CN108291760A - 便携式冰箱及其使用方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于运输药物或其他有价值、温度敏感材料的便携式冷冻系统。系统可以通过板上蜂窝调制解调器随着互联网连接使用GPS定位技术来提供绝对全球定位，所述蜂窝调制解调器允许在使用装置期间与温度和运输数据的云通信。冰箱可由可充电电池组供电，所述可充电电池组可以通过对AC市电电源的连接或对包括在装置中的光伏板的连接而被再充电。可以通过真空隔热板构造来将隔热容器保持在恒定温度。可以通过使用热电冷却模块来冷却装置，所述热电冷却模块被耦合到隔热室，并与具有热管和系统风扇的热交换器配对。装置可以通过所包括的图形用户界面显示器通过触摸或按钮来操作，或可以由远程计算机通过所述云经由蜂窝连接来访问和控制。

Description

便携式冰箱及其使用方法

相关申请数据

本申请涉及2015年5月13日提交的美国临时申请第62/161,173号和2015年11月10日提交的美国临时申请第62/253,272号，其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

公开了一种便携式冰箱，更具体地公开了一种便携式热电冰箱，其具有在运输温度敏感材料时有用的伴随温度监测特征。

背景技术

可在各种实施例中使用便携式冷却箱和冰箱。

对受控温度运输系统的需要存在于很多使用领域，但最明显的莫过于是将拯救生命的疫苗运输到世上遥远的位置。如果这些疫苗的温度升得太高或降至零度以下，可使疫苗永久无效，从而使它们在接种对抗疾病时变得无用，并且在某些情况下使得使用它们不安全。因此，在世上没有持续电力的较不发达国家和世上其他遥远部分中，对冷冻药物的需要是严重的问题。

运输拯救生命的疫苗时，需要监测疫苗在运输途中的温度。世界卫生组织规定大多数疫苗应保持在摄氏2至8度的安全冷却范围中。用于运输项目的冷却箱缺乏恒定、可靠的监测系统，产生了所运输药物的安全性的不确定性，很多时候在该药物中产生了保持在安全范围内不会产生的、必须要除掉的废物，并且在没有更好方法监测运输装置的内容物的温度的方法的情况下，有时需要冗余和无效的冷却方法来确保保持在安全范围。在这种情况下，需要对接近运输途中的药物或物品的内部温度和装置正在经历的周边温度进行恒定监测。

由于需要具有容易获得和保持在一定温度的药物，许多年来隔热容器已用于将疫苗和其他类似药物运输到使用现场。然而，大多数这样的装置是填充有冰块或冷冻凝胶包的被动式隔热容器，其依赖于独立的冷冻系统进行再冷冻。因此，仍然需要一种用于运输需要温度控制的物品的独立、小巧和便携的冷却存储系统。

发明内容

公开了一种可用作药物或温度敏感物质传输装置的便携式冰箱，其可以保持适当的温度以防止所运输的物品变坏或损坏。还公开了在离网(off-grid)地点或没有AC市电电力对电子装置供电时，使用电池电力提供冰冻。冰箱中的电池通过连接到AC市电电力(例如连接至来自电厂的城市电网电力或发电机的壁装电源插座)、冰箱上的一个或多个光伏板或其组合来进行充电。冰箱可具有高效、真空隔热板构造，例如运输持久低温保持容器。此外，冰箱可具有板上微控制器和图形用户界面，其允许管理和接触监测存储室的内部温度和外部温度，确定余下电池电量的能力，以及通过使用GPS模块的位置和通过蜂窝调制解调器连接对互联网云的通信。

因此，本文描述了一种便携式医疗存储装置，包括由真空隔热板包围的隔热容器；热电冷却器，其与隔热容器热连通，并通过与热交换器和风扇组件接触而冷却；电池能量源，其通过连接到AC市电或通过使用由所包括的光伏模块产生的能量而被充电；微控制器板上控制系统，其包括用于定位服务的GPS和用于与互联网网络通信和同时呈现系统性能的蜂窝连接。

另外，本文描述了一种便携式医疗存储装置，其包括具有隔热门的隔热容器；由隔热容器包围的内腔；与冷却组件热连通的冷却组件，其包括冷板、导热构件、热电冷却器、具有热管管道的散热器，以及风扇；温度传感器，用于感测容器内的温度；以及微控制器和控制输入面板，其与热电冷却器、温度传感器和电池电通信。

