一种铁路冷链混合动力发电集装箱系统、控制方法及装置与流程

1.本发明涉及铁路运输技术领域，尤其涉及一种铁路冷链混合动力发电集装箱系统、控制方法及装置。


背景技术：

2.目前发电集装箱采用纯柴油发电，但瞬时功率大，平常功率低，导致柴油发电机组长时间低负荷，经济性差，分散独立供电，且纯柴油对环境污染大。目前国内外均无混合动力发电箱产品，其现有技术的发电机组燃油利用率低，单一产品的功率匹配范围小，对冷藏箱数量的兼容性低。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种铁路冷链混合动力发电集装箱系统、控制方法及装置，通过混合动力发电集装箱可以提高发电机组寿命，减缓污染排放，绿色节能。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.本发明实施例的一方面提供了一种铁路冷链混合动力发电集装箱系统，所述混合动力发电集装箱系统包括发电集装箱，所述发电集装箱的外部两端设置有接口，以用于向两端的至少一节冷藏集装箱负载供电，所述发电集装箱内包括：发电机组，所述发电机组设置于所述发电集装箱的一端，以用于通过所述发电集装箱外部两端的接口向至少一节冷藏集装箱负载供电；油箱，所述油箱设置于所述发电集装箱的中端，以用于向所述发电机组提供燃油；电池组，所述电池组设置于所述发电集装箱的另一端，以用于通过发电集装箱外部两端的接口向至少一节冷藏集装箱负载供电，所述电池组与所述发电机组交替运行。
6.在一些实施例中，所述发电机组连接有排气系统，所述排气系统的一端与所述发电机组连通，另一端贯穿所述发电集装箱的侧壁与外界连通。
7.在一些实施例中，所述混合动力发电集装箱系统还包括电气柜，所述电气柜设置于所述发电机组与所述油箱之间的发电集装箱侧壁上。
8.在一些实施例中，所述油箱的上侧两端、所述发电机组的上侧以及所述电池组的上侧均安装有消防系统。
9.在一些实施例中，所述电池组的一侧安装有车载obc。
10.在一些实施例中，所述发电机组与所述发电集装箱侧壁之间设置有通风系统，所述通风系统的一端与所述发电集装箱内部连通，所述通风系统的另一端贯穿所述发电集装箱的侧壁与外界连通。
11.本发明实施例的一方面提供了一种铁路冷链混合动力发电集装箱系统的控制方法，所述控制方法包括：获取电池组的实际工作状态以及电池组的理想工作状态；对比所述实际工作状态和所述理想工作状态，当所述实际工作状态与所述理想工作状态不一致时，则切换至发电机组工作；所述发电机组向至少一节冷藏集装箱负载供电，以及向电池组充电。
12.在一些实施例中，所述工作状态包括电量值，在对比所述实际工作状态和所述理想工作状态，当所述实际工作状态与所述理想工作状态不一致时，则切换至发电机组工作中，所述控制方法还包括：当实际电量值低于理想电量值时，则切换至发电机组工作。
13.在一些实施例中，所述工作状态还包括功率数据，在对比所述实际工作状态和所述理想工作状态，当所述实际工作状态与所述理想工作状态不一致时，则切换至发电机组工作中，所述控制方法还包括：当实际功率数据大于预设阈值时，则切换至发电机组工作；当电池组的实际电量值充满，且实际功率数据小于等于预设阈值时，则切换至电池组工作。
14.本发明实施例的一方面提供了一种铁路冷链混合动力发电集装箱系统的控制装置，所述控制装置包括：工作状态获取模块，用于获取电池组的实际工作状态以及电池组的理想工作状态；切换模块，用于对比所述实际工作状态和所述理想工作状态，当所述实际工作状态与所述理想工作状态不一致时，则切换至发电机组工作；供电模块，用于所述发电机组向至少一节冷藏集装箱负载供电，以及向电池组充电。
15.根据本发明实施例的一种铁路冷链混合动力发电集装箱系统、控制方法及装置，至少具有如下有益效果：混合动力发电箱两端布置有供电接口，可实现与冷藏箱的灵活编组，中间设置混合动力发电集装箱系统，两端设置冷藏集装箱负载，混合动力发电箱可以为“4+1+4”的编组模式，即发电集装箱两端分别设置4个冷藏集装箱负载；
