CN110920394A - 用于运输气候控制系统的电力和负载管理的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种使用车辆电气系统的运输气候控制系统的电力和负载管理的方法。该方法包括：控制器确定运输气候控制负载网络的电力消耗，确定从车辆电气系统可获得的电力的量，确定所述运输气候控制负载网络的电力消耗是否超过从车辆电气系统可获得的电力的量。而且，所述方法包括：切断所述运输气候控制负载网络的一个或多个负载，以减少所述运输气候控制负载网络的电力消耗，直到所述运输气候控制负载网络的电力消耗与从所述车辆电气系统可获得的电力匹配。此外，所述方法包括从所述车辆电气系统向所述运输气候控制负载网络供应电力。

Description

用于运输气候控制系统的电力和负载管理的方法和系统
技术领域
本公开涉及一种用于运输气候控制系统的电力和负载管理的方法和系统。
背景技术
运输气候控制系统可包括例如运输制冷系统(TRS)和/或加热、通风和空调(HVAC)系统。运输制冷系统通常用于控制运输单元(例如，卡车、集装箱(诸如，平板车上的集装箱、联合运输集装箱等)、箱式车、半牵引车、公共汽车或其它类似运输单元)的货物空间内的环境条件(例如，温度、湿度、空气质量等)。运输制冷系统可维持货物空间的环境(一种或多种)条件以维持货物(例如，产品、冷冻食品、药品等)。在一些实施例中，运输单元可包括通风和空调系统以控制车辆的乘客空间内的气候。
发明内容
本公开涉及一种用于运输气候控制系统的电力和负载管理的方法和系统。
本文所述的实施例提供了一种车辆电气系统。车辆电气系统包括车辆电力网络，车辆电力网络为车辆提供动力，并且还可以被配置成为附接到车辆的运输气候控制系统的组件(在此也称为″负载″)提供动力。车辆电力网络可包括在任何给定时间具有可用的变化的电力水平的一个或多个电源。
本文所述的实施例可基于车辆电力网络的变化的电力水平来管理来自运输气候控制系统的组件的电力需求，以便维持车辆的适当操作。当辅助电力网络可用或不可用时，本文描述的实施例可管理来自运输气候控制系统的组件的电力需求。
当来自运输气候控制系统的负载组件的需求超过可用的电力容量时，本文描述的实施例可防止车辆电力网络的故障。
本文所述的实施例还可提供与车辆电力网络结合的辅助电力网络的有效使用。
本公开内容公开了一种用于管理负载和多个能源的车辆电气系统，即使车辆电源(例如，原动机)关闭或不能完全为运输气候控制系统供应电力(″保持″)，车辆电气系统也允许运输气候控制系统(也称为HVAC-R系统)的电力和负载管理。此外，当车辆动力(例如，来自原动机)不足时，车辆电气系统可使用辅助能源(例如，辅助电池)提供车辆动力的上升。
可以理解，车辆电力网络为何可以受到限制可以有多种原因。例如，当车辆电力网络包括车辆交流发电机时，车辆交流发电机可能不被额定用于运输气候控制负载网络的负载所需的容量。另一个示例是当车辆减速时(例如，车辆没有全速行驶)，车辆交流发电机可能没有运行以提供全容量(例如，车辆交流发电机可以提供70％或65％的额定容量)。例如，当车辆减速时，100A下的车辆交流发电机仅能提供70A或65A的电流。对于配备有自动启动-停止系统的车辆(例如，为了符合EU排放标准)，当车辆达到停止状态时(即，车辆交流发电机不提供电流)，车辆可以完全关闭。
减少例如来自车辆原动机(例如，诸如柴油发动机的内燃机等)的排放(例如，颗粒物排放、氮氧化物排放、噪声排放等)的规定导致车辆内的组件被电驱动，并且在车辆交流发电机和车辆动力舱内的原动机之间的空间中增加用于减少排放的部件(例如，排放控制装置、自动启动-停止系统等)。自动启动-停止系统可以在例如车辆停在交通灯处、停在商店处等时关闭原动机(即，原动机不运行)。因此，车辆交流发电机和车辆动力舱中的原动机之间的可用于其它组件的空间量被减小。例如，这种减小的空间可能使得难以提供耦接到(或结合到、安装到)车辆动力舱中的原动机的单独的压缩机，压缩机提供高冷却电力负载并补充运输气候控制系统。
本文所述的实施例可提供一种运输气候控制系统，运输气候控制系统可由来自车辆电力网络的电力(例如，12V的直流电力)电驱动。此外，本文描述的实施例可控制运输气候控制系统的负载，以便防止车辆电气系统的车辆电力网络的一个或多个电源的故障。特别地，本文描述的实施例可通过管理供应给运输气候控制系统的负载的电力的量来确保车辆电力网络可维持车辆电力网络所供应电力的车辆正常。本文所述的实施例可有效地管理运输气候控制系统的多个负载。
此外，本文所述的实施例可使用压缩机在内部空间内提供气候控制，该压缩机设置在车辆动力舱的外部并由电驱动装置驱动。这可以防止在车辆动力舱中需要压缩机，从而增加车辆动力舱中的可用空间量，并且即使在车辆原动机关闭时也可以允许单独的压缩机运行。
在一个实施例中，提供了一种使用车辆电气系统的运输气候控制系统的电力和负载管理的方法。该车辆电气系统包括经由直流电压(DC)调节总线连接到运输气候控制负载网络的辅助电池系统和车辆电力网络。该方法包括控制器确定运输气候控制负载网络的电力消耗以及确定从车辆电气系统可获得的电力的量。此外，该方法包括控制器确定运输气候控制负载网络的电力消耗是否超过从车辆电气系统可获得的电力的量。该方法还包括切断运输气候控制负载网络的一个或多个负载，以降低运输气候控制负载网络的电力消耗，直到运输气候控制负载网络的电力消耗与从车辆电气系统可获得的电力匹配。此外，该方法包括从车辆电气系统向运输气候控制负载网络供应电力。
在另一实施例中，提供了一种用于运输气候控制系统的电力和负载管理的车辆电气系统。该车辆电气系统包括直流电压(DC)调节总线。此外，车辆电气系统包括车辆电力网络，车辆电力网络被配置为从车辆产生电力并且将所产生的电力提供给电压DC调节总线。车辆电气系统还包括辅助电力网络，该辅助电力网络包括连接到DC调节总线的辅助电池系统，其中，辅助电池系统被配置为存储电力并将所存储的电力供应到DC调节总线。此外，车辆电气系统包括从DC调节总线接收电力的运输气候控制负载网络。车辆电气系统还包括控制器，该控制器被配置为确定运输气候控制负载网络的电力消耗、确定从车辆电气系统可获得的电力的量、以及确定运输气候控制负载网络的电力消耗是否超过从车辆电气系统可获得的电力的量。车辆电气系统被配置为切断运输气候控制负载网络的一个或多个负载，以降低运输气候控制负载网络的电力消耗，直到运输气候控制负载网络的电力消耗与从车辆电气系统可获得的电力匹配。该车辆电气系统还被配置为以降低的电力消耗从车辆电气系统向运输气候控制负载网络供应电力。
附图说明
参考形成本公开的一部分的附图，附图示出了可以实践本说明书中描述的系统和方法的实施例。
图1A示出了根据一个实施例的具有前壁安装的车辆动力运输制冷单元的卡车的侧视图。
图1B示出根据一个实施例的具有多温度运输制冷系统的制冷运输单元的示意性横截面侧视图。
图1C示出了根据一个实施例的具有辅助电力单元的车辆的透视图。
图1D示出了根据一个实施例的辅助电力单元的前透视图。
图1E示出了根据一个实施例的具有车顶安装的车辆动力运输制冷单元的厢式货车的侧视图。
图2示出了根据一个实施例的气候控制系统的车辆电气系统的一个实施例的示意性框图。
图3示出根据一个实施例的能量管理模块的一个实施例的示意性框图。
图4示出了根据一个实施例的使用车辆电气系统的运输气候控制系统的电力和负载管理的方法的流程图。
图5示出了根据一个实施例的用于使用车辆电气系统操作运输气候控制系统的方法的流程图。
图6示出了根据一个实施例的当不存在可选的辅助电池系统时使用车辆电气系统的运输气候控制系统的第一电力和负载管理方法的流程图。
图7示出了根据一个实施例的当存在可选的辅助电池系统时使用车辆电气系统的运输气候控制系统的第二电力和负载管理方法的流程图。
图8示出了当存在可选的共用电源时使用车辆电气系统的运输气候控制系统的第三电力和负载管理方法的流程图。
图9示出了根据一个实施例的用于在电力平衡模式下操作车辆电气系统的方法的流程图。
相同的附图标记始终表示相同的部件。
具体实施方式
本公开涉及一种用于运输气候控制系统的电力和负载管理的方法和系统。
本文所述的实施例可提供在例如运输气候控制系统中，诸如用于运输单元(TU)的运输制冷系统或MTRS、用于车辆的通风和空调系统等。
如本文所限定的，″低电压″是指汽车环境中ISO6469-3的A类。特别地，最大工作电压在0V直流电压和60V直流电压之间或在0V交流电压和30V交流电压之间。
如本文所限定的，″高电压″是指汽车环境中ISO6469-3的B类。特别地，最大工作电压在60V直流电压和1500V直流电压之间或在30V交流电压和1000V交流电压之间。
图1A示出了包括用于运载货物的调节装载空间12的温控直式卡车11。运输制冷单元(TRU)14安装到装载空间12的前壁16。运输制冷单元14通过控制器15控制以提供装载空间12内的温度控制。卡车11还包括车辆动力舱18，车辆动力舱18容纳原动机21，例如内燃机(例如，柴油机等)，原动机21提供动力以移动卡车11并操作运输制冷单元14。在一些实施例中，原动机21可以与可选的机械22(例如，交流发电机)结合工作以操作运输制冷单元14。在一个实施例中，运输制冷单元14包括车辆电气系统(见图2)。此外，在一些实施例中，卡车11可以是由原动机21结合电池电源提供动力的混合动力车辆，或者可以是其中原动机21被电源(例如，电池电源)代替的电驱动卡车。
虽然图1A示出了温控直式卡车11，但是将理解，本文所述的实施例也可应用于任何其它类型的运输单元，包括但不限于集装箱(例如，平板车上的集装箱、联运集装箱等)、箱式车或其它类似的运输单元。
图1B示出了用于运输单元125的MTRS100的一个实施例，该运输单元125例如可以由牵引车(未示出)牵引。MTRS100包括运输制冷单元110，运输制冷单元110在运输单元125的内部空间150内提供环境控制(例如，温度、湿度、空气质量等)。MTRS100还包括MTRS控制器170以及一个或多个传感器(例如，霍尔效应传感器、电流传感器等)(参见图2)，该传感器被配置为测量MTRS100的一个或多个参数(例如，环境温度、压缩机吸入压力、压缩机排出压力、供气温度、回气温度、湿度等)并将参数数据传送到MTRS控制器170。MTRS100由电源模块112供应电力。运输制冷单元110设置在运输单元125的前壁130上。在其它实施例中，将理解的是，运输制冷单元110可设置在例如运输单元125的顶部126或另一个壁上。
在一些实施例中，MTRS100可以包括下安装单元113。在一些实施例中，下安装单元113可以是运输制冷单元，该运输制冷单元还可以在运输单元125的内部空间150内提供环境控制(例如，温度、湿度、空气质量等)。下安装单元113可与运输制冷单元110结合工作以提供冗余或可替换运输制冷单元110。此外，在一些实施例中，下安装单元113可以是动力模块，动力模块包括例如可帮助为运输制冷单元110提供动力的发电机。
可编程MTRS控制器170可包括单个集成控制单元，或者可包括运输制冷系统控制元件的分布式网络。给定网络中的分布式控制元件的数量可以取决于这里描述的原理的特定应用。MTRS控制器170被配置为控制MTRS100的操作。
如图1B所示，电力模块112设置在运输制冷单元110中。在其它实施例中，电力模块112可与运输制冷单元110分离。此外，在一些实施例中，电力模块112可包括设置在运输制冷单元110内部或外部的两个或更多个不同的电源。在一些实施例中，电力模块112可包括原动机、电池、交流发电机、发电机、太阳能电池板、燃料电池等中的一个或多个。而且，原动机可以是内燃机或微型涡轮发动机，并且可以作为双速原动机、变速原动机等操作。电力模块112可以向例如MTRS控制器170、压缩机(未示出)、多个DC(直流)组件(未示出)、电力管理单元(见图2)等提供电力。直流组件可以是MTRS100的需要直流电力来操作的附件或组件。直流组件的示例可以包括例如用于冷凝器风扇或蒸发器鼓风机的(一个或者多个)直流风扇电机(例如，电子换向电机(ECM)、无刷直流电机(BLDC)等)、燃料泵、排放管加热器、电磁阀(例如，控制器脉冲控制阀)等。
