CN110891806A - 用于制冷运输车辆的混合电力转变系统及方法 - Google Patents

用于制冷运输车辆的混合电力转变系统及方法 Download PDF

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Abstract

一种用于空气调节运输车辆（24）的混合电力转变系统（60），包括用于加热和/或冷却制冷容积（40）的多个制冷部件（52,54,56）。还包括储存电能的电池（62），所述电能被提供给多个制冷部件（52,54,56）中的至少一个。进一步包括为电池（62）提供电能的至少一个补充电力源（68,70,72,76），以提供用于制冷部件（52,54,56）的总的可用DC电力。又进一步包括将总的可用DC电力转换为总的AC电力的电力转换器（64），该总的AC电力提供给多个制冷部件（52,54,56）中的至少一个。

Description

用于制冷运输车辆的混合电力转变系统及方法
背景技术
示例性实施例涉及制冷运输车辆，且更特别地，涉及用于制冷运输车辆的混合电力转变系统。
运输制冷单元（TRU）系统被采用来调节拖车之内的一个或多个隔室。该（多个）隔室用于容纳在拖车的储存和/或运输期间保持在或接近期望温度的易腐产品。TRU典型地需要发动机为一个或多个制冷部件（诸如，压缩机）供电。发动机在操作期间需要燃料。在某些区域中的未决或现行法规可以约束柴油发动机可以操作的地方，并强制实行燃料消耗约束。因此，用于TRU系统的替代电力源可以是有益的。
发明内容
公开了一种用于空气调节运输车辆的混合电力转变系统，包括用于加热和/或冷却制冷容积的多个制冷部件。还包括储存电能（electrical power）的电池，所述电能被提供给多个制冷部件中的至少一个。进一步包括为电池提供电能的至少一个补充电力源，以提供用于制冷部件的总的可用DC电力。又进一步包括将总的可用DC电力转换为总的AC电力的电力转换器，所述总的AC电力提供给多个制冷部件中的至少一个。
除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其他实施例可以包括：至少一个补充电力源包括太阳能板。
除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其他实施例可以包括：至少一个补充电力源包括再生制动系统和轮毂发电机系统中的至少一个。
除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其他实施例可以包括：至少一个补充电力源包括燃料电池组。
除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其他实施例可以包括：至少一个补充电力源包括可操作地耦合到牵引制冷运输车辆的牵引车的发动机上的发电机。
除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其他实施例可以包括：电力转换器包括电力逆变器、电机驱动器和电机控制器中的至少一个。
还公开了一种用于空气调节运输车辆的混合电力转变系统，所述车辆包括用于加热和/或冷却制冷容积的多个制冷部件。还包括储存电能的电池，所述电能被提供给多个制冷部件中的至少一个。进一步包括制冷系统发动机，其可操作地耦合到发电机，来为电池提供电能，来自电池和发电机的电能为制冷部件提供总的可用DC电力。又进一步包括将总的可用DC电力转换为总的AC电力的电力转换器，所述总的AC电力提供给多个制冷部件中的至少一个。
除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其他实施例可以包括：为电池提供电能来为制冷部件提供补充电力的至少一个补充电力源，总的可用DC电力包括由电池、至少一个补充电力源和发电机提供的电能的组合。
除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其他实施例可以包括：至少一个补充电力源包括太阳能板。
除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其他实施例可以包括：至少一个补充电力源包括再生制动系统和轮毂发电机系统中的至少一个。
除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其他实施例可以包括：至少一个补充电力源包括燃料电池组。
除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其他实施例可以包括：至少一个补充电力源包括可操作地耦合到牵引制冷运输车辆的牵引车的发动机上的发电机。
