WO2020001509A1 - 储能装置 - Google Patents

Abstract

一种储能装置，包括：壳体（121），壳体（121）限定容纳相变材料（122）的空间；相变材料（122）；换热器（123），用于与相变材料（122）进行热交换；换热器（123）包括至少一组换热单元，换热单元包括容纳有载冷介质的换热本体（125），壳体（121)包括散热加强部（124），散热加强部（124）将相变材料（122）传递到壳体（21）上的能量进行耗散。该储能装置通过散热加强部增大储能装置与保温箱内部空间的接触面积，使得保温设备释冷均匀，温度波动度小，控温精准，降低货物腐损率，有效保证了货物品质。

Description

储能装置 技术领域

本发明涉及能量存储装置，具体而言，涉及一种保温设备的储能装置。

背景技术

冷链集装箱是一种保温运输设备，用来运输温度敏感的货物。需要通过保温装置使得箱内产品在运输过程中保持在一定的温度范围内，不受周围环境温度、湿度的变化而保证货物品质。

为了保持集装箱等保温运输设备内的温度恒定在预定范围，现有技术中主要存在两种保温方法，一种是给箱体配备具有发电机的冷却装置，一种是在箱体内设置能够释放冷量的储冷板。储冷板内容纳相变材料，通过物质相变过程引发的能量变化，与存储空间进行热交换，来起到调节温度的作用。然而现有技术中，对储冷板补充冷量的方式为：更换整个储冷板，或者将储冷板或储冷板及保温箱置于冷库中进行冷冻。这些冷量补充方式比较单一，补充效率低，时间长，成本较高。并且储冷板内相变材料释放冷量不均匀，使得保温设备内温度波动度大，控温不精准，货物腐损率高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种储能装置，该储能装置释冷均匀，使得保温装置温度波动度小，控温精准，降低货物腐损率，有效保证了货物品质。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种储能装置，包括：壳体，壳体限定容纳相变材料的空间；相变材料，相变材料设置在空间中；换热器，换热器设置于空间内，并用于与相变材料进行热交换；其特征在于，换热器包括至少一组换热单元，换热单元包括容纳有载冷介质的换热本体，相变材料吸收载冷介质的能量进行相变，壳体包括散热加强部，散热加强部设置在壳体的外表面，散热加强部将相变材料传递到壳体上的能量进行耗散。

进一步的，散热加强部设置为增大壳体与外部空间的接触面积。

进一步的，散热加强部设计为翅片，翅片设置在壳体的外表面上。

进一步的，壳体的至少一个壁设计为曲面结构。

进一步的，壳体的至少一个壁设计为压筋板结构。

进一步的，壳体的至少一个壁设计为交替的凸起与凹槽结构。

进一步的，壳体的至少一个壁设计为波浪形结构。

进一步的，换热加强部增大相变材料与换热器的接触面积，且围绕换热本体设置。

进一步的，换热单元包括换热本体和换热加强部，换热加强部加强相变材料与换热本体的热传导。

进一步的，换热加强部支撑换热本体，并且承载在壳体的朝向相变材料的表面。

进一步的，换热本体包括依次连接的多个管部，换热加强部包括用于各管部的换热加强单元，相邻的换热加强单元至少部分地彼此热传导地连接。

进一步的，相邻的换热加强单元至少部分地连接在一起。

进一步的，换热本体设置为折弯管，折弯管包括一个或多个U型折弯。

进一步的，换热加强单元包括多个换热翅片。

进一步的，换热翅片设置为从管部径向向外延伸的直线型或弧型翅片。

进一步的，换热加强单元包括分别在管部的邻接方向和/或邻接方向的垂向上延伸的翅片，至少部分的翅片为管部提供在邻接方向和/或邻接方向的垂向的支撑力。

进一步的，在管部的邻接方向上延伸的翅片包括设置在相邻管部之间的连接翅片。

进一步的，在管部的邻接方向上延伸的翅片包括设置在靠近壳体的管部与壳体之间的支撑翅片。

进一步的，连接翅片在管部的整个轴向长度上延伸。

进一步的，支撑翅片和/或邻接方向的垂向上延伸的翅片一直延伸到抵接壳体的朝向相变材料的表面。

进一步的，其特征在于，储能装置包括多组换热单元，多组换热单元彼此热传导地连接。

进一步的，相邻换热单元的相邻的换热加强单元至少部分地连接在一起。

应用本发明的技术方案，保温设备的储能装置外部设置有散热加强部，散热加强部增大储能装置与保温箱内部空间的接触面积，使得保温设备释冷均匀，温度波动度小，控温精准，降低货物腐损率，有效保证了货物品质。通过储能装置的相变材料的储存冷量，脱离电源维持保温设备冷藏环境，不需要设置动力源，实现无源制冷；运行安全性显著提高，避免运输途中人为干扰制冷。并且保温设备的储能装置采用的相变材料储冷密度大、潜热值高，无毒，无腐蚀，无污染；使用安全，不易燃易爆，循环性能稳定，使用周期长。储能装置与其他结构均为机械连接，维护保养方便，运输成本低。