电力模块112可以包括用于向多个直流组件(未示出)、电力管理单元(见图2)等提供直流电力的直流电源(未示出)。直流电源可以从例如与发电机(例如，皮带驱动式交流发电机、直接驱动发电机等)耦接的公用电源(例如，共用电源等)、原动机(例如，诸如柴油发动机等的内燃机等)等接收机械功率和/或电力。例如，在一些实施例中，由柴油发动机产生的机械能经由发电机转换成电能。然后，通过皮带驱动式交流发电机产生的电能通过例如双向电压转换器转换成直流电力。双向电压转换器可以是双向多电池式电压转换器。
内部空间150可以被分成多个区域152。术语″区域″是指由壁175分开的内部空间150的区域的一部分。应当理解，在此公开的本发明也可用在单个区域的运输制冷系统中。
在一些实施例中，运输单元125的MTRS100可以包括运输制冷系统。在一些实施例中，通风和空调系统可由辅助电力单元(APU，见图1C和1D)提供电力。当运输单元125的主原动机关闭时，例如当驾驶员将运输单元125停放一段延长的时间以休息时，可以操作辅助电力单元。辅助电力单元可提供例如电力以操作副通风和空调系统，从而向运输单元125的车厢提供经调节的空气。辅助电力单元还可提供电力以操作车厢内的诸如电视机、微波炉、咖啡机、冰箱等的车厢附件。辅助电力单元可以是机械驱动的(例如，原动机驱动的)辅助电力单元或电驱动(例如，电池驱动的)的辅助电力单元。
牵引车包括用于向牵引车的电力负载、MTRS100和/或运输单元125供应电力的车辆电气系统(见图2)。
图1C示出了根据一个实施例的车辆10。车辆10是用于将储存在货舱(例如，集装箱、拖车等)中的货物运输到一个或多个目的地的半挂牵引车。在下文中，术语″车辆″将用于表示所有这样的牵引车和卡车，并且不应被解释为将本发明的应用仅限于牵引车-拖车组合中的牵引车。在一些实施例中，车辆10可以是例如直式卡车、厢式货车等。
车辆10包括主电源20、限定睡眠部分30和驱动部分35的车厢25、辅助电力单元40以及多个车辆附件组件45(例如，电子通信装置、车厢灯、主通风和空调系统和/或副通风和空调系统、(一个或多个)主通风和空调风扇和/或副通风和空调风扇、用于车辆10的车窗/挡风玻璃的(一个或多个)遮阳装置、车厢附件等)。车厢25可通过驾驶员侧的门(未示出)和乘客侧的门32进出。车厢25可包括主通风和空调系统(未示出)和副通风和空调系统(未示出)，主通风和空调系统可构造成在驱动部分35内以及可能在整个车厢25内提供经调节的空气，副通风和空调系统用于在车厢25的睡眠部分30内提供经调节的空气。车厢25还可以包括多个车厢附件(未示出)。车厢附件的示例可以包括例如冰箱、电视机、视频游戏控制台、微波炉、(一个或多个)设备充电站、持续气道正压通气(CPAP)机、咖啡机、用于向睡眠部分30提供经调节的空气的副通风和空调系统。
主电源20可提供足够的电力以操作(例如，驱动)车辆10和多个车辆附件组件45和车厢附件组件47中的任何一者。主电源20还可向主通风和空调系统和副通风和空调系统提供电力。在一些实施例中，主电源可以是原动机，例如内燃机(例如柴油发动机等)。
辅助电力单元40是当主电源20不可用时用于车辆10的副动力单元。例如，当主电源20不可用时，辅助电力单元40可构造成向车辆附件组件、车厢附件、主通风和空调系统和副通风和空调系统中的一个或多个提供电力。在一些实施例中，辅助电力单元40可以是电动辅助电力单元。在其它实施例中，辅助电力单元40可以是由原动机提供动力的辅助电力单元。辅助电力单元40可使用任何附接方法附接到车辆10。在一些实施例中，辅助电力单元40可由车辆10的乘员(例如，驾驶员或乘客)开启(即，启动)或关闭(即，熄灭)。辅助电力单元40通常不提供足够的电力来操作(例如，驱动)车辆10。辅助电力单元40可由辅助电力单元控制器41控制。
图1D示出了根据一个实施例的可与车辆(例如，图1C所示的车辆10)一起使用的电子辅助电力单元140。辅助电力单元140包括多个能量存储元件60，多个能量存储元件60中的每个都与多个转换器70中的一个相连。转换器70可将辅助电力单元140产生的电力(例如，交流电力或直流电力)提供给车辆附件组件、车厢附件组件、主通风和空调系统和副通风和空调系统中的一个或多个。副通风和空调系统可以向车辆车厢的睡眠部分(例如，图1C中所示的车厢25的睡眠部分30)提供经调节的空气。能量存储元件60可以是例如电池组、燃料电池等。在一些实施例中，辅助电力单元140可由车辆的乘员(例如，驾驶员或乘客)打开或关闭。例如，当车辆的主电源关闭时，乘客可以打开辅助电力单元140以提供存储在能量存储元件60中的电力。应当理解，这里描述的实施例也可以与由原动机提供电力的辅助电力单元一起使用。
在一些实施例中，辅助电力单元(例如，图1C所示的辅助电力单元40和/或图1D所示的辅助电力单元140)包括车辆电气系统(见图2)。
图1E描述了包括用于运载货物的调节装载空间82的温控厢式货车80。运输制冷单元(TRU)85安装到装载空间82的车顶84。运输制冷单元85通过控制器83控制以提供装载空间82内的温度控制。货车80还包括车辆动力舱86，车辆动力舱86容纳原动机87，例如内燃机(例如柴油发动机等)，该原动机87提供电力以移动厢式货车80并操作运输制冷单元85。在一些实施例中，原动机87可与可选的机械88(例如，交流发电机)结合工作以操作运输制冷单元85。在一个实施例中，运输制冷单元85包括车辆电气系统(见图2)。而且，在一些实施例中，厢式货车80可以是由原动机87与电池电源结合提供电力的混合动力车辆，或者可以是其中原动机87由电源(例如，电池电源)代替的电驱动卡车。
图2示出了车辆电气系统200的一个实施例的示意性框图。车辆电气系统200可设置在例如图1A所示的运输制冷单元14中，以向运输制冷单元14提供电力。同样，车辆电气系统200可被提供以向图1B中所示的牵引车、MTRS100和/或运输单元125的电气负载供应电力。车辆电气系统200还可作为辅助电力单元(例如，图1C所示的辅助电力单元40和/或图1D所示的辅助电力单元140)的一部分来提供，以便向连接到辅助电力单元的一个或多个负载提供电力。图2所示的车辆电气系统200被构造为与原动机提供电力的车辆一起操作。然而，应当理解，车辆电气系统200也可以构造成与由能量存储装置(例如，一个或多个电池)提供动力的电动车辆和/或由原动机和能量存储装置的结合提供动力的混合动力车辆一起操作。
如图2所示，车辆电气系统200包括直流调节总线202，直流调节总线202电连接车辆电力网络204、辅助电力网络206、共用电源网络208、双向电压转换器240和运输气候控制负载网络212。在一些实施例中，直流调节总线202可以是12伏直流调节总线。应该理解的是，″调节的″是本领域的术语。例如，调节电源可以在整流器(或交流-直流转换器等)的帮助下将未调节的交流(交流电)电源转换成恒定的直流电源，并且可以向需要在特定电力限制内工作的电路或装置提供稳定的电压(或在某些情况下提供稳定的电流)。还应当理解，对于12伏的调节总线，提供给总线的电压可以在例如约11伏到约15伏之间变化。在一些实施例中，直流调节总线202可从车辆动力舱行进到车辆的车厢、到运输制冷单元和/或到辅助电力单元。
车辆电气系统200可管理和调节来自一个或多个能量源的能量，该能量从车辆电力网络204、辅助电力网络206和/或共用电源网络208经由双向电压转换器240到运输气候控制负载网络212。一个或多个能量源可以包括经由车辆电力网络204的车辆电池210和车辆交流发电机205、经由共用电源网络208的共用电源220(也称为岸电电源)和/或包括可选的辅助电池系统230的辅助电力网络206。此外，车辆电气系统200被构造为从运输气候控制负载网络212向一个或多个负载供应能量。负载可以是例如压缩机255、一个或多个蒸发器鼓风机265、一个或多个冷凝器风扇270、加热器275和运输气候控制系统的控制器260。
车辆电力网络204包括车辆电池210、车辆交流发电机205和车辆隔离器215，车辆隔离器215设置在位于一端处的车辆交流发电机205以及车辆电池210和位于第二端处的直流调节总线202之间。车辆电池210可以用于例如启动车辆原动机、行驶灯、为车辆附件组件提供动力等。在一些实施例中，车辆电池210还可用于为运输气候控制负载网络208的组件供应电力。车辆电池210和车辆交流发电机205通过车辆隔离器215连接到直流调节总线202。在一个实施例中，车辆隔离器215可以是由控制器260控制的开关，车辆隔离器215隔离双向电压转换器240以免从车辆电力网络204接收能量。
车辆交流发电机205可以是能够向车辆提供交流电力的电动交流发电机。在一些实施例中，车辆交流发电机205可包括将交流电力整流或转换成直流电力的整流器或交流-直流转换器(未示出)。车辆交流发电机205经由车辆隔离器215连接到直流调节总线202。车辆交流发电机205可将整流或转换过的直流电力(例如，12V)提供给直流调节总线202。
应当理解，在电动车辆中，可以没有交流发电机。电动车辆可以包括电动发电机和高压(例如，在60V和1500V之间的范围内；例如400V、800V等)直流电池以使车辆运行。电动车辆还可以提供相对高电压(例如，400V、800V等)的直流电源(例如，电池组、可再充电的能量存储系统(RESS)等)。电动车辆可以包括一个或多个直流-直流转换器(例如，两个直流-直流转换器)，以将相对高的电压(例如，400V、800V等)转换成低电压(例如，在0V和60V之间的范围内；例如，12V)。也就是说，车辆交流发电机205可以用具有与车辆交流发电机205类似的参数的直流-直流转换器来代替，以便能够向直流调节总线202提供低电压，并为运输气候控制负载网络212的一个或多个负载供应电力。转换的低电压(例如12V)可以用于为车辆附件组件(例如，电子通信装置、车厢灯、主交流通风和空调系统和/或副交流通风和空调系统、(一个或多个)主交流通风和空调风扇和/或副交流通风和空调风扇、用于车辆10的车窗/挡风玻璃的(一个或多个)遮阳装置、车厢附件等)供应电力。在一些实施例中，转换的低电压(例如12V)可以被提供给直流调节总线202，用于为运输气候控制负载网络212供应电力。在一些实施例中，电动车辆可从车辆电力网络204的45千瓦时存储器提供例如7千瓦时的能量，以运行运输气候控制负载网络212。将了解，本文所揭示的实施例针对低电压(例如，12V)系统。本文公开的实施例可以使用来自低电压(例如，12V)系统的输出电力(例如，电力输出或ePTO)以用于诸如车辆附件组件和/或运输气候控制负载网络212的负载。高压电源可提供用于驱动车辆的电力(例如，变速器动力输出)，并且本文公开的实施例可不从高压系统获取电力。
应当理解，在混合动力车辆中，可以有交流发电机(例如车辆交流发电机205)和/或能够向直流调节总线202提供低电压(例如12V)的低压直流电源。
应当理解，可以向车辆电气系统200提供电力的来自车辆的任何类型的电源可以是车辆电力网络204的一部分。这可包括例如车辆交流发电机205、车辆电池210、RESS、发电机、轴装式发电机、动力输出(PTO)装置或具有辅助转换器的ePTO装置等。
在一些实施例中，电压传感器(未示出)可设置在车辆电力网络204中以监控提供给直流调节总线202的车辆电压。此外，在一些实施例中，电流传感器(未示出)可与车辆隔离器215串联设置，以监控到辅助电力网络206和来自辅助电力网络206的电流。
共用电源网络208包括交流-直流转换器225。共用电源设施(例如，共用电源设施等)220可连接到交流-直流转换器225以向交流-直流转换器225提供交流电力输入。交流-直流转换器225转换来自共用电源设施220的交流电力，并且将转换的直流电力提供给直流调节总线202。在一个实施例中，从交流-直流转换器225到直流调节总线202的转换的直流电力可以是例如12伏特和84安培。虽然图2示出了单个交流-直流转换器225，但是应当理解，在其它实施例中，车辆电气系统200可包括两个或更多个交流-直流转换器。在存在两个或更多个交流-直流转换器的实施例中，交流-直流转换器中的每一个可连接到共用电源设施220以向车辆电气系统200提供附加的电力容量。在一些实施例中，每个交流-直流转换器可以提供不同的电力的量。在一些实施例中，每个交流-直流转换器可以提供相同的电力的量。