除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其他实施例可以包括：电力转换器包括电力逆变器、电机驱动器和电机控制器中的至少一个。
除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其他实施例可以包括：与电池、电力转换器和制冷系统发动机发电机可操作通信的控制器，以确定由多个制冷所需要的电力是否需要从制冷系统发动机发电机可用的补充电力。
除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其他实施例可以包括：如果由多个制冷部件所需要的电力不需要由制冷系统发动机发电机提供的补充电力，则制冷系统发动机是非操作的。
除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其他实施例可以包括：制冷系统发动机放置在安装在制冷运输车辆的外表面附近的制冷系统壳体之内。
进一步公开了一种操作运输车辆的空气调节系统的方法。所述方法包括用电池为多个制冷部件中的至少一个提供电能，电池配置为输出总的DC电力。所述方法还包括用可操作地耦合到制冷系统发动机上的发电机提供补充电能，由发电机提供的电能按特定路线（routed）到电池，作为总的DC电力的一部分。所述方法进一步包括将总的DC电力转换为总的AC电力。所述方法又进一步包括将总的AC电力按特定路线到至少一个制冷部件。所述方法还包括确定由多个制冷所需要的电力是否需要从制冷系统发动机发电机可用的补充电力。所述方法进一步包括，如果由多个制冷部件所需要的电力不需要由制冷系统发动机发电机提供的补充电力，则将制冷系统发动机切换到非操作条件。
除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其他实施例可以包括：用至少一个补充电力源为电池提供附加的补充电力。
除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其他实施例可以包括：至少一个补充电力源包括太阳能板、再生制动系统、轮毂发电机、燃料电池组和可操作地耦合到牵引制冷运输车辆的牵引车的发动机上的发电机中的至少一个。
除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其他实施例可以包括：至少一个补充电力源是轮毂发电机。所述方法进一步包括确定启用或禁用轮毂发电机的条件。所述方法又进一步包括确定使用轮毂发电机辅助车辆制动的条件。
附图说明
本公开通过示例的方式图示，并且不限于附图中，其中相似的参考符号指示类似的元件。
图1是制冷牵引车拖车系统的透视图；以及
图2是用于制冷运输车辆的混合电力转变系统的示意图。
具体实施方式
图1图示了牵引车拖车系统20。牵引车拖车系统20包括牵引车或卡车22、拖车24和运输制冷单元（“TRU”）26。拖车24在本文中也称为制冷运输车辆。牵引车22包括操作人员的隔室或驾驶室28。拖车24可操作地耦合到牵引车22，并因此被拉动或推动到期望的目的地。拖车24包括顶壁30、与顶壁30相对并与顶壁30间隔开的底壁32、彼此间隔开并相对的两个侧壁34、以及相对的前壁和后壁36、38。壁30、32、34、36、38一起限定货物隔室40的边界。设想并理解的是，货物隔室40还可以为了不同温度的货物需求被分成两个或更多个较小的隔室。尽管TRU 26和本文描述的相关联实施例是在拖车的上下文中公开的，但是应当理解，制冷卡车可以受益于本文公开的实施例。
拖车24通常被构造成将货物（未示出）储存在隔室40中。TRU 26通常集成在拖车24中，并且在一些实施例（诸如，所图示的实施例）中安装至前壁36。通过经由TRU 26对隔室40的加热和/或冷却，使空气循环进入和通过拖车24的货物隔室40，使货物保持在期望的温度。进一步设想并理解的是，TRU 26可以应用于任何运输集装箱，而不一定是在牵引车拖车系统中使用的那些运输集装箱。此外，运输集装箱可以是拖车24的一部分，并且构造为从拖车24的框架和轮（未示出）被移除，以用于替代运送方式（例如，海运、铁路、航班和其他）。
TRU 26可以是全电动TRU 26，并且包括促进隔室40的期望的加热和/或冷却操作的若干部件。这种部件可以包括但不限于，压缩机、电动压缩机电机、可以被空气冷却的冷凝器热交换器、冷凝器风扇组件、接收器、过滤器干燥器、热交换器、恒温膨胀阀、蒸发器热交换器、蒸发器风扇组件、吸入调节阀，以及控制器50，所述控制器50可以包括基于计算机的处理器（例如，微处理器）。为了图示的目的，图2中图示了控制器50、压缩机52、冷凝器风扇54、蒸发器风扇56和制冷系统发动机58。