附图说明

构成本申请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是本发明保温储存与运输系统的示意图；以及

图2是本发明保温设备内部示意图；

图3是本发明保温设备内部储能装置及管路分布示意图；

图4是本发明储能装置结构示意图；

图5是图4中A-A截面视图；

图6是本发明实施例一中储能装置换热器截面示意图；

图7(a)-7(e)是本发明实施例二到六中储能装置换热器截面示意图；

图8是本发明充冷集装箱结构示意图；

图9是本发明充冷集装箱保温水箱示意图；

图10是本发明充冷集装箱工作原理示意图；

图11是本发明保温运输车结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

保温设备1，充冷设备2，信息监控系统3，

保温箱本体11，储能装置12，管路系统13，

壳体121，相变材料122，换热器123，散热翅片124，折弯管125，翅片126，蜂窝铝127，

第一换热单元1231，第二换热单元1232，

第一管部1251，第二管部1252，第三管部1253，第四管部1254，

第一翅片1261，第二翅片1262，第三翅片1263，发散翅片1264，

进口接头131，出口接头132，

外循环泵21，外循环管路22，保温水箱23，内循环泵24，内循环管路25，制冷机组26，

第一储存单元231，第二储存单元232，隔板233，

第一出液管路221，第一进液管路242，第二出液管路241，第二进液管路222，

信息采集模块31，中央处理单元32。

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发明所要求保护的范围。

如图1所示，本发明低温储存与运输系统是基于相变储能技术的多式联运冷链运输系统，用于运输对储存环境温度有要求的冷冻、冰鲜物品或生物制品等。低温储存与运输系统包括能够运输的保温设备1，充冷设备2和信息控制系统3。保温设备1；用来存储物品，搭载在铁路、公路或水路运输设备上进行运输，保温设备包括保温箱本体11，保温箱本体11内部设置有储能装置12，提供符合物品储存需求的大体恒定的温度和湿度环境。充冷设备2给保温设备1的储能装置12充冷，储能设备12储存并释放冷量，使保温设备本体11内部维持恒定的温度。信息控制系统3获取保温设备1和/或充冷设备2上的信息数据，基于信息数据实现状态监控、路径规划、结算付款等功能。具体来说，信息控制系统3实时定位保温设备1和充冷设备2，并且采集保温设备1和充冷设备2的环境温度和湿度，监控保温设备1内环境，充冷设备2的工作状态，回传状态信息，配合充冷布局，规划充冷方案。

根据运输过程中对环境温度要求的不同，保温设备可能需要充冷或充热，充冷设备需要相应地对保温设备传输载冷介质进行充冷或传输蓄热介质加热，本说明书以充冷设备为例进行说明。使用充热设备的与使用充冷设备的结构相同，区别仅在于与相变材料进行热传递的介质为蓄热介质。

如图2-3所示，保温设备1用于存储物品，因此在运输过程中，保温设备内部的温度需要维持在预定的温度范围内。基于以上需求，保温设备包括用于存储物品的保温箱本体11、释放冷量的储能装置12和管路系统13。保温设备包括至少一个储能装置12，储能装置12设置于保温箱本体11内的顶部和/或侧部。储能装置内部容纳有相变材料，相变材料储冷密度大、释能均匀等温，因此储能装置的冷量持续均匀释放，自动调温，使环境温度恒定在相变点温度附件，维持保温箱本体11内冷藏或冷冻环境。相变材料持续释放冷量，到达一定时间后，需要对其进行冷量的补充。管路系统13接收来自充冷设备2的载冷介质并将载冷介质循环输送至储能装置中。管路13中持续流动的载冷介质与储能装置的相变材料122进行热交换，使相变材料122产生相变，将冷量储存在相变材料122中。

如图4-7所示，储能装置包括壳体121，壳体限定容纳相变材料122的空间。壳体121内还设置有换热器123，换热器123与相变材料122进行热交换。在储能装置进行充冷时，即充冷工况下，换热器中持续供应有载冷介质，相变材料与换热器内的载冷介质进行热交换，产生相变。相变材料完全发生相变后，或符合预定要求后，停止对储能装置进行充冷，即停止载冷介质的供应。相变材料将储存的冷量释放到保温设备1中。