辅助电力网络206包括可选的辅助电池系统230和设置在辅助电池系统230与直流调节总线202之间的两个辅助电源接通/断开开关235。在一些实施例中，辅助电力网络206可以是运输气候控制系统的一部分，并且可能容纳在运输制冷单元内。在其它实施例中，辅助电力网络206可在运输气候控制系统和车辆电力网络204的一部分的外部。在一些其它实施例中，辅助电力网络206可以在运输气候控制系统的外部并且在车辆电力网络204的外部。
在一些实施例中，辅助电池系统230可包括一个或多个辅助电池(也称为保持电池)。例如，在一个实施例中，辅助电池系统230可包括两个辅助电池(未示出)。每个辅助电池也可通过双向电压转换器240连接到直流调节总线202。而且，每个辅助电池可以绕开双向电压转换器240并经由辅助电源接通/断开开关235中的一个连接到直流调节总线202。应当理解，辅助电池系统230可以提供足够的能量以由其自身为运输气候控制负载网络212供应电力。每个辅助电源接通/断开开关235可以由控制器260控制。应当理解，在一些实施例中，车辆电气系统200可不包括辅助电池系统230和/或辅助电力网络206。
双向电压转换器240被构造为将电力从车辆电力网络204、共用电源网络208和/或辅助电力网络206中的一个传输到运输气候控制负载网络212。在一些实施例中，双向电压转换器240可以是能量管理模块(例如，智能充电模块(SCM)等)的一部分。在这些实施例中，双向电压转换器240可从车辆电力网络204和/或共用电源网络208传输电力，以对辅助电池系统230的一个或多个辅助电池充电。因此，双向电压转换器240可控制沿直流调节总线202流动的电流。在一些实施例中，车辆电气系统200可包括两个或更多个双向电压转换器240，每个双向电压转换器240是单独的智能充电模块的一部分。如图3中更详细地描述，能量管理模块可以是直流-直流充电器。双向电压转换器240可对从车辆电力网络204和/或共用电源网络208发送到双向电压转换器240以及从双向电压转换器240发送到车辆电力网络204和/或共用电源网络208的电力进行降低(降压)和升高(升压)电压。因此，双向电压转换器240可沿直流调节总线202控制电流方向和电流量。
车辆电气系统200，特别是双向电压转换器240，由控制器260控制。控制器260可以是例如图1A所示的运输制冷系统控制器15、图1B的MTRS控制器170或辅助电力单元控制器41。远程控制器280可以无线地(例如，蓝牙、无线个域网等)或经由有线(例如，诸如RS485通信链路的通信链路)连接到控制器260。远程控制器280可以位于车辆的车厢中，并且可以由用户，例如驾驶员，控制。用户可以使用远程控制器280将用户对运输气候控制负载网络212的组件的设置传送到控制器260。
运输气候控制负载网络212的组件可以是例如安装到车辆(例如卡车)的车身的运输制冷单元的一部分。在一些实施例中，运输制冷单元可以在卡车车厢的上方。在另一实施例中，运输制冷单元可在运输单元的顶部(例如，外部冷凝器所处的箱的顶部)。运输气候控制负载网络212包括驱动压缩机255的压缩机驱动模块(CDM)250、一个或多个蒸发器鼓风机265、一个或多个冷凝器风扇270、加热器275和控制器260。直流调节总线202连接到并驱动压缩机驱动模块250、一个或多个蒸发器鼓风机265、一个或多个冷凝器风扇270、加热器275和控制器260中的每一个。应当理解，压缩机驱动模块250和压缩机255可能需要运输气候控制负载网络212的各种负载的最大电力。
压缩机驱动模块250被构造为提升来自直流调节总线202的电力，并且将电力转换为交流电力以驱动压缩机255。在一些实施例中，压缩机驱动模块250可以转换来自直流调节总线202的直流电压电力(例如，12V)，并且提供例如240V交流电力以驱动压缩机255。特别地，压缩机驱动模块250驱动压缩机255以满足运输气候控制系统的需求。当车辆交流发电机205不能单独向运输气候控制负载网络212提供足够的电流时，压缩机驱动模块250会导致车辆电压下降。在一些实施例中，压缩机驱动模块250包括直流-直流-交流转换器，其中，压缩机驱动模块250将来自直流调节总线的电压升高到较高直流电压，然后将较高直流电压转换成交流电压。
在一些实施例中，共用电源220可以直接连接到压缩机255，并提供电力以驱动压缩机255，从而绕过压缩机驱动模块250。在一些实施例中，压缩机驱动模块250可以用作交流-直流转换器，并且将从共用电源220接收的电力转换成可以由压缩机驱动模块250提供给直流调节总线202的直流电力。
在一些实施例中，压缩机255可以是变速压缩机。在一些实施例中，压缩机255可能需要例如1KW的电力来操作。在一些实施例中，一个或多个蒸发器鼓风机265可能需要例如100W的电力来操作。在一些实施例中，一个或多个冷凝器风扇270可能需要例如130W的电力来操作。在一些实施例中，加热器275可能需要例如1200W的电力来操作。此外，在一些实施例中，加热器275可被构造为从压缩机驱动模块250接收电力。
当压缩机255和/或加热器275由共用电源220直接供应电力时，压缩机255和/或加热器275可以被打开和关闭(例如，以循环岗哨(senry)模式操作)，以便控制由压缩机255提供的冷却量和/或由加热器275提供的加热量。
图3示出了能量管理模块300的一个实施例的示意性框图。车辆电力网络304电连接到能量管理模块300。车辆电力网络304可以包括一个或多个车辆电源(例如)，例如车辆交流发电机(诸如车辆交流发电机205)、车辆电池(诸如车辆电池210)等。能量管理模块300包括双向电压转换器330。双向电压转换器330可以是例如图2中所示的双向电压转换器240。双向电压转换器330可以对从车辆电力网络304发送到能量管理模块300以及从能量管理模块300发送到车辆电力网络304的电力进行降低(降压)和升高(升压)电压的操作。因此，双向电压转换器240可控制沿车辆电气系统的直流调节总线的电流方向和电流量。关于双向电压转换器的一些实施例的详细描述可以在例如美国专利号：8,441,228；8,541,905；9，199,543；和9，102,241中发现。能量管理模块300包括多个电开关310、311和312。电开关310、311和312中的每一个分别连接到相应的电池模块340、341和342(或与相应的电池模块340、341和342断开连接)。电池模块340、341和342可以是例如图2所示的辅助电池系统230。
在一些实施例中，多个电开关310、311和312可以是电池继电器、电子开关等。在一些实施例中，电子开关310、311和312可以是例如半导体(固态)开关，诸如智能FET(SmartFET)型开关。智能FET型开关可以是具有智能内置特征(例如诊断和保护功能)的场效应晶体管(FET)开关。在一些实施例中，电池模块340、341和342中的一个或多个可以是用于为运输气候控制负载网络212的组件供应电力的辅助电池。在一些实施例中，多个电开关310、311和312被配置为选择性地将电池模块340、341和342中的一个或多个连接到双向电压转换器330，使得在任何给定时间，电池模块340、341和342的子集连接到双向电压转换器330。控制器(例如，图2中所示的诸如控制器260)可以被配置为控制多个电开关310、311、312，以选择性地将电池模块340、341和342中的一个或多个连接到双向电压转换器330。
应当理解，在某些实施例中，多个电开关310、311和312可以被配置为选择性地将电池模块340、341和342中的多于一个电池模块连接到双向电压转换器330。还将理解，多个电开关310、311和312可以是单个电池继电器或单个电子开关，单个电池继电器或单个电子开关可以被配置为将多个电池模块340、341和342中的一个或多个选择性地连接到双向电压转换器330。
双向电压转换器330可连接到车辆电气系统的系统总线(诸如例如，图2中所示的直流调节总线202)，使得(一个或多个)选定的电池模块340、341和342可将电力输送到车辆电气系统的电气负载(诸如例如，图2中所示的运输气候控制负载网络212的组件)，或者可由其它电源充电。控制器(例如，图2中所示的控制器260)可以控制/切换双向电压转换器330的多个开关(未示出)，以控制双向电压转换器330在何时和何处引导电流(例如，在放电模式中从选定的电池模块340、341、342到电气负载，或者在充电模式中从其它电源到选定的电池模块340、341、342)。
应当理解，能量管理模块300的多个电池模块340、341、342可以对另一个能量管理模块的(一个或多个)电池模块充电(即，向其输送电力)，或者反之亦然，以平衡存储在每个能量管理模块的(一个或多个)电池模块中的电力/能量。还将理解，可以组合/选择不同能量管理模块的(一个或多个)电池模块，直到总电力输送容量(例如，在给定电压(例如12伏)下以峰值安培测量)足以供应车辆电气系统的电力需求。不同能量管理模块中的(一个或多个)选定的电池模块可基于负载消耗向车辆电气系统的电气负载提供足够的电力。
通常，不同能量管理模块的(一个或多个)选定的电池模块在充电阶段期间从一个或多个电源接收电力，并且在放电阶段期间向车辆电气系统的电气负载释放电力。充电阶段可在例如电源(诸如例如，图2中所示的共用电源网络208)向车辆的车辆电气系统提供电力时发生，放电阶段可在例如电源不向车辆的车辆电气系统提供电力时(例如，当原动机(例如，内燃机)停止且共用电源不可用时)发生。例如，当车辆不能行驶并且在监控温度和由运输气候控制系统调节的内部空间的期望设定点的温度之间的温度控制差较大时，共用电源208可以用于填充能量不足。
在一些实施例中，控制器(例如，图2中所示的控制器260)可向车辆的驾驶员发送警报，以请求车辆电气系统200连接到共用电源208，以解决能量短缺。在一些实施例中，警报可以指示驾驶员启动车辆并以快速怠速运行(例如，在不提高车辆移动速度的情况下提高车辆的原动机的怠速速度)或使车辆的原动机降档以在更高的原动机RPM下运行，以便防止运输气候控制系统的故障并防止运输气候控制负载网络212的负载的切断或降额。在一些实施例中，控制器260可指示车辆启动自动重启模块以启动车辆并在快速怠速下运行，以防止运输气候控制系统的故障并防止运输气候控制负载网络212的负载的切断或降额。在一些实施例中，控制器260可以指示车辆禁用车辆原动机的自动启动/停止系统。在一些实施例中，可以在采取或要求任何动作之前的时间段(例如，1分钟到5分钟)发送警报。
能量管理模块300的双向电压转换器330可以在电源和(一个或多个)选定的电池模块340、341和342之间传递电力/能量。双向电压转换器330也被称为双向多电池电压转换器。双向电压转换器330可以包括控制电路(未示出)。控制电路可以选择性地激励多个电开关310、311和312中的一个或多个，以将(一个或多个)选定的电池模块340、341和342与双向电压转换器330连接。
能量管理模块300可以以三种模式中的一个操作：充电模式、放电模式和无效模式。当处于充电模式时，能量管理模块300可使用电源(例如，图2中所示的共用电源220或车辆交流发电机205)对电池模块340、341和342中的一个或多个充电。当处于放电模式时，能量管理模块300可将电力从电池模块340、341和342中的一个或多个输送到电气负载(例如，图2中所示的运输气候控制负载网络212的组件)。在无效模式中，能量管理模块300被构造为防止电流在电池模块340、341和342中的任何一个与车辆电气系统的其余部分之间流动。在无效模式中，控制电路被控制为使得电池模块340、341和342中没有一个被通电。
能量管理模块300的操作模式可由控制器(例如，图2中所示的控制器260)确定。控制器(例如，图2中所示的控制器260)可将双向电压转换器330切换到ON(启用)以从车辆电气系统的系统总线吸取电流，或者切换到OFF(禁用)以防止双向电压转换器330吸取电流。例如，当双向电压转换器330在充电模式中被接通时，双向电压转换器330可以将来自一个或多个电源的电流引导到多个电池模块340、341、342中的选定的电池模块。当双向电压转换器330在放电模式中被接通时，双向电压转换器330可以将电流从多个电池模块340、341、342中的选定的电池模块引导到一个或多个电气负载(例如，图2中所示的运输气候控制负载网络212的组件)。当双向电压转换器330被关断时，可以防止电流经由双向电压转换器330在电池模块和系统总线之间流动。