还公开了一种冷冻单元系统，其可具有便携式冷冻单元和与所述便携式冷冻单元数据通信的远程计算机。冷冻单元可具有隔热的内部空间。所述单元可小于22千克。便携式冷冻单元可具有电池、位置传感器、电信无线装置，以及一个或多个温度计，所述温度计被配置为测量所述单元外的周边温度和内部空间内的内部温度。所述单元可具有存储器，其存储关于内部空间的内容物的数据。

位置传感器可具有GPS接收器。电信无线装置可具有蜂窝调制解调器。蜂窝调制解调器可具有GSM调制解调器。

公开了一种使用冷冻单元系统的方法。方法可包括由远程计算机计算冷冻单元的运行寿命的剩余时间。运行寿命可包括所述单元余下的时间量，内部空间在所述时间量中将保持在期望的温度以上。方法还可包括由远程计算机计算到达所述单元的期望的目的地的路线(即行进路径)。

方法还可包括计算所述单元的范围。所述范围可以是用运行寿命的剩余时间、路线的长度和所述单元的历史速度来计算的。

还公开了一种冷冻单元系统，其可具有位于组件中心的冷室，所述组件具有以直接接触固定到所述室的热电模块，其中所述接触可允许将热力从冷室传走的立即传导。系统可具有真空隔热板，其包围冷室，并以形成紧密密封和良好隔热的环境的方式布置。热电模块可以与导热板机械接触，所述导热板包括用于通过空气循环进行传导冷却的翅片和将热力从所述板传导到较大的热交换器的热管。热交换器可被耦合到风扇，所述风扇可使冷却空气在热交换器的翅片上循环以冷却系统。系统可具有连接到冷室和热交换器的热探针。热探针可暴露于周边环境或温度，从而允许监测系统温度或温度状态。这些温度状态转而可被系统微处理器监测，并用作冷却算法的输入，冷却算法可在由系统外壳中的可充电电池供电时为冷室提供最大量的冷却时间。

冷室可由金属制成，例如铝片金属。真空隔热板可形成于轮廓或冷室，并以闭孔泡沫或聚合物带密封在边缘处。

用于运行热电冷却模块的算法可被优化以在使用来自系统中的可充电电池的电力运行时提供最长持续时间的冷却时间。所述算法可允许所述单元在设定温度或温度范围内运行并在开启和关闭状态之间进行脉冲，从而将平均温度保持在期望的范围内，同时在一段时间内使用最小量来自电池的电力。

系统微处理器可感测对AC市电电力的连接，并在运行热电冷却模块以冷却冷室同时寻求对电池组充电。

热电冷却模块能以较高的能量状态运行，从而将所述单元快速冷却至设定温度范围的低端。

当系统从AC市电电力移除并仅以电池电力运行时，控制热电模块电力状态的算法可调节对冷却模块的供电，从而节省更多电力，但仍在指定的温度范围内运行最长的可能的保持时间。

此外，公开了一种冷冻系统的冷却方法，其可包括以来自电源的电力对热电冷却模块进行脉冲，所述电源由电池组或AC市电电力供电，并且然后被转换为热电模块使用的DC能量。热电模块可由运行软件算法的微处理器控制，其监测由板上温度监测探针所提供的温度。所述软件可确定在任何给定时间要输送给热电模块的最佳电力，从而平衡对快速冷却冷室、保存电池组中的电量，以及冷室中的冷保持温度的一致性的要求。

软件算法可响应于外部电力的存在而对电源的输出进行调节，从而减少电池消耗并保持热电模块以适当的速度运行，以维持冰箱的内部空间中的设定温度，所述外部电力由AC市电连接、来自PV太阳能板的DC源连接或车辆中的DC电连接、来自电池组的DC电力或其组合提供。

软件算法可通过监测热电模块的响应时间、周边温度和电池充电状态来随着使用时间改善。

软件算法可监测电池充电状态，并调高对热电模块的供电，直至来自系统的温度读数在系统的温度设置之外，并且软件可进而向系统发出信号以发出任何警报，以通知装置的用户或装置性能的远程监测器预定温度范围已被转换。

附图说明

图1a至1e分别是一个示例的便携式冷冻单元在打开(图1a)和关闭(图1b至1d)配置的等距透视图、前视图、右视图、后视图和俯视图。

图1a′是一个示例的冰箱的摄影图像。

图1a″是处于打开门的配置的一个示例的冰箱的内部空间和周围部件的摄影图像的特写图。

图2是以移除配置示出的顶盖和光伏板的等距视图。

图3a示出了没有隔热板包围的隔热容器。在图的底部示出了电源包，其包含可充电电池、充电控制器和其他电源电子设备。图3b示出了包围隔热容器的真空隔热板组件。图3C示出了隔热门与隔热容器的连接。