壳体采用导热性和刚性好的金属材料制作，壳体外部具有散热加强部。散热加强部有两种表现形式。第一种形式，壳体外表面至少部分地设置有散热翅片124，散热翅片124增大了 储能装置与保温箱本体内的存储空间的接触面积，利于均匀释放冷量。第二种形式，壳体可以采用平面压板结构，同样增大壳体与保温箱本体内的外部空间的散热接触面积，利于均匀释放冷量。壳体的至少一个壁设置成曲面压板形式，表面的结构可以是压筋板结构、波浪形结构，或其它的具有交替的凸起与凹槽结构。

换热器123浸没在相变材料中，能够冷却相变材料122，当然，根据实际需求，换热器123可选地加热相变材料122。换热器包括至少一组换热单元1231，每组换热单元具有一个载冷介质入口a和一个载冷介质出口b，换热单元包括换热本体125和换热加强部126。换热本体125用于容纳载冷介质，换热本体设置为至少一个管部的形式，实施例一中，换热本体的形式为折弯管125，折弯管包括一个或多个U型折弯，载冷介质在折弯管中流过，同时与相变材料进行热传递。换热加强部126用于加强相变材料与换热本体中载冷介质的热传导。为了促进载冷介质与相变材料之间的热交换，折弯管125外部设置有换热加强部126，实施例一中，换热加强部为翅片126。换热单元1231包括折弯管125和翅片126。

如图4和6所示的实施例一中，折弯管125具有两个U型折弯，位于两侧的三个U型弯头依次连接四个直管部：第一管部1251、第二管部1252、第三管部1253和第四管部1254，第一管部1251设置为具有储能装置12的载冷介质入口a，第四管部1254设置为具有储能装置的载冷介质出口b，载冷介质从入口a进入第一管部，并依次流经四个管部，从出口b流出。这四个管部相邻接，将该方向定义为管部的邻接方向X。换热本体125外部设置有换热加强部126，将对应到一个管部所设置的换热加强部定义为一个换热加强单元。实施例一中换热加强部为翅片，换热加强单元相应的为翅片。翅片设置为从管部径向向外延伸的直线型或弧型翅片，相邻管部的相邻翅片至少部分地彼此热传导地连接。

换热加强单元1231包括多个换热翅片126，即每个管部外部设置有多个径向向外辐射延伸的翅片126，翅片126在管部的整个轴向长度上延伸，至少部分的翅片为管部提供在邻接方向和/或邻接方向的垂向的支撑力。该实施例中包括两种翅片：连接翅片和支撑翅片。连接翅片为在相邻管部之间的管部的邻接方向上延伸的第一翅片1261，支撑翅片包括在管部邻接方向的垂直方向上延伸的第二翅片1262，以及在管部与壳体之间的在管部的邻接方向上延伸的第三翅片1263。作为最优实施例，还包括在管部的邻接方向和邻接方向的垂直方向之间的方向上延伸的发散翅片1264。翅片126排布在管部周围，支撑折弯管125，并且承载在壳体的朝向相变材料的表面。在管部的任意一个径向截面上看，翅片126在管部周围形成太阳花模式。每个管部包括两个第二翅片1262，第二翅片可以一直延伸到抵接壳体121内表面，成为顶天立地模式，为管部提供在邻接方向的垂向的支撑力。每个管部包括两个第一翅片1261，相邻管部的相邻第一翅片1261彼此连接在一起，其中一个第一翅片1261具有槽结构，另外一个第一翅片1261具有凸起，第一管部1251的具有槽结构的第一翅片1261与第二管部的具有凸起结构的第一翅片1261通过凸起和凹槽连接在一起，成为手拉手模式，以最大限度增大换热器与相变材料的热交换面积，达到理想的制冷效果，同时为管部提供在邻接方向的支撑力。第二管部1252与第三管部1253、第三管部1253和第四管部1254的换热加强单元采用相同的连接方式。第三翅片1263位于第一管部1251与壳体121之间，可以一直延伸到壳体121内表面，从而支撑折弯管125，当然也可以不延伸到壳体121内表面。

翅片126可以采用其它的结构形式，例如直线型或弧型翅片，具体形式如图8所示，只要增大所述相变材料与换热器的接触面积即可。图7(a)-7(e)是本发明实施例二到六中储能装置换热器截面示意图。翅片可以至少部分的从折弯管125径向向外延伸，或者至少部分地从折弯管125轴向延伸，或者分布在所述折弯管125不同的轴向位置上，或者以螺旋方式盘绕在折弯管125本体周围。

换热器123可以具有一个换热单元、两个换热单元，三个换热单元或更多个换热单元，每个换热单元的入口a可连接至同一个管路接收载冷介质，出口b连接至另外的一个管路使载冷介质回流。相邻换热单元的相邻的换热加强单元至少部分地彼此热传导地连接。实施例一中，一个换热器具有第一换热单元1231和第二换热单元1232这两个相邻的换热单元。相邻换热单元的相邻的换热加强单元至少部分地连接在一起，第一换热单元和第二换热单元在邻接方向X上邻接，第一换热单元的第四管部1254的第一翅片1261与第二换热单元1232的第一管部1251的第一翅片通过凸起和凹槽连接在一起，两个换热单元整体成为手拉手模式。第二换热单元1232的第四管部1254与壳体121之间的第三翅片1263可以一直延伸到壳体121内表面，从而支撑折弯管125，当然第三翅片1263也可以不延伸到壳体内表面。