图4示出了使用车辆电气系统200的运输气候控制系统的负载管理方法400的一个实施例的流程图。方法400在405处开始，在405处，控制器260确定运输气候控制负载网络212的电力消耗。
在一些实施例中，控制器260可在存储器中存储运输气候控制负载网络212的每个组件的额定功率(即，组件在操作时使用的电力的量)。控制器260可监控运输气候控制负载网络212以确定运输气候控制负载网络212的哪些组件正在操作。控制器260可以访问运输气候控制负载网络212的正在运行的这些组件的额定功率，并计算运输气候控制负载网络212的电力消耗。
在其它实施例中，电流传感器可设置在车辆电力网络204中，以测量由车辆电气系统200供应到负载运输气候控制负载网络212的电流。在这些实施例中，电流测量值可被发送到控制器260。基于该电流测量值，控制器260可确定电力运输气候控制负载网络212的电力消耗。方法400然后进行到410。
在一些其它实施例中，控制器260可基于运输气候控制系统的操作差确定运输气候控制负载网络212的电力消耗。例如，温度传感器可监控使用运输气候控制系统调节的运输单元的内部空间(例如，图1A中所示的负载空间12)的内部空间温度。然后，控制器260将所监控的内部空间温度与内部空间的期望设定点温度进行比较，以获得所监控的内部空间温度与期望设定点温度之间的操作差。在一些实施例中，操作差是内部空间温度和内部空间的期望设定点温度之间的绝对差。基于操作差和存储在运输单元中的货物的类型，控制器260可以确定运输气候控制负载网络212的电力消耗。
在一些实施例中，控制器260可以使用查找表或一组等式来基于存储在运输单元中的货物的类型确定电力消耗。在一些实施例中，控制器260可以利用运输气候控制系统的操作状态数据(例如，当执行运输气候控制系统的特定操作模式时使用运输气候控制负载网络212的哪些负载等)来确定电力消耗。此外，在一些实施例中，控制器260可以利用其它数据(例如，天气数据、驾驶数据等)来确定电力消耗。
应该理解，关闭操作差的紧急程度可以根据存储在运输单元中的货物的类型而变化。例如，当货物是药品货物时，保持操作差较小的紧急程度可能比货物是冷冻货物时保持操作差较小的紧急程度更高。这将在下面参照图5进一步讨论。
在410处，控制器260确定从车辆电气系统200可获得的电力的量。在一些实施例中，当辅助电池系统230不被用于向直流调节总线202供应电力时，控制器260确定从车辆电力网络204可获得的电力的量。
在一个实施方式中，控制器260可以使用双向电压转换器240确定从车辆电力网络204可获得的电力的量。特别地，双向电压转换器240可监控供应到直流调节总线202的电流量，并将该电流量发送到控制器260。控制器260然后可以通过采用电流之间的差来确定从车辆电力网络204可获得的电力，所述的电流之间的差为双向电压转换器240供应的电流与基于在405处确定的运输气候控制负载网络212的电力消耗获得的运输气候控制网络212的电流消耗之间的差。
在另一实施方式中，控制器260可以基于由车辆电力网络204提供给直流调节总线202的车辆电压来确定从车辆电力网络204可获得的电力的量。当运输气候控制网络212的一个或多个负载需要比例如车辆电力网络204的交流发电机205可用的电力更多的电力时，已经发现车辆电压从预期车辆电压值下降。可基于车辆电压的下降来确定从车辆电力网络204可获得的电力的量。在一些实施例中，电压传感器设置在车辆电力网络204中以测量车辆电压。电压传感器然后将车辆电压测量值发送到控制器260。
在一些实施例中，控制器260确定从用于向直流调节总线202供应电力的辅助电池系统230和车辆电力网络204可获得的电力的量。如上所述，控制器260可以使用双向电压转换器240确定从车辆电力网络204可获得的电力的量和/或由车辆电力网络204提供给直流调节总线202的车辆电压。控制器260可以使用双向电压转换器240确定从辅助电池系统230可获得的电力的量。特别地，双向电压转换器240可确定辅助电池系统230的充电水平，并基于该充电水平确定可用的电力的量。
在一些实施例中，双向电压转换器240可被限制为可从车辆电力网络204供应的电流量与从辅助电力网络206供应的能量的组合。也就是说，在一些实施例中，双向电压转换器240可能仅能够处理从辅助电池系统230和车辆电力网络204向直流调节总线202供应的有限量的电流。在这些实施例中，当控制器260确定从车辆电力网络204和辅助电池系统230可获得的电力的量超过双向电压转换器240能够处理的电力的量时，控制器260能够确定从车辆电气系统200可获得的电力限于由辅助电池系统230可获得的电流量。
在一些实施例中，当车辆电力网络204不向直流调节总线202供应电力时，控制器260确定从辅助电池系统230可获得的用于向直流调节总线202供应电力的电力的量。如上所述，控制器260可基于辅助电池系统230的充电水平确定从双向电压转换器240可获得的电力的量。
在一些实施例中，当共用电源网络208正向车辆电气系统200供应电力时，控制器260确定从共用电源网络208可获得的用于向直流调节总线202供应电力的电力的量。例如，在一些实施例中，控制器260可以使用双向电压转换器240确定从共用电源网络208可获得的电力的量。特别地，双向电压转换器240可以监控经由直流调节总线202从共用电源220供应到双向电压转换器240的电流量，并且将该电流量发送到控制器260。控制器260然后可以通过采用电流之间的差来确定从共用电源网络208可获得的电力，所述电流之间的差为双向电压转换器240供应的电流与基于在905处确定的运输气候控制负载网络212的电力消耗获得的运输气候控制网络212的电流消耗之间的差。在一些实施例中，控制器260可基于共用电源网络208与双向电压转换器240之间的直流调节总线202的电压来确定从共用电源网络208可获得的电力的量。
将了解，在一些实施例中405和410可同时执行。此外，在一些实施例中，405可以在410之后执行。方法400然后进行到415。
在415处，控制器260确定运输气候控制负载网络212的电力消耗是否超过从车辆电气系统200可获得的电力的量。如果运输气候控制负载网络212的电力消耗的量超过从车辆电气系统200可获得的电力的量，则方法400进行到420。如果运输气候控制负载网络212的电力消耗的量没有超过从车辆电气系统200可获得的电力的量，则方法400进行到425。
在420处，控制器260被配置为降低运输气候控制负载网络212的一个或多个负载的额定值，以便减少运输气候控制负载网络212的电力消耗。也就是说，控制器260可以执行运输气候控制负载网络212的负载切断过程，以基于由车辆电力网络204供应的能量的量和/或存储在辅助电池系统230中的能量的量来减少直流调节总线202以及由此车辆电力网络204和/或辅助电力网络206所需的能量的量。应当理解，在车辆电力网络204包括车辆交流发电机205的情况下，当控制器260将运输气候控制负载网络212的一个或多个负载切断或降低额定值，即降额时，车辆电力网络204的车辆电压可能由于车辆交流发电机205上的降低的电力需求而升高。
在一些实施例中，控制器260可指示压缩机驱动模块250和压缩机255降低速度，以便减少由运输气候控制负载网络212消耗的电力的量。压缩机驱动模块250和压缩机255的减速的量可以由控制器260确定，以便匹配从车辆电气系统200可获得的电力的量或降到从车辆电气系统200可获得的电力的量以下。在一些实施例中，控制器260还可指示一个或多个蒸发器鼓风机265、一个或多个冷凝器风扇270和/或加热器275减少或停止操作，以减少由运输气候控制负载网络212消耗的电力的量。控制器260被配置为减少或停止运输气候控制负载网络212的一个或多个负载的操作，以便匹配从车辆电气系统200可获得的电力的量或降低到从车辆电气系统200可获得的电力的量以下。方法420然后进行到425。
在425处，控制器260被配置为使用车辆电力网络204和辅助电池系统230中的一个或多个来操作车辆电气系统200以向运输气候控制负载网络212供应电力。
在一些实施例中，控制器260可以被配置为控制车辆隔离器215，以便允许从车辆电力网络204可获得的电力被供应到直流调节总线202。在一些实施例中，从车辆电力网络204可获得的电力可以来自车辆交流发电机205和/或车辆电池210。车辆电力网络204(以及因此车辆电气系统200)可以向运输气候控制负载网络212提供可用电力，以操作运输气候控制系统来匹配运输气候控制负载网络212的电力消耗。
在一些实施例中，控制器260可以被配置为控制车辆隔离器215，以便允许来自车辆电力网络204的电力被供应到直流调节总线202。此外，控制器260被配置为控制辅助电源接通/断开开关235，以便允许来自辅助电池系统230的电力被提供给直流调节总线202。辅助电池系统230可以补充由车辆电力网络204提供的电力，使得车辆电气系统200可以向运输气候控制负载网络212提供可用的电力，以操作运输气候控制系统来匹配运输气候控制负载网络212的电力消耗。
在双向电压转换器240所能提供的电流量有限的实施例中，控制器260可以控制车辆隔离器215，以便防止来自车辆电力网络204的电力被提供给直流调节总线202，并且控制辅助电源接通/断开开关235，以便允许来自辅助电池系统230的电流绕过双向电压转换器240并被提供给直流调节总线202。
在一些实施例中，控制器260可被配置为控制辅助电源接通/断开开关235，以便允许从辅助电池系统230可获得的电力被供应到直流调节总线202。控制器260还被配置为控制车辆隔离器215，以便防止来自车辆电力网络204的电力被供应到直流调节总线202。辅助电池系统230(以及因此车辆电气系统200)可以向运输气候控制负载网络212提供可用的电力，以操作运输气候控制系统来匹配运输气候控制负载网络212的电力消耗。然后方法400返回到405。
图5-9示出了用于利用图4所示的负载管理400的运输气候控制系统的负载和电力管理的方法的一个实施方式。
图5示出了用于使用车辆电气系统200操作运输气候控制系统的方法500的一个实施例的流程图。方法500开始于405，在405处，温度传感器监控使用运输气候控制系统调节的运输单元的内部空间(例如，图1A中所示的装载空间12)的内部空间温度。温度传感器的温度读数被发送到控制器260。方法500然后进行到510。
在510处，控制器260确定所监控的内部空间温度与内部空间的期望设定点温度之间的操作差。在一些实施例中，操作差是所述内部空间温度和内部空间的期望设定点温度之间的绝对差。方法500然后进行到515。
在515处，控制器260确定共用电源220是否连接到共用电源网络208，使得共用电源网络208可以向直流调节总线202提供电力。如果共用电源网络208可以向直流调节总线202提供电力，则方法500进行到在D处使用车辆电气系统的第三电力和负载管理方法，并且在下面关于图9进行讨论。如果共用电源网络208不能向直流调节总线202提供电力(例如，共用电源220没有连接到共用电源网络208)，则方法500进行到520。
在520处，控制器260确定所监控的内部空间温度与内部空间的期望设定点温度之间的操作差是否较大。操作差是大还是小可以基于差阈值。差阈值可以是货物特定的，并且例如存储在查找表中，或者例如基于控制器260中的一个或多个等式来确定。因此，差阈值可以基于存储在运输单元中的货物的类型。也就是说，不同货物的气候要求可以确定控制器260所使用的差阈值。例如，对于储存在运输单元中的冷冻货物，差阈值可以高于(即，操作差具有较大余量)储存在运输单元中的可能具有较小操作差余量的药品货物的差阈值。当控制器260确定操作差不大时，方法500进行到525。当控制器260确定操作差大时，方法500进行到530。
在525处，控制器260控制车辆电气系统200以电力平衡模式操作。特别地，控制器260管理由车辆电力网络204提供的电力的量和由运输气候控制负载网络212消耗的电力的量两者，以确保由运输气候控制负载网络212消耗的电力的量不超过从车辆电力网络204可获得的电力的量。将参考图9更详细地讨论电力平衡模式。然后方法500返回到A。
