CN104884773A - 对运输制冷系统进行发动机电源控制的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

各系统和各方法用于对由发动机供给运输制冷系统(TRS)的电源量进行控制。发动机负荷被估计并与来自发动机的最大可允许电源供应进行比较。上述发动机负荷可以根据该比较的结果进行自动调整。提供了对由该发动机供应的电源量的自动调整，以确保该发动机操作于预设操作窗口内并符合排放法规。

Description

对运输制冷系统进行发动机电源控制的系统和方法
技术领域
本申请揭示的各实施例通常涉及运输制冷系统(“TRS”)。特别地，本申请揭示的各实施例涉及对由TRS的发动机供应的电源量进行控制。
背景技术
运输制冷系统(TRS)通常用于对冷藏运输装置(例如平板车上的集装箱、联运集装箱等)、货车、箱式车或其他类似运输装置(通常被称为“冷藏运输装置”)内的环境条件(例如温度、湿度、空气质量等)进行控制。冷藏运输装置常常用于运输易腐烂的物品，例如农产品、冷冻食品和肉制品。一般地，运输制冷装置(TRU)被附着于上述冷藏运输装置以对载货空间的环境条件进行控制。该TRU可以包括但不限于压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器以及风扇或鼓风机以对该载货空间内部的空气与该冷藏运输装置外部的周围空气之间的热交换进行控制。
对于用于冷藏运输装置中的发动机的发动机排放的规定变得越来越重要。例如,(美国)环境保护局(EPA)的4级排放标准规定的颗粒物(PM)与氮氧化物(NOx)的排放，相比于先前标准被进一步减少约90％。
发明内容
本申请所描述的各实施例用于对由TRS的发动机供应的有效电源量进行控制。
本申请所描述的各实施例估计发动机负荷并比较所估计的发动机负荷与来自该发动机的给定每分钟转数(RPM)下的发动机的最大可允许电源供应。上述发动机负荷然后根据上述比较结果进行自动调整。这使得该TRS能够对供给所述TRS的有效发动机电源进行控制，从而该发动机的排放不会超过所规定的排放级别，例如4级排放标准。本申请所描述的各实施例甚至可以在该发动机负荷过重或过轻时防止TRS的发动机超过所规定的排放级别。
在一个实施例中，提供了一种对由运输制冷系统(TRS)的发动机供应的有效发动机电源量进行控制的方法。该方法包括以下步骤：确定由上述发动机最多可以供给该TRS的最大可允许电源量，估计上述发动机的有效发动机负荷，以及获取由上述发动机供应的最大可允许电源量与上述有效发动机负荷之间的差异。当上述差异在预先确定的窗口内时，由上述发动机供应电源量以驱动该TRS。上述电源量与上述有效发动机负荷相等。当上述差异在上述预先确定的窗口范围之外时，调整上述有效发动机负荷，从而使上述差异在上述预先确定的窗口内。
附图说明
现参照各附图，其中类似的附图标记在全文中表示相应部件。
图1示出了根据一个实施例的附着于牵引机的冷藏运输装置的侧面立体图。
图2示出了根据一个实施例的TRS的框图，该TRS具有发动机和TRS控制器，该TRS控制器用于对由该发动机供给TRS的电源量进行控制。
图3A示出了根据一个实施例的对由发动机供给TRS的电源量进行控制的方法的流程图。
图3B示出了根据另一个实施例的对由发动机供给TRS的电源量进行控制的方法的流程图。
具体实施方式
本申请所描述的各实施例用于对由TRS的发动机供应的有效电源量进行控制。本申请所描述的各实施例估计发动机负荷并将所估计的发动机负荷与该发动机的给定RPM(每分钟转数)下来自该发动机的最大可允许电源供应进行比较。上述发动机负荷然后根据上述比较结果进行自动调整。这使得该TRS能够对供给TRS的有效发动机电源进行控制，从而该发动机的排放不会超过所规定的排放级别，例如4级标准。
在一个实施例中，发动机负荷被估计并与来自发动机的最大可允许电源供应进行比较。TRU的压缩机的节流阀可以根据该比较的结果被关闭以减少上述发动机负荷、或被打开以增加上述发动机负荷。
本申请所描述的各实施例可以提供对由发动机供应的有效电源量进行自动调整，以确保该发动机操作于预设操作窗口内(例如发动机负荷与来自该发动机的最大可允许电源供应之间的差异在预设窗口内)并符合排放标准或规定。
参考形成本申请的一部分的附图，并且在其中通过图示的方式示出各实施例，在各实施例中本申请所描述的各方法和各系统可以被实施。术语“冷藏运输装置”通常是指例如进行温度控制的拖车、集装箱或其他类型的运输装置等等。术语“运输制冷系统”或“TRS”是指用于对该冷藏运输装置的内部空间的制冷进行控制的制冷系统。术语“发电机组”是指包括发动机和交流发电机和/或发电机的发电机组。在某些实施例中，发电机组可以位于TRU中。在其他实施例中，发电机组可以是与TRU分离并被放置于该TRU外部的TRU发电机组。术语“交流发电机”是指附着于TRS并将机械能转换为电能的机电设备。交流发电机可以与发动机和电池可操作性地连接并可以对该电池进行充电。术语“发电机”是指附着于TRS并将机械能转换为电能的机电设备。术语“最大可允许电源”是指用户定义的由电源供应的电源量、或可以由电源供应的物理最大电源量。用户定义的电源量可以是例如可以由电源供应的并符合特定排放规定的最大电源量。术语“发动机负荷”是指TRS的各部件在特定时间从该TRS的发动机所要求的运行各部件的电源量。
图1示出了用于冷藏运输装置100的TRS 150的一个实施例，该冷藏运输装置100被附着于牵引机120。该牵引机120配置成拖曳该冷藏运输装置100。该冷藏运输装置100包括运输装置125和该TRS 150。该运输装置125可以经由该牵引机120的第五车轮(未示出)被附着于该牵引机120。可弯曲电连接部108可以将该牵引机120的交流发电机(未示出)连接于该TRS150。在某些实施例中，上述可弯曲电连接部108是一个或多个SUZI牌引线。