为了加快相变材料产生相变，翅片126可以制造成粗糙表面，也可以设置通孔。另外，壳体内还可以填充有晶核127，晶核优选为蜂窝状物质，例如蜂窝铝127。

如图4-6所示，换热单元的横截面包括圆形部分1254和圆形周围的多个散射线部分1261-1264，圆形部分1254为换热本体，散热线部分1261-1264为换热加强部。散射线部分1261-1264增大了相变材料122与换热器123的接触面积。散热线1261-1264围绕圆形部分1254设置，至少部分地从圆形部分径向向外延伸，散热线1261-1264支撑圆形部分1254，并且延伸至壳体121的边界。散射线为从圆形部分径向向外延伸的直线或弯折线。换热器112包括多组换热单元。根据前面的记载，实施例一中，换热器112包括两组换热单元1231和1232，换热本体为折弯管125，折弯管125包括第一管部1251、第二管部1252、第三管部1253和第四管部1254，换热加强单元1231包括多个换热翅片126，第一翅片1261，第三翅片1263，第二翅片1262，发散翅片1264。对应到换热单元的横截面上，每个换热单元包括四个圆形部分1251-1254，相邻的圆形部分1251和1252通过第一翅片对应的散射线1261和相邻的第一翅片对应的散射线1261连接在一起，从而构成手拉手结构，第二翅片对应的散射线1262延伸到壳体121的边界，从而构成顶天立地结构。第一翅片对应的散射线1261，第三翅片对应的散射线1263，第二翅片对应的散射线1262，发散翅片1264对应的散射线分别从圆形部分径向向外延伸，整个截面构成太阳花结构。第一换热单元1231的第一翅片对应的散射线1261与相邻的第二换热单元1232的第一翅片对应的散射线1261连接在一起，两个换热单元整体成为手拉手模式。

根据运输货物的温控要求，可以定制不同种类大小的保温设备。保温设备可以是保温集装箱(如图2所示)、保温冷柜、保温冷库或保温运输车(如图11所示)，在保温箱本体11内部可以设有多个储能装置12，储能装置12设置于保温箱本体11内的顶部和/或侧部。保温 设备能够作为移动冷库，直接用于无冷库的工作环境；同时能够适用于铁路货运列车无法提供电源的情况，也适合于公铁联运的运输模式。

图2为一种保温集装箱，该保温集装箱采用保温材料聚氨酯发泡保温工艺制作，可以加厚保温层以有效提高保温效果。保温集装箱采用国际通用集装箱尺寸，例如20英尺或40英尺，集装箱宽度方向至少能容纳2个标准托盘。增加预埋筋板以保证顶部和端部符合承重需求，储能装置通过支架固定于箱体预埋筋中。保温集装箱外部具有接收载冷介质的进口接头131和输出使用后的载冷介质的出口接头132。保温集装箱内部设置有充冷管路13，充冷管路13与储能装置12的换热器123的入口a和出口b相连。充冷过程中，向换热器123不断地充入符合温度要求的载冷介质，并将使用后的载冷介质回流至充冷设备，使得符合温度要求的载冷介质在管路13内运行，促使相变材料122温度降低，温度低至相变点时发生相变，储存冷量。可以通过设置于管路13中间部位的阀门调节流入各储能装置12的流量，从而保证流量一致，达到理想的充冷效果。

本发明低温储存与运输系统的保温设备利用相变储能装置进行温度控制，利用相变材料特性，先对相变材料充冷，依靠相变材料的储存冷量，脱离电源维持保温设备冷藏环境，不需要设置动力源，实现无源制冷；运行安全性显著提高，避免运输途中人为干扰制冷，避免人为破坏物品运输温度环境造成的物品损坏。保温设备的储能装置设置有换热加强部，换热加强部增大相变材料与换热器的接触面积，使得保温设备释冷均匀，温度波动度小，控温精准，降低货物腐损率，有效保证了货物品质。并且保温设备的储能装置采用的相变材料储冷密度大、潜热值高，无毒，无腐蚀，无污染；使用安全，不易燃易爆，循环性能稳定，使用周期长。储能装置与其他结构均为机械连接，维护保养方便，运输成本低。