在530处，控制器260确定车辆电气系统200是否包括一个或多个能量限制。在一些实施例中，(一个或多个)能量限制可从车辆控制器传送到控制器260。在一些实施例中，(一个或多个)能量限制可由控制器260基于车辆性能的观测值来确定。例如，控制器260可监控车辆电力网络204的电压以观察车辆性能。如果车辆电力网络204包括交流发电机205，则当交流发电机205过载时，车辆电力网络204的电压可能下降。因此控制器260可以基于车辆电力网络204的电压水平确定任何(一个或多个)能量限制。如果控制器260确定车辆电气系统200不包括能量限制，则方法500进行到535。如果控制器260确定车辆电气系统200包括一个或多个能量限制，则方法500进行到540。
在535处，控制器260指示运输气候控制系统以全容量操作。也就是说，控制器560指示运输气候控制负载网络212的一个或多个负载根据需要操作，以使内部空间温度达到期望的设定点温度。特别地，控制器260被配置为控制车辆隔离器215，以便允许来自车辆电力网络204的电力被供应到直流调节总线202。在一些实施例中，来自车辆电力网络204的电力可以来自车辆交流发电机205，而不耗尽车辆电池210的电力的量。因此，车辆电气系统200可向运输气候控制负载网络212提供电力，以根据需要操作运输气候控制系统。在一些实施例中，控制器260可指示压缩机驱动模块250和压缩机255以全容量操作。在一些实施例中，控制器260可指示一个或多个蒸发器鼓风机265、一个或多个冷凝器风扇270和/或加热器275以全容量运行。然后方法500返回到A。
在540处，控制器260确定车辆电气系统200是否包括可选的辅助电池系统230或以其它方式可用。如前所述，在一些实施例中，车辆电气系统200可不包括可选的辅助电池系统230。如果控制器260确定车辆电气系统200不包括可选的辅助电池系统230，则方法500进行到在B处使用车辆电气系统的第一电力和负载管理方法，并且在下面关于图6进行讨论。如果控制器260确定车辆辅助系统200确实包括可选的辅助电池系统230，则方法500行进到在C处使用车辆电气系统200的第二电力和负载管理方法，并且在下面关于图7进行讨论。
图6示出了当不存在可选的辅助电池系统230时使用车辆电气系统200的运输气候控制系统的第一电力和负载管理方法600的一个实施例。方法600开始于605，由此控制器260监控由车辆电力网络204提供给直流调节总线202的车辆电压。在一些实施例中，电压传感器(未示出)设置在车辆电力网络204中以测量车辆电压。电压传感器然后将车辆电压测量值发送到控制器260。在一些实施例中，电流传感器(未示出)可以设置在车辆电力网络204中以测量流入和流出车辆电池210的电流。在这些实施例中，电流测量值可以被发送到控制器260，以代替车辆电压测量值。方法600然后进行到610。
在610处，控制器260基于在605获得的车辆电压测量值确定车辆电力网络204是否存在能量缺乏。在流入和流出车辆电池210的测量电流由控制器260接收的实施例中，控制器260可以基于测量电流确定车辆电力网络204是否需要辅助电力协助。
在一些实施例中，当车辆电压测量值低于能量缺乏阈值时，控制器260确定车辆电力网络204存在能量缺乏。在这些实施例中，低于能量缺乏阈值的车辆电压测量值可指示为了给运输气候控制负载网络212供应电力，车辆电气系统200以可耗尽车辆电池210的速率从车辆交流发电机205和车辆电池210两者吸取或消耗电流。也就是说，车辆电池210正在或将潜在地提供比其正在接收的电流更多的电流。
应当理解，车辆电力网络204为什么会发生能量缺乏的原因有多种。例如，当车辆电力网络204包括车辆交流发电机时，车辆交流发电机205可能没有被评定为运输气候控制负载网络212的负载所需的容量。另一个示例是当车辆减速时(例如，车辆没有全速行驶)，车辆交流发电机205可能没有运行以提供全容量(例如，车辆交流发电机可以提供额定容量的70％或65％)。例如，当车辆减速时，100A下的车辆交流发电机205仅可提供70A或65A。对于配备有自动启动-停止系统的车辆(例如，为了符合EU排放标准)，当车辆达到停止不前状态时(即，车辆交流发电机205不提供电流)，车辆可以完全关闭。
在一些实施例中，能量缺乏阈值可基于车辆电池210的特性。例如，能量缺乏阈值可以基于车辆电力网络204和双向电压转换器240之间的电流方向。因此，当车辆电力网络204具有可用于为运输气候控制负载网络212供应电力的多余容量时，从车辆电力网络204到双向电压转换器204的正电流将指示不存在能量缺乏。当检测到从车辆电力网络204到双向电压转换器204的负电流时，确定能量缺乏。如果控制器250确定车辆电力网络204不存在能量缺乏，则方法600进行到615。如果控制器250确定车辆电力网络204存在能量缺乏，则方法600进行到620。
在615处，车辆电气系统200以全容量运行。特别地，控制器260指示运输气候控制系统以全容量操作。也就是说，控制器260指示运输气候控制负载网络212的一个或多个负载根据需要操作，以使内部空间温度达到期望的设定点温度。特别地，控制器260被配置为控制车辆隔离器215，以便允许来自车辆电力网络204的电力被供应到直流调节总线202。在一些实施例中，在不耗尽车辆电池210的电力的量的情况下，来自车辆电力网络204的电力可以来自车辆交流发电机205。因此，车辆电气系统200可向运输气候控制负载网络212提供电力，以根据需要操作运输气候控制系统。在一些实施例中，控制器260可指示压缩机驱动模块250和压缩机255以全容量操作。在一些实施例中，控制器260可指示一个或多个蒸发器鼓风机265、一个或多个冷凝器风扇270和/或加热器275以全容量运行。
此外，控制器260被配置为控制车辆隔离器215，以便允许来自车辆电力网络204的电力被供应到直流调节总线202。在一些实施例中，在不耗尽车辆电池210的电力的量的情况下，来自车辆电力网络204的电力来自车辆交流发电机205。因此，车辆电气系统200可向运输气候控制负载网络212提供电力，以根据需要操作运输气候控制系统。然后方法600返回到方法500在A处操作运输气候控制系统。
在620处，车辆电气系统200如先前指示的那样继续给运输气候控制负载网络212供应电力，并启动定时器。定时器可以基于典型的交通因素。在一些实施例中，控制器260还可以例如向用户(例如，车辆驾驶员)、货物客户等发送车辆电气系统200存在能量缺乏的警报。该警报可以经由SMS消息、电子邮件发送，可以经由远程控制器280等显示给车辆驾驶员。当定时器到期时，方法600进行到625。
在一些实施例中，警报可以指示驾驶员启动车辆并以快速怠速运行(例如，在不提高车辆移动速度的情况下提高车辆原动机的怠速速度)或使车辆原动机降档以在较高的原动机RPM下运行，以便防止运输气候控制系统的故障并防止运输气候控制负载网络212的负载的切断或降额。在一些实施例中，控制器260可指示车辆启动自动重启模块以启动车辆并在快速怠速下运行，以防止运输气候控制系统的故障并防止运输气候控制负载网络212的负载的切断或降额。在一些实施例中，控制器260可以指示车辆禁用车辆原动机的自动启动/停止系统。在一些实施例中，可以在采取或要求任何动作之前的时间段(例如，1分钟到5分钟)发送警报。
在625处，控制器260控制车辆电气系统200以电力平衡模式操作。特别地，控制器260管理由车辆电力网络204提供的电力的量和由运输气候控制负载网络212消耗的电力的量两者，以确保由运输气候控制负载网络212消耗的电力的量不超过从车辆电力网络204可获得的电力的量。将参考图9更详细地讨论电力平衡模式。然后方法600返回到A。
图7示出了当存在可选的辅助电池系统230时使用车辆电气系统200的运输气候控制系统的第二电力和负载管理方法700的一个实施例。方法700开始于705，由此控制器260监控由车辆电力网络204提供给直流调节总线202的车辆电压。在一些实施例中，电压传感器(未示出)设置在车辆电力网络204中以测量车辆电压。电压传感器然后将车辆电压测量值发送到控制器260。在一些实施例中，电流传感器(未示出)可以设置在车辆电力网络204中以测量流入和流出车辆电池210的电流。在这些实施例中，电流测量值可以发送到控制器260，以代替车辆电压测量值。方法700然后进行到710。
在710处，控制器260基于由车辆电力网络204提供给直流调节总线202的车辆电压确定车辆电力网络204是否需要辅助电力协助。在控制器260接收流入和流出车辆电池210的测量电流的实施例中，控制器260可以基于测量电流确定车辆电力网络204是否需要辅助电力协助。
例如，当车辆在有限停止或怠速的情况下高速巡航时，车辆电气系统200可能会不需要辅助电力协助。因此，车辆交流发电机205自身提供足够的电力以向运输气候控制负载网络212供应电力，并且可以潜在地向双向电压转换器240供应电力以对辅助电池系统230的一个或多个辅助电池充电。此外，当例如车辆以能减少车辆交流发电机205可用的电力的量的停止和怠速在城市中驾驶时，车辆电气系统200可能会不需要辅助电力协助。因此，车辆交流发电机205，在车辆电池210的潜在协助下，可以提供足够的电力来为运输气候控制负载网络212供应电力，但该电力潜在地不足以也为双向电压转换器240供应电力，以对辅助电池系统230的一个或多个辅助电池充电。
在一些实施例中，当车辆电力网络204不需要辅助电力协助时，车辆交流发电机205可在没有车辆电池210协助的情况下向直流调节总线202供应电力。在一些实施例中，当车辆电压大于辅助电力阈值时，控制器260可确定车辆电力网络204不需要辅助电力协助。例如，当直流调节总线202是12伏的调节总线时，在车辆电力网络204提供的车辆电压大于例如大约13伏的辅助电力阈值时，控制器260可确定车辆电力网络204不需要辅助电力协助。在另一个示例中，当直流调节总线202是12伏的调节总线时，在由车辆电力网络204提供的车辆电流正向流向双向电压转换器240时，控制器260可确定车辆电力网络204不需要辅助电力协助。
如果控制器260确定车辆电力网络204不需要辅助电力协助，则方法700进行到715。如果控制器260确定车辆电力网络204确实需要辅助电力协助，则方法700进行到720。
在715处，控制器260指示运输气候控制系统以全容量操作。也就是说，控制器260指示运输气候控制负载网络212的一个或多个负载根据需要操作，以使内部空间温度达到期望的设定点温度。特别地，控制器260被配置为控制车辆隔离器215，以便允许来自车辆电力网络204的电力被供应到直流调节总线202。在一些实施例中，在不耗尽车辆电池210的电力的量的情况下，来自车辆电力网络204的电力可以来自车辆交流发电机205。控制器260还被配置为控制辅助电源接通/断开开关235，以便防止辅助电池系统230向直流调节总线202供应电力。因此，车辆电气系统200可向运输气候控制负载网络212提供电力，以根据需要操作运输气候控制系统。在一些实施例中，控制器260可指示压缩机驱动模块250和压缩机255以全容量操作。在一些实施例中，控制器260可指示一个或多个蒸发器鼓风机265、一个或多个冷凝器风扇270和/或加热器275以全容量运行。然后方法700返回到A。
在一些实施例中，控制器260还可以确定辅助电池系统230的一个或多个辅助电池是否需要充电。如果需要充电，则控制器260可被配置为在充电模式中操作双向电压转换器240，以便对辅助电池系统230的一个或多个辅助电池充电。如果不需要充电，则控制器260可以被配置为在无效模式下操作双向电压转换器240。因此，直流调节总线202向运输气候控制负载网络212供应所需电力以根据需要操作运输气候控制系统，并且可以向双向电压转换器240供应任何可用的多余电力以对辅助电池系统206充电。
在一些实施例中，为了防止车辆电池210的较多放电，控制器260可以被配置为在无效模式下操作双向电压转换器240，并且防止对辅助电池系统230充电。
然后方法700返回到A。