16.混合动力发电箱解决了纯柴油发电箱长期工作在低负荷，低经济性区间的弊端；
17.混合动力发电箱柴油供电和锂电池供电系统交替运行，达到减小柴油机磨损时间，提高整体寿命的效果；
18.混合动力发电箱，均可向两端同时供电，可外部供电使用市电，起到市电充电的良好经济性；
19.与纯柴油发电机组相比，油电混合机组具有噪声少、排放少、节能环保等优点。
20.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，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技术的一些实施例，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。
22.图1为根据实施例的发电集装箱内部结构主视图；
23.图2为根据实施例的发电集装箱内部结构俯视图；
24.图3为根据实施例的铁路冷链混合动力发电集装箱系统的控制方法流程图；
25.图4为根据实施例的铁路冷链混合动力发电集装箱系统的控制装置简图。
26.附图标记说明如下：1、排气系统；2、发电机组；3、电气柜；4、油箱；5、消防系统；6、电池组；7、车载obc；8、通风系统；9、发电集装箱。
具体实施方式
27.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。
28.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连通”、“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发明中的具体含义。
30.附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
31.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
32.下面对本技术实施例的铁路冷链混合动力发电集装箱系统进行简单阐述：
33.根据一些实施例，如图1至图2所示，本技术提供了一种铁路冷链混合动力发电集装箱系统，所述混合动力发电集装箱系统包括发电集装箱9，所述发电集装箱9的外部两端设置有接口，以用于向两端的至少一节冷藏集装箱负载供电，所述发电集装箱9内包括：
34.发电机组2，所述发电机组2设置于所述发电集装箱9的一端，以用于通过所述发电集装箱9外部两端的接口向至少一节冷藏集装箱负载供电；
35.油箱4，所述油箱4设置于所述发电集装箱9的中端，以用于向所述发电机组2提供燃油；
36.电池组6，所述电池组6设置于所述发电集装箱9的另一端，以用于通过发电集装箱9外部两端的接口向至少一节冷藏集装箱负载供电，所述电池组6与所述发电机组2交替运行。
37.基于上述实施例，发电集装箱9采用40英尺的集装箱；发电机组2为一体式安装，包含柴油机和发电机，产生交流电；油箱4由两个箱体组成，并与柴油发电机组2相隔必要的安全间距；电池组6为锂电池组6，锂电池组6外部包裹着保护外壳，隔热防火。
38.混合动力发电集装箱系统可以为“4+1+4”的编组模式，即发电集装箱9外部两端分别设置4个冷藏集装箱负载。混合动力发电箱两端布置有供电接口，两端可根据实际需求设置不定数量的冷藏集装箱负载，长时间工作时，柴油发电机组2和锂电池组6循环供电。正常情况下，各个负载由锂电池组6先供电，当锂电池放电到一定程度，混动发电箱控制器启动柴油发电机组2供电，并将柴油发电机控制在最佳工作点。柴油发电机组2在给负载供电，同
时柴油发电机多余电能通过变流器进行交直流转换给锂电池组6充电，充电过程使用can通讯的方式进行交互控制；当锂电池组6充满电时，锂电池组6供电系统启动供电，并让柴油发电机组2停机，这个策略的实现需要混动发电箱控制器进行实现。
39.以下结合本说明书的附图1至图2，对本技术的铁路冷链混合动力发电集装箱系统予以进一步地详尽阐述。
40.根据一些实施例，所述发电机组2连接有排气系统1，所述排气系统1的一端与所述发电机组2连通，另一端贯穿所述发电集装箱9的侧壁与外界连通。