充冷设备2是低温储存与运输系统的重要组成部分，是保温设备1的冷量来源。充冷设备2首先内部的载冷介质进行制冷，然后将符合预定要求的载冷介质通过充冷管路和保温设备的管路13系统输送至储能装置12中，使储能装置12中的相变材料122发生相变。如图8-10所示，充冷设备2包括第一传输装置，将来自储存装置的符合预定要求的载冷介质Z输出以供使用，并将使用后的待制冷载冷介质Y传输至储存装置；储存装置23，储存装置23用于容纳载冷介质，并使载冷介质保持在一定的温度范围内，实施例一中储存装置为保温水箱23；第二传输装置，从储存装置23接收待制冷载冷介质Y并将制冷后的符合预定要求的载冷介质Z传输至所述储存装置。保温水箱23至少包括第一储存单元231和第二储存单元232，第一储存单元设置用于容纳符合预定要求的载冷介质Z，例如乙二醇水溶液，第二储存单元设置用于容纳待制冷载冷介质Y。还可以包括第三储存单元或更多储存单元。

实施例一中，第一传输装置包括外循环泵21和外循环管路22，第二传输装置包括内循环泵24和内循环管路25。外循环泵21从第一储存单元231将符合预定要求的载冷介质Z经外循环管路22输出以供使用，并将使用后的待制冷载冷介质Y经管路传输至第二储存单元232。在第二传输装置的传输路径上存在制冷机组26，内循环泵24从第二储存单元232接收待制冷载冷介质Y，将待制冷载冷介质Y通过内循环管路25送入制冷机组26进行制冷，使得载冷 介质的温度符合预定要求，内循环管路25继续将制冷后的符合预定要求的载冷介质Z传输至第一储存单元231。

充冷设备2通过外循环实现充冷设备的充冷模式，对保温设备1进行充冷。第一传输装置通过外循环泵21持续地将第一储存单元231的符合预定要求的载冷介质Z通过外循环管路22输入到保温设备1的用于接收载冷介质的进口接头131，载冷介质通过保温设备1的管路13进入到储能装置12的换热器123中，与相变材料122进行热交换，将冷量导入相变材料122。使用后的待制冷载冷介质Y通过保温设备1的出口接头132输出；第一传输装置的外循环管路22传输使用后的待制冷载冷介质Y，并通过置于第二储存单元顶部的外循环管路22末端的喷淋装置回流到第二储存单元232。

充冷设备2通过内循环实现充冷设备2的制冷模式，将使用后的待制冷载冷介质Y制冷成为符合预定要求的载冷介质Z。第二传输装置的内循环泵24持续地将第二储存单元232的待制冷载冷介质Y通过内循环管路25输入到制冷机组26的板式换热器内，板式换热器将冷量导入到载冷介质中，载冷介质被制冷后继续通过内循环管路25传输，并通过置于第一储存单元顶部231的管路末端的喷淋装置进入到第一储存单元231，往复循环，最终使保温水箱23内温度整体降低至目标预定温度。保温水箱23为箱体结构，箱体内有隔板233，隔板233将保温水箱23分隔为第一储存单元231和第二储存单元232，第一储存单元231和第二储存单元232可以是流体连通的。第一储存单元231和第二储存单元232和通过隔板233分开，从而将使用后的待制冷载冷介质Y和符合预定要求的载冷介质Z大体分开，两种温度的介质分别在各自的储存空间内形成团流，并且回流的载冷介质均通过喷淋装置快速均匀地喷入储存单元中，能够增强第一储存单元和第二储存单元内部的团流，从而使得保温水箱每个储存单元内介质温度更加均匀。第一储存单元231输出的符合预定要求的载冷介质Z温度均匀，便于提高充冷效率，第二储存单元232接收温度相对较高的使用后的待制冷载冷介质Y，集中送入制冷机组进行制冷，便于提高制冷效率。

如图9所示，第一储存单元231上设置有至少一个用于将符合预定要求的载冷介质Z向外输出的第一出液管路221和用于接收第二传输装置传输的符合预定要求的载冷介质Z的第一进液管路242。第二储存单元232上设置有用于将使用后的待制冷载冷介质Y向外输出的第二出液管路241和至少一个用于接收使用后的待制冷载冷介质Y的第二进液管路222。图10中示出了各进出液管路在保温水箱23上的出口接头，各出液管路连接至储存单元内部，其中第一出液管路221和/或第二出液管路241设置于储存单元下部。第一进液管路242和/或第二进液管路222设置于储存单元上部。