在720处，控制器260基于由车辆电力网络204提供给直流调节总线202的车辆电压确定车辆电力网络204是否需要保持协助。例如，当车辆交流发电机205在车辆电池210的潜在协助下不能提供足够的电力来为运输气候控制负载网络212供应电力时，车辆电力网络204可能需要保持辅助。在一些实施例中，当车辆电力网络204需要保持协助时，车辆交流发电机205在车辆电池210的潜在协助下向直流调节总线202供应电力，从而耗尽车辆电池210的电力的量。在一些实施例中，当车辆电压处于保持协助阈值范围内时，控制器260可确定车辆电力网络是否需要保持协助。例如，当直流调节总线202是12伏特的调节总线时，当由车辆电力网络204提供的车辆电压在例如大约12伏特和13伏特之间的保持协助阈值范围内时，控制器260可确定车辆电力网络204需要保持协助。
如果控制器260确定车辆电力网络204需要保持协助，则方法700进行到725。如果控制器260确定车辆电力网络204不需要保持协助，则方法700进行到730。
在725处，控制器260控制车辆电气系统200以电力平衡模式操作。特别地，控制器260管理由车辆电力网络204和辅助电池系统230提供的电力的量以及由运输气候控制负载网络212消耗的电力的量，以确保由运输气候控制负载网络212消耗的电力的量不超过从车辆电力网络204和辅助电池系统230可获得的电力的量。将参考图9更详细地讨论电力平衡模式。然后方法700返回到A。
在730处，控制器260确定车辆电气系统200是否应当由辅助电池系统230专门供应电力。在一些实施例中，控制器基于由车辆电力网络204提供给直流调节总线202的车辆电压确定车辆电气系统200是否应当由辅助电池系统230专门供应电力。例如，当车辆不行驶时，车辆电力网络204可专门使用来自辅助电池系统230的电力来为直流调节总线202供应电力。因此，车辆电力网络204的使用将使车辆电池210较多地放电。在一些实施例中，当车辆电气系统200由辅助电池系统230专门供应电力时，辅助电池系统230的一个或多个辅助电池向直流调节总线202供应电力，并且防止车辆电力网络204向直流调节总线202供应电力。
此外，在一些实施例中，当车辆电压在专用电力阈值范围内时，控制器260可确定车辆电气系统200应由辅助电池系统230专门供应电力。例如，当直流调节总线202是12伏特的调节总线时，控制器260可确定当由车辆电力网络204提供的车辆电压在例如大约11.5伏特和12伏特之间的专有电力阈值范围内时，车辆电气系统200应当由辅助电池系统230专门供应电力。
此外，在一些实施例中，控制器260可以基于运输气候控制负载网络212所需的电流量确定车辆电气系统200应当由辅助电池系统230专门供应电力。双向电压转换器240可被限制为从车辆电力网络204供应的电流量与从辅助电力网络206供应的能量的组合。也就是说，在一些实施例中，双向电压转换器240可能仅能够处理从辅助电池系统230和车辆电力网络204向直流调节总线202供应的有限量的电流。在这些实施例中，当控制器260确定运输气候控制负载网络212所需的电流量超过双向电压转换器240可提供的电流量时，控制器260可控制车辆隔离器215，以便防止来自车辆电力网络204的电力被提供给直流调节总线202，并控制辅助电源接通/断开开关235，以便允许来自辅助电池系统230的电流绕过双向电压转换器240并被提供给直流调节总线202。
如果控制器260确定车辆电气系统200应当由辅助电池系统230专门供应电力，则方法700进行到735。如果控制器260确定车辆电气系统200不应专门由辅助电池系统230供应电力，则方法700进行到760。
在735处，控制器260确定辅助电池系统230的辅助电池充电电量百分比。在一些实施例中，双向电压转换器240可监控辅助电池系统230的辅助电池充电电量百分比，并将辅助电池充电电量百分比发送到控制器260。方法700然后进行到740。
在740处，控制器260确定辅助电池充电电量百分比是否大于第一充电阈值。在一些实施例中，第一充电阈值可以是这样的百分比水平，即，在没有来自车辆电力网络204或共用电源网络208协助的情况下，辅助电池系统230可以专门为运输气候控制负载网络212供应电力第一设定时间段。在一些实施例中，第一充电阈值可以是大约50％。如果辅助电池充电电量百分比大于第一充电阈值，则方法700进行到745。如果辅助电池充电电量百分比不大于第一充电阈值，则方法700进行到750。
在745处，控制器260控制车辆电气系统200以电力平衡模式运行。特别地，控制器260管理由辅助电池系统230提供的电力的量和由运输气候控制负载网络212消耗的电力的量两者，以确保由运输气候控制负载网络212消耗的电力的量不超过从辅助电池系统230可获得的电力的量。将参考图9更详细地讨论电力平衡模式。然后方法700返回到A。
在750处，控制器260确定辅助电池充电电量百分比是否大于第二充电阈值。在一些实施例中，第二充电阈值可以是这样的百分比水平，即，辅助电池系统230在没有来自车辆电力网络204或共用电源网络208协助的情况下不应再为运输气候控制负载网络212供应电力。在一些实施例中，第二充电阈值可以是大约20％。如果辅助电池充电电量百分比大于第二充电阈值，则方法700进行到755。如果辅助电池充电电量百分比不大于第二充电阈值，则方法700进行到760。
在755处，控制器260例如向用户(例如，车辆驾驶员)、货物客户等发送警报，即车辆电气系统200可用于向运输气候控制负载网络212的负载供应电力的电力有限。警报可以通过SMS消息、电子邮件发送，可以通过远程控制器280等显示给车辆驾驶员。
在一些实施例中，警报可以指示驾驶员启动车辆并以快速怠速运行(例如，在不提高车辆移动速度的情况下提高车辆原动机的怠速速度)或使车辆原动机降档以在较高的原动机RPM下操作，以便防止运输气候控制系统的故障并防止运输气候控制负载网络212的负载的切断或降额。在一些实施例中，控制器260可指示车辆启动自动重启模块以启动车辆并在快速怠速下运行，以防止运输气候控制系统的故障并防止运输气候控制负载网络212的负载的切断或降额。在一些实施例中，控制器260可以指示车辆禁用车辆原动机的自动启动/停止系统。在一些实施例中，可以在采取或要求任何动作之前的时间段(例如，1分钟到5分钟)发送警报。
在760处，控制器260基于由车辆电力网络204提供的车辆电压确定车辆电气系统200是否应当切断到运输气候控制负载网络212的电力。也就是说，控制器260确定是否应当防止直流调节总线202从车辆电力网络204、辅助电力网络206以及在适用时的共用电源网络208接收能量，以及将所述能量发送到运输气候控制负载网络212的组件。当例如没有足够的电力可用于为运输气候控制负载网络212供应电力或者可能损害车辆的操作时，车辆电气系统200应当切断到运输气候控制负载网络212的电力。在一些实施例中，当车辆电压小于切断阈值时，控制器260可确定车辆电气系统200应切断到运输气候控制负载网络212的电力。例如，当直流调节总线202是12伏特的调节总线时，控制器260可确定当由车辆电力网络204提供的车辆电压小于切断阈值(例如，大约11.5伏特)时，车辆电气系统200应当切断到运输气候控制负载网络212的电力。如果控制器260确定车辆电气系统200应当切断到运输气候控制负载网络212的电力，则方法700进行到765。如果控制器260确定车辆电气系统200不必切断到运输气候控制负载网络212的电力，则方法700返回到A。
在765处，控制器260切断从车辆电气系统200到运输气候控制负载网络212的电力。在一些实施例中，控制器260可以被配置为控制车辆隔离器215，以便防止来自车辆电力网络204的电力被供应到直流调节总线202。此外，控制器260可被配置为控制辅助电源接通/断开开关235，以便防止来自辅助电池系统230的电力被供应到直流调节总线202。在一些实施例中，控制器260还可以被配置为控制交流-直流转换器225，以便防止电力来自共用电源220。
在一些实施例中，控制器260还可以向例如用户(例如，车辆驾驶员)、货物客户等发送警报。警报可以通过SMS消息、电子邮件发送，可以通过远程控制器280等显示给车辆驾驶员。然后方法600返回到A。
在一些实施例中，警报可以指示驾驶员启动车辆并以快速怠速运行(例如，在不提高车辆移动速度的情况下提高车辆原动机的怠速速度)或使车辆原动机降档以在较高的原动机RPM下操作，以便防止运输气候控制系统的故障并防止运输气候控制负载网络212的负载的切断或降额。在一些实施例中，控制器260可指示车辆启动自动重启模块以启动车辆并在快速怠速下运行，以防止运输气候控制系统的故障并防止运输气候控制负载网络212的负载的切断或降额。在一些实施例中，控制器260可以指示车辆禁用车辆原动机的自动启动/停止系统。在一些实施例中，可以在采取或要求任何动作之前的时间段(例如，1分钟到5分钟)发送警报。
图8示出了当存在可选的共用电源220时使用车辆电气系统200的运输气候控制系统的第三电力和负载管理方法800的一个实施例。方法800开始于805，由此控制器260确定所监控的内部空间温度与内部空间的期望设定点温度之间的操作差是否较大。操作差是大还是小可以基于差阈值。差阈值可以是货物专有的并且例如存储在查找表中，或者例如基于控制器260中的一个或多个等式被确定。因此，差阈值可以基于存储在运输单元中的货物的类型。也就是说，不同货物的气候要求可以确定控制器260所使用的差阈值。例如，对于储存在运输单元中的冷冻货物，差阈值可以高于(即，操作差具有较大余量)储存在运输单元中的可能具有较小操作差余量的药品货物的差阈值。当控制器260确定操作差较大时，方法800进行到810。当控制器260确定操作差不大时，方法800进行到820。
在810处，控制器260控制车辆电气系统200以电力平衡模式操作。特别地，控制器260管理由共用电源220提供的电力的量和由运输气候控制负载网络212消耗的电力的量，以确保由运输气候控制负载网络212消耗的电力的量不超过从共用电源220可获得的电力的量。将参考图9更详细地讨论电力平衡模式。方法800然后返回到815。
在815处，控制器260例如向用户(例如，车辆驾驶员)、货物客户等发送车辆电气系统200连接到共用电源220的警报。警报可以经由SMS消息、电子邮件发送，可以经由远程控制器280等显示给车辆驾驶员。警报可以通知用户不移动车辆和/或从车辆电气系统200断开共用电源220，使得运输气候控制系统可以调节运输单元的内部空间。然后，方法800返回到A。
在820处，控制器260指示运输气候控制系统以全容量操作。也就是说，控制器560指示运输气候控制负载网络212的一个或多个负载根据需要操作，以使内部空间温度达到期望的设定点温度。特别地，控制器260被配置为控制车辆隔离器215，以便允许来自车辆电力网络204的电力被供应到直流调节总线202。在一些实施例中，在不耗尽车辆电池210的电力的量的情况下，来自车辆电力网络204的电力可以来自车辆交流发电机205。因此，车辆电气系统200可向运输气候控制负载网络212提供电力，以根据需要操作运输气候控制系统。在一些实施例中，控制器260可指示压缩机驱动模块250和压缩机255以全容量操作。在一些实施例中，控制器260可指示一个或多个蒸发器鼓风机265、一个或多个冷凝器风扇270和/或加热器275以全容量运行。方法800然后返回到825。
在825处，控制器260指示辅助电池系统230的充电，并确定辅助电池系统230的辅助电池充电电量百分比。在一些实施例中，控制器260将电流从共用电源网络208引导到双向电压转换器240，以便对辅助电池系统230充电。因此，共用电源220可同时向运输气候控制负载网络212供应电力以向运输气候控制系统供应电力，并向辅助电力网络206供应电力以对辅助电池系统230充电。
在一些实施例中，双向电压转换器240还监控辅助电池系统230的辅助电池充电电量百分比，并将辅助电池充电电量百分比发送到控制器260。方法800然后进行到830。
在830处，控制器260确定在825处获得的辅助电池充电电量百分比是否小于报警阈值。在一些实施例中，报警阈值可以是例如50％的辅助电池充电电量百分比。如果辅助电池充电电量百分比小于报警阈值，则方法800进行到815。因此，可以防止共用电源220和直流调节总线202之间的断开连接。如果辅助电池充电电量百分比不小于报警阈值，则方法800进行到835。
