CN109642757A - 用于混合动力拖车制冷的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于冷却冷藏厢的制冷系统。制冷系统包括用于使用从发动机废气流中回收的能量来冷却第一环路中的制冷剂的冷却储器、以及包括能由内燃机驱动的压缩机的制冷回路，压缩机使第二环路中的制冷剂循环。制冷系统包括与第一和第二环路连通以接收冷却的制冷剂的至少一个热交换器、以及用于迫使空气通过至少一个热交换器的至少一个鼓风机。控制器基于冷却储器的温度来选择性地启动内燃机。

Description

用于混合动力拖车制冷的方法和设备
技术领域
本公开涉及车辆和货柜中的制冷，特别涉及使用捕获的热能作为制冷源的制冷系统。
背景技术
某些长距离或长时间运输的货物可能需要保持在特定的温度。当例如通过运输卡车来运输这种货物时，拖车或货柜可以配备有制冷系统以将存储在拖车中的货物进行冷藏。
已经开发了各种系统用于将拖车制冷。遗憾的是，现有的制冷系统可能需要它们自己的动力源和燃料源。当这种制冷系统长时间运转时，污染物可能会释放到大气中。此外，随着时间的推移，可能需要更多的燃料来维持制冷系统的操作。此外，现有的制冷系统不能构造成使用从废气流(如，从动力源、发动机、电动机等)回收的能量来冷却制冷剂，以便将拖车的内部制冷。
发明内容
本文公开了一种用于冷却冷藏厢的制冷系统，包括：冷却储器，其用于使用从发动机废气流中回收的能量来冷却第一环路中的制冷剂；制冷回路，其包括能由内燃机驱动的压缩机，所述压缩机使第二环路中的制冷剂循环；至少一个热交换器，其与所述第一环路和所述第二环路连通以接收冷却的制冷剂；至少一个鼓风机，其用于迫使空气通过所述至少一个热交换器；以及控制器，其用于基于所述冷却储器的温度来选择性地启动所述内燃机。
本文公开了一种用于冷却车辆部件的方法，包括：使用从发动机废气流中回收的能量将冷却储器中的第一环路中的制冷剂冷却；利用制冷回路的压缩机使第二环路中的制冷剂循环，所述压缩机能由内燃机驱动；利用至少一个鼓风机迫使空气通过与所述第一环路和所述第二环路连通的至少一个热交换器；以及基于所述冷却储器的温度选择性地停用所述内燃机。
本文公开了一种用于冷却车辆冷藏厢的制冷系统，包括：冷却储器，其用于使用由能量捕获系统从发动机废气流中回收的能量来冷却第一制冷剂；制冷回路，其包括由柴油发动机驱动的压缩机，所述压缩机使第二制冷剂循环；热交换器，其与所述冷却储器和所述制冷回路连通，以接收所述第一制冷剂的流和所述第二制冷剂的流；鼓风机，其用于迫使空气通过所述热交换器；以及控制器，其用于基于所述冷却储器的温度选择性地启动所述柴油发动机。
在阅读本公开之后，本领域技术人员将会想到与本文所述实施例有关的许多进一步的特征及其组合。
附图说明
附图示出了示例性实施例，其中：
图1是运输卡车的示意图，运输卡车具有安装到拖车的制冷系统以及安装到卡车底盘的能量捕获系统；
图2是处于冷存储模式的能量捕获系统的框图；
图3是与能量捕获系统连通的图1的制冷系统的示意图；
图4是图1的制冷系统的透视图的示意图；
图5是图1的制冷系统的前视图的示意图；
图6是图1的制冷系统的后视图的示意图；
图7是图1的制冷系统的侧视图的示意图；
图8是安装有图1的制冷系统的拖车的内部的示意图；
图9是图1的制冷系统的制冷部件和控制部件的框图；
图10是示出使用图1的制冷系统来冷却拖车内部的方法的流程图。
具体实施方式
本发明公开了制冷系统及其使用方法。制冷系统可以安装到车厢上，如安装到运输卡车的拖车上，以冷却拖车的内部。制冷系统可以使用冷却储器来冷却拖车的内部，该冷却储器利用从车辆发动机回收的能量来冷却冷藏车冷却流体，或者制冷系统可以通过操作使辅助冷却流体循环的制冷回路来冷却拖车的内部，该制冷回路包括压缩机和蒸发器。冷却储器可以与能量捕获系统连通，该能量捕获系统从运输卡车的发动机废气流捕获热能。制冷回路可以由电动机或柴油发动机驱动。光伏电池阵列可以产生电能，该电能存储在能量存储装置中，用于为电动机提供动力。
图1示出了用于将运输卡车的拖车102制冷的制冷系统100。制冷系统100可以安装在拖车102的前表面104上，前表面104与运输卡车的驾驶室110相对。虽然图1中将制冷系统100示出为安装在运输卡车的拖车102上，但是制冷系统100可以与其它车辆一起使用，如货车、卡车、船等。在一些实施例中，制冷系统100可以与固定货柜或者用铁路或船舶运输的货柜一起使用。
为了冷却拖车102的内部108，制冷系统100包括冷却储器128和制冷回路，制冷回路包括流体连通的压缩机112、蒸发器114、鼓风机116和热交换器118。制冷回路可以是闭合回路。为了驱动制冷回路，制冷系统100可以包括联接到压缩机112的内燃机122或电动机138。制冷系统100可以包括与内燃机122连通的燃料箱，用于存储和供应内燃机122的燃料。制冷系统100可以包括电源，如与电动机138连通的能量存储装置146，用于存储电能以便为电动机138供电。
制冷系统100进一步包括控制器150，以控制冷却储器128或是制冷回路是否能将拖车102制冷。在一些实施例中，控制器150可以被编程为使得制冷系统100优先使用冷却储器128来冷却拖车102的内部108，然后使用制冷回路作为冷却储器128的备用。
在一些实施例中，制冷系统100包括电力源，如光伏电池阵列142。如图1所示，光伏电池阵列142安装在拖车102的顶表面106上。光伏电池阵列142可以安装在拖车102的可接收太阳辐射的任何表面上。光伏电池阵列142能产生电能，该电能可以存储在能量存储装置146中。在制冷系统100包括光伏电池阵列142的情况下，制冷系统100包括逆变器144和充电控制器148，充电控制器148用于控制由光伏电池阵列142产生的电能在能量存储装置146中的存储。