该TRS 150包括TRU 110和发电机组(“机组”)16。该TRU 110对该运输装置125内的制冷进行控制。该发电机组16与该TRU 110分离、可操作性地连接于该TRU 110并给该TRU 110和该TRS 150的其他部件供电。在某些实施例中，该TRS 150可以包括发电机组16以进行自供电。
该运输装置125包括顶面18、底面20、前壁22、后壁24，以及相对的侧壁26、28。该TRU 110被放置于该运输装置125的前壁22上。该TRS 150配置成传递该空调载货空间30与外部环境之间的热量。
如图1所示，该TRU 110被封闭在壳体32中。该TRU 110与该载货空间30连通并控制该载货空间30中的温度。该TRU 110包括闭合制冷剂回路(未示出)，该闭合制冷剂回路基于从TRS控制器(未示出)接收的指令来调控该空间30的各种操作条件(例如温度、湿度等等)。该制冷剂回路可以由该发电机组16来供电。通常，在该TRS 150的不同部件之中压缩机需要最多能量并且是该发电机组16的发动机(未示出)所示的负荷的主要贡献者。
该发电机组16通常包括发动机(未示出)、燃料容器(未示出)和发电机(未示出)。该发动机可以是内燃机(例如柴油发动机等)、油润滑系统，以及电气系统(均未示出)，上述内燃机可以通常具有冷却系统(例如，水或液体冷却剂系统)。空气过滤系统(未示出)对引入该发动机的燃烧室(未示出)的空气进行过滤。该发动机也可以是专为该TRS 150配置的发动机。该燃料容器与该发动机流体连通以输送燃料供给到该发动机。
可以理解，本申请所描述的各实施例可以用于任何合适的进行温度控制的装置中，例如船上集装箱、载重货车、长途运输的货车舱等。该TRS可以是蒸汽压缩机式制冷系统或能够使用制冷剂、冷板技术等的任何其他合适的制冷系统。
图2示出了根据一个实施例的冷藏运输装置例如图1所示的冷藏运输装置100的TRS 200的框图。该TRS 200可以对运输装置(例如图1中的运输装置125)的载货空间(例如图1中的载货空间30)内部的温度T进行控制。该TRS 200包括TRU 220和可操作性地连接于该TRU 220的发电机组210。该发电机组210配置成给该TRU 220和该TRS 200的其他部件供电。
该发电机组210包括发动机212、发电机213、交流发电机214以及可选的发动机控制装置216。该发动机212可操作性地连接于该TRU 220、该发电机213以及该交流发电机214，并配置成给该TRS 200的部件，例如该TRU220、该发电机213以及该交流发电机214提供电源量多达最大可允许电源供应Pmax。该最大可允许电源供应Pmax可以基于特定排放标准、规定等被预先确定。在某些实施例中，该最大可允许电源供应Pmax可以是预先确定的阈值设置，从而来自该发动机212的排放符合特定排放标准或规定，比如4级排放标准。在某些实施例中，该最大电源供应Pmax可以与该发动机212的每分钟转数(“RPM”)相关联。在某些实施例中，该最大电源供应Pmax可以是可以由该发动机212供应的物理最大电源量。该发动机212可以被指令在期望的或给定的RPM下运行以达到最大电源供应Pmax。在某些实施例中，该最大电源供应Pmax可以是该发动机212可以提供的物理限制。在某些实施例中，该发动机212可以被机械地操控并可以具有高于Pmax的电源供应容量。
在某些实施例中，该TRS 200可以包括可选的纬度传感器(未示出)，上述纬度传感器配置成确定该TRS 200的位置的纬度。该最大可允许电源供应Pmax可以基于该纬度来进行调整。在某些实施例中，当该TRS 200所处的纬度处或高于该纬度处特定排放标准或规定比如4级排放标准不再适用时，该最大可允许电源供应Pmax可以被增加至例如可以由该发动机212供应的物理最大电源量。
在某些实施例中，该发电机213可以将来自该发动机212的机械能转换为电能并且可以从该发动机212请求电源以进行运行。例如，在特定时间该发电机213可以从该发动机212要求的电源量可以被表达为发电机负荷Fgenerator。该发电机213还可操作性地连接于该TRU 220并配置成给该TRS 200的某些部件比如该TRS 200的蒸发器风扇和/或冷凝器风扇提供电气电源。
在某些实施例中，该交流发电机214可以将来自该发动机212的机械能转换为电能并且可以从该发动机212请求电源以进行运行。例如，在特定时间该交流发电机214可以从该发动机212要求的电源量可以被表达为交流发电机负荷Falternator。在某些实施例中，该交流发电机214可以配置成对该TRS200的电池(未示出)进行电气充电。该电池可以给该TRS 200的某些部件比如发动机控制装置216提供电源。在某些实施例中，该交流发电机214可以可操作性地连接于该TRU 220并配置成给该TRS 200的某些部件提供电气电源。
该TRU 220包括蒸发器222、冷凝器224以及压缩机226，上述蒸发器222、冷凝器224以及压缩机226可操作性地连接于TRS控制器230。该TRS控制器230配置成对由该发动机212供给该TRU 220的有效电源量进行控制。上述蒸发器222、冷凝器224以及压缩机226可以从该发动机212请求电源以进行运行。例如，在特定时间上述蒸发器222、冷凝器224以及压缩机226可以从该发动机212要求的电源量可以分别被表达为蒸发器负荷Fevaporator、压缩机负荷Fcompressor以及冷凝器负荷Fcondenser。
