驼背冷藏车车轮发电电源系统

驼背冷藏车车轮发电电源系统

陈祥兰1，梁浩杨1

（1.广东景奕装备技术有限公司，东莞 523808）

摘要：针对大型冷藏车车场转运、临时停车、低速行驶中需要维持制冷机组运行的限制，提出在大型冷藏车装置一套车轮发电系统，设计了驼背能源发电系统。

关键词：车轮发电；制冷系统；能源发电系统

Power generation system for humpback refrigerated vehicle wheels

Chen Xianglan1，Liang Haoyang1

（1. Guangdong Jingyi Equipment Technology Co.,Ltd , Dongguan 523808）

Abstract:In view of the limitations of refrigeration unit operation in large refrigerated truck yard, temporary parking and low speed driving, a set of wheel power generation system was put forward in large refrigerated truck, and a humpback energy power generation system was designed

1引言

大型货柜运输冷藏车是我国立体交通网中重要一部分，具有运输量大、距离长、成本低、节能环保等优势。同时也存在运输途中，冷藏车在进场移动慢的情况下，低速车轮转动、临时停车或夜间停车时，须能够持续提供冷藏压缩机工作所需的动力，使冷藏车起到很好的冷却保护作用的问题。

因此在大型货柜冷藏运输车上开发制冷系统的发电电源供电系统，将满足冷藏设施提出的电力需求，促进大型货柜运输的自动化和多样性的发展。

2车轮发电电源系统设计

2.1冷藏车电源系统

冷藏车两侧轮子分别搭载15kW高频高效永磁发电机组，发电输出两组380V高频宽频交流电，经过高压充电模块AC/DC变换，输出稳定600V高压直流电，并联汇流，一路给车载备用动力电池充电储备，同时，另一路经过第二级逆变器逆变，输出380V/50Hz交流电供给冷藏车制冷系统。当车速低速、中途停车，冷藏车关闭发电机时，动力储能电池通过逆变供电给冷藏车制冷系统，确保冷藏系统保持恒温制冷。也可在冷藏车停站时，改接三相市电替代车轮发电系统，直接供电给冷藏车制冷系统，达到运输全程恒温冷藏。

驼背冷藏运输车电源管理系统：驼背运输车机电一体化（MEI）与智能管理系统（IMS），是驼背运输车轮载取电、能源控制、冷藏制冷、机车智能等综合一体化的系统。

驼背能源控制系统是专用的室外电源系统，该系统包含逆变配电、高压电源油箱，逆变配电油箱和监控系统。逆变器为IW30K-3G，高压充电模块为RW600/20-15K，控制模块为CW500。

当大型冷藏车摘去牵引车头不接外部电源时，机组的柴油发电机可自主启动制冷，达到控温要求后自动停机；柴油机组的小时耗油量2.3L/小时（全年经验值）；

开立独立制冷机组与冷王独立制冷机组都有自动相位转换功能，即使相位接反，也能自动调整正确；

开立1950制冷机组保护功能和设定值分别是：微处理器电流过大保护，断开电流值为7.5A；发动机转速控制线圈、前后卸载器电流过大保护，断开电流10A；控制回路电流过大保护，断开电流值为15A；电瓶组充电器电流过大保护，断开电流值为2A；发电机电流过高保护，断开电流值为40A；

远程信息管理系统采用RS485或RS232通信，数据采集内容有箱内温度、湿度、压缩机工作状态、压缩机供电状态（市电，发电机）、工作异常报警等。

2.2冷藏车电源系统技术要求

驼背能源发电系统从两侧车轮发电机分别输出宽频高频三相交流电到AC/DC变换，并联后给电池仓充电，同时再DC/AC变换输出冷藏车制冷系统要求的三相供电。驼背能源管理系统技术要求如下：

表1 驼背能源发电系统技术指标表

2.3冷藏车电源系统设计图

驼背能源发电系统由发电机、逆变器、电池组、高压电源及监控模块和配电等组成。驼背能源发电系统电气图如下图1所示。

图1 驼背能源发电系统电气图

3车轮发电高压系统设计

驼背能源发电系统中将两侧车轮发电机输出宽频高频三相交流电分别进行稳压变换输出稳定的高压直流电，通过CAN通讯并联自主均流输出。

3.1车轮发电高压系统特性

驼丰能源系统高压变换部分用四个高压模块两两冗余并联工作，选用高压充电模块RW600/20-15K是专门为分布式功率系统而设计，结构紧凑，高功率密度，功率密度达18.3W/in3。

高压电源系统性能特性如下：

（1）采用双DSP数字控制技术，迅速方便实现智能化充电桩系统；具有输出电压，电流可调节范围宽的特性，满足不同类型蓄电池组端电压的充电要求；

（2）Boost稳压部分采用DSP数字控制，实现了宽输入电压范围（500V~700Vdc）；

（3）DC/DC采用业内领先的数字控制LLC软开关技术，多模块冗余并联工作，CAN通讯自主均流（无需监控），均流性能稳定；

（4）低干扰、高效率（最高达94%以上）；

（5）内置CPU，监测和控制模块的运行状态，通过CAN接受监控模块发送来的开/关机、限流点、电压设定等参数设定命令，并将模块的电压、电流、温度、限流点、开/关机状态和告警量等实时地反送给监控系统；

（6）宽工作温度范围：-20～+55℃；

（7）模块通过EMC测试，同时符合安规EN61851，电磁兼容EN61000,GB/T17626标准要求。

高压模块系统保护特性有：输入过欠压保护；输入缺相（或三相不平衡）保护、输出过压保护、输出短路保护、输出过流保护（加保险丝）、输出反接保护（保险丝）、通信异常保护、过温报警和保护、遥控开/关机。

3.2车轮发电高压电源系统电气图

高压电源系统部分包含监控系统供电直路、发电机控制辅助电路、交流切换控制电路等组成。高压电源系统电路图见图2.

图2 高压电源系统电路图

4车轮发电逆变系统设计

驼背能源发电系统中将稳定的高压直流电逆变成冷王机组需要的三相工频交流电。

4.1车轮发电逆变器系统

驼丰能源管理系统逆变部分为自主研发生产的IW20K-3G逆变器，专门为变频发电机系统和太阳能系统而设计，高功率密度降低了产品的体积。逆变部分技术指标要求如下：

  表2 逆变电源系统技术指标表

4.2车轮发电逆变电源系统电气图

逆变系统保护功能有：输出过压保护；输出欠压保护；母线过压保护；母线欠压保护；输出过流保护；模块温度保护等。

逆变电源系统电路见图3.

图3 逆变电源系统电路图

5结束语

驼背能源发电系统解决了冷藏车在低车速、中途临时停车和夜间停车时怠速带动制冷机工作造成燃油消耗、尾气排放明显增加和使发动机处于不利工况等问题。通过结构加强设计、液体油冷对流散热和流动风冷散热相结合、两个发电机组建的两级冗余并联系统使得电源系统更可靠，降低运行时故障发生的概率，降低设备维护成本和行车成本，有效保证冷藏车的安全与可靠运行，有效预防设备制冷供电故障，提高冷藏运输车安全稳定运行水平，节能减排又环保。

作者简介：

陈祥兰（1973-），女，硕士，电力中级工程师，主要从事高压开关电源、水下机器人电气系统相关研究工作。