制冷系统100的一些部件可以安装在拖车102的外面，并且制冷系统100的其它部件可以安装在拖车102内并且暴露于拖车102的内部108。如图1和图3所示，冷却储器128、压缩机112、内燃机112、电动机138、能量存储装置146、控制器150、光伏电池阵列142、充电控制器148以及逆变器144可以安装在拖车102的外面。如图8所示，蒸发器114、鼓风机116和热交换器118可以安装在拖车102内并暴露于拖车102的内部108。
如图1所示，能量捕获系统300可以安装到驾驶室110。能量捕获系统300可以以受控的方式存储和释放热能，以使得诸如运输卡车等的车辆能够在主发动机不运转时继续向驾驶室110或车辆内的其它系统提供加热和冷却。能量捕获系统300可以减少燃料消耗、排放，并促进对现有或即将出现的反怠速法规(anti-idling legislation)的遵守。当天气冷时，如在冬季月份期间，可以从发动机废气或发动机冷却系统捕获热量，并且可以将捕获的热量存储在隔热罐中供以后使用。当天气温暖时，如在夏季月份期间，可以使用来自车辆废气系统的热量驱动吸收式制冷单元，该吸收式制冷单元使液体冷却或制造冰，冷却的液体或制造的冰可以存储在隔热罐中供以后使用。冰可以在以后的时间熔化，从周围环境吸取热能以提供冷却源。当存储热量或使液体冷却时，能量捕获系统300可以不使用额外的燃料，这可以为如下操作者降低燃料成本：这种操作者希望在车辆没有被驱动的情况下通常需要让发动机怠速时可获得加热或冷却。能量捕获系统300可以通过捕获底循环(bottoming cycle)中的废热并将其存储在吸收循环中而利用由发动机排出的废热。
能量捕获系统300包括控制器328，如图2所示，控制器328用于控制如何使用捕获的能量。能量捕获系统300的控制器328可以接收与驾驶室110的温度、驾驶室110的冷却储器的温度、制冷系统100的冷却储器128的温度以及来自用户的手动输入相对应的信号，并且可以引导捕获的能量以改变驾驶室110的温度，将捕获的能量存储在驾驶室110的冷却储器中，或者将捕获的能量存储在制冷系统100的冷却储器128中。
图2示出了以冷存储模式操作的能量捕获系统300的框图。能量捕获系统300可以包括分流阀302、发生器304、阀306、冷凝器308、蒸发器预冷器310、孔312、蒸发器314、吸收器316和吸收器预冷器318。
来自车辆的与能量捕获系统300连接的发动机的废气流过能量捕获系统的发生器304。如箭头303所示，废气进入发生器304，并且在通过发生器304之后，废气离开发生器304，如箭头305所示。发生器304从废气中吸收热量并将该热量传递给溶液，如溶解有氨的水，这种水被循环通过发生器304的热交换器部分。相应地，溶质(例如，氨)被从溶液中煮沸出来并蒸发。发生器304与阀306流体连通。蒸发的氨气流过阀306，该阀306被构造成在能量捕获系统300以冷存储模式操作时将氨气导向能量捕获系统300的冷凝器308。溶液的溶剂(例如，水)留在发生器304处。作为实例，分界线330示出了能量捕获系统300的使氨/水溶液循环的部分(例如，通过吸收器316、吸收器预冷器318和发生器304)与能量捕获系统300的基本上仅使氨循环的部分(阀306、冷凝器308、蒸发器预冷器310、孔312和蒸发器314)之间的划分。
此外，示例性测试结果提供了当以冷却模式操作时在能量捕获系统300中在各个阶段可以观察到的温度和压力的近似指示。例如，假设来自柴油动力卡车的典型废气没有被分流阀302转向经过旁通路径307，废气可以在约400℃的温度下进入发生器304并且可以在约300℃至380℃的温度下离开发生器304。发生器304的热交换器部分中的压力可以达到约120psig至250psig，导致氨气在约120psig至250psig的压力和大约130℃的温度下流向冷凝器308。虽然在此处以及在说明书中别处提供了观察到的温度和/或压力的具体实例和/或范围，但是这些温度和压力取决于能量捕获系统300的确切设计和操作模式，并且可以根据能量捕获系统300的期望的设计标准和操作模式而大幅改变。换句话说，能量捕获系统300中观察到的压力和温度的实例仅作为实例提供，并不旨在限制。
到达冷凝器308的蒸发的氨气被冷却并冷凝成液体以放出由氨气携带的一些热量。在能量捕获系统300的冷却模式下，可期望氨气的压力在蒸发器314处充当能量源。然而，不需要氨采用所产生的高温，因此氨在到达蒸发器314之前被冷却。例如，冷凝器308可以通过使用盘管和风扇设计的液体到空气型热交换器将热量传递到周围空气来将氨冷却到大约50℃至60℃的温度。氨可以在离开冷凝器308并流向蒸发器预冷器310时保持在120psig至250psig的压力。
氨液例如在蒸发器预冷器310处的第一流体通道(例如，流体盘管)中被进一步冷却。蒸发器预冷器310的热交换器部分可以是液体到液体型热交换器，并且在从冷凝器308走向蒸发器314(例如，第一盘管)的第一流体通道之间传递热能，并且从在蒸发器314与吸收器316(例如，第二盘管)之间走向的流体通道传递热能。离开蒸发器预冷器310的第一盘管的氨将比进入蒸发器预冷器310的第二盘管的氨液更冷。例如，离开蒸发器预冷器310的第一盘管的氨液可以处于约50℃的温度和约120psig至250psig的压力。
离开蒸发器预冷器310的第一盘管的氨气通过喷射孔312并被传递到或注射到蒸发器314中。孔312在能量存储系统300的高压侧与能量存储系统300的低压侧之间形成分界，如线332所示。当氨通过孔312进入蒸发器314的空腔(例如，经过蒸发器314的第一流体通道)时，氨蒸发，因为氨遇到较低压力的区域，这也迫使氨的温度显著地下降。在蒸发过程中，氨通过蒸发器314的热交换器部分从循环经过蒸发器314的第二流体通道(例如，流体盘管)的储热流体(其可以是诸如乙二醇或水/乙二醇混合物等的制冷剂)吸收热能，从而将储热流体冷却，该储热流体向前流动到热单元输入流体通道(例如，盘管和回路)322。在通过孔312之后进入蒸发器314的氨可以具有大约-10℃至-5℃的温度和大约0至5psig的压力。离开蒸发器314并流回蒸发器预冷器310的氨气可以具有例如-5℃至0℃的温度和大约40psig至55psig的压力。