在某些实施例中，该压缩机226包括节流阀228，上述节流阀228用于对该压缩机226从该发动机212所要求的运行该压缩机226的电源量(例如压缩机负荷Fcompressor)进行控制。在某些实施例中，当上述节流阀228被关闭时，该压缩机226从该发动机212所要求的运行该压缩机的电源量(例如压缩机负荷Fcompressor)被减少。当该节流阀被打开时，该压缩机226从该发动机212所要求的运行该压缩机226的电源量(例如压缩机负荷Fcompressor)被增加。可以理解，该压缩机226从该发动机212所要求的运行该压缩机226的电源量(例如压缩机负荷Fcompressor)可以通过除节流阀之外的器具进行调整。
在某些实施例中，该TRS 200的各部件会在操作期间消耗能量并归因于能量损耗。该能量损耗可以包括例如经由该TRS 200的传动带、轴承等消耗的能量。可以理解，该能量损耗不限于经由上述传动带、轴承等消耗的能量。该能量损耗可以包括会在该TRS 200的操作期间发生的任何类型的能量损耗，这些类型的能量损耗会消耗由该发动机212供应的一部分电源。从该发动机212要求电源量(例如Floss)以补偿在该TRS 200的操作期间发生的能量损耗。该电源量(例如Floss)可以包括例如Fbearing loss和Fbelt loss。其中Fbearing loss是对经由该TRS 200的一个或多个轴承消耗的能量进行补偿的电源量，Fbelt loss是对经由该TRS 200的传动带消耗的能量进行补偿的电源量。
该TRS 200还包括测量装置240。该测量装置240可以包括分布于该TRS200中的一个或多个传感器。在某些实施例中，上述传感器可以配置成测量该发动机212的实时RPM和该TRS 200的各部件的实时系统负荷参数。然后上述传感器可以基于上述测量结果发送信号到该TRS控制器230。来自该TRS200的各部件的实时电源负荷可以由该TRS控制器230基于来自上述传感器的信号进行估计。上述实时RPM和系统负荷参数可以用于估计实时发动机负荷(例如，由该TRU 220和该TRS 200的其他部件从该发动机212所要求的电源量)。
在某些实施例中，上述实时系统负荷参数可以包括例如该压缩机226的吸入压力、该压缩机226的吸入温度、该压缩机226的排出压力、该压缩机226的排出温度、来自该发电机213的输出电流、来自该交流发电机的输出电流等等。在某些实施例中，实时发动机负荷可以由一个或多个发动机参数来确定，上述发动机参数比如是该发动机的排气温度、该发动机的燃料质量流量、发动机扭矩等等。
当该TRS 200运行时，包括例如该发电机213、该交流发电机214、该蒸发器222、该冷凝器224、该压缩机226等的该TRS 200的各部件可以分别在特定时间从该发动机212供应的有效电源(例如由该发动机212所能看到的来自该TRS 200的各部件的实时电源负荷)要求电源量。来自该TRS 200的各部件的实时电源负荷可以由该TRS控制器230来估计。
在某些实施例中，该TRS控制器230可以接收来自例如该测量装置240的各传感器所测量的实时系统负荷参数。该TRS控制器230然后可以基于所接收的实时系统负荷参数对来自该TRS 220的部件的实时发动机负荷(例如发电机负荷Fgenerator、交流发电机负荷Falternator、压缩机负荷Fcompressor等)进行估计
在某些实施例中，来自该TRS 200的各部件对该发动机212的实时电源量的要求可以由该TRS控制器230基于该TRS 200的各部件的预定义的系统负荷参数进行估计。上述预定义的系统负荷参数可以包括例如高速度蒸发器风扇负荷、低速度蒸发器风扇负荷、高速度冷凝器风扇负荷、低速度冷凝器风扇负荷、经由传动带和/或轴承消耗的能量、考虑部件变化性的安全边际等。在某些实施例中，该TRS控制器230可以预先设置该TRS 200的各部件的预定义的系统负荷参数。来自该TRS 220的部件的实时发动机负荷比如蒸发器负荷Fevaporator、冷凝器负荷Fcondenser、负荷Floss等，可以由该TRS控制器230基于上述预定义的系统负荷参数进行估计。
在某些实施例中，该TRS控制器230可以结合实时系统负荷参数和预先设置的系统负荷参数以对该TRS 200的各部件所要求的实时电源负荷进行估计，该TRS 200的各部件所要求的实时电源负荷例如是发电机负荷Fgenerator、交流发电机负荷Falternator、压缩机负荷Fcompressor、蒸发器负荷Fevaporator、冷凝器负荷Fcondenser、负荷Floss等。
在某些实施例中，上述蒸发器负荷Fevaporator包括例如蒸发器风扇电源Fevaporator fan power。在某些实施例中，上述冷凝器负荷Fcondenser包括例如冷凝器风扇电源Fcondenser fan power。上述蒸发器风扇电源和上述冷凝器风扇电源可以经由例如风扇速度、空气流动特性等来确定。
在某些实施例中，蒸发器负荷Fevaporator、压缩机负荷Fcompressor、Fbearing loss和Fbelt loss中的每一个可以是该发动机的给定RPM和例如载货空间(例如图1中所示的载货空间30)中的温度T的函数。
在某些实施例中，该发电机213从该发动机212所要求的电源量(例如发电机负荷Fgenerator)可以由例如该测量装置240经由对该发电机213的输出电流进行测量来确定。该发电机负荷Fgenerator可以是该发电机213的输出电流、该发电机213的电压和载货空间(例如图1中的载货空间30)内部的温度T的函数。
在某些实施例中，该交流发电机214从该发动机212所要求的电源量(例如交流发电机负荷Falternator)可以由例如该测量装置240经由对该交流发电机214的输出电流进行测量来确定。该交流发电机负荷Falternator可以是该交流发电机的输出电流、该交流发电机的电压和载货空间(例如图1中的载货空间30)内部的温度T的函数。