如图9-10所示，充冷模式工作过程如下，第一传输装置的外循环泵21持续地将第一储存单元231的符合预定要求的载冷介质Z通过第一出液管路221和外循环管路22输入到保温设备1的用于接收载冷介质的进口接头131，载冷介质通过保温设备1的管路13进入到储能装置12的换热器123中，与相变材料122进行热交换，将冷量导入相变材料122。使用后的待制冷载冷介质Y通过保温设备1的出口接头132输出；第一传输装置的外循环管路22传输使用后的待制冷载冷介质Y，并通过置于第二储存单元顶部的第二进液管路222末端的喷淋装 置回流到第二储存单元232。制冷模式工作过程如下，第二传输装置的内循环泵24持续地将第二储存单元232的待制冷载冷介质Y通过第二出液管路241和内循环管路25输入到制冷机组26的板式换热器内，板式换热器将冷量导入到载冷介质中，载冷介质被制冷后继续通过内循环管路25继续传输，并通过置于第一储存单元顶部231的第一进液管路242末端的喷淋装置进入到第一储存单元231，往复循环，最终使保温水箱23内温度整体降低至目标预定温度。

充冷设备2通过外循环实现充冷模式，输出符合预定要求的载冷介质Z，将冷量传输至保温设备1的储能装置12，并接收使用后的待制冷载冷介质Y。充冷设备2通过内循环实现制冷模式，将回流至保温水箱23的使用后的待制冷载冷介质Y制冷成为符合预定要求的载冷介质Z，从而能够应用于充冷工况。充冷设备2的工作模式可以采用直接充冷模式和间接充冷模式。充冷装备2的储存装置能够储存大量载冷介质，使得其可在大量载冷介质制冷达到预定的温度之后，对单个或多个保温设备进行充冷；直接充冷模式下，同时开启制冷模式和充冷模式，达到快速充冷的效果。间接充冷模式下，制冷模块和充冷模式分离进行。

充冷设备2还可以包括电控箱；在第一出液管路221和/或第二出液管路241和/或第一进液管路242和/或第二进液管路222的附近设置有温度传感器和流量传感器；传感器与电控箱相连，通过plc编程，对充冷设备进行自动控制。可以通过显示设备查看充冷设备的充冷流量、出液管路和进液管路的温度、水箱各位置载冷介质的温度以及载冷介质的平均温度，同时可以监控设备工作压力、电流等状态信息。

根据充冷需求的不同，配合信息监控系统，可以构建充冷网络，定制充冷方案。充冷设备可以小型化，制作成移动式充冷设备。将保温水箱小型化，与高效率制冷机组和控制柜置于集装箱中，并在集装箱内和/或保温水箱外部设置保温材料，从而制成充冷集装箱，将所需一定量的载冷介质高速制冷、反复充冷。充冷集装箱采用20英尺或40英尺等标准集装箱尺寸，具有运输通用性。将保温水箱、制冷机组和控制柜置于车厢中，并在车厢内和/或保温水箱外部设置保温材料，从而制成充冷车，可随车移动补充冷量；适合为短途干线运输、固定充冷站辐射不足区域等临时货源地补充冷源，并且可以同时为两台保温箱补充冷量。保温水箱外部设置有保温层，冲冷集装箱、冲冷车的内部也可以设置保温层，使得保温水箱保温效果好，在实际工作中，储存在保温水箱中的载冷介质在24小时之内的温度变化不超过1℃。

充冷设备也可以大型化，制作成为充冷站或充冷桩的形式，充冷站适合用于货物集中的铁路货场、企业仓库、电商货仓或在保温箱集中周转地或物流基地。通过快装管路及充冷桩将备好的冷以载冷介质的形式充入设备中，可同时满足多台保温设备的充冷需求。小型充冷桩可以与新能源汽车的充电桩配合，使充冷桩接口与充电桩的接口匹配，或引用充电桩的电源作为动力源，为单台保温设备充冷。

冷量的来源除了通过设备或冷站自身制冷机组制冷外，还可通过外部冷源吸收转化，如将液化气行业的散失冷量进行收集，并加以利用。极大的提高了冷经济效果，降低成本。同时制冷机组也可通过谷间低价电进行冷量的提前制备，降低电网的综合成本和充冷成本。

本发明低温储存与运输系统的充冷设备结构布局合理，保温水箱内介质温度均匀，能够显著提高制冷、充冷总体效率。同时充冷设备与保温设备分离，使制冷与充冷工况分离，保温设备内部为物理制冷，不会发生机械结构或电控设备等的故障，降低了保温设备在运输环节产生的设备故障率，维护保养方便，同时不能人为关闭或阻止相变材料释放冷量，杜绝冷链断链情况的发生，运输安全可靠。

本发明低温储存与运输系统的控制系统3具有状态监测、路径规划和结算付款功能，是低温储存与运输系统实现保温设备及其储能装置状态监测，并实现系统信息处理平台的基础。信息控制系统3包括信息采集模块31以及中央处理单元32。其中信息采集模块31获取保温设备和充冷设备的状态数据和位置数据，信息采集模块31位于待监测设备(包括保温设备和充冷设备)中，包括设有传感器、可连接多个传感器的采集板、主控设备以及电源、天线等设备，其中的主控设备通过无线通信模块将状态数据和位置数据发送给所述中央处理单元32，其中中央处理单元32为远端服务器32，中央处理单元基于状态数据和位置数据获得保温设备和/或充冷设备在运输过程中的规划数据。