现在参见图2，图示了混合电力转变系统60。混合电力转变系统60包括集体地为至少一个制冷部件供电的各种部件，该（多个）制冷部件包括压缩机52、冷凝器风扇54和蒸发器风扇56。本文公开的电力方案以更高效的方式为（多个）部件供电，其较少依赖或消除了制冷系统发动机/电机，以减少以其他方式为制冷系统发动机供电所需要的燃料消耗。
如所示的，多个制冷部件52、54和56由电池62供电。在一些实施例中，提供DC-到-AC电力逆变器64，以将电池62的DC输出逆变为用于多个制冷部件的AC输出。如果电机是感应电机，则提供逆变器64。如果电机是永磁类型，则逆变器64可以被称为电机驱动器或电机控制器。在一些情况下，电机驱动器/控制器与电机本身集成，且DC可以直接供应给电机。电机驱动器/控制器和电力逆变器在本文中通常可以被称为电力转换器。电池62保持电能能力，并且用源自至少一个补充电力源的电能补充。至少一个补充电力源可以是由再生制动组件68产生的电力，所述再生制动组件是牵引车22和/或拖车24的轮组件的一部分。附加地或替代地，可以利用当轮转动时产生电能的轮毂发电机。补充电力源可以是由安装至牵引车22和/或拖车24的外部表面的太阳能板结构70产生的电力。补充电力源可以是通过可操作地耦合到制冷系统发动机58的发电机72或可操作地耦合到牵引车22的发动机的分离的发电机来利用的电力。附加地，备用电力储存源76可以是补充电力源。除了所图示的补充电力源之外，设想可以采用任何附加类型的电力源，诸如，例如燃料电池组。这些仅仅是示例，并且应当理解，可以提供各种其他电力源。
至少一个，但典型地多个上述电力源，形成可用于按特定路线到电池62的组合补充电力。一些补充电力源更方便地输出DC电力，而一些输出AC电力。为了组合由用于电池62的充电的补充电力源提供的电能，电池62与其电耦合的充电器80提供可用于电池62的组合的DC输出。提供给电池62的电能与储存在其中的那些组合，产生用于制冷部件的总的可用DC电力，随后DC电力输出转变为可使用的AC电力输出。
如上所述，一些实施例包括制冷系统发动机58。在这些实施例中，混合电力转变系统60配置为尽可能依赖于来自电池62的电能，而不是制冷系统发动机58。这减少了由制冷系统发动机58所需要的燃料的量。这通过与混合电力转变系统60的各种部件可操作通信的控制器50被促进。在控制器50与补充电力源、电池62、电力逆变器64和/或多个制冷部件中的至少一个之间可以存在通信。
控制器50确定某些制冷操作所需要的电力，并确定来自电池62的电能是否足够，或者是否需要来自制冷系统发动机58的电能作为电池62的替代或作为电池62的补充。例如，控制器50可以确定将拖车24的货物隔室40从环境温度带到期望设定点的完全“下拉”操作的电力需求超过单独从电池62可用的电力。在那种情况下，制冷系统发动机58可以单独用于执行操作，或者可以与电池62协同工作。然而，其他操作，诸如，简单地保持设定点温度，可以具有不超过从电池62可用的电力的电力需求。在那种情况下，电池62单独为系统提供电力，并且制冷系统发动机58可以切换到非操作条件。这种整体操作导致所需要的燃料较少，且甚至可以减小发动机58所需要的尺寸。
在另一个实施例中，电池62为制冷系统的所有预期操作提供足够的电能。在这个实施例中，可以消除制冷系统发动机58。因此，由制冷系统所需要的所有电能都由电池62的总的可用输出提供，其是电池中的储存电力和由（多个）补充电力源补充的储存电力的组合。
来自多个电力源的电力的组合通过上述的AC到DC到AC电力转变促进。AC-DC-AC架构通过允许更小的发动机或无发动机来允许减少燃料消耗。
可以使用一种或多种技术来实现实施例。在一些实施例中，设备或系统可以包括一个或多个处理器和储存指令的存储器，当由一个或多个处理器执行时，这些指令使得设备或系统执行如本文所述的一个或多个方法论动作。那些本领域技术人员已知的各种机械部件可以在一些实施例中使用。
实施例可以实现为一个或多个设备、系统和/或方法。在一些实施例中，指令可以储存在一个或多个计算机程序产品或计算机可读介质上，诸如，临时和/或非临时计算机可读介质。指令在执行时，可以使得实体（例如，处理器、设备或系统）执行如本文所述的一个或多个方法学动作。
虽然已经详细描述了仅与有限数量的实施例相关的本公开，但应容易理解，本公开不限于这些公开的实施例。相反，能够对本公开修改来并入任何数量的变体、更改、替换或之前未描述但与本公开的范围相称的等效布置。此外，虽然已经描述了各种实施例，但应理解，本公开的方面可以仅包括一些所述实施例。因此，本公开不应被视为由上述描述限制，而仅由所附权利要求的范围限制。