在某些实施例中，该压缩机226从该发动机212所要求的运行该压缩机226的电源量(例如压缩机负荷Fcompressor)可以作为系统负荷参数例如该发动机的给定RPM、该压缩机226的一个或多个负荷参数、制冷剂的一个或多个性能参数等的函数而由该TRS控制器230进行估计。
在某些实施例中，该压缩机226的负荷参数可以包括例如该压缩机226的吸入压力、该压缩机226的吸入温度、该压缩机226的排出压力、该压缩机226的排出温度、该压缩机226的RPM等。该压缩机226的吸入压力、该压缩机226的吸入温度、该压缩机226的排出压力和该压缩机226的排出温度可以分别由该测量装置240的一个或多个传感器进行测量。
在某些实施例中，该压缩机226的RPM可以经由该压缩机226的带轮比和该发动机212的RPM来确定。在某些实施例中，该压缩机226的RPM可以经由该压缩机226的输入频率和打滑率来确定。
在某些实施例中，制冷剂的性能参数可以包括例如制冷剂的热力学和传输性能，比如比热、压力、温度等。
在某些实施例中，该压缩机226从该发动机212所要求的运行该压缩机226的电源量(例如压缩机负荷Fcompressor)可以由该TRS控制器230基于多项式函数进行估计，上述多项式函数比如是Fcondenser＝a1-(a2×pd)+(a3×RPM+4.11638×10-5×ps2)+(a3×pd2)+(a4×ps×pd)-(a5×ps×pd2)+(a6×ps2×pd2)-(a7×ps2×RPM)+(a8×pd×RPM)+(a9×pd×RPM2)-(a10×pd2×RPM2)+(a12×ps×pd×RPM)，其中a1到a12为与该TRS 200相关的参数并会基于该TRS 200的各部件而改变，ps是该压缩机的吸入压力，pd是该压缩机的排出压力，以及RPM是该发动机的给定RPM。可以理解，在其他实施例中，该压缩机负荷Fcompressor可以基于该发动机的给定RPM进行估计，而该压缩机的吸入压力和排出压力可以基于除多项式函数以外的函数。
在某些实施例中，该发动机在给定RPM下的发动机负荷可以由该TRS控制器230通过计算来自该TRS 200的各部件的各实时电源负荷的总和来进行估计。在某些实施例中，该发动机的负荷可以通过计算例如Fevaporator,Fcondenser,Fcompressor,Fgenerator,Falternator,Floss等的总和来进行估计。
在某些实施例中，来自该TRS 200的发动机负荷(FTRS-LOAD)可以由该TRS控制器230通过以下方程式来进行估计
FTRS-LOAD＝Fevaporator+Fcondenser+Fcompressor+Fbearing loss+Fbelt loss+Fgenerator+Falternator+Freserve power
其中，Fevaporator是该蒸发器222从该发动机212所要求的电源量，Fcompressor是该压缩机226从该发动机212所要求的电源量，Fcondenser是该冷凝器224从该发动机212所要求的电源量，Fgenerator是该发电机213从该发动机212所要求的电源量，Falternator是该交流发电机214从该发动机212所要求的电源量，Fbearing loss+Fbelt loss是对经由该TRS 200的传动带和轴承消耗的能量进行补偿的电源量，以及Freserve power是相应于额外的考虑部件变化性的安全边际的电源负荷。
所估计的发动机负荷FTRS-LOAD然后可以由该TRS控制器230与该发动机的212的最大可允许电源供应Pmax进行比较。当该估计的发动机负荷FTRS-LOAD高于该最大可允许电源供应Pmax时，该发动机负荷FTRS-LOAD可以通过例如减少压缩机负荷Fcompressor、发电机负荷Fgenerator和/或交流发电机负荷Falternator中的一个或多个而被减少。当该估计的发动机负荷FTRS-LOAD低于该最大可允许电源供应Pmax时，该发动机负荷FTRS-LOAD可以通过例如增加压缩机负荷Fcompressor和/或交流发电机负荷Falternator而被增加。这样，该实时发动机负荷FTRS-LOAD可以被保持于大约该发动机212的最大可允许电源供应Pmax。该发动机212可以提供最大发动机性能，同时符合特定排放规定或标准。
在某些实施例中，Fcompressor可以是FTRS-LOAD的主要部分，Fgenerator+Falternator可以是FTRS-LOAD的次要部分，Fevaporator+Fcondenser可以是FTRS-LOAD的第三重要部分，而Fbearing loss+Fbelt loss可以是FTRS-LOAD的最不重要部分。在某些实施例中，该FTRS-LOAD的各构成要素，即该TRS 200的各部件所要求的各电源量可以是用户定义的并根据用户需求进行调整。
在某些实施例中，该发动机负荷FTRS-LOAD可以通过调整压缩机负荷Fcompressor、发电机负荷Fgenerator和交流发电机负荷Falternator中的一个或多个来进行调整。在其他实施例中，该发动机负荷FTRS-LOAD可以通过调整除压缩机226、发电机213和交流发电机214以外的该TRS 200的部件从该发动机212所要求的有效电源量来进行调整。
在某些实施例中，当所估计的发动机负荷FTRS-LOAD高于该最大可允许电源供应Pmax时，该发动机负荷FTRS-LOAD可以通过降低发电机负荷Fgenerator和/或交流发电机负荷Falternator同时保持压缩机负荷Fcompressor来进行调整。在某些实施例中，用于给电池进行充电的交流发电机214的交流发电机输出电流可以被减少以补偿来自该压缩机226的电源需求。在某些实施例中，该发电机213的发电机输出电流可以被限制于上水平以下以使得更多来自该发动机212的电源能够被供应至该压缩机226.