冷却的储热流体从蒸发器314经过热单元输入流体通道322流动到冷却储器320。在一些实施例中，冷却的储热流体可以用泵328b从蒸发器314泵送到冷却储器320。图2示出了蒸发器314经由热单元输入流体通道322连接到一个冷却储器320。在一些实施例中，蒸发器314可以连接有多于一个冷却储器320。蒸发器314可以通过相应的热单元输入流体通道连接到每个冷却储器320。在一些实施例中，冷却储器320可以是驾驶室110的冷却储器，或者可以是制冷系统100的冷却储器128。
冷却储器320可以是例如密封的存储罐，该存储罐容纳储热流体并将储热流体隔热，并且促进储热流体与容纳在冷却储器320中的其它材料之间的热传递。在一个实例中，储热流体可以是乙二醇或水/乙二醇混合物。在一些实施例中，冷却储器320可以包括与储热流体流体隔离的相变材料(例如，水)。相变材料可以被容纳在与储热流体分开的腔室中。可以在储热流体和相变材料之间发生热传递，使得相变材料改变相，如从液体变到固体，以存储从储热流体传递的热能。冷却储器320可以包括输入流体通道322(例如，流体盘管和回路)，以接收用于与相变材料进行热传递的第一储热流体。冷却储器320可以包括输出流体通道324(例如，流体盘管和回路)，以接收用于与相变材料进行热传递的第二储热流体。在一些实施例中，在冷却储器320是制冷系统100的冷却储器128的情况下，相变材料可以通过与第一储热流体的热传递来冷却，并且冷却的相变材料可以通过从冷藏车冷却流体(其可以是诸如乙二醇或水/乙二醇混合物等的制冷剂)接收热能以冷却冷藏车冷却流体从而将冷藏车冷却流体冷却，使得冷却的冷藏车冷却流体可以使拖车102的内部108冷却。在冷却储器320是制冷系统100的冷却储器128的情况下，输入流体通道322可以是热传递管线136，并且输出流体通道324可以是热传递管线130。
在使蒸发器314中的储热流体冷却之后，氨气再次通过蒸发器预冷器310，这次通过第二流体通道并吸收由第一流体通道放出的热量。氨气可以在比进入蒸发器预冷器310的第二流体通道时高约10度的温度下离开蒸发器预冷器310的第二盘管，并且氨气向前通过能量捕获系统300的低压侧流向吸收器316。在一些实施例中，蒸发器预冷器310是能量捕获系统300的可选部件。蒸发器预冷器310可以提高能量捕获系统300的性能。
在吸收器316处，氨被吸收回到水中。用于吸收氨的水可以是已在发生器304处将氨煮沸出来之后的几乎不含氨的水。氨气流过吸收器316，吸收器316包括热交换器，该热交换器允许氨气通过将两种流体冷却到如下温度而溶解回到水中：在该温度下可以发生氨气溶解回到水中这种事情。吸收器316可以在其下端包括喷射杆，氨被给送经过该喷射杆，在该喷射杆处氨冒泡到顶部并且大部分被吸收到水中。水/氨溶液可以在更高压力和温度下向上泵送(例如，通过泵328c泵送穿过线332)并且接着到达吸收器预冷器318。
水/氨溶液通过吸收器预冷器318。使水/氨溶液通过吸收器预冷器318可以是可选步骤，该步骤可以提高能量捕获系统300的效率。吸收器预冷器318可以是能量捕获系统300的可选部件。在使用吸收器预冷器318的实施例中，经过吸收器预冷器318的第一流体通道(例如，第一盘管)流向发生器304的水/氨溶液吸收热量，与此同时从发生器304经过吸收器预冷却器318的第二流体通道(例如，第二盘管)流动到吸收器316的水(例如，已将氨从溶液中煮沸出来的水)被冷却，以使水更接近将在吸收器316处发生氨再吸收的温度。到达发生器304的水/氨溶液可以被从车辆接收的废气加热，并且能量捕获循环可以重复。
虽然提供氨/水溶液作为用于操作能量捕获系统300的合适溶剂/溶质的实例，但是可以使用任何合适的溶剂/溶质组合，这取决于特定应用的设计标准。
在已授权的美国专利No.8,966,914中公开了示例性能量捕获系统300，该专利的内容通过引用并入本文。
图3是与能量捕获系统300连通的制冷系统100的示意图。制冷系统100包括与能量捕获系统300联接的冷却储器128。在一些实施例中，热传递管线136将冷却储器128与能量捕获系统300联接起来。冷却储器128还通过热传递管线130与拖车102中的热交换器118联接。
在一些实施例中，冷却储器128包括在冷却储器128内的一个或多个腔室，如密封管。腔室容纳相变材料，如水。取决于相变材料的温度，相变材料可以是固相、液相或气相。能量捕获系统300可以使用来自发动机废气流的热量来冷却储热流体。冷却储器128接收冷却的储热流体，该冷却的储热流体是被从能量捕获系统300经由热传递管线136引导到冷却储器128中的。在一些实施例中，冷却的储热流体可以被从能量捕获系统300泵送到冷却储器128中。当冷却的储热流体流入冷却储器128时，冷却的储热流体接触腔室的表面。当腔室中的相变材料的温度高于冷却的储热流体的温度时，发生从相变材料到冷却的储热流体的热传递，使得相变材料的温度降低，同时冷却的储热流体的温度升高。在一些实例中，相变材料可以被冷却到-10℃。在相变材料是水的情况下，水可以被充分冷却以从液态水变为冰。换句话说，由能量捕获系统300捕获的热能可以用于冷却储热流体，这可以用于改变冷却储器128中的相变材料的相。储热流体(其可以在从相变材料接收热能之后具有升高的温度)可以被引导回到能量捕获系统300以被再次冷却。当相变材料被来自能量捕获系统300的储热流体冷却的时候，能量捕获系统300、冷却储器128和热传递管线136可以限定闭合回路，该闭合回路可以例如通过阀与制冷系统100的其余部分隔离，使得来自能量捕获系统300的冷却的储热流体可以将冷却储器128的腔室中的相变材料冷却，而不会将制冷系统100的其它部件冷却。