图4a是一个示例的便携式冷冻单元的分解图，所述便携式冷冻单元具有隔热容器上的热交换器的组件，其中TE模块与隔热容器和热交换器组件的表面机械接触。

图4b示出了热交换器组件的细节，包括冷板、热电模块、模块安装框、模块安装柱、模块安装架、热板、热管、热交换器和排气扇。在组件的底部示出了组件的充电元件和电池组。

图5a、5b分别是一个示例的冰箱裁切后的前视图和等距视图，为了说明目的未示出前门。

图5c是图5a和5b的冰箱的裁切后的等距视图，为了说明目的未示出外壳。

图5d和5e分别是图5a和5b的冰箱的裁切后的等距视图和前部视图。

图6提供了电气示意图，表示了系统中各种电部件、它们彼此的关系、所述部件之间的连接，以及它们在系统中的相对功能角色。

图7是冰箱的示例性性能规格的表。

图8是覆盖在地图上的冷冻单元管理系统的示意性网络图，其示出了系统部件大致的示意性地理位置。

图9是网络化的冷冻单元管理系统的变形的示意图。

图10示出了用于单元界面屏幕、远程计算机、运输者计算机或其示例的一个示例的概要显像。

图11a至11c示出了用于单元界面屏幕、远程计算机、运输者计算机或其示例的一个示例的地图显像。

图12a至12c示出了用于单元界面屏幕、远程计算机、运输者计算机或其示例的一个示例的温度控制显像。

具体实施方式

图1a、1a′和1a″示出了高度约为30英寸、宽度为10英寸和深度为14英寸或尺寸较小的便携式冷冻单元(这里也称为冰箱)。便携式冷冻单元可以在组件内包含隔热容器，其可具有约4至12升的容积，例如容积为8升的冷室或内部空间。隔热容器可保持在外壳组件内，并且具有隔热门以允许对隔热容器的内容物的访问。隔热门可以围绕门的顶部和底部的门铰链旋转。隔热门被压靠外壳组件时可以产生密封，其可保持与较高的外部周边空气温度相比较冷的内部温度稳定。冷冻单元可以具有由光伏电池构成的可拆卸的光伏板组件。光伏板组件用于从落在光伏电池上的入射日光产生电力。通过使用抓住光伏板的顶部边缘和底部边缘的面板安装凸片，可在运输时将光伏板组件保持在便携式冰箱的侧面。单元可具有AC插座和/或插头和电线，例如用于单元操作和电网充电(on-grid charging)。在组件的顶部是盖，其提供放置和访问图形用户界面屏幕的地方。

如图1a′所示，单元可具有触摸屏用户界面屏幕。单元可具有进气口，例如冷却进气口。如图5a至5e所示，室的内部空间可具有架子，和/或定制部分。单元可具有携带手柄(被图1a′的外壳遮挡)，其在不使用时可以折迭成与单元的顶面平齐。单元的外壳可具有光伏板组件或太阳能板，以例如铰链连接到外壳的其余部分上，从而当需要更强的电量时，太阳能板可被向上旋转以更直接面对太阳。

单元可具有电源插头(例如连接到AC市电电力源的AC插头)。插头可以在可伸展的电源线上，并且可在收缩和在不延展时被太阳能板遮挡。

图1a″示出了单元的隔热门可旋转打开，访问单元的隔热容器或内部空间。

图1b示出了便携式冷冻单元的前部，其具有在系统顶部附近可见的用于热交换器排气电路的进气槽或冷却进气槽。图1b所示的系统具有关闭的隔热门和处于锁定位置的门锁，从而在保持门在压缩下关闭以进行运输。

图1c示出了便携式冷冻单元的外壳的右侧，其中外壳的侧面材料由金属板制成。该材料可以是铝、钢或其他适合用于耐用、外部使用装置的轻质合金。

图1d示出了便携式冷冻单元的背面，其具有设置在组件的顶部附近的进气槽。单元的背板上还可以找到用于连接电源线的AC电源入口。用于电源线的入口旁边可以是熔丝保持器和电源开关，用于在通电期间单元的安全性和操作。

图1e示出了便携式冷冻单元的顶部，其在盖的顶部具有通风的排气口。该排气区域允许在操作期间从热交换器组件释出热空气，并且更具体地允许排气扇在操作时为热的系统排气。热排气区域上是集成到单元顶部的盖的携带手柄。该手柄允许便携式单元以类似于行李箱的方式携带。便携式冷冻单元的重量可以小于约22千克，例如从约6千克到约22千克，视乎部件的选择、电池尺寸和隔热容器容积。单元可用于运输冷的物品的领域。