41.基于上述实施例，柴油发电机工作时，排气系统1将所产生的废气进行排除，排气系统1包含必要的消音、隔热材质，排气系统1的出气口设置于发电集装箱9的侧壁，并与外界连通，方便废气排除，热量散出。
42.根据一些实施例，所述混合动力发电集装箱系统还包括电气柜3，所述电气柜3设置于所述发电机组2与所述油箱4之间的发电集装箱9侧壁上。以用于对用电设备进行配电和控制。
43.根据一些实施例，所述油箱4的上侧两端、所述发电机组2的上侧以及所述电池组6的上侧均安装有消防系统5。以用于应急防火，提高使用的安全性。
44.根据一些实施例，所述电池组6的一侧安装有车载obc7。
45.基于上述实施例，车载obc7为车载充电电器设备，可单独使用为锂电池组6充电，安装车载obc7不用再依赖于外部充电桩等设备。
46.根据一些实施例，所述发电机组2与所述发电集装箱9侧壁之间设置有通风系统8，所述通风系统8的一端与所述发电集装箱9内部连通，所述通风系统8的另一端贯穿所述发电集装箱9的侧壁与外界连通。
47.基于上述实施例，通风系统8用于通风，为整个混合动力发电集装箱9提供通风换气的条件，减少热量聚集，提高安全性。
48.本技术的混合动力发电箱两端布置有供电接口，可实现与冷藏箱的灵活编组，中间设置混合动力发电集装箱系统，两端设置冷藏集装箱负载，混合动力发电箱可以为“4+1+4”的编组模式，即发电集装箱9的外部两端分别设置4个冷藏集装箱负载；混合动力发电箱解决了纯柴油发电箱长期工作在低负荷，低经济性区间的弊端；混合动力发电箱柴油供电和锂电池供电系统交替运行，达到减小柴油机磨损时间，提高整体寿命的效果；混合动力发电箱，均可向两端同时供电，可外部供电使用市电，起到市电充电的良好经济性；与纯柴油发电机组2相比，油电混合机组具有噪声少、排放少、节能环保等优点。
49.下面对本技术实施例的铁路冷链混合动力发电集装箱系统的控制方法进行简单阐述：
50.根据一些实施例，如图3所示，本技术提供了一种铁路冷链混合动力发电集装箱系统的控制方法，所述控制方法包括：
51.步骤101，获取电池组6的实际工作状态以及电池组6的理想工作状态；
52.步骤102，对比所述实际工作状态和所述理想工作状态，当所述实际工作状态与所述理想工作状态不一致时，则切换至发电机组2工作；
53.步骤103，所述发电机组2向至少一节冷藏集装箱负载供电，以及向电池组6充电。
54.基于上述实施例，控制器获取电池组6实时的实际工作状态，以及获取预先设定的
电池组6的理想工作状态。控制器对比实际工作状态和理想工作状态，当实际工作状态与理想工作状态不一致时，则切换至发电机组2工作。发电机组2向至少一节冷藏集装箱负载供电，以及向电池组6充电。其中，理想工作状态可以根据实际需求设定，至少一节冷藏集装箱也可以根据实际需求设定冷藏集装箱的数量。在一些实施例中，混合动力发电集装箱两端分别最多为4个保温车连接供电。
55.以下对本技术的铁路冷链混合动力发电集装箱系统的控制方法予以进一步地详尽阐述。
56.根据一些实施例，所述工作状态包括电量值，在步骤102，对比所述实际工作状态和所述理想工作状态，当所述实际工作状态与所述理想工作状态不一致时，则切换至发电机组2工作中，所述控制方法还包括：
57.当实际电量值低于理想电量值时，则切换至发电机组2工作。
58.其中，在一些实施例中，理想电量值可以是总电量值的10％，或者15％，或者20％，理想电量值可以根据实际需求设定。
59.根据一些实施例，所述工作状态还包括功率数据，在步骤102，对比所述实际工作状态和所述理想工作状态，当所述实际工作状态与所述理想工作状态不一致时，则切换至发电机组2工作中，所述控制方法还包括：
60.当实际功率数据大于预设阈值时，则切换至发电机组2工作；
61.当电池组6的实际电量值充满，且实际功率数据小于等于预设阈值时，则切换至电池组6工作。