冷却储器128可以经由热传递管线130连接到热交换器118，该热交换器118可以位于拖车102内，如图4和图6所示。冷藏车冷却流体(如乙二醇或水/乙二醇混合物)可以被引导经过冷却储器128、热传递管线130和热交换器118，以降低拖车102中的温度。如果相变材料(如在相变材料被来自能量捕获系统300的储热流体冷却之后)具有比冷藏车冷却流体低的温度，则可以通过相变材料来冷却冷藏车冷却流体。例如，当相变材料是水时，水可以被来自能量捕获系统300的储热流体冷却成冰，并且冰可以将在冷却储器128与热交换器118之间引导的冷藏车冷却流体冷却。冷藏车冷却流体可以直接接触保持有相变材料的腔室，并且可以发生从相对暖的冷藏车冷却流体到相对冷却的相变材料的热传递，使得相变材料的温度升高，同时冷藏车冷却流体的温度降低。当冷藏车冷却流体由相变材料冷却的时候，冷却储器128、热交换器118和热传递管线130可以限定闭合回路，该闭合回路可以例如通过阀与制冷系统100和能量捕获系统300的其余部分隔离，使得相变材料可以将冷藏车冷却流体冷却，而不会将制冷系统100的其它部件冷却。
可以在制冷系统100中使用泵，以沿特定方向引导流体，即在例如不存在压力梯度或者没有充分的压力梯度引起沿该特定方向发生流体流动的情况下。在一些实施例中，冷藏车冷却流体可以通过泵132被从冷却储器128泵送到热交换器118。泵132被构造用于泵送冷藏车冷却流体。例如，在冷藏车冷却流体是乙二醇或水/乙二醇混合物的情况下，泵132被构造用于泵送乙二醇或水/乙二醇混合物。
除了包括冷却储器128之外，制冷系统100还包括用于将拖车102制冷的制冷回路。如图4、图5、图7和图8所示，制冷回路包括压缩机112、蒸发器114、鼓风机116、热交换器118和热传递管线120。制冷回路可以限定闭合回路，使得制冷回路中的辅助冷却流体与冷却储器128的冷藏车冷却流体隔离。辅助冷却流体可以是诸如R404a或氟利昂之类的制冷剂。如图6所示，当热传递管线120和130分别将压缩机112和冷却储器128连接到拖车102时，热传递管线120和130不相连。
冷却储器128和制冷回路中的每一个可以连接到热交换器118，或者冷却储器128和制冷回路可以连接到单独的热交换器。在冷却储器128和制冷回路共用同一热交换器118的情况下，冷却储器128的冷藏车冷却流体和制冷回路的辅助冷却流体彼此隔离而不是直接流体连通。
制冷系统100可以包括内燃机122以驱动压缩机112，如图4和图5所示。在一些实施例中，内燃机122可以是柴油发动机，如2缸或3缸柴油发动机。内燃机122可以利用离合组件124联接到压缩机112。离合组件124可以在致动器126启动时将内燃机122和压缩机112联接起来。在一些实施例中，致动器126是螺线管致动器。控制器150可以与致动器126进行数据通信，并且可以向致动器126发送控制命令以启动致动器126。
在一些实施例中，制冷系统100可以包括电动机138以驱动压缩机112。电动机138可以是AC或DC电动机。电动机138可以利用驱动带140联接到压缩机112，如图5所示。
电动机138与能量存储装置146电连通。在一些实例中，能量存储装置是具有阀控铅酸电池(valve regulated lead acid battery)或吸收玻璃垫电池(absorbed glassmat battery)的电池组。
能量存储装置146可以存储电能。在一些实施例中，存储在能量存储装置146中的电能可以由电力源提供，如光伏电池阵列142。光伏电池阵列142可以包括一个或多个太阳能电池板。如图1所示，光伏电池阵列142可以安装到拖车102的顶表面106上。光伏电池阵列142将太阳辐射转换成直流电能。由光伏电池阵列142产生的电能可以被传导到逆变器144，如图5所示，以将直流电转换为交流电。光伏电池阵列142通过电力传输电缆152与逆变器144连接，如图5所示。在一些实施例中，逆变器144可以连接到光伏电池阵列142的每个太阳能电池板。逆变器144与能量存储装置146电连通，并且传导到能量存储装置146的交流电可以存储在能量存储装置146中。
可以使用其它电力源对能量存储装置146充电。在一些实施例中，电力源可以安装到或存储在可由制冷系统100制冷的拖车或货柜中。在其它实施例中，电力源可以是外部电力源。例如，电力源是岸电电源(shore power)或电网电源(grid power)。作为另一实例，电力源是可以存储在或可以不存储在拖车或货柜上的燃料电池。作为又一实例，电力源是拖车上的再生制动系统。作为又一实例，电力源是安装到车辆或拖车的风力涡轮机，该风力涡轮机在车辆运动时产生电能。
在一些实施例中，对能量存储装置146充电的电力源可以与逆变器144电连通，使得能量存储装置146可以存储由电力源提供的电能。
在一些实施例中，能量存储装置146可以与安装有制冷系统100的车辆的发动机的交流发电机电连通，使得车辆的操作对能量存储装置146充电。
在一些实施例中，能量存储装置146包括电池管理系统。电池管理系统可以保护能量存储装置146不在其安全操作区域外操作、监测其状态、计算数据以及报告数据。
在一些实施例中，制冷系统100包括如图5所示的充电控制器148。充电控制器148被构造成控制由电力源提供的电能(如由光伏电池阵列142产生的电能)的流动，以使用能量存储装置146进行存储。充电控制器148被构造成基于所提供的电能对能量存储装置146充电，无论所提供的电能是交流电还是直流电都如此。充电控制器148可以与光伏电池阵列142、逆变器144和能量存储装置146进行数据通信。