通过状态监测模块对保温设备和充冷设备进行状态监测。保温设备本体构成物品的容纳空间，为保证保温设备内各个部位所储存的物品均处于合适的环境中，需要对保温设备进行多点监控，在容纳空间内均匀布置有多个温度传感器和湿度传感器。储能装置是保证保温设备正常工作的重要部件，需要对相变材料的状态进行监控，在储能装置内部均匀布置有多个温度传感器。为了监控主控设备，在主控设备上也内置了温度传感器和湿度传感器。充冷设备中设置有多个温度传感器，在符合预定要求的载冷介质的出口管路还设置有流量传感器。

对各传感器进行标定，明确传感器的电阻值与温度值和湿度值的对应关系。各传感器将电阻值的变化以电信号的形式通过电缆传输至采集板，每个采集板均通过多心电缆线与主控设备和电源相连，各采集板的数据以电信号形式传输至主控设备，主控设备内芯片提前编译程序，通过前期标定工作，将不同的电阻阻值计算成温度或湿度。各设备的温度和湿度信息以数据包的形式，由天线设备传输至远端服务器。服务器端搭建网络平台，将数据包破解并存储。客户可通过互联网登录查看设备信息。包括储能装置各位置探头温度、保温设备内环境温度、湿度。服务器储存一定时期的数据，作为备份，实现可追溯性。

远端服务器32中包括算法模块，通过接收的储能装置的温度信息和湿度信息计算得到储能装置的冷量容量，从而判断储能装置是否需要进行充冷，需要充入多少冷量或者需要多长时间完成充冷，并在需要充冷时进行提醒，提供规划好的充冷路径。根据以上描述可以看出，远端服务器获得的状态数据包括保温设备的温度数据、湿度数据、冷量容量数据以及充冷设备的温度数据、流量数据中的一个或多个。通过算法模块，可以规划充冷设备为保温设备充冷的充冷时间数据、充冷位置数据及充冷量数据中的一个或多个。

通过路径规划模块对保温设备或充冷设备进行充冷路径规划。保温设备或移动式充冷设备上具有定位模块。定位模块将保温设备或移动式充冷设备的位置信息传输至远端服务器的路径规划模块，路径规划模块存储以上信息，同时还存储充冷站或充冷桩的位置分布信息，能够获取铁路网数据、公路网数据，以及天气网络数据，根据实际情况进行路径规划。路径 规划模块根据传输至远端服务器的保温设备储能装置的冷量信息，提示保温设备需要充冷，并对保温设备进行充冷路径规划，根据充冷站或充冷桩的位置分布信息、铁路网数据、公路网数据和天气网络数据，为保温设备匹配行进至充冷站或充冷桩进行充冷的最优路径，或者为移动式充冷设备匹配行进至保温设备的最优路径。在保温设备进行充冷时，可以控制充冷设备为保温设备充冷的充冷位置、充冷时间、充冷流量、充冷总量等。

通过路径规划模块还可以对保温设备的运输路径进行规划，基于客户的物品运输需求以及物品运输目标地，实现对保温设备的运输路径规划。

根据以上描述可以看出，远端服务器获得的位置数据包含保温设备的位置数据、充冷设备的位置数据中，远端服务器根据以上数据对保温设备或充冷车的路径进行规划。由于数据均传输到远端服务器，客户可通过互联网登录查看物品的运输位置。

通过结算付款模块实现运输费用或充冷费用的在线结算，结算模块包括支付模块和收款模块。客户通过支付模块实现在线支付运输费用，运输人员通过收款模块实现在线收款。运输人员通过支付模块实现在线支付充冷费用。

信息系统可以实时监控保温设备内环境，回传保温设备状态信息，对系统实施动态管理。同时结合铁路、公路路网数据及天气网络数据，实现对保温箱运输路径的规划和冷量测算，发布冷量预警，并通过服务器平台的集成，实现了状态监控、路径规划、结算付款等多种功能。

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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (27)