62.基于上述实施例，当实际功率数据大于预设阈值时，发电机组2能够工作在最佳工作点，整体经济性好，所以将电池组6切换至发电机组2工作。当切换至发电机组2工作后，发电机组2向至少一节冷藏集装箱负载供电，以及向电池组6充电。此时，即使冷藏集装箱负载的实际功率数据低于预设阈值，但是加上电池组6充电后，总的实际功率数据高于预设阈值，所以一直由发电机组2工作，直至电池组6的实际电量值充满时，如果实际功率数据小于等于预设阈值时，则切换至电池组6工作。
63.其中，实际功率数据为切换至电池组6工作时，电池组6所要输出的总功率，在发电机组2供电时，可以通过测量发电机组2输出的总功率来得到如果切换到电池组6工作后，电池组6工作所要输出的总功率，即实际功率数据。
64.进一步的，预设阈值可以根据实际需求设定，以使得实际功率数据高于预设阈值时，发电机组2能够工作在最佳工作点，提高整体的经济性。
65.以下介绍本技术的控制装置实施例，可以用于执行本技术上述实施例中的铁路冷链混合动力发电集装箱系统的控制方法。
66.图4示出了本技术一个实施例中铁路冷链混合动力发电集装箱系统的控制装置200的简图，所述铁路冷链混合动力发电集装箱系统的控制装置200包括：
67.工作状态获取模块201，用于获取电池组6的实际工作状态以及电池组6的理想工作状态；
68.切换模块202，用于对比所述实际工作状态和所述理想工作状态，当所述实际工作状态与所述理想工作状态不一致时，则切换至发电机组2工作；
69.供电模块203，用于控制所述发电机组2向至少一节冷藏集装箱负载供电，以及向
电池组6充电。
70.其中，理想工作状态可以根据实际需求设定，至少一节冷藏集装箱也可以根据实际需求设定冷藏集装箱的数量。在一些实施例中，混合动力发电集装箱两端分别最多为4个保温车连接供电。其中，切换模块202切换至电池组6供电后，供电模块203还包括，控制电池组6向至少一节冷藏集装箱负载供电。
71.以下对本技术的铁路冷链混合动力发电集装箱系统的控制装置200予以进一步地详尽阐述。
72.根据一些实施例，所述工作状态包括电量值，所述切换模块202还用于：
73.当实际电量值低于理想电量值时，则切换至发电机组2工作。
74.其中，在一些实施例中，理想电量值可以是总电量值的10％，或者15％，或者20％，理想电量值可以根据实际需求设定。
75.根据一些实施例，所述工作状态还包括功率数据，所述切换模块202还用于：
76.当实际功率数据大于预设阈值时，则切换至发电机组2工作；
77.当电池组6的实际电量值充满，且实际功率数据小于等于预设阈值时，则切换至电池组6工作。
78.基于上述实施例，当实际功率数据大于预设阈值时，发电机组2能够工作在最佳工作点，整体经济性好，所以将电池组6切换至发电机组2工作。当切换至发电机组2工作后，发电机组2向至少一节冷藏集装箱负载供电，以及向电池组6充电。此时，即使冷藏集装箱负载的实际功率数据低于预设阈值，但是加上电池组6充电后，总的实际功率数据高于预设阈值，所以一直由发电机组2工作，直至电池组6的实际电量值充满时，如果实际功率数据小于等于预设阈值时，则切换至电池组6工作。
79.其中，实际功率数据为切换至电池组6工作时，电池组6所要输出的总功率，在发电机组2供电时，可以通过测量发电机组2输出的总功率来得到如果切换到电池组6工作后，电池组6工作所要输出的总功率，即实际功率数据。
80.进一步的，预设阈值可以根据实际需求设定，以使得实际功率数据高于预设阈值时，发电机组2能够工作在最佳工作点，提高整体的经济性。
81.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