充电控制器148可以周期性地向光伏电池阵列142发送控制命令，并且光伏电池阵列142可以向充电控制器148发送与由光伏电池阵列142产生的直流电相对应的信号。充电控制器148还可以周期性地向逆变器144发送控制命令，并且逆变器144可以向充电控制器148发送与逆变器144从光伏电池阵列142接收的直流电以及由逆变器144转换的交流电的量相对应的信号。
在能量存储装置146由另一电力源充电的情况下，逆变器144可以向充电控制器148发送与逆变器144从电力源接收的电能的特性(如，逆变器144接收的电能的电压、频率和功率)以及由逆变器144转换的交流电的量相对应的信号。
基于从光伏电池阵列142和逆变器144发送到充电控制器148的信号，充电控制器148可以判断光伏电池阵列142是否正在产生电能，以及交流电是否可用于存储在能量存储装置146中。
在能量存储装置146由另一电力源充电的情况下，基于从逆变器144发送到充电控制器148的信号，充电控制器148可以判断电力源是否正在提供电能，以及交流电是否可用于存储在能量存储装置146中。充电控制器148可以向逆变器144发送控制命令以改变由逆变器144接收的电能的特性，使得由逆变器144转换的交流电可以存储在能量存储装置146中。
充电控制器148可以周期性地向能量存储装置146发送控制命令，并且能量存储装置146可以向充电控制器148发送与存储在能量存储装置146中的能量的量相对应的信号。
基于从能量存储装置146发送到充电控制器148的信号，充电控制器148可以判断能量存储装置146是被完全充电还是能量存储装置146未被完全充电。如果能量存储装置146未完全充电，则充电控制器148可以基于来自光伏电池阵列142的直流电或基于由另一电力源提供的电能向逆变器144发送控制命令以产生交流电，并且将交流电传导到能量存储装置146。
来自光伏电池阵列142、逆变器144和能量存储装置146的信号可以是通过有线连接提供的电压。
在一些实施例中，制冷系统100包括介于冷却储器128和能量存储装置146之间的热交换器160，以将能量存储装置146的温度维持处于或低于阈值温度。如果能量存储装置146在操作期间过热，则热交换器106可以将能量存储装置146冷却。
在一些实施例中，制冷系统100包括空气压缩机162。空气压缩机162可以联接到内燃机122并由内燃机122驱动。
在一些实施例中，制冷系统100包括交流发电机164。交流发电机164可以联接到内燃机122并由内燃机122驱动。
空气压缩机162被构造成提供压缩空气。压缩空气可以用于拖车102的操作。例如，压缩空气可以被引导到拖车102的制动器，因此拖车102保持静止。交流发电机164被构造成提供电能。电能可以用于拖车102的操作。例如，电能可以用于为拖车102内的灯提供动力，或者可以用于为压缩机112提供动力。当冷却储器128未储存热能时、如果压缩机112未操作、如果能量存储装置146没有电能或者如果拖车102未连接到驾驶室110，则空气压缩机162和交流发电机164可以允许拖车102操作。
空气压缩机162或交流发电机164可以是制冷系统100的可选部件，并且可以不需要由制冷系统100来冷却拖车102的内部108。
图9是制冷系统100的制冷部件和控制部件的框图。制冷系统100包括控制器150，该控制器用于控制是使用冷却储器128还是制冷回路来冷却拖车102的内部108。控制器150包括联接到存储器的用于存储或执行存储在存储器中的程序代码的处理器、以及用于与制冷系统100的各种部件通信的多个输入和输出部。如图9中所示，实线箭头表示制冷系统100的部件之间的机械或电连接，虚线表示控制器150和制冷系统100之间的数据通信。
控制器150可以监测或收集与制冷系统100或安装有制冷系统100的车辆的操作参数有关的数据。控制器150监测或收集的数据可以包括冷却储器128中的相变材料、冷藏车冷却流体或辅助冷却流体的压力和温度，电部件的电压，液位，流量以及车辆操作者的输入。使用从这些输入收集的数据并使用控制逻辑对这些信息进行处理，控制器150指导制冷系统100的部件的动作以将拖车102保持在期望的温度。
拖车102可以包括一个或多个温度换能器。温度换能器可以放置在拖车102的内部108中，如放置在拖车102的两端和中间，以检测拖车102内的温度。控制器150与拖车102中的温度换能器进行数据通信。控制器150从该温度换能器接收信号，以供控制器150确定拖车102中的温度。如果拖车102处于或低于阈值温度，则控制器150可以被编程为指导制冷系统100冷却拖车102的内部108。
控制器150诸如通过热电偶等与冷却储器128进行数据通信。控制器150可以周期性地向冷却储器128发送控制命令，并且冷却储器128可以向控制器150发送与冷却储器128的温度相对应的信号。基于来自冷却储器128的信号，控制器150可以确定冷却储器128的温度，温度可以对应于容纳在冷却储器128中的相变材料的相。在相变材料是水的情况下，控制器150可以判断水是固体冰还是液体。控制器150还可以判断相变材料是否充分冷到将冷藏车冷却流体冷却，以便将拖车102冷却到期望的温度。
控制器150诸如通过电压表等与泵132进行数据通信。控制器150可以周期性地向泵132发送控制命令，并且泵132可以向控制器150发送与泵132的操作状态(如，是否正在泵送冷藏车冷却流体)相对应的信号。基于来自泵132的信号，控制器150可以向泵132发送控制命令以改变泵132的操作状态，如泵132是打开的还是关闭的，以及泵132的操作速度。
制冷系统100可以包括用于检测热传递管线130中的流体流量的传感器。制冷系统100可以进一步包括用于检测冷却储器128中的液位的传感器。控制器150可以从这些传感器接收信号，并且可以基于从这些传感器接收的信号向泵132发送控制命令以控制泵132的操作和速度。