在某些实施例中，该压缩机负荷Fcompressor可以通过例如经由该TRS控制器230的控制打开或关闭上述节流阀228来进行调整。在某些实施例中，该发电机负荷Fgenerator可以通过例如经由该TRS控制器230的控制对发电机输出电流进行控制来进行调整。在某些实施例中，该交流发电机负荷Falternator可以通过例如经由该TRS控制器230的控制对交流发电机输出电流进行控制来进行调整。
图3A示出了根据一个实施例的对由该发动机212供给该TRS 200的有效发动机电源进行控制的方法300的流程图。在310处，该发动机212的RPM和实时系统负荷参数由该测量装置240进行测量。在某些实施例中，上述实时系统负荷参数可以包括例如该压缩机226的吸入压力、该压缩机226的吸入温度、该压缩机226的排出压力、该压缩机226的排出温度、该压缩机226的RPM等等。可选地，在某些实施例中，上述实时系统负荷参数还可以包括该发电机213的输出电流和/或该交流发电机214的输出电流。该方法然后进入到320。
在320处，在所测量的RPM下的该发动机212的最大可允许电源供应Pmax由例如该TRS控制器230来确定。该最大可允许电源供应Pmax可以根据特定排放规定来确定。该最大可允许电源供应Pmax可以是所测量的该发动机212的RPM的函数。在某些实施例中，该TRS控制器230可以接收所测量的该发动机212的RPM并基于该RPM确定该最大可允许电源供应Pmax。在某些实施例中，该最大可允许电源供应Pmax可以由该TRS控制器230预先设置。该方法然后进入到330。在某些实施例中，该最大可允许电源供应Pmax可以是可以由该发动机212供应的物理最大电源量。
在330处，在所测量的RPM下的发动机负荷FTRS-LOAD由例如该TRS控制器230进行估计。在某些实施例中，该发动机负荷FTRS-LOAD可以由该TRS控制器230通过以下方程式来进行估计
FTRS-LOAD＝Fevaporator+Fcondenser+Fcompressor+Fbearing loss+Fbelt loss+Fgenerator+Falternator+Freserve power
其中，Fevaporator是该蒸发器222从该发动机212所要求的运行该蒸发器222的电源量，Fcompressor是该压缩机226从该发动机212所要求的运行该压缩机226的电源量，Fcondenser是该冷凝器224从该发动机212所要求的运行该冷凝器224的电源量，Fgenerator是该发电机213从该发动机212所要求的电源量，Falternator是该交流发电机214从该发动机212所要求的电源量，Fbearing loss+Fbelt loss是对由该TRS 200的传动带和轴承消耗的能量进行补偿的电源量，以及Freserve power是相应于额外的考虑部件变化性的安全边际的电源负荷。Fevaporator,Fcondenser,Fcompressor,Fbearing loss+Fbelt loss,Fgenerator,Falternator,Freserve power中的每一个可以分别由该TRS控制器230进行估计。该方法300然后进入到340。
在340处，在所测量的RPM下的该发动机212的最大电源Pmax和在所测量的RPM下的发动机负荷FTRS-LOAD由该TRS控制器230进行比较。该方法300然后进入到350。
在350处，该TRS控制器230确定由该TRS 200的TRU 220、发电机213、交流发电机214和/或其他部件所要求的有效电源量(例如实时发动机负荷FTRS-LOAD)是否在关于该最大电源Pmax预先确定的窗口内。这是确定该实时发动机负荷FTRS-LOAD是否超过或低于预先确定的限制。在一个实施例中，该TRS控制器230确定该实时发动机负荷FTRS-LOAD与该最大电源Pmax之间的差异或|FTRS-LOAD-Pmax|是否大于预先确定的值V。如果该实时发动机负荷FTRS-LOAD在该预先确定的窗口范围外(例如，该实时发动机负荷FTRS-LOAD与该最大电源Pmax之间的差异大于预先确定的值V)，该方法300进入到355。如果该实时发动机负荷FTRS-LOAD在该预先确定的窗口内(例如，该实时发动机负荷FTRS-LOAD与该最大电源Pmax之间的差异不大于预先确定的值V)，上述方法进入到380。在某些实施例中，上述预先确定的值V大约为零。在其他实施例中，对于该发动机负荷预先确定的窗口可以被定义为(Pmax–V1)≤FTRS-LOAD≤(Pmax+V2)，其中V1和V2可以具有不同值。
在355处，当该实时发动机负荷FTRS-LOAD在该预先确定的窗口范围外时，该TRS控制器230确定该实时发动机负荷FTRS-LOAD是高于还是低于该最大电源Pmax。如果该实时发动机负荷FTRS-LOAD高于该最大电源Pmax(例如FTRS-LOAD-Pmax>V)，该方法300进入到360或可选的360”。该方法300是进入到360还是进入到可选的36”还是360和360”都进入可以由例如用户需求来确定。如果该实时发动机负荷FTRS-LOAD低于该最大电源Pmax(例如Pmax-FTRS-LOAD>V)，该方法300进入到370。
在360处，该TRS 200的各部件所要求的电源量高于来自该发动机212的可允许电源供应的上限(即，该TRS 200所要求的电源量大于可以由在给定RPM下的发动机212供应的最大可允许电源量)，该TRS控制器230减少该TRS 200的各部件从该发动机212所要求的电源量并减少该发动机负荷FTRS-LOAD。在某些实施例中，该压缩机226、该蒸发器222的蒸发器风扇、该冷凝器224的冷凝器风扇和/或制冷剂的质量流量可以减速以减少该TRS 200的各部件从该发动机212所要求的电源量。在某些实施例中，该发动机负荷FTRS-LOAD可以在不减少该TRS 200的其他部件比如压缩机226所要求的电源量的情况下通过减少该交流发电机214从该发动机212所要求的对该TRS 200的电池进行充电的电源量例如交流发电机负荷Falternator而被减少。在某些实施例中，该发动机负荷FTRS-LOAD可以在不减速该TRS 200的其他部件比如压缩机226的情况下通过限制该发电机213的输出电流来减少该发电机负荷Fgenerator而被减少。该方法300然后进入到310。
在360处，该TRS控制器230可以以各种方式减少该TRS 200的各部件从该发动机212所要求的电源量并减少该发动机负荷FTRS-LOAD。在某些实施例中，该TRS控制器230可以同时减少该TRS 200的一个或多个部件所要求的电源量。在某些实施例中，在360处，在不减少该TRS 200的其他部件所要求的电源量的情况下，该TRS控制器230可以先减少该TRS 200的第一部件比如压缩机226所要求的电源量。然后该TRS控制器230确定该实时发动机负荷FTRS-LOAD是否在关于该最大电源Pmax预先确定的窗口内。当该TRS 200的各部件所要求的电源量仍然高于来自该发动机212的可允许电源供应的上限时，该TRS控制器230可以进一步减少该第一部件所要求的电源量，或减少该TRS 200的第二部件所要求的电源量。