图2示出了光伏板未安装至单元组件的侧，从而允许所述板被放置在远离单元的位置以收集阳光和产生电力，从而对板上电池系统充电。该板可以与单元分离的距离由用于光伏板和单元之间的连接电缆(hook up cable)的长度来确定。典型的连接电缆可以为5至15米，从而允许将所述板放置在临床区域之外，其中所述电缆可以通过打开的窗口延伸到便携式冷冻单元。所述盖也被示为未连接的，因为其将需要用于初始组装，并且可能用于排气扇的维修或允许对容纳在用户界面屏幕后的微控制器印刷电路板的访问。所述盖将被移除以允许对布线的访问，或者切换连接到微控制器PCB的通信印刷电路板上的sim卡。

图3a表示便携式冷冻系统的内部元件。隔热容器在没有周围的真空隔热板隔热组件的情况下示出。隔热容器组件的顶部是热交换器组件。在组件的隔热容器部件的下方设置有电源包组件。电源包包含可充电电池，其可为锂离子型(LiON)或锂铁(LiFE)材料或更传统的铅酸电池。电池靠近充电控制器和系统电源，其确定电池的适当的电量水平，并将输入AC电力转换为系统中使用的适当的DC电力。

图3b示出了个别板的真空隔热板组件，真空隔热板组件本身是平坦的并处于弯曲配置。这些板可以由膨胀泡沫、金属化薄膜和/或铝箔制成，其已经被粘结，然后在真空下密封，从而形成了高效的隔热板材料。真空隔热板组件可用作装置的隔热容器部分的护套，并根据需要将系统的内部部分保持得非常冷，以向便携式冷冻系统的内容物提供适当的冷却水平。

图3c示出了与便携式冷冻系统分离的隔热门，并显示了如何将所述门安装在铰链上，并使其摆动到适当位置并紧密关闭，如在前面的图中所示。位于装置的盖部分中的用户界面屏幕可具有触摸屏能力和软键功能，其允许根据用户意图和使用阶段来改变输入屏幕。用户界面屏幕后面可以是包含微控制器的印刷电路板(PCB)，用于系统水平操作、监测、电力调节和以温度读数的形式反馈到板上通信模块，其可以为单元执行跟踪算法(包括接收卫星位置数据)和与互联网云通信。

图4a示出了安装在隔热容器外侧的热电模块。隔热容器的顶部由诸如铝的金属材料制成，以促进热电模块的冷却效果的良好传导。组件的该部分被称为冷板，因为其位于从热电模块接收冷的侧上。图4b示出了热交换器组件和其附带部件。通过使用模块安装框、模块安装柱和用于将TE模块牢固地压紧在隔热容器的顶部上的冷板的模块安装架，将热电模块或TE模块放置为与隔热容器的冷板接触。TE模块的该组件通常与热膏一起运作，以更好地帮助将热能从冷板传导到热板的侧，其设置为与TE模块接触并设置在TE模块的上方。

图4b还示出了TE模块的顶侧与热板接触，其通过高传热材料的热管连接，以与系统顶部的热交换器接触。该热交换器组件具有特别适合于以高效和固态的方式从相对小的区域传导大量热力的设计，从而在正常操作时没有热板或热管的运动，节省了因为温度迅速增加而导致部件尺寸的可能变化。在组件顶部的热交换器通过热管运行，使得从热板传导走的热力被排入热交换器中，其接着被顶部安装的排气扇冷却，所述排气扇将热力从热交换器吸出，并将它从便携式冷冻单元送走。

图5a至5e示出了隔热容器的内部空间或室可具有一个或多个架子。架子可相对于彼此平行并水平地定向。架子可从滑动地伸出并从内部空间移除。架子可被锁定在内部空间内的位置。

冷冻单元可具有连接到隔热容器的外表面的冷包。冷包可以各自具有贮存器，其填充有350克相变材料(例如来自北卡罗莱纳州阿登的RGEES，LLC的PCM-OM06P)。相变材料可以在5.5℃转变相。冷包可以具有高的潜热存储，并可以安全地与温度敏感的负载接触。