控制器150诸如通过电压表与能量存储装置146进行数据通信。控制器150可以周期性地向能量存储装置146发送控制命令，并且能量存储装置146可以向控制器150发送与存储在能量存储装置146中的电能的量相对应的信号。基于来自能量存储装置146的信号，控制器150可以判断能量存储装置146是否可以为电动机138提供动力以驱动压缩机112，并且可以向能量存储装置146发送控制命令以将存储的电能传导到电动机138，从而为电动机138提供动力。
控制器150与内燃机122进行数据通信。控制器150可以周期性地向内燃机122发送控制命令，并且内燃机122可以向控制器150发送与内燃机122的操作状态(如，内燃机122是否正在驱动压缩机112)相对应的信号。基于来自内燃机122的信号，控制器150可以向内燃机122发送控制命令以改变内燃机122的操作状态，如内燃机122是打开的还是关闭的，以及内燃机122的操作速度。
控制器150与致动器126进行数据通信。控制器150可以周期性地向致动器126发送控制命令，并且致动器126可以向控制器150发送与致动器126的操作状态(如，致动器126是否被启动而将内燃机122和压缩机112经由离合组件124联接起来)相对应的信号。基于来自致动器126的信号，控制器150可以向致动器126发送控制命令以启动或停用致动器126以及使内燃机122和压缩机112联接或分离。
制冷系统100可以包括用于检测热传递管线120中的流体流量的传感器。控制器150可以从这些传感器接收信号，并且可以向能量存储装置146、内燃机122或致动器126发送控制命令，以基于从这些传感器接收的信号来控制压缩机112的操作。
在一些实施例中，控制器150可以经由电力电缆154与能量存储装置146电连通，以从能量存储装置146接收电力以便用于控制器150的操作。
在操作中，如图1、图3和图4所示的制冷系统100判断拖车102是否需要基于拖车102的温度进行制冷，并且制冷系统100使用冷却储器128或制冷回路将拖车102的内部108制冷。控制器150基于由控制器150监测或收集的数据来控制使用冷却储器128还是制冷回路来冷却拖车102的内部10。控制器150可以构造成优先使用冷却储器128来冷却拖车102的内部108，然后使用由电动机138驱动的制冷回路来冷却拖车102的内部108，然后再使用由内燃机122驱动的制冷回路来冷却拖车102的内部108。在一些实施例中，控制器150基于用户的输入控制是使用冷却储器128还是制冷回路来冷却拖车102的内部108。例如，用户可以选择货柜或拖车的内部108的目标温度。
在一些情况下，制冷系统100可以构造成使用冷却储器128来冷却拖车102的内部108。控制器150可以周期性地向冷却储器128发送控制命令，并判断相变材料是否充分冷到便于冷却储器128将拖车102的内部108冷却。如果控制器150判断相变材料充分冷到便于冷却储器128将拖车102的内部108冷却，则控制器150可以向泵132发送控制命令，以使冷藏车冷却流体从冷却储器128循环到拖车102中的热交换器118，并且从热交换器118循环到冷却储器128。
当相变材料充分冷到便于冷却储器128将拖车102的内部108冷却时，腔室中的相变材料，如水可以处于固相。当冷藏车冷却流体接触冷却储器128内的腔室时，可以在相对冷的相变材料和相对暖的冷藏车冷却流体之间发生热传递，使得相变材料的温度升高，并且冷藏车制冷流体的温度降低。相变材料的温度可以升高为使得它从固相变为液相。
泵132可以将冷却的冷藏车冷却流体泵送到热交换器118。当冷藏车冷却流体被引导到热交换器118时，可以在相对冷的冷藏车冷却流体和拖车102的可由风扇引导到热交换器118中的相对热的空气之间发生热传递，使得冷藏车冷却流体的温度升高并且拖车102的空气温度降低。鼓风机116可以吹送冷却的空气以在拖车102内循环并将拖车102的内部108冷却。
在一些情况下，控制器150可以判断出相变材料未充分冷到便于冷却储器128将拖车102的内部108冷却。如果相变材料未充分冷到便于冷却储器128将拖车102的内部108冷却，则制冷系统100可以构造成使用制冷回路来冷却拖车102的内部108。控制器150可以周期性地向能量存储装置146发送控制命令，并判断在能量存储装置146中是否存储有足够的电能将拖车102的内部108冷却。如果控制器150判断出在能量存储装置146中存储有足够的电能将拖车102的内部108冷却，则控制器150可以向能量存储装置146发送控制命令以将电能传导至电动机138，使得电动机138驱动压缩机112以使辅助冷却流体从压缩机112循环到蒸发器114和热交换器118，并且从热交换器118循环到压缩机112。
在一些情况下，控制器150可以判断出相变材料未充分冷到便于冷却储器128将拖车102的内部108冷却，并且在能量存储装置146中没有存储足够的电能将拖车102的内部108冷却。在这样的实施例中，控制器150可以向致动器126发送控制命令以启动致动器126并且将内燃机122和压缩机112联接起来。控制器150可以向内燃机122发送控制命令，以便内燃机122驱动压缩机112以使辅助冷却流体从压缩机112循环到蒸发器114和热交换器118，并且从热交换器118循环到压缩机112。
制冷回路中的辅助冷却流体可以是R404a或氟利昂。压缩机112可以由内燃机112或电动机138驱动。当辅助冷却流体流入压缩机112时，压缩机112使辅助冷却流体的压力增加，并且加压的辅助冷却流体被引导到蒸发器114。通过蒸发器114降低辅助冷却流体的压力，这导致辅助冷却流体的温度降低。当辅助冷却流体被引导到热交换器118时，可以在相对冷的辅助冷却流体和拖车102的可由风扇引导到热交换器118中的相对热的空气之间发生热传递，使得辅助冷却流体的温度升高，并且拖车102的空气温度降低。鼓风机116可以吹送冷却的空气以在拖车102内循环并将拖车102的内部108冷却。