在835处，控制器260确定在825处获得的辅助电池充电电量百分比是否大于第二报警阈值。在一些实施例中，第二报警阈值可以是例如80％的辅助电池充电电量百分比。如果辅助电池充电电量百分比大于第二报警阈值，则方法800进行到840。如果辅助电池充电电量百分比不大于报警阈值，则方法800进行到A。
在840处，控制器260例如向用户(例如，车辆驾驶员)、货物客户等发送车辆电气系统200可以安全地断开与共用电源220的连接的通知。该通知可以经由SMS消息、电子邮件发送，可以经由远程控制器280等显示给车辆驾驶员。如果共用电源220与车辆电气系统200断开连接，则该通知可以通知用户辅助电池系统230具有足够的充电电力的量的状态以给运输气候控制负载网络212供应电力。因此，用户可以确保存储在运输单元中的货物是安全的。方法800然后返回到A。
图9示出了用于在电力平衡模式下操作车辆电气系统200的方法900的流程图。该方法开始于905，由此控制器260确定运输气候控制负载网络212的电力消耗。在一些实施例中，控制器260可以在存储器中存储在不同操作模式期间用于运输气候控制负载网络212的每个组件的额定功率(即，组件在操作时使用的电流量、电压量和/或电力的量)。控制器260可监控运输气候控制负载网络212以确定运输气候控制负载网络212的哪些部件正在操作。控制器260可以防问正在运行的运输气候控制负载网络212的那些组件的额定功率，并计算运输气候控制负载网络212的电力消耗。在一些实施例中，额定功率可以基于仿真数据或实验室测试。
在其它实施例中，电流传感器可设置在车辆电力网络204中，以测量由车辆电气系统200供应到负载运输气候控制负载网络212的电流。在这些实施例中，电流测量值可被发送到控制器260。基于电流测量值，控制器260可确定电力运输气候控制负载网络212的电力消耗。
在一些其它实施例中，控制器260可基于运输气候控制系统的操作差确定运输气候控制负载网络212的电力消耗。例如，温度传感器可监控使用运输气候控制系统调节的运输单元的内部空间(例如，图1A中所示的装载空间12)的内部空间温度。然后，控制器260将所监控的内部空间温度与内部空间的期望设定点温度进行比较，以获得所监控的内部空间温度与期望设定点温度之间的操作差。在一些实施例中，操作差是内部空间温度和内部空间的期望设定点温度之间的绝对差。基于操作差和存储在运输单元中的货物的类型，控制器260可以确定运输气候控制负载网络212的电力消耗。
在一些实施例中，控制器260可以使用查找表或一组等式基于存储在运输单元中的货物的类型确定电力消耗。在一些实施例中，控制器260可以利用运输气候控制系统的操作状态数据(例如，当执行运输气候控制系统的特定操作模式时使用运输气候控制负载网络212的哪些负载等)来确定电力消耗。此外，在一些实施例中，控制器260可以利用其它数据(例如，天气数据、驾驶数据等)来确定电力消耗。
应该理解，关闭操作差的紧急程度可以根据存储在运输单元中的货物的类型而变化。例如，当货物是药品货物时，保持操作差较小的紧急程度可能比货物是冷冻货物时保持操作差较小的紧急程度更高。这将在上文中参考图5进一步讨论。方法900然后进行到910。
在910处，控制器260确定从车辆电气系统200可获得的电力的量。在一些实施例中，例如在图5中的525处和图6中的625处，控制器260确定当辅助电池系统230没有被用于向直流调节总线202供应电力时从车辆电力网络204可获得的电力的量。
在一个实施方式中，控制器260可以使用双向电压转换器240确定从车辆电力网络204可获得的电力的量。特别地，双向电压转换器240可监控供应到直流调节总线202的电流量，并将该电流量发送到控制器260。然后，控制器260可以通过采用双向电压转换器240提供的电流与基于在905处确定的运输气候控制负载网络212的电力消耗而获得的运输气候控制网络212的电流消耗之间的差，来确定从车辆电力网络204可获得的电力。
在另一实施方式中，当车辆电力网络包括车辆交流发电机205时，控制器260可基于由车辆电力网络204提供给直流调节总线202的车辆电压确定从车辆电力网络204可获得的电力的量。当运输气候控制网络212的一个或多个负载需要比例如车辆电力网络204的交流发电机205可获得的电力更多的电力时，已经发现车辆电压从预期车辆电压值下降。从车辆电力网络204可获得的电力的量可基于车辆电压的下降来确定。在一些实施例中，电压传感器设置在车辆电力网络204中以测量车辆电压。电压传感器然后将车辆电压测量值发送到控制器260。
在一些实施例中，例如图7中的725处，控制器260确定从用于向直流调节总线202供应电力的辅助电池系统230和车辆电力网络204可获得的电力的量。如上所述，控制器260可以使用双向电压转换器240确定从车辆电力网络204可获得的电力的量和/或由车辆电力网络204提供给直流调节总线202的车辆电压。控制器260可以使用双向电压转换器240确定从辅助电池系统230可获得的电力的量。特别地，双向电压转换器240可确定辅助电池系统230的充电水平，并基于该充电水平确定可获得的电力的量。
在一些实施例中，双向电压转换器240可被限制为可从车辆电力网络204供应的电流量与从辅助电力网络206供应的能量的组合。也就是说，在一些实施例中，双向电压转换器240可仅能够处理从辅助电池系统230和车辆电力网络204向直流调节总线202供应的有限量的电流。在这些实施例中，当控制器260确定从车辆电力网络204和辅助电池系统230可获得的电力的量超过双向电压转换器240能够处理的量时，控制器260能够确定从车辆电气系统200可获得的电力限于辅助电池系统230可获得的电流量。
在一些实施例中，例如在图7中的745处，控制器260确定从辅助电池系统230可获得的用于向直流调节总线202供应电力的电力的量。如上所述，控制器260可基于辅助电池系统230的充电水平确定从双向电压转换器240可获得的电力的量。
在一些实施例中，例如在图8中的810处，控制器260确定从共用电源网络208可获得的用于向直流调节总线202供应电力的电力的量。例如，在一些实施例中，控制器260可以使用双向电压转换器240确定从共用电源网络208可获得的电力的量。特别地，双向电压转换器240可以监控经由直流调节总线202从共用电源220供应到双向电压转换器240的电流量，并且将该电流量发送到控制器260。控制器260然后可以通过采用双向电压转换器240供应的电流与基于在905处确定的运输气候控制负载网络212的电力消耗获得的运输气候控制网络212的电流消耗之间的差来确定从共用电源网络208可获得的电力。在一些实施例中，控制器260可基于共用电源网络208与双向电压转换器240之间的直流调节总线202的电压来确定从共用电源网络208可获得的电力的量。
将了解，在一些实施例中905和910可同时执行。而且，在一些实施例中，905可在910之后执行。方法900然后进行到15。
在915处，控制器260被配置为确定运输气候控制负载网络212的电力消耗的量是否超过从车辆电气系统200可获得的电力的量。如果运输气候控制负载网络212的电力消耗的量超过从车辆电气系统200可获得的电力的量，则方法900进行到920。如果运输气候控制负载网络212的电力消耗的量没有超过从车辆电气系统200可获得的电力的量，则方法900进行到925。
在920处，控制器260被配置为切断运输气候控制负载网络212的一个或多个负载，以便减少运输气候控制负载网络212的电力消耗。也就是说，控制器260可以基于由车辆电力网络204供应的能量的量和/或存储在辅助电池系统230中的能量的量以执行运输气候控制负载网络212的切断负载过程，来减少直流调节总线202以及由此车辆电力网络204和/或辅助电力网络206所需的能量的量。应当理解，在车辆电力网络204包括车辆交流发电机205的实施例中，当控制器260将运输气候控制负载网络212的一个或多个负载切断或降额时，车辆电力网络204的车辆电压可能由于车辆交流发电机205所需要的降低的电力而升高。
在一些实施例中，控制器260可指示压缩机驱动模块250和压缩机255降低速度，以便减少由运输气候控制负载网络212消耗的电力的量。压缩机驱动模块250和压缩机255的减速的量可以由控制器260确定，以便匹配从车辆电气系统200可获得的电力的量或降到从车辆电气系统200可获得的电力的量以下。在一些实施例中，控制器260还可指示一个或多个蒸发器鼓风机265、一个或多个冷凝器风扇270和/或加热器275减少或停止操作，以减少由运输气候控制负载网络212消耗的电力的量。控制器260被配置为减少或停止运输气候控制负载网络212的一个或多个负载的操作，以便匹配从车辆电气系统200可获得的电力的量或降到从车辆电气系统200可获得的电力的量以下。方法920然后进行到925。
在925处，控制器260被配置为使用车辆电力网络204和辅助电池系统230中的一个或多个来操作车辆电气系统200以给运输气候控制负载网络212供应电力。
在一些实施例中，例如在图4中的420处和图5中的525处，控制器260被配置为控制车辆隔离器215，以便允许从车辆电力网络204可获得的电力被供应到直流调节总线202。在一些实施例中，从车辆电力网络204可获得的电力可以来自车辆交流发电机205和/或车辆电池210。车辆电力网络204(以及因此车辆电气系统200)可以向运输气候控制负载网络212提供可用电力，以操作运输气候控制系统来匹配运输气候控制负载网络212的电力消耗。
在一些实施例中，例如在图6中的625处，控制器260被配置为控制车辆隔离器215，以便允许来自车辆电力网络204的电力被供应到直流调节总线202。此外，控制器260被配置为控制辅助电源接通/断开开关235，以便允许来自辅助电池系统230的电力被提供给直流调节总线202。辅助电池系统230可以补充由车辆电力网络204提供的电力，使得车辆电气系统200可以向运输气候控制负载网络212提供可用的电力，以操作运输气候控制系统来匹配运输气候控制负载网络212的电力消耗。
在双向电压转换器240所能提供的电流量受限的实施例中，控制器260可以控制车辆隔离器215，以便防止来自车辆电力网络204的电力被提供给直流调节总线202，并且控制辅助电源接通/断开开关235，以便允许来自辅助电池系统230的电流绕过双向电压转换器240并被提供给直流调节总线202。
在一些实施例中，例如在图6中的645处，控制器260被配置为控制辅助电源接通/断开开关235，以便允许从辅助电池系统230可获得的电力被供应到直流调节总线202。控制器260还被配置为控制车辆隔离器215，以便防止来自车辆电力网络204的电力被供应到直流调节总线202。辅助电池系统230(以及因此车辆电气系统200)可以向运输气候控制负载网络212提供可用的电力，以操作运输气候控制系统来匹配运输气候控制负载网络212的电力消耗。
然后，该方法返回到图4所示的A和方法400。
本文所述的实施例可解决三个不同但相关的问题。第一个问题涉及可变负载。车辆交流发电机205具有标称电力容量。除了运输气候控制系统之外，车辆的电气系统具有其它负载，例如车辆的灯等。假设车辆交流发电机205的电力容量是恒定的，由于所有其它负载(例如灯、风扇、CD播放器等)都接通或断开，因此运输气候控制系统的可用电力容量不是恒定的而是可变的。第二个问题涉及车辆的原动机的速度。假设车辆具有原动机(例如，诸如柴油发动机的内燃机等)，并且车辆交流发电机205的电力容量由原动机的速度驱动或确定。如果车辆在交通灯处停止并且原动机怠速，则车辆(例如来自车辆交流发电机205)能够提供的电力容量下降。如果车辆以巡航速度行驶，则车辆交流发电机205可产生向运输气候控制系统供应电力所需的电流。由车辆(例如，车辆交流发电机205)提供的电流的一部分可以用于为车辆的其他负载(例如灯、风扇、CD播放器等)供应电力。其余的电流可被吸引到运输气候控制系统。第三个问题是：当来自运输气候控制系统的负载组件的需求超过可用电力容量时，通过管理由车辆电气系统供应的电力的量和类型以及管理运输气候控制负载网络的一个或多个负载的操作，可以防止车辆电气系统的故障。
图4-9所示的流程图允许基于车辆电力网络的变化的电力水平来管理来自运输气候控制系统的组件的电力需求，以便维持车辆的正确操作。当辅助电力网络可用或不可用时，这些方法可管理来自运输气候控制系统的组件的电力需求。
