CN220273366U - 一种节约型燃料电池冷链集装箱系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种节约型燃料电池冷链集装箱系统，涉及新能源技术领域，包括燃料电池模块、锂电池模块、冷链动力系统控制模块，所述燃料电池模块包括燃料电池和燃料电池控制器，所述锂电池模块包括锂电池和电池管理系统，所述冷链动力系统控制模块包括冷链动力系统控制器，所述燃料电池控制器与所述冷链动力系统控制器连接，使得所述燃料电池控制器实时监测所述燃料电池的工作状态并与所述冷链动力系统控制器进行通讯，并接收来自所述冷链动力系统控制器的控制信号；所述电池管理系统与所述冷链动力系统控制器连接，该方案实现了能源供给系统的绿色，对环境较为友好，且能量效率更高，也具有设备投资容量小，经济性节约等突出优点。

Description

一种节约型燃料电池冷链集装箱系统

技术领域

本申请涉及新能源技术领域，具体涉及一种节约型燃料电池冷链集装箱系统。

背景技术

传统燃油冷链集装箱制冷电力来源一般采用高碳高污染原料，致使环境成本高，不利用环境保护。另外，传统冷链集装箱为了满足负荷的冲击功率，需配备大容量发电机，使得此种系统应用不具备经济节约性。因此，亟需提供一种更利于能源节约且对环境友好的冷链集装箱系统，以满足需求不断提升的工业需求。

实用新型内容

有鉴于此，本说明书实施例提供一种节约型燃料电池冷链集装箱系统，实现了具有经济节约性且对环境友好的冷链集装箱系统方案。

本说明书实施例提供以下技术方案：

所述节约型燃料电池冷链集装箱系统包括燃料电池模块、锂电池模块、冷链动力系统控制模块，所述燃料电池模块包括燃料电池和燃料电池控制器，所述锂电池模块包括锂电池和电池管理系统，所述冷链动力系统控制模块包括冷链动力系统控制器，其中，所述燃料电池控制器与所述冷链动力系统控制器连接，使得所述燃料电池控制器实时监测所述燃料电池的工作状态并与所述冷链动力系统控制器进行通讯，并接收来自所述冷链动力系统控制器的控制信号；所述电池管理系统与所述冷链动力系统控制器连接，使得所述锂电池管理系统接收来自所述锂电池堆的信号输入并与所述冷链动力系统控制器进行通讯，并接收来自所述冷链动力系统控制器的控制信号。

在一些实施例中，还包括电力电子模块，所述冷链动力系统控制模块、所述燃料电池模块、所述锂电池模块均与所述电力电子模块电连接，所述电力电子模块包括DC/DC电力电子单元和DC/AC电力电子单元，所述DC/DC电力电子单元用于实现将所述燃料电池的端口电压以及所述锂电池的端口电压直流转直流的功能，所述DC/AC电力电子单元用于实现将所述燃料电池的端口电压以及所述锂电池的端口电压直流转交流的功能。

在一些实施例中，所述DC/AC电力电子单元的负载类型包括三相交流负载和单相交流负载。

在一些实施例中，所述锂电池具有充电口和市电充电口，所述DC/DC电力电子单元、所述DC/AC电力电子单元均与所述充电口连接，所述市电充电口与外用设备连接以额外为所述外用设备充电。

在一些实施例中，所述锂电池包括用于承受负载冲击负荷的锂电池堆，所述锂电池堆上布置有火焰探头及温度探头以监测锂电池状态。

在一些实施例中，所述节约型燃料电池冷链集装箱系统还包括功率检测模块，所述冷链动力系统控制模块、所述燃料电池模块、所述锂电池模块均与所述功率检测模块连接，所述功率检测模块用于实时监测所述冷链动力系统控制模块、所述燃料电池模块、所述锂电池模块的使用功率状态。

在一些实施例中，所述冷链动力系统控制器为单片机型控制器或PLC型控制器。

在一些实施例中，所述冷链动力系统控制模块还包括与所述冷链动力系统控制器连接的外设装置，所述外设装置包括显示冷链动力系统运行状态的显示屏、用于系统紧急状态切断系统运行的急停开关、用于系统报警用的报警装置以及用于实时监测系统温度参数的冷柜温度传感器。