在可选的360”处，该TRS控制器230通过减少例如该交流发电机214从该发动机212所要求的对该TRS 200的电池进行充电的电源量来减少该发动机负荷FTRS-LOAD。该方法300然后进入到310。虽然图3A的实施例示出了可选的360”，可以理解，在某些实施例中，该TRS控制器230可以通过在360处减少该TRS 200的各部件从该发动机212所要求的电源量并同时通过在360”处减少例如该交流发电机214从该发动机212所要求的对该TRS 200的电池进行充电的电源量来减少该发动机负荷FTRS-LOAD。
在370处，该TRS 200的各部件所要求的电源量低于来自该发动机212的可允许电源供应的下限(即，可以由在给定RPM下的发动机212供应的最大可允许电源量实质上大于该TRS 200所要求的电源量)，该TRS控制器230增加该压缩机226从该发动机212所要求的电源量并增加该发动机负荷FTRS-LOAD。在某些实施例中，该发动机负荷FTRS-LOAD可以通过增加例如压缩机226、发电机213和交流发电机214中的一个或多个从该发动机212所要求的电源量、或通过增加该TRS 200的其他部件从该发动机212所要求的电源量而被增加。该方法300然后进入到310。
当该实时发动机负荷FTRS-LOAD在关于该最大电源Pmax预先确定的窗口内(即，可以由在给定RPM下的发动机212供应的最大可允许电源量实质上与该TRS 200所要求的电源量相同)时，该方法300进入到380。在某些实施例中，当该方程式|FTRS-LOAD-Pmax|≤V被满足时，该实时发动机负荷FTRS-LOAD在关于该最大电源Pmax预先确定的窗口内。在380处，该发动机212给该TRS200供应有效电源量。在某些实施例中，由该发动机212供给该TRS 200的电源量可以实质上等同于该发动机负荷FTRS-LOAD。
图3B示出了根据另一个实施例的对由该发动机212供给该TRS 200的有效发动机电源进行控制的方法300’的流程图。在310’处，该发动机212的RPM和实时系统负荷参数由该测量装置240进行测量。在某些实施例中，上述实时系统负荷参数可以包括例如该压缩机226的吸入压力、该压缩机226的吸入温度、该压缩机226的排出压力、该压缩机226的排出温度、该压缩机226的RPM等等。可选地，在某些实施例中，上述实时系统负荷参数还可以包括该发电机213的输出电流和/或该交流发电机214的输出电流。该方法300’然后进入到320’。
在320’处，在所测量的RPM下的该发动机212的最大可允许电源供应Pmax由例如该TRS控制器230来确定。该最大可允许电源供应Pmax可以根据特定排放规定来确定。该最大可允许电源供应Pmax可以是所测量的该发动机212的RPM的函数。在某些实施例中，该TRS控制器230可以接收所测量的该发动机212的RPM并基于该RPM确定该最大可允许电源供应Pmax。在某些实施例中，该最大可允许电源供应Pmax可以由该TRS控制器230预先设置。该方法然后进入到330。
在330’处，在所测量的RPM下的发动机负荷FTRS-LOAD由例如该TRS控制器230进行估计。在某些实施例中，该发动机负荷FTRS-LOAD可以由该TRS控制器230通过以下方程式来进行估计
FTRS-LOAD＝Fevaporator+Fcondenser+Fcompressor+Fbearing loss+Fbelt loss+Fgenerator+Falternator+Freserve power
其中，Fevaporator是该蒸发器222从该发动机212所要求的运行该蒸发器222的电源量，Fcompressor是该压缩机226从该发动机212所要求的运行该压缩机226的电源量，Fcondenser是该冷凝器224从该发动机212所要求的运行该冷凝器224的电源量，Fgenerator是该发电机213从该发动机212所要求的电源量，Falternator是该交流发电机214从该发动机212所要求的电源量，Fbearing loss+Fbelt loss是对由该TRS 200的传动带和轴承消耗的能量进行补偿的电源量，以及Freserve power是相应于额外的考虑部件变化性的安全边际的电源负荷。Fevaporator,Fcondenser,Fcompressor,Fbearing loss+Fbelt loss,Fgenerator,Falternator,Freserve power中的每一个可以分别由该TRS控制器230进行估计。该方法300’然后进入到340’。
在340’处，在所测量的RPM下的该发动机212的最大电源Pmax和在所测量的RPM下的发动机负荷FTRS-LOAD由该TRS控制器230进行比较。该方法300’然后进入到350’。
在350’处，该TRS控制器230确定由该TRS 200的TRU 220、交流发电机214和/或其他部件所要求的有效电源量(例如实时发动机负荷FTRS-LOAD)是否在关于该最大电源Pmax预先确定的窗口内。这是确定该实时发动机负荷FTRS-LOAD是否超过或低于预先确定的限制。在一个实施例中，该TRS控制器230确定该实时发动机负荷FTRS-LOAD与该最大电源Pmax之间的差异或|FTRS-LOAD-Pmax|是否大于预先确定的值V。如果该实时发动机负荷FTRS-LOAD在该预先确定的窗口范围外(例如，该实时发动机负荷FTRS-LOAD与该最大电源Pmax之间的差异大于预先确定的值V)，该方法300’进入到355。如果该实时发动机负荷FTRS-LOAD在该预先确定的窗口内(例如，该实时发动机负荷FTRS-LOAD与该最大电源Pmax之间的差异不大于预先确定的值V)，上述方法进入到380。在某些实施例中，上述预先确定的值V大约为零。在其他实施例中，对于该发动机负荷预先确定的窗口可以被定义为(Pmax–V1)≤FTRS-LOAD≤(Pmax+V2)，其中V1和V2可以具有不同值。
在355’处，当该实时发动机负荷FTRS-LOAD在该预先确定的窗口范围外时，该TRS控制器230确定该实时发动机负荷FTRS-LOAD是高于还是低于该最大电源Pmax。如果该实时发动机负荷FTRS-LOAD高于该最大电源Pmax(例如FTRS-LOAD-Pmax>V)，该方法300’进入到360’。如果该实时发动机负荷FTRS-LOAD低于该最大电源Pmax(例如Pmax-FTRS-LOAD>V)，该方法300’进入到370’。