冷包可以是矩形的，并可连接到隔热容器的侧、顶部、底部、背面或其组合。冷包可连接到隔热门。冷包可以从冷冻单元可滑动地移除。例如，较暖的冷包可以换成较冷的冷包。

图6以表示其连接和相对功能的示意性布局示出了系统的电子部件和其功能。框图示出了通向AC-DC电源和转换器的AC市电入口。该部件可通过继电器向系统提供DC电。AC市电也可以连接到对电池组进行充电的电池充电器。然后电池可以进而通过继电器向系统提供DC电。当光伏太阳能板被连接和产生电力时，它可将DC电充入太阳能充电控制器，其又能对电池进行充电。然后电池可以通过继电器向系统运行DC电力，这与从AC市电充电时相同。

微控制器中央处理单元(CPU)可以控制系统的逻辑，并将DC电分配到系统水平部件，包括热电模块、电阻加热器和排气扇。微控制器还向热敏电阻发送小的DC电压，所述热敏电阻读取隔热容器内部的温度和周边外部温度。微控制器还连接到通信模块，其包括通过卫星确定全球位置的GPS接收器和GPRS/GSM调制解调器，所述GPRS/GSM调制解调器提供对互联网和基于云的服务器的连接，所述基于云的服务器支持装置功能的数据获取方面。

便携式冷冻单元的电子系统设计基于PIC24EP处理器，其可具有包括触摸面板的320x240TFT彩色显示器。这为单元提供了用户界面，还监测和控制冷藏室的加热或冷却。TE模块的存在允许隔热容器的冷却。可能在隔热容器中添加小的电阻加热器还意味着系统可用于将内容物加热得足以避免任何使内容物结冰的风险。

连接到处理器上的IO引脚的功率MOSFET(Power MOSFET)为热电模块、电阻加热器和风扇提供控制。

由连接到处理器上的模拟输入的NTC热敏电阻监测冷藏室和TE模块散热器的温度。以板上模数转换器(ADC)转换所得到的电压，并使用标准Steinhart-Hart算法来计算实际温度，并显示实际温度。

以例如每秒一次的速率常规地对温度进行采样，并由固件在可为8秒的时间范围内对温度进行平均。

固件基于每秒1至100次的范围内的周期性中断。例如，在每秒20次的情况下，这将每秒划分为20个时隙。将各种处理器任务分配给不同的时隙，以使处理器上的负载均衡，并允许更好的电力管理。在每次中断对触摸面板进行采样，以确定用户有否对系统作出任何输入。

温度控制可以用具有0.1℃的滞后的简单开/关温控器类型的算法来完成。用户通过菜单选择来控制设定点。默认值可以在任何温度，但较可能在5℃。当温度高于设定点减去滞后时，开启TE模块。当温度下降到所述点以下时，关闭TE模块。当温度升高至高于设定点加上滞后时，再次开启TE模块。该周期可以为30秒至10分钟，并且可以保持室温度在例如设定点的+0.3和-0.1℃。

TE模块热交换器温度也可以通过风扇控制。如果热交换器温度上升到高于设定的最大值，例如40℃，则可以开启风扇，直至温度下降到更安全的水平，可能是低于35℃。该周期取决于周边温度，可以用上几十秒至几分钟的时间。

CPU可有支持GSM(手机型)调制解调器和GPS接收器的特征。这两个接口的组合将允许便携式冷冻系统通过GPS接收器确定其位置，然后使用GSM电话接口向服务器报告系统的位置和状态。这将允许通过互联网和连接到计算机的服务器远程管理现场任何数量的便携式冷冻系统。

冰箱可以将所述室的内部保持在10℃以下而不会低于0℃，或其他期望的温度目标或范围。例如，用户可以选择大约6℃(例如2℃至8℃)的期望的温度范围。冰箱中的温控器的温度测量可具有约+/-1℃的公差。

CPU可以控制温度的设定点。CPU可根据冰箱的源或电源和期望的温度范围来改变所述室中的温度的设定点。例如，如果冰箱以市电电力运行，CPU可以将室温度设定点设定在接近低温端(例如温度范围的下25％)或就是低温端。然后可以尽可能冷却所述室的内容物，从而在市电电力断开时，冰箱的内容物必须升温至更高温度以离开期望的范围的顶部。这可获得较长的总运行时间。

如果冰箱以电池电力运行，CPU可以将室温度设定点设定在接近所选择的温度的高温端(例如温度范围的上75％)。电池电力使用可与装置的内部温度和外部温度之间的差成比例，因此允许内部温度上升能够减小从电池汲取的电力，延长电池寿命。