当来自运输气候控制系统的负载组件的需求超过可用电力容量时，本文描述的实施例可防止车辆电力网络的故障。
本文所述的实施例还可提供与车辆电力网络结合的辅助电力网络的有效使用。
方面：
应了解，方面1到8中的任一者可与方面9到16中的任一者结合。
方面1.一种使用车辆电气系统对运输气候控制系统进行电力和负载管理的方法，所述车辆电气系统包括经由直流电压(DC)调节总线连接到运输气候控制负载网络的辅助电池系统和车辆电力网络，所述方法包括：
控制器确定运输气候控制负载网络的电力消耗；
所述控制器确定从车辆电气系统可获得的电力的量；
控制器确定所述运输气候控制负载网络的电力消耗是否超过从车辆电气系统可获得的电力的量；
切断所述运输气候控制负载网络的一个或多个负载，以减少所述运输气候控制负载网络的电力消耗，直到所述运输气候控制负载网络的电力消耗与从所述车辆电气系统可获得的电力匹配；以及
从所述车辆电气系统向所述运输气候控制负载网络供应电力。
方面2.根据方面1所述的方法，其中，所述切断所述运输气候控制负载网络的一个或多个负载包括降低所述运输气候控制负载网络的变速压缩机的速度。
方面3.根据方面1和2中任一项的所述的方法，其中，所述切断所述运输气候控制负载网络的一个或多个负载包括停止蒸发器鼓风机、冷凝器风扇和加热器中的至少一个的操作。
方面4.根据方面1-3中任一项所述的方法，其中，所述确定所述运输气候控制负载网络的电力消耗包括：
确定所述运输气候控制网络的一个或多个正在运行的负载；
访问正在运行的一个或多个负载中的每一个的额定功率；
将正在运行的一个或多个负载中的每一个负载的额定功率相加，以确定所述运输负载网络的电力消耗。
方面5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述一个或多个负载包括变速压缩机。
方面6.根据方面1至5中任一项所述的方法，其中，确定从所述车辆电气系统可获得的电力的量包括：
监控供应到所述车辆电气系统的所述直流调节总线的电流量；以及
从供应到所述直流调节总线的电流量减去所述运输气候控制负载网络的电力消耗以确定从所述车辆电气系统可获得的电力的量。
方面7.根据方面1-6中任一项所述的方法，其中，确定从所述车辆电气系统可获得的电力的量包括确定由所述车辆电力网络提供给所述车辆电气系统的所述直流调节总线的车辆电压，以及基于所述车辆电压从预期车辆电压值的下降来确定从所述车辆电气系统可获得的电力的量。
方面8.根据方面1至7中任一项所述的方法，其中，从所述车辆电气系统向所述运输气候控制负载网络供应电力包括：
仅从所述车辆电力网络向所述运输气候控制负载网络供应电力；
仅从所述辅助电池系统向所述运输气候控制负载网络供应电力；以及
所述车辆电力网络和所述辅助电池系统向所述运输气候控制负载网络供应电力。
方面9.一种用于运输气候控制系统的电力和负载管理的车辆电气系统，所述车辆电气系统包括：
直流电压(DC)调节总线；
车辆电力网络，被配置为从车辆产生电力并将所产生的电力提供给直流电压调节总线；
辅助电力网络，包括连接到所述直流调节总线的辅助电池系统，其中，所述辅助电池系统被配置为存储电力并将所存储的电力提供给所述直流调节总线；
运输气候控制负载网络，从所述直流调节总线接收电力；而且
控制器，被配置为确定所述运输气候控制负载网络的电力消耗、确定从所述车辆电气系统可获得的电力的量、以及确定所述运输气候控制负载网络的电力消耗是否超过从所述车辆电气系统可获得的电力的量；
其中，所述车辆电气系统被配置为切断所述运输气候控制负载网络的一个或多个负载，以降低所述运输气候控制负载网络的电力消耗，直到所述运输气候控制负载网络的电力消耗与从所述车辆电气系统可获得的电力匹配，以及
其中，所述车辆电气系统被配置为以降低的电力消耗从所述车辆电气系统向所述运输气候控制负载网络供应电力。
方面10.根据方面9所述的车辆电气系统，其中，所述控制器被配置为通过指示所述运输气候控制负载网络的变速压缩机降低速度来切断所述运输气候控制负载网络的一个或多个负载。
方面11.根据方面9和10中任一项所述的车辆电气系统，其中，所述控制器被配置为通过停止蒸发器鼓风机、冷凝器风扇和加热器中的至少一个的操作来切断所述运输气候控制负载网络的一个或多个负载。
方面12.根据方面9至11中任一项所述的车辆电气系统，其中，所述控制器被配置为：
确定所述运输气候控制网络的一个或多个正在运行的负载；
访问正在运行的一个或多个负载中的每一个负载的额定功率；
将正在运行的一个或多个负载中的每一个负载的额定功率相加，以确定所述运输负载网络的电力消耗。
方面13.根据方面12所述的车辆电气系统，其中，所述一个或多个负载包括变速压缩机。
方面14.根据方面9-13中任一项所述的车辆电气系统，其中，所述控制器被配置为：
监控供应到所述车辆电气系统的所述直流调节总线的电流量；以及
从供应到所述直流调节总线的电流量减去所述运输气候控制负载网络的电力消耗以确定从所述车辆电气系统可获得的电力的量。
方面15.根据方面9-14中任一项所述的车辆电气系统，其中，所述控制器被配置为确定由所述车辆电力网络提供给所述车辆电气系统的所述直流调节总线的车辆电压，并且基于所述车辆电压从预期车辆电压值的下降来确定从所述车辆电气系统可获得的电力的量。
方面16.根据方面9-15中任一项所述的车辆电气系统，其中，所述车辆电气系统被配置为：
仅从所述车辆电力网络向所述运输气候控制负载网络供应电力；
仅从所述辅助电池系统向所述运输气候控制负载网络供应电力；以及
从所述车辆电力网络和所述辅助电池系统的组合向所述运输气候控制负载网络供应电力。
本说明书中使用的术语旨在描述特定实施例，而不是旨在限制。术语″一″、″一个″和″该″也包括复数形式，除非另外清楚地指出。当在本说明书中使用时，术语″包括″和/或″包含″表示存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件。
关于前面的描述，应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以在细节上进行改变，尤其是在所采用的构造材料以及部件的形状、尺寸和布置方面。在本说明书中使用的词语″实施例″可以但不必指相同的实施例。本说明书和所描述的实施例仅是示例。在不偏离本发明的基本范围的情况下，可以设计出其它和进一步的实施例，本公开的真实范围和精神由所附权利要求书指示。

Claims (16)

1.一种使用车辆电气系统对运输气候控制系统进行电力和负载管理的方法，所述车辆电气系统包括经由直流电压(DC)调节总线连接到运输气候控制负载网络的辅助电池系统和车辆电力网络，所述方法包括：
控制器确定运输气候控制负载网络的电力消耗；
所述控制器确定从车辆电气系统可获得的电力的量；
控制器确定所述运输气候控制负载网络的电力消耗是否超过从车辆电气系统可获得的电力的量；
切断所述运输气候控制负载网络的一个或多个负载，以减少所述运输气候控制负载网络的电力消耗，直到所述运输气候控制负载网络的电力消耗与从所述车辆电气系统可获得的电力匹配；以及
从所述车辆电气系统向所述运输气候控制负载网络供应电力。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，切断所述运输气候控制负载网络的一个或多个负载包括降低所述运输气候控制负载网络的变速压缩机的速度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，切断所述运输气候控制负载网络的一个或多个负载包括停止蒸发器鼓风机、冷凝器风扇和加热器中的至少一个的操作。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述运输气候控制负载网络的电力消耗包括：
确定所述运输气候控制网络的一个或多个正在运行的负载；
访问正在运行的所述一个或多个负载中的每一个负载的额定电力；
将正在运行的所述一个或多个负载中的每一个负载的额定电力相加，以确定所述运输负载网络的电力消耗。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述一个或多个负载包括变速压缩机。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定从所述车辆电气系统可获得的电力的量包括：
监控供应到所述车辆电气系统的所述直流调节总线的电流量；以及
从供应到所述直流调节总线的电流量减去所述运输气候控制负载网络的电力消耗以确定从所述车辆电气系统可获得的电力的量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，确定从所述车辆电气系统可获得的电力的量包括确定由所述车辆电力网络提供给所述车辆电气系统的所述直流调节总线的车辆电压，以及基于所述车辆电压从预期车辆电压值的下降来确定从所述车辆电气系统可获得的电力的量。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述车辆电气系统向所述运输气候控制负载网络供应电力包括：
仅从所述车辆电力网络向所述运输气候控制负载网络供应电力；
仅从所述辅助电池系统向所述运输气候控制负载网络供应电力；以及
所述车辆电力网络和所述辅助电池系统都向所述运输气候控制负载网络供应电力。
9.一种用于运输气候控制系统的电力和负载管理的车辆电气系统，所述车辆电气系统包括：
直流电压(DC)调节总线；
车辆电力网络，所述车辆电力网络被配置为从车辆产生电力并将所产生的电力提供给直流电压调节总线；
辅助电力网络，所述辅助电力网络包括连接到所述直流调节总线的辅助电池系统，其中，所述辅助电池系统被配置为存储电力并将所存储的电力提供给所述直流调节总线；
运输气候控制负载网络，所述运输气候控制负载网络从所述直流调节总线接收电力；和
控制器，所述控制器被配置为确定所述运输气候控制负载网络的电力消耗、确定从所述车辆电气系统可获得的电力的量、以及确定所述运输气候控制负载网络的电力消耗是否超过从所述车辆电气系统可获得的电力的量；
其中，所述车辆电气系统被配置为切断所述运输气候控制负载网络的一个或多个负载，以降低所述运输气候控制负载网络的电力消耗，直到所述运输气候控制负载网络的电力消耗与从所述车辆电气系统可获得的电力匹配，以及
其中，所述车辆电气系统被配置为以降低的电力消耗从所述车辆电气系统向所述运输气候控制负载网络供应电力。
10.根据权利要求9所述的车辆电气系统，其中，所述控制器被配置为通过指示所述运输气候控制负载网络的变速压缩机降低速度来切断所述运输气候控制负载网络的一个或多个负载。
11.根据权利要求9所述的车辆电气系统，其中，所述控制器被配置为通过停止蒸发器鼓风机、冷凝器风扇和加热器中的至少一个的操作来切断所述运输气候控制负载网络的一个或多个负载。
12.根据权利要求9所述的车辆电气系统，其中，所述控制器被配置为：
确定所述运输气候控制网络的一个或多个正在运行的负载；
访问正在运行的所述一个或多个负载中的每一个负载的额定电力；
对正在运行的所述一个或多个负载中的每一个负载的额定电力相加，以确定所述运输负载网络的电力消耗。
13.根据权利要求12所述的车辆电气系统，其中，所述一个或多个负载包括变速压缩机。
14.根据权利要求9所述的车辆电气系统，其中，所述控制器被配置为：
监控供应到所述车辆电气系统的所述直流调节总线的电流量；以及
从供应到所述直流调节总线的电流量减去所述运输气候控制负载网络的电力消耗以确定从所述车辆电气系统可获得的电力的量。
15.根据权利要求9所述的车辆电气系统，其中，所述控制器被配置为确定由所述车辆电力网络提供给所述车辆电气系统的所述直流调节总线的车辆电压，并且基于所述车辆电压从预期车辆电压值的下降来确定从所述车辆电气系统可获得的电力的量。
16.根据权利要求9所述的车辆电气系统，其中，所述车辆电气系统被配置为：
仅从所述车辆电力网络向所述运输气候控制负载网络供应电力；
仅从所述辅助电池系统向所述运输气候控制负载网络供应电力；以及
从所述车辆电力网络和所述辅助电池系统的组合向所述运输气候控制负载网络供应电力。
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