在360’处，该TRS 200的各部件所要求的电源量高于来自该发动机212的可允许电源供应的上限(即，该TRS 200所要求的电源量大于可以由在给定RPM下的发动机212供应的最大可允许电源量)，该TRS控制器230关闭节流阀228以减少该压缩机226从该发动机212所要求的运行该压缩机226的电源量例如压缩机负荷Fcompressor并减少该发动机负荷FTRS-LOAD。可以理解，在其他实施例中，该发动机负荷FTRS-LOAD可以通过减少该交流发电机214从发动机212所要求的电源量例如交流发电机负荷Falternator、或通过减少该TRS200的其他部件从该发动机212所要求的电源量而被减少。该方法300’然后进入到310’。
在370’处，该TRS 200的各部件所要求的电源量低于来自该发动机212的可允许电源供应的下限(即，可以由在给定RPM下的发动机212供应的最大可允许电源量实质上大于该TRS 200所要求的电源量)，该TRS控制器230打开节流阀228以增加该压缩机226从该发动机212所要求的运行该压缩机226的电源量例如压缩机负荷Fcompressor并增加该发动机负荷FTRS-LOAD。可以理解，在其他实施例中，该发动机负荷FTRS-LOAD可以通过增加该交流发电机214从该发动机212所要求的电源量例如交流发电机负荷Falternator、或通过增加该TRS 200的其他部件从该发动机212所要求的电源量而被增加。该方法300’然后进入到310’。
当该实时发动机负荷FTRS-LOAD在关于该最大电源Pmax预先确定的窗口内(即，可以由在给定RPM下的发动机212供应的最大可允许电源量实质上与该TRS 200所要求的电源量相同)时，该方法300’进入到380’。在某些实施例中，当该方程式|FTRS-LOAD-Pmax|≤V被满足时，该实时发动机负荷FTRS-LOAD在关于该最大电源Pmax预先确定的窗口内。在380’处，该发动机212给该TRS 200供应有效电源量。在某些实施例中，由该发动机212供给该TRS 200的电源量可以实质上等同于该发动机负荷FTRS-LOAD。
可选地，在某些实施例中，上述方法300和/或300’可以进一步包括通过将上述方程式应用于控制回路中使由该发动机供应的驱动该TRS的电源量保持稳定的步骤。该控制回路可以是例如比例积分微分(PID)控制回路。
各方面
需注意的是，以下各方面1－20中的任何一个可以与各方面21－24中的任何一个相结合。
方面1.一种对由发动机供给运输制冷系统(TRS)的有效发动机电源量进行自动控制的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
确定由所述发动机供应的用于操作所述TRS的最大可允许电源量；
估计所述发动机的发动机负荷；
获取由所述发动机供应的最大可允许电源量与所述发动机负荷之间的差异；以及
基于所述差异来调整所述发动机负荷。
方面2.根据方面1所述的方法，其特征在于，估计所述发动机的发动机负荷的步骤中包括以下步骤：
计算所述TRS的一个或多个部件所要求的系统负荷的总和。
方面3.根据方面2所述的方法，其特征在于，所述系统负荷包括压缩机负荷、交流发电机负荷、发电机负荷、蒸发器负荷、冷凝器负荷以及对能量消耗进行补偿的电源量中的一个或多个。
方面4.根据方面1－3中任一项所述的方法，其特征在于，调整所述发动机负荷的步骤中包括以下步骤：
当所述差异在预先确定的窗口内时，由所述发动机供应电源量以驱动所述TRS，所述电源量与所述发动机负荷相等；以及
当所述差异在所述预先确定的窗口范围之外时，调整所述发动机负荷从而使所述差异在所述预先确定的窗口内。
方面5.根据方面1－4中任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
测量所述发动机的每分钟转数(RPM)以确定在所测量的RPM下的最大可允许电源量，并估计在所测量的RPM下的发动机负荷。
方面6.根据方面1－5中任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
确定一个或多个预定义的系统负荷参数以估计所述发动机负荷，所述一个或多个预定义的系统负荷参数包括压缩机的压缩机负荷、蒸发器风扇的蒸发器风扇电源负荷、冷凝器风扇的冷凝器风扇电源负荷以及经由传动带和轴承消耗的能量中的至少一个参数。
方面7.根据方面1－6中任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
确定发电机的发电机负荷以估计所述发动机负荷。
方面8.根据方面1－7中任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
确定交流发电机的交流发电机负荷以估计所述发动机负荷。
方面9.根据方面1－8中任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
测量实时系统负荷参数以估计所述发动机负荷。
方面10.根据方面9所述的方法，其特征在于，测量实时系统负荷参数的步骤中包括以下步骤：
测量所述压缩机的压缩机吸入压力、压缩机吸入温度、压缩机排出压力以及压缩机排出温度中的至少一个以确定压缩机负荷。
方面11.根据方面9－10中任一项所述的方法，其特征在于，测量实时系统负荷参数的步骤中包括以下步骤：
测量发电机输出电流以确定所述发电机的发电机负荷。
方面12.根据方面9－11中任一项所述的方法，其特征在于，测量实时系统负荷参数的步骤中包括以下步骤：
测量交流发电机输出电流以确定所述交流发电机的交流发电机负荷。
方面13.根据方面1－12中任一项所述的方法，其特征在于，调整所述发动机负荷的步骤中包括以下步骤：
当所述发动机负荷大于由所述发动机供应的最大可允许电源量时，减少所述TRS的一个或多个部件所要求的电源量。
方面14.根据方面1－13中任一项所述的方法，其特征在于，调整所述发动机负荷的步骤中包括以下步骤：
当所述发动机负荷大于由所述发动机供应的最大可允许电源量时，在不减速所述TRS的压缩机的情况下减少交流发电机所要求的用于给电池进行充电的电源量以减少所述发动机负荷。
方面15.根据方面1－14中任一项所述的方法，其特征在于，调整所述发动机负荷的步骤中包括以下步骤：
当所述发动机负荷大于由所述发动机供应的最大可允许电源量时，关闭节流阀以减少所述发动机负荷；以及
当所述发动机负荷小于由所述发动机供应的最大可允许电源量时，打开所述节流阀以增加所述发动机负荷。
方面16.根据方面1－15中任一项所述的方法，其特征在于，调整所述发动机负荷的步骤中包括以下步骤：
经由改变节流阀的位置安排、压缩机吸入压力、压缩机吸入温度、压缩机排出压力、压缩机排出温度以及压缩机质量流量中的至少一个来进行调整。
方面17.根据方面1－16中任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
测量载货空间内的温度以估计所述发动机负荷。
方面18.根据方面1－17中任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
通过将方程式应用于控制回路以使由所述发动机供应的驱动所述TRS的电源量保持稳定。