在一些实施例中，所述节约型燃料电池冷链集装箱系统还包括氢气源，所述氢气源与所述燃料电池连接以供应氢气燃料。

在一些实施例中，在所述氢气源与所述燃料电池连接的氢气连接管路上设有压力传感器和氢气泄露传感器，所述压力传感器用于监测氢气工作情况，所述氢气泄露传感器用于监测氢气是否泄露或氢气泄露浓度的工作状态。

与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

首先，与现有集装箱冷链能量供给系统相比，通过使用清洁能源以及相应点电池装置，实现了能源供给系统的绿色，对环境较为友好，且能量效率更高；另外，相比于现有集装箱冷链能量供给系统，在保持系统正常运行的条件下，也具有设备投资容量小，经济性节约等突出优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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它的附图。

图1是本申请实施例提供的节约型燃料电池冷链集装箱系统组成结构示意图。

附图标记说明：

1-燃料电池模块，11-燃料电池，12-燃料电池控制器，2-锂电池模块，21-锂电池，21a-火焰探头，21b-温度探头，A-充电口，B-市电充电口22-电池管理系统，3-冷链动力系统控制模块，31-冷链动力系统控制器，32-外设装置，32a-显示屏，32b-急停开关，32c-报警装置，32d-冷柜温度传感器，4-电力电子模块，41-DC/DC电力电子单元，42-DC/AC电力电子单元，42a-三相交流负载，42b-单相交流负载，5-功率检测模块，6-氢气源，61-氢气压力传感器，62-氢气泄露传感器

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践。

如图1所示，本申请实施例提供的节约型燃料电池冷链集装箱系统包括燃料电池模块1、锂电池模块2、冷链动力系统控制模块3。具体地，燃料电池模块1包括燃料电池(示例性地，其中设有燃料电池堆)11和燃料电池控制器12，锂电池模块2包括锂电池(示例性地，其中设有锂电池堆)21和电池管理系统(BMS)22，冷链动力系统控制模块3包括冷链动力系统控制器31，其中，燃料电池控制器12与冷链动力系统控制器31连接，使得燃料电池控制器12实时监测燃料电池11的工作状态并与冷链动力系统控制器3进行通讯，即实时监测燃料电池11的工作状态数据发送给作为系统主控制器的冷链动力系统控制器31，并接收来自冷链动力系统控制器31的控制信号，即可以在燃料电池模块1与冷链动力系统控制模块3之间进行通讯交互；电池管理系统22与冷链动力系统控制器31连接，使得锂电池管理系统接收22来自锂电池21的信号输入并与冷链动力系统控制器31进行通讯，并接收来自冷链动力系统控制器31的控制信号，即可在锂电池模块2与冷链动力系统控制模块3之间进行通讯交互。

在一些实施例中，该节约型燃料电池冷链集装箱系统还包括电力电子模块4，冷链动力系统控制模块3、燃料电池模块1、锂电池模块2均与电力电子模块4电连接，通过电力电子模块4为系统提供驱动电力以及电流转换等功能。其中，电力电子模块4包括DC/DC电力电子单元41(简称为DC/DC41)和DC/AC电力电子单元42(简称为DC/DC42)，DC/DC电力电子单元41用于实现将燃料电池11的端口电压以及锂电池21的端口电压(示例性地，也可以以燃料电池11和锂电池21的并联端口电压形式)直流转直流的功能，DC/AC电力电子单元42用于实现将燃料电池11的端口电压以及锂电池21的端口电压(示例性地，也可以以燃料电池11和锂电池21的并联端口电压形式)直流转交流的功能。在一些实施例中，DC/AC电力电子单元42的负载类型包括三相交流负载42a和单相交流负载42b。

