合动力的集装箱不能进物联管理，运用成本依然较高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种铁路混合动力冷藏集装箱监控系统，可实现远程物联管理，并为无人值守控制提供了硬件基础，可降低混合动力集装箱的运行、管理成本。

一种铁路混合动力冷藏集装箱监控系统，包括：发电机组控制器、冷机控制器、电池管理系统、柴油发电机、充电机、电池组、制冷机组和主控制器；所述发电机组控制器、所述冷机控制器和所述电池管理系统均连接至所述主控制器，所述主控制器连接至远程监控系统；所述发电机组控制器连接所述柴油发电机，所述柴油发电机通过第一继电器连接所述充电机，所述充电机连接所述电池组，所述电池组通过第二继电器连接所述制冷机组；所述冷机控制器连接所述制冷机组；所述电池管理系统连接所述电池组；所述第一继电器和所述第二继电器均与所述主控制器连接。

可选的，所述柴油发电机通过第三继电器连接所述制冷机组；第三继电器与主控制器连接。

可选的，还包括：无线模块，所述主控制器通过所述无线模块连接至远程监控系统。

可选的，所述无线模块为：4G通信模块或5G通信模块。

可选的，还包括：温度传感器，所述温度传感器和所述主控制器连接。

可选的，还包括：湿度传感器，所述湿度传感器和所述主控制器连接。

可选的，所述温度传感器和所述主控制器的连接方式，以及湿度传感器和所述主控制器连接的连接方式均为：RS-485标准。

可选的，还包括：定位模块，所述定位模块和所述主控制器连接。

可选的，所述定位模块为北斗模块或GPS模块。

可选的，所述发电机组控制器与所述柴油发电机的连接方式，所述冷机控制器与所述制冷机组的连接方式，以及所述电池管理系统与所述电池组的连接方式均为：CAN总线连接。

本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本实用新型实施例中提供的一种铁路混合动力冷藏集装箱监控系统，包括：发电机组控制器、冷机控制器、电池管理系统、柴油发电机、充电机、电池组、制冷机组和主控制器；发电机组控制器、冷机控制器和电池管理系统均连接至主控制器，主控制器连接至远程监控系统；发电机组控制器连接柴油发电机，柴油发电机通过第一继电器连接充电机，充电机连接所述电池组，电池组通过第二继电器连接制冷机组；冷机控制器连接制冷机组；电池管理系统连接电池组；第一继电器和第二继电器均与主控制器连接。本实施例通过发电机组控制器、冷机控制器和电池管理系统进行数据监控和采集，由主控制器上传给远程监控系统，可实现实时监控，并且远程监控系统可想主控制器下发指令以使主控制器向对应的控制器下发指令，以控制柴油发电机、充电机、电池组以及制冷机组的工作，为无人值守控制提供了硬件基础，并保证集装箱的正常运转。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本实用新型较佳实施例提供的一种铁路混合动力冷藏集装箱监控系统的整体结构示意图；

图2是本实用新型较佳实施例提供的一种铁路混合动力冷藏集装箱监控系统的通信连接结构示意图；

图3是本实用新型较佳实施例提供的一种铁路混合动力冷藏集装箱监控系统中制冷机组的供电结构示意图；

图4是本实用新型较佳实施例中采用铁路混合动力冷藏集装箱监控系统对制冷机组进行供电控制的原理示意图。

图标：100-铁路混合动力冷藏集装箱监控系统；11-集装箱；21-柴油发电机；22-制冷机组；23-电池组；24-主控制器；40-远程监控系统；31-发电机组控制器；32-冷机控制器；33-电池管理系统；304-温度传感器；305-湿度传感器；306-定位模块；307-无线模块；501-第一继电器；502-第二继电器；503-第三继电器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参照图1和图2，本实施例提供一种铁路混合动力冷藏集装箱监控系统100，包括：发电机组控制器31、冷机控制器32、电池管理系统33、柴油发电机21、充电机、电池组23、制冷机组22和主控制器24。

发电机组控制器31、冷机控制器32和电池管理系统33均连接至主控制器24，主控制器24连接至远程监控系统40；发电机组控制器31连接柴油发电机21，柴油发电机21通过第一继电器501连接充电机，充电机连接电池组23，电池组23通过第二继电器502连接制冷机组22；冷机控制器32连接制冷机组22；电池管理系统33连接电池组23；第一继电器501和第二继电器502均与主控制器24连接。

发电机组控制器31用于控制柴油发电机21的启动或停止，也即该发电机组控制器31为柴油发电机组控制器；同时，还用于采集柴油发电机21的状态信息。例如，柴油发电机21的状态信息包括但不限于：水温、水位、油温、油压、转速、三相电压、电流以及故障报警等数据，这些数据可传输值主控制器24。柴油发电机21以及发电机组控制器31的实现可采用现有的技术方案。