在一些实施例中，在冷却储器128和制冷回路共用同一热交换器118的情况下，制冷系统100可以包括位于热交换器118上游的一个或多个阀或位于热交换器118下游的一个或多个阀，以控制热交换器118与冷却储器128之间或者热交换器118与制冷回路之间的流体连通。如图9所示，阀166控制泵132和热交换器118之间的流体连通，并且阀168控制蒸发器114和热交换器118之间的流体连通。如果控制器150判断出相变材料充分冷到便于冷却储器128将拖车102的内部108冷却，则控制器150可以向位于热交换器118上游的阀(如，阀166和168)或下游的阀发送控制命令，以将阀构造为允许冷却储器128和热交换器118之间的流体连通，并且禁止制冷回路和热交换器118之间的流体连通。相应地，冷藏车冷却流体可以从冷却储器128流到热交换器118以将拖车102中的空气冷却，并且冷藏车冷却流体可以从热交换器118流到冷却储器128以通过冷却储器128进行冷却。
如果控制器150判断相变材料未充分冷到便于冷却储器128将拖车102的内部108冷却，并且应该使用制冷回路将拖车102的内部108冷却，则控制器150可以向热交换器118上游的阀(如，阀166和168)或下游的阀发送控制命令，以将阀构造成允许制冷回路和热交换器118之间的流体连通，并且禁止冷却储器128和热交换器118之间的流体连通。相应地，辅助冷却流体可以从压缩机112和蒸发器114流到热交换器118以将拖车102中的空气冷却，并且辅助冷却流体可以从热交换器118流到压缩机112。
在一些实施例中，单个阀可以控制热交换器118与冷却储器128之间或热交换器118与制冷回路之间的流体连通。
图10是示出使用制冷系统100来冷却拖车102的内部108的方法S200的流程图。
在方框S202处，制冷系统100的控制器150判断容纳在冷却储器128中的相变材料是否充分冷到将冷藏车冷却流体冷却并将拖车102的内部108冷却。相变材料可以通过与储热流体进行热传递来冷却，该储热流体使用由能量捕获系统300从发动机废气流捕获的热能来冷却。
在方框S204处，如果控制器150判断出容纳在冷却储器128中的相变材料充分冷到将冷藏车冷却流体冷却并将拖车102的内部108冷却，则控制器150向泵132发送控制指令，以使冷藏车冷却流体从冷却储器128循环到拖车102中的热交换器118，并且从热交换器118循环到冷却储器128。
在方框S206处，冷藏车冷却流体接触容纳有相变材料的冷却储器128内的腔室，并且通过相对冷的相变材料与相对暖的冷藏车冷却流体之间的热传递将冷藏车冷却流体冷却。相变材料的温度升高，并且冷藏车冷却流体的温度降低。
在方框S208处，将冷却的冷藏车冷却流体泵送到热交换器118。
在方框S210处，可以在相对冷的冷藏车冷却流体和拖车102的可由风扇引导到热交换器118中的相对热的空气之间发生热传递，使得冷藏车冷却流体的温度增加，并且拖车102的空气温度降低。
在方框S212处，鼓风机116可以吹送冷却的空气以在拖车102内循环并将拖车102的内部108冷却。
在方框S214处，如果控制器150判断出容纳在冷却储器128中的相变材料冷却未充分冷到将冷藏车冷却流体冷却并将拖车102的内部108冷却，则控制器150判断能量存储装置146是否存储了足够的电能来操作电动机138并将拖车102的内部108冷却。
在方框S216处，如果控制器150判断出能量存储装置146存储了足够的电能，则控制器150向能量存储装置146发送控制命令，以将电能传导到电动机138。
在方框S218处，利用传导到电动机138的电能，电动机138诸如通过驱动带140来驱动压缩机112。
在方框S220处，如果控制器150判断出能量存储装置146没有存储足够的电能，则控制器150向致动器126发送控制命令以启动致动器126并将内燃机122和压缩机112联接起来。
在方框S222处，控制器150向内燃机122发送控制命令，以便内燃机122驱动压缩机112。
在方框S224处，无论压缩机112是由内燃机112还是由电动机138驱动，当辅助冷却流体流入压缩机112时，压缩机112都会使辅助冷却流体的压力增加，并且加压的辅助冷却流体被引导到蒸发器114和热交换器118。通过蒸发器114降低辅助冷却流体的压力，这导致辅助冷却流体的温度降低。
类似于如上面关于方框S210所讨论的冷藏车冷却流体，当辅助冷却流体被引导到热交换器118时，可以在相对冷的辅助冷却流体和拖车102的可由风扇引导到热交换器118中的相对热的空气之间发生热传递，使得辅助冷却流体的温度升高并且拖车102的空气的温度降低。
如上面关于方框S212所讨论的，鼓风机116吹动冷却的空气以在拖车102内循环并将拖车102的内部108冷却。
前面的讨论提供了许多示例性实施例。其它实例可以包括所公开元件的所有合适的组合。例如，如果一个实施例包括元件A、B和C，并且第二实施例包括元件B和D，则也可以使用A、B、C或D的其它剩余合适的组合。
术语“连接到”或“联接到”可以包括直接联接(其中两个彼此联接的元件彼此接触)和间接联接(其中至少一个附加元件位于这两个元件之间)两者。
此外，本申请的范围不旨在限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的特定实施例。如本领域普通技术人员将从本发明的公开内容容易理解的那样，可以使用与本文描述的相应实施例执行基本相同功能或实现基本相同结果的现有或以后开发的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。上面描述和示出的实例仅旨在作为实例。修改是可能的。本发明由所附权利要求限定。