另外，在一些实施例中，锂电池21上设充电口A和市电充电口B，DC/DC电力电子单元41、DC/AC电力电子单元42均与充电口A连接，市电充电口B与外用设备(图1中未示出)连接以额外为外用设备充电。在一些实施例中，锂电池21设有用于承受负载冲击负荷的锂电池堆，锂电池堆上布置有火焰探头21a及温度探头21b以监测锂电池21状态，如温度异常情况及可能发生的着火情况。

在一些实施例中，该节约型燃料电池冷链集装箱系统还包括功率检测模块5，冷链动力系统控制模块3、燃料电池模块1、锂电池模块2均与功率检测模块5连接，功率检测模块5用于实时监测冷链动力系统控制模块3、燃料电池模块1以及锂电池模块2的使用功率状态，便于进行能耗控制，合理使用能源。

在一些实施例中，冷链动力系统控制模块3的冷链动力系统控制器31可以采用单片机型控制器或PLC型控制器。另外，在一些实施例中，冷链动力系统控制模块3还包括与冷链动力系统控制器31连接的外设装置32，外设装置32包括显示冷链动力系统运行状态的显示屏32a(以便于更直观地监控并显示系统运行状态)、用于系统紧急状态切断系统运行的急停开关32b(以提高系统运行安全性)、用于系统报警用的报警装置32c(优化应急措施)以及用于实时监测系统温度参数的冷柜温度传感器32d(便于系统温控)。

在一些实施例中，为了保障整个冷链动力系统主供电装置的燃料输入，该节约型燃料电池冷链集装箱系统还包括氢气源6，氢气源(如氢气瓶)6与燃料电池11连接以供应氢气燃料。另外，在一些实施例中，为了进一步提高电池燃料供应质量和效率，在氢气源6与燃料电池11连接的氢气连接管路上设有氢气压力传感器61和氢气泄露传感器62，氢气压力传感器61用于监测氢气工作情况(氢气压力状况等)，氢气泄露传感器62用于监测氢气是否泄露或氢气泄露浓度的工作状态。

在一些实施例中，信号连接为：锂电池管理系统22、冷柜温度传感器32d、报警装置32c、急停开关32b、显示屏32a、燃料电池控制器12、压力传感器61、氢气泄露检测器62与冷链动力系统控制器31之间存在信号连接。在一些实施例中，功率检测模块5与系统电路上的总功率输出点、冷链动力系统控制器31与DC/DC电力电子单元41、DC/DC电力电子单元41与燃料电池11及锂电池21的充电口A、DC/AC电力电子单元42与燃料电池11及锂电池21的充电口A、锂电池21的市电充电口B与市电、DC/AC电力电子单元42与三相交流负载42a以及单相交流负载42b之间进行电连接。另外，在一些实施例中，显示屏32a、功率检测模块5、DC/DC电力电子单元41、DC/AC电力电子单元42、燃料电池控制器12、锂电池管理系统22、三相交流负载42a、单相交流负载42b与冷链动力系统控制器31之间进行通讯连接。此外，在一些实施例中，为燃料电池11与氢气源6之间为氢气流连接方式，例如可以通过氢气管道实现氢气连通。

示例性地，本申请实施例提供的节约型燃料电池冷链集装箱系统的工作过程如下：

系统启动：交流负载发出制冷功率请求至冷链动力系统控制器31，冷链动力系统控制器31通过启停信号线启动燃料电池11及锂电池21，依次打开DC/DC电力电子单元41、DC/AC电力电子单元42，系统给负载上电；

系统平稳运行：负载运行过程中，保持燃料电池11向锂电池21恒功率充电，该充电功率累计值只需大于负载在平稳运行周期内的耗电量，则系统运行在最佳节约状态，同时也可满足系统高效运行，使得系统不停机，从而既能有效降低设备容量，又使得整个系统合理使用能源，相比传统方式节约了能源，具备经济性。

系统关机：负载发出停机信号，冷链动力系统控制器31通过启停信号线关闭燃料电池11及锂电池21等其他电气部件，系统停机。

综上所述，本申请实施例提供的节约型燃料电池冷链集装箱系统，相比现有技术至少具有以下有益效果：首先，与现有集装箱冷链能量供给系统相比，通过使用清洁能源以及相应点电池装置，实现了能源供给系统的绿色，对环境较为友好，且能量效率更高；另外，相比于现有集装箱冷链能量供给系统，在保持系统正常运行的条件下，也具有设备投资容量小，经济性节约等突出优点。