当冰箱由市电电力供电时，内部电池能以可在约4小时内对电池充满电的高速率充电。如果可用的外部电力只有太阳能，CPU可以通过将电池充电速率从市电电力连接期间的速率减小到太阳能板可支持的水平来控制电池充电速率。这可以取决于所述板相对于太阳的方位，以及季节、时间和大气的透明度，其由将上述数据传送到CPU的传感器直接检测，或仅由测量来自太阳能板的输入电压的CPU检测。在这种情况下，室温度设定点可以由CPU设定，就像以电池电力运行一样。

电力状况可由CPU每秒检查至少一次，并且内部设置可相应地调节。

图7是冰箱的示例性性能规格的表。

图8示出了冷冻单元管理系统可具有便携式冷冻单元、远程计算机、运输者计算机或其组合。远程计算机和/或运输者计算机可以各自为一个或多个服务器、台式或笔记本电脑、移动装置，例如智能电话、平板、PDA、条形码扫描仪，或其组合。

便携式冷冻单元可通过远程-冰箱连接来与远程计算机进行数据通信。运输者计算机可由携带便携式冷冻单元的运输者或车辆来携带。运输者计算机可通过远程-运输者连接来与远程计算机进行数据通信。便携式冷冻单元可通过运输者-冰箱连接来与运输者计算机进行数据通信。任何连接都可通过局域网、广域网、wifi、蓝牙、手机型连接(例如GSM)、红外线、光学(例如条形码扫描)或其组合。

远程计算机和/或运输者计算机可从便携式冷冻单元接收和/或请求数据，包括单元的内部空间的当前和/或历史温度和/或单元外的周边温度(例如单元可以具有在单元内部/外部的数字温度计，所述数字温度计与单元中的CPU通信，其可将温度发送到远程和/或运输者计算机)、单元的位置、存储在单元中的物品和其大小(例如，这可以手动输入到单元的存储器中和/或由光学扫描仪确定，扫描内部空间和使用图像识别软件，和/或仅将图像本身作为内部空间的内容物的视觉记录发送)，或其组合。

远程计算机和/或运输者计算机可将数据发送到冷冻单元以调节单元设置(例如通过提升内部空间内的温度和/或降低单元的占空循环频率来延长电池寿命)。

冷冻单元和/或远程计算机可向运输者计算机发送消息，要求运输者停止运输以将单元插到电源中或将太阳能板暴露于太阳或另一光源，例如当电池中的剩余电力低于到达预期目的地的期望的水平时，其基于当前电力负载、单元的行进速度(基于GPS读数)和到达目的地的剩余行程的长度，并且如果单元有故障(例如来自出乎意料地高或低的内部空间温度)，还会警告运输者计算机。

图9示出了便携式冷冻单元可以位于网络化的冷冻系统中。系统可具有诸如远程节点的节点，例如服务器(例如云服务器)、电源管理器终端、保健技术人员终端，以及诸如冷冻单元的本地节点，或其组合。节点全部可以彼此直接或间接地进行数据通信，例如通过互联网通过云服务器进行数据通信。终端可以是台式计算机、膝上型计算机、手持装置(例如平板、智能电话)或其组合。

冷冻单元可以与云服务器通信(例如经由卫星和/或GPRS/GSM调制解调器，和/或直接、有线以太网连接)。单元可以将单元上传数据上传到云服务器。例如，单元上传数据可包括含有当前位置和先前位置或路经的位置数据、电池电量水平、内部温度、外部温度、期望的路线、用于识别单元和/或驾驶员/快递员的序列信息、手动输入的笔记(例如驾驶员根据本地环境状况输入的信息)、期望的/预设内部温度的最大值、最小值，和/或温度范围，或其组合。

在单元和/或云服务器和/或系统中其他节点的处理器上执行的算法可以基于位置、期望的路线、电池电量、内部温度、外部温度和期望的内部温度的最大值、最小值和/或温度范围或其组合来计算单元的剩余距离范围。(该计算也可以由单元本身上的算法来执行。)算法将计算剩余电池电量可以将单元的内部温度保持在期望的温度范围内(例如，包括低于最高温度或高于最低温度)的估计时间，然后根据单元的预计速度来估计单元的距离范围。云服务器可以将单元下载数据下载到单元，包括距离范围，以及预期在单元内部温度不再在期望的范围、最大值或最小值内之前，单元是否到达期望的目标位置或终点。

云服务器(或其他节点)可以通过网络接口，通过电邮，通过短信或SMS消息(如所示用于保健技术人员界面)，通过作为上述方法的附件的自动语音消息或通过语音话语，或其组合，将本文公开的任何数据分发给任何节点。