1. 一种储能装置，包括：壳体(121)，所述壳体(121)限定容纳相变材料(122)的空间；相变材料(122)，所述相变材料(122)设置在所述空间中；换热器(123)，所述换热器(123)设置于所述空间内，并用于与所述相变材料(122)进行热交换；其特征在于，所述换热器(123)包括至少一组换热单元(1231，1232)，所述换热单元(1231，1232)包括容纳有载冷介质的换热本体(125)，所述相变材料(122)吸收所述载冷介质的能量进行相变，所述壳体(121)包括散热加强部(124)，所述散热加强部(124)设置在所述壳体(121)的外表面，所述散热加强部(124)将所述相变材料(122)传递到所述壳体(121)上的能量进行耗散。
2. 根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述散热加强部(124)设置为增大所述壳体(121)与外部空间的接触面积。
3. 根据权利要求2所述的储能装置，其特征在于，所述散热加强部(124)设计为翅片(124)，所述翅片(124)设置在所述壳体(121)的外表面上。
4. 根据权利要求2所述的储能装置，其特征在于，所述壳体(121)的至少一个壁设计为曲面结构。
5. 根据权利要求4所述的储能装置，其特征在于，所述壳体(121)的至少一个壁设计为压筋板结构。
6. 根据权利要求4所述的储能装置，其特征在于，所述壳体(121)的至少一个壁设计为交替的凸起与凹槽结构。
7. 根据权利要求6所述的储能装置，其特征在于，所述壳体(121)的至少一个壁设计为波浪形结构。
8. 根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述换热加强部(126)增大所述相变材料(122)与换热器(123)的接触面积，且围绕所述换热本体(125)设置。
9. 根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述换热单元(1231，1232)包括换热本体(125)和换热加强部(126)，所述换热加强部(126)加强所述相变材料(122)与所述换热本体(125)的热传导。
10. 根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述换热单元的横截面包括至少一个圆形部分和圆形周围的多个散射线部分，所述圆形部分为所述换热本体，所述散热线部分为所述换热加强部。
11. 根据权利要求10所述的储能装置，其特征在于，所述散热线部分至少部分地从所述圆形部分径向向外延伸。
12. 根据权利要求10所述的储能装置，其特征在于，所述换热单元的横截面包括多个圆形部分，相邻的圆形部分的第一散射线部分彼此连接。
13. 根据权利要求10所述的储能装置，其特征在于，所述换热器(123)包括多组换热单元，所述散射线部分包括第一散射线部分，相邻的换热单元的第一散射线部分彼此连接。
14. 根据权利要求10所述的储能装置，其特征在于，所述散射线部分包括第二散射线部分，所述第二散射线部分支撑所述圆形部分，并且承载在所述壳体上。
15. 根据权利要求14所述的储能装置，其特征在于，所述换热加强部(126)支撑所述换热本体(125)，并且承载在所述壳体(121)的朝向所述相变材料(122)的表面。
16. 根据权利要求2-15中任意一项所述的储能装置，其特征在于，所述换热本体(125)包括依次连接的多个管部(1251，1252，1253，1254)，所述换热加强部(126)包括用于各所述管部的换热加强单元(1261，1262，1263，1264)，相邻的所述换热加强单元(1261，1263)至少部分地彼此热传导地连接。
17. 根据权利要求16所述的储能装置，其特征在于，所述相邻的换热加强单元(1261，1263)至少部分地连接在一起。
18. 根据权利要求16所述的储能装置，其特征在于，所述换热本体(125)设置为折弯管(125)，所述折弯管包括一个或多个U型折弯，所述多个管部(1251，1252，1253，1254)为所述折弯管(125)的直管部分，所述多个管部(1251，1252，1253，1254)通过U型部分连接。
19. 根据权利要求18所述的储能装置，其特征在于，所述换热加强单元(1261，1262，1263，1264)包括多个换热翅片(1261，1262，1263，1264)。
20. 根据权利要求19所述的储能装置，其特征在于，所述换热翅片(1261，1262，1263，1264)设置为从所述管部径向向外延伸的直线型或弧型翅片。
21. 根据权利要求19所述的储能装置，其特征在于，所述换热加强单元(1261，1262，1263，1264)包括分别在所述管部的邻接方向(X)和/或所述邻接方向(X)的垂向上延伸的翅片，至少部分的所述翅片为所述管部提供在所述邻接方向(X)和/或所述邻接方向(X)的垂向的支撑力。
22. 根据权利要求21所述的储能装置，其特征在于，在所述管部的邻接方向上延伸的翅片包括设置在所述相邻管部之间的连接翅片(1261，1263)。
23. 根据权利要求21所述的储能装置，其特征在于，在所述管部的邻接方向上延伸的翅片包括设置在靠近所述壳体(121)的管部与所述壳体(121)之间的支撑翅片(1263)。
24. 根据权利要求22所述的储能装置，其特征在于，所述连接翅片(1261，1263)彼此连接在一起。
25. 根据权利要求23所述的储能装置，其特征在于，支撑翅片(1263)和/或所述邻接方向的垂向上延伸的翅片(1262)一直延伸到抵接所述壳体(121)的朝向所述相变材料(122)的表面。
26. 根据权利要求1-15或17-22中任意一项所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置包括多组换热单元(1231，1232)，相邻的所述换热单元(1231，1232)热传导地连接。
27. 根据权利要求26所述的储能装置，其特征在于，所述相邻换热单元(1231，1232)的相邻的换热加强单元(1261，1263)至少部分地连接在一起。

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