本说明书中，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的产品实施例而言，由于其与方法是对应的，描述比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的实用新型实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的处理设备或移动设备上安装所描述的系统。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。

Claims (10)

1.一种节约型燃料电池冷链集装箱系统，其特征在于，包括燃料电池模块、锂电池模块、冷链动力系统控制模块，所述燃料电池模块包括燃料电池和燃料电池控制器，所述锂电池模块包括锂电池和电池管理系统，所述冷链动力系统控制模块包括冷链动力系统控制器，其中，所述燃料电池控制器与所述冷链动力系统控制器连接，使得所述燃料电池控制器实时监测所述燃料电池的工作状态并与所述冷链动力系统控制器进行通讯，并接收来自所述冷链动力系统控制器的控制信号；所述电池管理系统与所述冷链动力系统控制器连接，使得所述电池管理系统接收来自锂电池堆的信号输入并与所述冷链动力系统控制器进行通讯，并接收来自所述冷链动力系统控制器的控制信号。

2.根据权利要求1所述的节约型燃料电池冷链集装箱系统，其特征在于，还包括电力电子模块，所述冷链动力系统控制模块、所述燃料电池模块、所述锂电池模块均与所述电力电子模块电连接，所述电力电子模块包括DC/DC电力电子单元和DC/AC电力电子单元，所述DC/DC电力电子单元用于实现将所述燃料电池的端口电压以及所述锂电池的端口电压直流转直流的功能，所述DC/AC电力电子单元用于实现将所述燃料电池的端口电压以及所述锂电池的端口电压直流转交流的功能。

3.根据权利要求2所述的节约型燃料电池冷链集装箱系统，其特征在于，所述DC/AC电力电子单元的负载类型包括三相交流负载和单相交流负载。

4.根据权利要求2所述的节约型燃料电池冷链集装箱系统，其特征在于，所述锂电池具有充电口和市电充电口，所述DC/DC电力电子单元、所述DC/AC电力电子单元均与所述充电口连接，所述市电充电口与外用设备连接以额外为所述外用设备充电。

5.根据权利要求2至4任一项所述的节约型燃料电池冷链集装箱系统，其特征在于，所述锂电池包括用于承受负载冲击负荷的所述锂电池堆，所述锂电池堆上布置有火焰探头及温度探头以监测锂电池状态。

6.根据权利要求2至4任一项所述的节约型燃料电池冷链集装箱系统，其特征在于，还包括功率检测模块，所述冷链动力系统控制模块、所述燃料电池模块、所述锂电池模块均与所述功率检测模块连接，所述功率检测模块用于实时监测所述冷链动力系统控制模块、所述燃料电池模块、所述锂电池模块的使用功率状态。

7.根据权利要求1至4任一项所述的节约型燃料电池冷链集装箱系统，其特征在于，所述冷链动力系统控制器为单片机型控制器或PLC型控制器。

8.根据权利要求1至4任一项所述的节约型燃料电池冷链集装箱系统，其特征在于，所述冷链动力系统控制模块还包括与所述冷链动力系统控制器连接的外设装置，所述外设装置包括显示冷链动力系统运行状态的显示屏、用于系统紧急状态切断系统运行的急停开关、用于系统报警用的报警装置以及用于实时监测系统温度参数的冷柜温度传感器。

9.根据权利要求1至4任一项所述的节约型燃料电池冷链集装箱系统，其特征在于，还包括氢气源，所述氢气源与所述燃料电池连接以供应氢气燃料。

10.根据权利要求9所述的节约型燃料电池冷链集装箱系统，其特征在于，在所述氢气源与所述燃料电池连接的氢气连接管路上设有压力传感器和氢气泄露传感器，所述压力传感器用于监测氢气工作情况，所述氢气泄露传感器用于监测氢气是否泄露或氢气泄露浓度的工作状态。