Claims (20)

1.一种用于空气调节运输车辆的混合电力转变系统，包括：
用于加热和/或冷却制冷容积的多个制冷部件；
储存电能的电池，所述电能被提供给所述多个制冷部件中的至少一个；
为电池提供电能的至少一个补充电力源，以提供用于所述制冷部件的总的可用DC电力；以及
将所述总的可用DC电力转换为总的AC电力的电力转换器，所述总的AC电力提供给所述多个制冷部件中的至少一个。
2.如权利要求1所述的混合电力转变系统，其中，所述至少一个补充电力源包括太阳能板。
3.如前述权利要求中任一项所述的混合电力转变系统，其中，所述至少一个补充电力源包括再生制动系统和轮毂发电机系统中的至少一个。
4.如前述权利要求中任一项所述的混合电力转变系统，其中，所述至少一个补充电力源包括燃料电池组。
5.如前述权利要求中任一项所述的混合电力转变系统，其中，所述至少一个补充电力源包括可操作地耦合到牵引所述制冷运输车辆的牵引车的发动机上的发电机。
6.如前述权利要求中任一项所述的混合电力转变系统，其中，所述电力转换器包括电力逆变器、电机驱动器和电机控制器中的至少一个。
7.一种用于空气调节运输车辆的混合电力转变系统，包括：
用于加热和/或冷却制冷容积的多个制冷部件；
储存电能的电池，所述电能被提供给所述多个制冷部件中的至少一个；
可操作地耦合到发电机上的制冷系统发动机，来为所述电池提供电能，来自所述电池和所述发电机的电能为所述制冷部件提供总的可用DC电力；以及
将所述总的可用DC电力转换为总的AC电力的电力转换器，所述总的AC电力提供给所述多个制冷部件中的至少一个。
8.如权利要求7所述的混合电力转变系统，进一步包括为所述电池提供电能来为所述制冷部件提供补充电力的至少一个补充电力源，所述总的可用DC电力包括由所述电池、所述至少一个补充电力源和所述发电机提供的电能的组合。
9.如权利要求7或8所述的用于制冷运输车辆的混合电力转变系统，其中，所述至少一个补充电力源包括太阳能板。
10.如权利要求7至9中任一项所述的混合电力转变系统，其中，所述至少一个补充电力源包括再生制动系统和轮毂发电机系统中的至少一个。
11.如权利要求7至10中任一项所述的混合电力转变系统，其中，所述至少一个补充电力源包括燃料电池组。
12.如权利要求7至11中任一项所述的混合电力转变系统，其中，所述至少一个补充电力源包括可操作地耦合到牵引所述制冷运输车辆的牵引车的发动机上的发电机。
13.如权利要求7至12中任一项所述的混合电力转变系统，其中，所述电力转换器包括电力逆变器、电机驱动器和电机控制器中的至少一个。
14.如权利要求7至13中任一项所述的混合电力转变系统，进一步包括与所述电池、所述电力转换器和所述制冷系统发动机发电机可操作通信的控制器，以确定由所述多个制冷所需要的电力是否需要从所述制冷系统发动机发电机可用的补充电力。
15.如权利要求14所述的混合电力转变系统，其中，如果由所述多个制冷部件所需要的电力不需要由所述制冷系统发动机发电机提供的补充电力，则所述制冷系统发动机是非操作的。
16.如权利要求7至15中任一项所述的混合电力转变系统，其中，所述制冷系统发动机放置在安装在所述制冷运输车辆的外表面附近的制冷系统壳体之内。
17.一种操作运输车辆的空气调节系统的方法，包括：
用电池为多个制冷部件中的至少一个提供电能，所述电池配置为输出总的DC电力；
用可操作地耦合到制冷系统发动机上的发电机提供补充电能，由所述发电机提供的电能按特定路线到所述电池，作为所述总的DC电力的一部分；
将所述总的DC电力转换为总的AC电力；
将所述总的AC电力按特定路线到所述至少一个制冷部件；
确定由所述多个制冷所需要的电力是否需要从所述制冷系统发动机发电机可用的补充电力；以及
如果由所述多个制冷部件所需要的电力不需要由所述制冷系统发动机发电机提供的补充电力，则将所述制冷系统发动机切换到非操作条件。
18.如权利要求17所述的方法，进一步包括用至少一个补充电力源为所述电池提供附加的补充电力。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述至少一个补充电力源包括太阳能板、再生制动系统、轮毂发电机、燃料电池组和可操作地耦合到牵引所述制冷运输车辆的牵引车的发动机上的发电机中的至少一个。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述至少一个补充电力源是轮毂发电机，所述方法包括：
确定启用或禁用所述轮毂发电机的条件；以及
确定使用所述轮毂发电机辅助车辆制动的条件。
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