方面19.根据方面18所述的方法，其特征在于，所述控制回路是比例积分微分(PID)控制回路。
方面20.根据方面1－19中任一项所述的方法，其特征在于，所述TRS的部件包括压缩机、冷凝器、蒸发器、发电机以及交流发电机中的一个或多个。
方面21.一种对由发动机供给运输制冷系统(TRS)的有效发动机电源量进行自动控制的系统，其特征在于，所述系统包括：
TRS控制器，所述TRS控制器配置成确定由所述发动机供应的用于操作所述TRS的最大可允许电源量；
所述TRS控制器配制成通过计算所述TRS的部件所要求的系统负荷的总和来估计所述发动机的发动机负荷；
所述TRS控制器配置成获取由所述发动机供应的最大可允许电源量与所述发动机负荷之间的差异；以及
所述TRS控制器配置成基于由所述发动机供应的最大可允许电源量与所述发动机负荷之间的差异来调整所述发动机负荷。
方面22.根据方面21所述的系统，其特征在于，所述系统负荷包括压缩机负荷、交流发电机负荷、发电机负荷、蒸发器负荷、冷凝器负荷以及对能量消耗进行补偿的电源量中的一个或多个。
方面23.根据方面21－22中任一项所述的系统，其特征在于，还包括测量装置，所述测量装置配置成测量所述发动机的每分钟转数(RPM)，所述TRS控制器确定在所测量的RPM下的最大可允许电源量并估计在所测量的RPM下的发动机负荷。
方面24.根据方面23所述的系统，其特征在于，所述测量装置包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器配置成测量实时系统负荷参数，所述TRS控制器基于所测量的实时系统负荷参数来估计所述发动机负荷。
对于前面所述，应当理解，在不偏离本发明范围的情况下，可以在细节上进行修改，特别是在所使用的结构材料和各部件的形状、尺寸和布置等事项上。说明书及所描绘的各实施例意欲被视为仅是示例性的，而权利要求书的广泛含义表明本发明真正的范围和精神。

Claims (16)

1.一种对由发动机供给运输制冷系统(TRS)的有效发动机电源量进行自动控制的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
确定由所述发动机供应的用于操作所述TRS的最大可允许电源量；
通过计算所述TRS的部件所要求的系统负荷的总和来估计所述发动机的发动机负荷；
获取由所述发动机供应的最大可允许电源量与所述发动机负荷之间的差异；
当所述差异在预先确定的窗口内时，由所述发动机供应电源量以驱动所述TRS，所述电源量与所述发动机负荷相等；以及
当所述差异在所述预先确定的窗口范围之外时，调整所述发动机负荷从而使所述差异在所述预先确定的窗口内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
测量所述发动机的每分钟转数(RPM)以确定在所测量的RPM下的最大可允许电源量，并估计在所测量的RPM下的发动机负荷。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
确定一个或多个预定义的系统负荷参数以估计所述发动机负荷，所述一个或多个预定义的系统负荷参数包括压缩机的压缩机负荷、蒸发器风扇的蒸发器风扇电源负荷、冷凝器风扇的冷凝器风扇电源负荷以及经由传动带和轴承消耗的能量中的至少一个参数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
确定交流发电机负荷以估计所述发动机负荷。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
测量实时系统负荷参数以估计所述发动机负荷。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，测量实时系统负荷参数的步骤中包括以下步骤：
测量所述压缩机的压缩机吸入压力和压缩机排出压力以确定压缩机负荷。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，测量实时系统负荷参数的步骤中包括以下步骤：
测量交流发电机输出电流以确定所述交流发电机的交流发电机负荷。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调整所述发动机负荷的步骤中包括以下步骤：
当所述发动机负荷大于由所述发动机供应的最大可允许电源量时，关闭节流阀以减少所述发动机负荷；以及
当所述发动机负荷小于由所述发动机供应的最大可允许电源量时，打开所述节流阀以增加所述发动机负荷。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调整所述发动机负荷的步骤中包括以下步骤：
经由改变节流阀的位置安排、压缩机吸入压力、压缩机质量流量以及压缩机排出压力来进行调整。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
测量载货空间内的温度以估计所述发动机负荷。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
通过将方程式应用于控制回路以使由所述发动机供应的驱动所述TRS的电源量保持稳定。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述控制回路是比例积分微分(PID)控制回路。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述TRS的部件包括压缩机、冷凝器、蒸发器以及交流发电机中的一个或多个。
14.一种对由发动机供给运输制冷系统(TRS)的有效发动机电源量进行自动控制的系统，其特征在于，所述系统包括：
TRS控制器，所述TRS控制器配置成确定由所述发动机供应的用于操作所述TRS的最大可允许电源量；
所述TRS控制器配制成通过计算所述TRS的部件所要求的系统负荷的总和来估计所述发动机的发动机负荷；
所述TRS控制器配置成获取由所述发动机供应的最大可允许电源量与所述发动机负荷之间的差异；以及
所述TRS控制器配置成基于由所述发动机供应的最大可允许电源量与所述发动机负荷之间的差异来调整所述发动机负荷。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述系统还包括测量装置，所述测量装置配置成测量所述发动机的每分钟转数(RPM)，所述TRS控制器确定在所测量的RPM下的最大可允许电源量并估计在所测量的RPM下的发动机负荷。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述测量装置包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器配置成测量实时系统负荷参数，所述TRS控制器基于所测量的实时系统负荷参数来估计所述发动机负荷。
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