82.虽然已参照几个典型实施方式描述了本公开，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本公开能够以多种形式具体实施而不脱离本技术的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种铁路冷链混合动力发电集装箱系统，其特征在于，所述混合动力发电集装箱系统包括发电集装箱，所述发电集装箱的外部两端设置有接口，以用于向两端的至少一节冷藏集装箱负载供电，所述发电集装箱内包括：发电机组，所述发电机组设置于所述发电集装箱的一端，以用于通过所述发电集装箱外部两端的接口向至少一节冷藏集装箱负载供电；油箱，所述油箱设置于所述发电集装箱的中端，以用于向所述发电机组提供燃油；电池组，所述电池组设置于所述发电集装箱的另一端，以用于通过发电集装箱外部两端的接口向至少一节冷藏集装箱负载供电，所述电池组与所述发电机组交替运行。2.根据权利要求1所述的混合动力发电集装箱系统，其特征在于，所述发电机组连接有排气系统，所述排气系统的一端与所述发电机组连通，另一端贯穿所述发电集装箱的侧壁与外界连通。3.根据权利要求1所述的混合动力发电集装箱系统，其特征在于，所述混合动力发电集装箱系统还包括电气柜，所述电气柜设置于所述发电机组与所述油箱之间的发电集装箱侧壁上。4.根据权利要求1所述的混合动力发电集装箱系统，其特征在于，所述油箱的上侧两端、所述发电机组的上侧以及所述电池组的上侧均安装有消防系统。5.根据权利要求1所述的混合动力发电集装箱系统，其特征在于，所述电池组的一侧安装有车载obc。6.根据权利要求1所述的混合动力发电集装箱系统，其特征在于，所述发电机组与所述发电集装箱侧壁之间设置有通风系统，所述通风系统的一端与所述发电集装箱内部连通，所述通风系统的另一端贯穿所述发电集装箱的侧壁与外界连通。7.一种铁路冷链混合动力发电集装箱系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：获取电池组的实际工作状态以及电池组的理想工作状态；对比所述实际工作状态和所述理想工作状态，当所述实际工作状态与所述理想工作状态不一致时，则切换至发电机组工作；所述发电机组向至少一节冷藏集装箱负载供电，以及向电池组充电。8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述工作状态包括电量值，在对比所述实际工作状态和所述理想工作状态，当所述实际工作状态与所述理想工作状态不一致时，则切换至发电机组工作中，所述控制方法还包括：当实际电量值低于理想电量值时，则切换至发电机组工作。9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述工作状态还包括功率数据，在对比所述实际工作状态和所述理想工作状态，当所述实际工作状态与所述理想工作状态不一致时，则切换至发电机组工作中，所述控制方法还包括：当实际功率数据大于预设阈值时，则切换至发电机组工作；当电池组的实际电量值充满，且实际功率数据小于等于预设阈值时，则切换至电池组工作。10.一种铁路冷链混合动力发电集装箱系统的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
工作状态获取模块，用于获取电池组的实际工作状态以及电池组的理想工作状态；切换模块，用于对比所述实际工作状态和所述理想工作状态，当所述实际工作状态与所述理想工作状态不一致时，则切换至发电机组工作；供电模块，用于所述发电机组向至少一节冷藏集装箱负载供电，以及向电池组充电。

技术总结
本发明公开了一种铁路冷链混合动力发电集装箱系统、控制方法及装置，涉及铁路运输技术领域，混合动力发电集装箱系统包括发电集装箱，发电集装箱的外部两端设置有接口，以用于向两端的至少一节冷藏集装箱负载供电，发电集装箱内包括：发电机组，发电机组设置于发电集装箱的一端，以用于通过发电集装箱外部两端的接口向至少一节冷藏集装箱负载供电；油箱，油箱设置于发电集装箱的中端，以用于向发电机组提供燃油；电池组，电池组设置于发电集装箱的另一端，以用于通过发电集装箱外部两端的接口向至少一节冷藏集装箱负载供电，电池组与发电机组交替运行。通过混合动力发电集装箱可以提高发电机组寿命，减缓污染排放，绿色节能。绿色节能。绿色节能。


技术研发人员：冯旭 何远新 黄圣 郭骏 周子仪 常海 孙恒源 岳胜娥 杨瑞 蔡青
受保护的技术使用者：中车长江运输设备集团有限公司
技术研发日：2023.02.24
技术公布日：2023/5/24