冷机控制器32用于控制制冷机组22。冷机控制器32可为一逻辑控制模块，可采用现有的技术手段实现。具体的，该冷机控制器32可对制冷机组22的启动停止进行控制；还可调控制冷机组22的制冷功率，制冷模式等等。冷机控制器32可反馈制冷机组22的工作状态信息至主控制器24。

电池管理系统33用于对电池组23进行管理和监控，电池组23可为锂电池组，电池管理系可采用与锂电池组配套的BMS(Battery Management System，电池管理系统)系统实现即可。电池管理系统33可对锂电池组的电池温度、电池组工作电压和电流、电池组SOC(State of Charge，荷电状态)等数据进行监控和采集，另外，还可实现电池的故障分析、在线报警和充放电管理等。

充电机中的控制器也可与主控制器24连接，以上传充电机的状态；或控制充电机是否启用。

主控制器24，用于对铁路混合动力冷藏集装箱监控系统100进行整体的管理和控制。该主控制器24可采用常用的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)进行实现。MCU的信息输入端口、控制端口、输出端口以及通信端口等均为现有技术，本领域技术人员在阅读本实施例后可根据需要进行连接实现，本实施例中不再赘述。进一步的，主控制器24连接至远程监控系统40(即铁路远程监控中心，或其他独立的监控中心)，以实现混合动力冷藏集装箱的远程监控和管理，达到无人值守的效果。可采用无线模块307实现主控制器24和远程监控系统40的通信连接，该无线模块307可为4G通信模块、5G通信模块或6G通信模块。无线模块307通过以太网将数据送给远程监控系统40，并且，远程监控系统40也可通过该无线通信模块与主控制器24进行控制信息的交互，以实现远程控制，主控制器24收到远程监控系统40的控制信息后，向对应的设备发出控制信息，达到控制的目的。

还需要说明的是，主控制器24上还可预留本地控制的接口，可在本地给主控制器24发送控制指令，以实现监控或控制。

请参阅图3，在本实施例中，柴油发电机21还通过第一继电器501与充电机连接，充电机与电池组23连接，电池组23通过第二继电器502与制冷机组22连接。第一继电器501和第二继电器502与主控制器24连接以使主控制器24实现对第一继电器501和第二继电器502的控制。当电池组23电量不足的时候，主控制器24接收到启动充电机的指令后，可控制闭合第一继电器501，以使充电机给电池组23进行充电。当电池组23电量充足，可由主控制器24接收远程监控系统40的控制指令，闭合第二继电器502，使电池组23给制冷机组22供电。

进一步的，本实施例中柴油发电机21还可通过第三继电器503连接制冷机组22。当电池组23电量不足或电池组23为制冷机组22供电的电路故障时，可由主控制器24接收远程监控系统40的控制指令，闭合第三继电器503，使柴油发电机21直接给制冷机组22供电，保证制冷机组22的正常运转，避免损坏集装箱11内的各种需要冷链运输的物资。本实施例中的第一继电器501、第二继电器502和第三继电器503还可由电池管理系统33进行控制。

在本实施例中，发电机组控制器31与柴油发电机21的连接方式，冷机控制器32与制冷机组22的连接方式，以及电池管理系统33与电池组23的连接方式均为：CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线连接，也即基于CAN总线标准进行通信。

此外，本实施例中的铁路混合动力冷藏集装箱监控系统100，还可包括：温度传感器304和湿度传感器305，温度传感器304和主控制器24连接，湿度传感器305和主控制器24连接。其连接方式可为：RS-485标准，以保证数据的准确性。通过设置温度传感器304和湿度传感器305，进行监测集装箱11内的温度和湿度，将温度数据和湿度数据上传之后，可在远程监控系统40中实时监测。可利用SHT10高性能温湿度传感器305构成的温湿度采集模块具有响应时间快、采集数据精度高和采集范围大的特点,其温度测量范围是-40℃～+123.8℃,温度测量精度:±5℃,湿度测量范围是0％RH～100％RH,湿度测量精度:±4.5％RH,满足测试冷藏车运输过程中车箱内环境状况的要求。还可设置预警程序，当温度或湿度不符合要求时进行预警，或向主控器下发控制信号，以调整制冷机组22的工作模式或制冷功率，实现远程监控和无人值守。

进一步的，本实施例中的铁路混合动力冷藏集装箱监控系统100，还可包括：定位模块306，定位模块306和主控制器24连接。该定位模块306，可通过RS-485或以太网等方式与主控制器24通信连接，定位模块306的定位信息可上传至主控制器24。定位模块306可为北斗模块或GPS(Global Positioning System，全球定位系统)模块，或同时集成北斗模块和GPS模块的定位模块306。通过定位模块306进行位置信息的采集，可方便对集装箱11进行定位，提高管理效率。