图10、11a至11c和12a至12c示出了用户界面屏幕、远程计算机、运输者计算机或其组合可显示单元提供和/或任何节点计算的信息。可以在单元和/或任何节点上访问或查看用户界面屏幕。

图10示出了显像可以是或具有概要显像、屏幕或页面。概要页面可以显示相对于时间的内部单元温度。概要页面可显示电池的预期剩余可操作时间。可操作时间可以是电池基于电池的剩余电量对单元供电以将内部空间保持在期望的温度之下的剩余时间。概要页面可以显示单元到达运输目的地的预期剩余时间。

图11a示出了显像可以是或具有地图显像、屏幕或页面。地图显像可示出表示单元的当前位置的地图、包括单元的起始位置的路径、单位的期望的目的地、单元的估计允许范围，以及到达期望的目的地的预计路径(例如在允许估计单元范围内的期望的目的地)。允许范围可以是系统基于电池电量、期望的内部温度、外部温度、预计速度，以及其组合计算的单元可行进的距离。

图11b示出了地图显像可显示基于不同水平的电池充电器的各个估计允许范围。例如，基于其他可用数据，如果电池具有5小时的电量，则示出第一允许范围。基于其他可用数据，如果电池具有8小时的电量，则示出第二允许范围。基于其他可用数据，如果电池具有12小时的电量，则示出第三允许范围。预计范围可以告知运输者或其他用户对于额外对电池充电以将范围扩展到特定期望的目的地的可能要求。

图11a和11b示出了允许范围可以被估计为从单元的当前位置限定恒定半径的圆。图11c示出了系统可基于预期速度和沿特定路线来计算允许范围，而不是作为恒定半径。系统可基于当前电池电量和其他数据来计算哪些期望的目的地在允许范围内(例如具有勾号)，以及哪些期望的目的地不在允许范围内(具有交叉或″X″)。

图12a示出了显像可以是或具有第一温度控制显像、屏幕或页面。第一温度控制页面可显示当前单元的内部(内部空间内)和/或周边温度(外面周围)、内部空间的期望的温度范围、网络通信连接的强度、剩余电池电量百分比，或其组合。第一温度控制页面可具有前往第二温度控制页面的按钮(例如″设置″)。

图12b示出显像可以是或具有第二温度控制显像、屏幕或页面。第二温度控制页面可显示单元至少在行程中的运行时间(例如″运行时间″)，其可以在每个行程开始前手动或自动地重新设置、当前设定温度范围、用于调节温度范围的控制(例如分别用于将温度提升和下降一度的″+″和″-″)、新设定的温度范围、网络通信连接的强度、剩余电池电量百分比，或其组合。在第二温度控制页面，用户可修改内部空间的期望的温度范围。第二温度控制页面可具有前往第三温度控制页面的按钮(例如″继续″)。

图12c示出了显像可以是或具有第三温度控制显像、屏幕或页面。第三温度控制页面可以显示自从单元的行程开始内部空间所经历的最高和最低温度(例如，可开始行程前手动或自动地重新设置最高和最低行程温度)、保持时间(即电池将内部空间保持在期望的温度范围内的预期剩余运行时间)、网络通信连接的强度、剩余的电池电量百分比，或其组合。

显像可以自动地和/或手动地在第一、第二和第三温度控制范围之间循环。

以上的变型只是为了说明的目的，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不背离本公开和教导的前提下，根据本发明的思想的各种等同的修改或变化也应该落在所附权利要求的技术范围内。例如，本文公开的任何材料都可用于制造任何元件。

具有可与本发明结合使用的元件的系统和方法包括美国专利号6,929,061、7,728,711、8,026,792、8,280,550、9,182,155和美国专利公开号2009/0139248、2012/0036869、2015/0143823所教导的那些，其全部内容通过引用并入本文中。

本文任何描述为单元的元件可成为复数(即任何描述为″一个″的元件可以多于一个)，并且复数的元件可以单独地使用。类属元件的任何品种元件可以具有该类属的任何其他品种元件的特性或者元件。术语″包括″不旨在限制。以上描述的配置、元件或者完整组件以及方法及其元件以及其方面的变型可以在任何组合中相互组合和修改。

Claims (19)

1.一种使用冷冻单元系统的方法，其中所述系统包括：

具有隔热的内部空间的便携式冷冻单元，其中所述单元小于22千克，并且其中便携式冷冻单元包括电池、位置传感器、电信无线装置，以及一个或多个温度计，所述温度计被配置为测量单元外的周边温度和内部空间内的内部温度，并且其中所述单元包括存储器，所述存储器存储关于内部空间的内容物的数据；以及