Claims (28)

1.一种用于冷却冷藏厢的制冷系统，包括：
冷却储器，其用于使用从发动机废气流中回收的能量来冷却第一环路中的制冷剂；
制冷回路，其包括能由内燃机驱动的压缩机，所述压缩机使第二环路中的制冷剂循环；
至少一个热交换器，其与所述第一环路和所述第二环路连通以接收冷却的制冷剂；
至少一个鼓风机，其用于迫使空气通过所述至少一个热交换器；以及
控制器，其用于基于所述冷却储器的温度来选择性地启动所述内燃机。
2.根据权利要求1所述的制冷系统，包括用于从所述发动机废气流中回收能量的能量捕获系统，所述能量捕获系统包括发生器，所述发生器构造成接收所述发动机废气流并使包含溶质的溶液循环，所述溶质能够因从接收的发动机废气流中吸收的热量而蒸发成气态。
3.根据权利要求2所述的制冷系统，其中，所述能量捕获系统包括：
冷凝器，其流体联接到所述发生器，以接收从所述溶液中蒸发的溶质，所述冷凝器构造成将蒸发的溶质冷凝成液态；以及
蒸发器，其流体联接到所述冷凝器，所述蒸发器构造成将所述溶质蒸发成所述气态并促进蒸发的溶质与第三环路中的制冷剂之间的热交换。
4.根据权利要求1所述的制冷系统，包括构造成驱动所述压缩机的电动机。
5.根据权利要求4所述的制冷系统，包括：
光伏电池阵列；
能量存储装置，其与所述光伏电池阵列电连通以存储电能；
其中，所述能量存储装置与所述电动机电连通。
6.根据权利要求5所述的制冷系统，其中，所述控制器构造成基于所述冷却储器的温度和存储在所述能量存储装置中的电能的量来选择性地启动所述内燃机或所述电动机。
7.根据权利要求5所述的制冷系统，包括用于选择性地将电能传导到所述能量存储装置以存储所述电能的充电控制器。
8.根据权利要求1所述的制冷系统，包括用于迫使空气通过所述至少一个热交换器的单个鼓风机。
9.根据权利要求1所述的制冷系统，其中，所述冷却储器和所述制冷回路是与单个热交换器连通的，以选择性地从所述第一环路或所述第二环路接收制冷剂。
10.根据权利要求1所述的制冷系统，包括介于所述冷却储器与所述能量存储装置之间的用于冷却所述能量存储装置的热交换器。
11.根据权利要求1所述的制冷系统，其中，所述冷却储器容纳有相变材料，所述相变材料构造成通过改变相从所述第一环路中的制冷剂中去除热能。
12.根据权利要求11所述的制冷系统，其中，所述相变材料构造成通过改变相将热能传递给第三环路中的制冷剂。
13.根据权利要求1所述的制冷系统，其中，所述冷藏厢是车辆冷藏厢。
14.一种用于冷却车辆部件的方法，包括：
使用从发动机废气流中回收的能量将冷却储器中的第一环路中的制冷剂冷却；
利用制冷回路的压缩机使第二环路中的制冷剂循环，所述压缩机能由内燃机驱动；
利用至少一个鼓风机迫使空气通过与所述第一环路和所述第二环路连通的至少一个热交换器；以及
基于所述冷却储器的温度选择性地停用所述内燃机。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述压缩机能由电动机驱动。
16.根据权利要求15所述的方法，包括：
利用光伏电池阵列将太阳能转换成电能；
将所述电能存储在能量存储装置中；以及
向所述电动机供电。
17.根据权利要求16所述的方法，包括基于所述冷却储器的温度选择性地停用所述内燃机或所述电动机。
18.根据权利要求16所述的方法，包括选择性地将所述电能传导至所述能量存储装置以存储所述电能。
19.根据权利要求14所述的方法，包括利用一个鼓风机迫使空气通过所述至少一个热交换器。
20.根据权利要求14所述的方法，包括选择性地将所述第一环路和所述第二环路中的一个环路与一个热交换器流体连通。
21.根据权利要求14所述的方法，包括利用所述冷却储器来冷却所述能量存储装置。
22.根据权利要求14所述的方法，包括当容纳在所述冷却储器中的相变材料从所述第一环路中的制冷剂接收足够的热能时，改变所述相变材料的相。
23.根据权利要求22所述的方法，包括当所述相变材料将足够的热能传递给第三环路中的制冷剂时，改变所述相变材料的相。
24.根据权利要求14所述的方法，包括：
从所述发动机废气流中吸收热量；以及
利用接收的热量将溶液的溶质蒸发成气态。
25.根据权利要求24所述的方法，包括：
将蒸发的溶质冷凝成液态；
将所述溶质再次蒸发成所述气态；以及
促进再次蒸发的溶质与第三制冷剂之间的热交换。
26.一种用于冷却车辆冷藏厢的制冷系统，包括：
冷却储器，其用于使用由能量捕获系统从发动机废气流中回收的能量来冷却第一制冷剂；
制冷回路，其包括由柴油发动机驱动的压缩机，所述压缩机使第二制冷剂循环；
热交换器，其与所述冷却储器和所述制冷回路连通，以接收所述第一制冷剂的流和所述第二制冷剂的流；
鼓风机，其用于迫使空气通过所述热交换器；以及
控制器，其用于基于所述冷却储器的温度选择性地启动所述柴油发动机。
27.根据权利要求26所述的制冷系统，包括：
光伏电池阵列，其构造成将太阳能转换成电能；
能量存储装置，其与所述光伏电池阵列电连通，以存储所述电能；
电动机，其与所述能量存储装置电连通，所述电动机构造成驱动所述压缩机；
其中，所述控制器构造成基于所述冷却储器的温度和存储在所述能量存储装置中的电能的量选择性地启动所述内燃机或所述电动机。
28.根据权利要求26所述的制冷系统，其中，所述能量捕获系统包括：
发生器，其构造成接收所述发动机废气流并使包含溶质的溶液循环，所述溶质能够因从所述接收的发动机废气流中吸收的热量而蒸发成气态；
冷凝器，其流体联接到所述发生器，以接收从所述溶液蒸发的溶质，所述冷凝器构造成将蒸发的溶质冷凝成液态；以及
蒸发器，其流体联接到所述冷凝器，所述蒸发器构造成将所述溶质再次蒸发成所述气态并促进再次蒸发的溶质与第三制冷剂之间的热交换。
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