为了对本实施的铁路混合动力冷藏集装箱监控系统100的制冷工作原理更加易于理解。请参阅图4，以一具体示例进行说明。主控制器24上电后系统初始化，准备就绪后收到本地或远程控制系统发送的制冷申请，发电机组控制器31、冷机控制器32和电池管理系统BMS分别进行开机前的自检，确认各自监管的设备正常如否。如果异常，则及时上报故障信息，等待故障检修；如果正常，接下来判断电池组23的SOC值是否不小于30％。若是，则闭合第二继电器502，制冷机组22会启机制冷；若否，则闭合第一继电器501和第三继电器503，实现柴油发电机21一边给制冷机组22供电工作，一边通过充电机给电池组23充电。充电过程中，判断电池组23的SOC值是否上升到95％；若否，则第一继电器501和第三继电器503继续闭合，电池组23继续充电；若是，则表示充电完成，此时断开第一继电器501和第三继电器503，闭合第二继电器502，制冷机组22由电池组23供电工作。

需要说明的是，在其他的实施例中由于电池组23的规格型号等不同，判断电池组23是否充电或是否停止充电的SOC值可适应性调整。例如，在一些实现方式中，启动充电的SOC阈值可为25％、28％、29％、33％等等，停止充电的阈值可为93％、94％、96％等等，不作限制。

在本实施例中，还可设置一连接主控制器24的存储模块，主控制器24接收到的发电机组控制器31、冷机控制器32、电池管理系统33以及各个传感器上传的数据后可存储在本地的存储模块中，该存储模块可采用现有的存储介质实现。采用存储模块实现备份功能，可保证在主控制器24和远程管理系统之间的通信出现故障时，数据不丢失。

综上所述，本实施例中提供的一种铁路混合动力冷藏集装箱监控系统100，包括：发电机组控制器31、冷机控制器32、电池管理系统33、柴油发电机21、充电机、电池组23、制冷机组22和主控制器24；发电机组控制器31、冷机控制器32和电池管理系统33均连接至主控制器24，主控制器24连接至远程监控系统40；发电机组控制器31连接柴油发电机21，柴油发电机21通过第一继电器501连接充电机，充电机连接所述电池组23，电池组23通过第二继电器502连接制冷机组22；冷机控制器32连接制冷机组22；电池管理系统33连接电池组23；第一继电器501和第二继电器502均与主控制器24连接。本实施例通过发电机组控制器31、冷机控制器32和电池管理系统33进行数据监控和采集，由主控制器24上传给远程监控系统40，可实现实时监控，并且远程监控系统40可想主控制器24下发指令以使主控制器24向对应的控制器下发指令，以控制柴油发电机21、充电机、电池组23以及制冷机组22的工作，为无人值守控制提供了硬件基础，并保证集装箱11的正常运转。

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

Claims

1.一种铁路混合动力冷藏集装箱监控系统，其特征在于，包括：发电机组控制器、冷机控制器、电池管理系统、柴油发电机、充电机、电池组、制冷机组和主控制器；所述发电机组控制器、所述冷机控制器和所述电池管理系统均连接至所述主控制器，所述主控制器连接至远程监控系统；所述发电机组控制器连接所述柴油发电机，所述柴油发电机通过第一继电器连接所述充电机，所述充电机连接所述电池组，所述电池组通过第二继电器连接所述制冷机组；所述冷机控制器连接所述制冷机组；所述电池管理系统连接所述电池组；所述第一继电器和所述第二继电器均与所述主控制器连接。

2.根据权利要求1所述的铁路混合动力冷藏集装箱监控系统，其特征在于，所述柴油发电机通过第三继电器连接所述制冷机组；第三继电器与主控制器连接。

3.根据权利要求1所述的铁路混合动力冷藏集装箱监控系统，其特征在于，还包括：无线模块，所述主控制器通过所述无线模块连接至远程监控系统。

4.根据权利要求3所述的铁路混合动力冷藏集装箱监控系统，其特征在于，所述无线模块为：4G通信模块或5G通信模块。

5.根据权利要求1所述的铁路混合动力冷藏集装箱监控系统，其特征在于，还包括：温度传感器，所述温度传感器和所述主控制器连接。

6.根据权利要求1所述的铁路混合动力冷藏集装箱监控系统，其特征在于，还包括：湿度传感器，所述湿度传感器和所述主控制器连接。

7.根据权利要求5或6所述的铁路混合动力冷藏集装箱监控系统，其特征在于，连接方式为：RS-485标准。

8.根据权利要求1所述的铁路混合动力冷藏集装箱监控系统，其特征在于，还包括：定位模块，所述定位模块和所述主控制器连接。

9.根据权利要求8所述的铁路混合动力冷藏集装箱监控系统，其特征在于，所述定位模块为北斗模块或GPS模块。

10.根据权利要求1所述的铁路混合动力冷藏集装箱监控系统，其特征在于，所述发电机组控制器与所述柴油发电机的连接方式，所述冷机控制器与所述制冷机组的连接方式，以及所述电池管理系统与所述电池组的连接方式均为：CAN总线连接。