远程计算机，其与便携式冷冻单元进行数据通信，其中所述方法包括：

由远程计算机计算冰箱单元的运行寿命的剩余时间，其中所述运行寿命包括所述单元余下的时间量，内部空间在所述时间量中将保持在期望的温度以上。

2.如权利要求1所述的方法，其中位置传感器包括GPS接收器。

3.如权利要求1所述的方法，其中电信无线装置包括蜂窝调制解调器。

4.如权利要求3所述的方法，其中蜂窝调制解调器包括GSM调制解调器。

5.如权利要求1所述的方法，还包括由远程计算机计算到达所述单元的期望的目的地的路线(即行进路径)。

6.如权利要求5所述的方法，还包括计算所述单元的范围，其中所述范围是用运行寿命的剩余时间、路线的长度和所述单元的历史速度来计算的。

7.一种冷冻单元系统，包括：

具有冷室的组件，所述冷室位于所述组件中心，所述组件包括以直接接触固定到所述室的热电模块，其中所述模块被配置为允许将热力立即传导离开冷室。

隔热层，其包围冷室，并以形成紧密密封和良好隔热的环境的方式布置；

热交换器，其包括翅片；

导热板，其比热交换器小，其中所述导热板包括用于通过空气循环进行传导冷却的翅片和被配置为将热力从所述板传导到较大的热交换器的热管，其中热电模块与导热板机械接触；

风扇，其中热交换器耦合到所述风扇，并且其中所述风扇被配置为使冷却空气在热交换器的翅片上循环以冷却系统；

热探针，其连接到冷室、热交换器，并暴露于具有周边温度的周边环境，其中所述探针被配置为监测系统温度状态；

系统微处理器，其被配置为监测系统温度状态，并且执行基于系统温度状态的冷却算法，所述冷却算法在由系统外壳中的可充电电池供电时使冷室的冷却时间最大化。

8.如权利要求7所述的系统，其中冷室包括金属。

9.如权利要求8所述的系统，其中金属包括铝片金属。

10.如权利要求7所述的系统，其中隔热层由真空隔热板构成。

11.如权利要求8所述的系统，其中隔热层包括真空隔热板，其形成于轮廓或冷室，并以闭孔泡沫或聚合物带密封在边缘处。

12.如权利要求8所述的系统，其中冷却算法被优化以在使用来自系统中的可充电电池的电力运行时提供最长持续时间的冷却时间。

13.如权利要求12所述的系统，其中所述算法允许所述单元在设定温度或温度范围内运行并在开启和关闭状态之间进行脉冲，从而将平均温度保持在所述范围内，同时在一段时间内使用最小量来自电池的电力。

14.如权利要求8所述的系统，其中系统微处理器可以感测到系统连接到AC市电电力，并在运行热电冷却模块以冷却冷室同时寻求对电池充电。

15.如权利要求14所述的系统，其中热电冷却模块以较高的能量状态运行，从而将所述单元快速冷却至设定温度范围的低端。

16.如权利要求14所述的系统，其中当系统从AC市电电力移除并仅以电池电力运行时，控制热电模块电力状态的算法调节对冷却模块的供电，从而节省更多电力，但仍在指定的温度范围内运行最长的可能的保持时间。

17.一种冷冻系统的冷却方法，其中：

使用来自电源的电力对热电冷却模块进行脉冲，所述电源包括电池组和/或AC市电电力，并且其中如果电力为AC，则将电力转换为输送给热电冷却模块的DC，并且其中热电模块由执行软件算法的微处理器控制，其监测由至少一个温度监测探针所提供的温度，其中软件算法被配置为确定在任何给定时间要输送给热电模块的最佳电力，从而平衡对快速冷却冷室、保存电池组中的电量，以及冷室中的冷保持温度的一致性的要求。

18.如权利要求17的方法，其中软件算法响应于外部电力的存在而对电源的输出进行调节，从而减少电池消耗并保持热电模块以适当的速度运行，以维持系统中的设定温度，所述外部电力由AC市电连接、来自PV太阳能板的DC源连接或车辆中的DC电连接，或来自电池组的DC电力提供。

19.如权利要求17的方法，其中软件算法监测电池充电状态，并调高对热电模块的供电，直至来自系统的温度读数在系统的温度设置之外，并且软件进而向系统发出信号以发出各种警报的任何一种，以通知装置的用户或装置性能的远程监测器预定温度范围已被转换。