CN112334341A - 用于为运输制冷单元供能的电气架构 - Google Patents

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Abstract

一种功率系统架构，其构造成基于确定的AC功率要求为运输制冷系统(20)供能。系统(20)包括发生器功率转换器(164)，该发生器功率转换器(164)构造成从AC发生器(162)接收发生器三相AC功率(163)并提供发生器DC功率(165)。系统(20)还包括：电网功率转换器(184)，其构造成从电网功率源(182)接收电网三相AC功率并提供电网DC功率(185)；能量存储装置(152)，能量存储装置(152)能够操作成提供DC功率(157)并连接到可变DC总线；以及功率管理系统(190)，其可操作地连接以至少基于AC功率要求将功率(195)引导到TRU(26)。

Description

用于为运输制冷单元供能的电气架构
技术领域
本文中公开的主题总体上涉及运输制冷单元，并且更具体地涉及利用发生器和能量存储装置为运输制冷单元供能的装置和方法。
背景技术
传统的冷藏货运卡车或冷藏牵引车拖车(诸如用于经由海运、铁路或公路运输货物的那些)是卡车、拖车或货物货厢，其大体上限定货舱，并且修改成包括位于卡车、拖车或货物货厢的一个端部处的制冷系统。制冷系统典型地包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，它们根据已知的制冷剂蒸气压缩循环通过制冷剂管线串联连接在闭合的制冷剂回路中。诸如燃烧发动机的功率单元驱动制冷单元的压缩机，并且可为柴油动力、天然气动力或其它类型的发动机。在许多牵引车拖车运输制冷系统中，压缩机由发动机轴通过皮带驱动器或机械轴到轴连结件驱动。在其它系统中，制冷单元的发动机驱动发生器，该发生器生成电功率，该电功率继而驱动压缩机。
在当前的环境趋势下，运输制冷单元的改进是合乎需要的，特别是朝向效率、声音和环境影响方面。关于环境友好型制冷单元，在可靠性、成本和重量减轻方面的改进也是合乎需要的。
发明内容
根据一个实施例，本文中描述的是一种构造成基于确定的AC功率要求为运输制冷系统供能的功率系统架构。系统包括发生器功率转换器，该发生器功率转换器构造成从可操作地联接到轮轴或轮毂的交流(AC)发生器接收发生器三相AC功率并提供发生器DC功率。系统还包括：电网功率转换器，其构造成从电网功率源接收电网三相AC功率，电网功率转换器能够操作成提供电网DC功率；能量存储装置，能量存储装置能够操作成提供DC功率并连接到DC总线；以及功率管理系统，其可操作地连接以至少基于AC功率要求将功率引导到运输制冷单元TRU。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括可操作地连接到可变DC总线的DC/DC转换器，DC/DC转换器构造成将可变DC功率转换成固定DC总线上的固定DC功率。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：发生器功率转换器构造成接收由AC发生器提供的第一三相AC功率并且将发生器DC功率传输到固定DC总线或可变DC总线中的一个。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：发生器功率转换器包括AC/DC转换器，并且发生器三相AC功率在第一频率处呈现第一AC电压和第一AC电流，并且发生器DC功率呈现第二DC电压和第二DC电流。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：发生器功率转换器包括电压控制功能和电流控制功能，其中至少电压控制功能至少部分地响应于AC功率要求。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：电网功率转换器构造成接收由电网功率源提供的第一三相AC功率并且将电网DC功率传输到固定DC总线或可变DC总线中的一个。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：电网功率转换器包括AC/DC转换器，并且电网三相AC功率在电网频率处呈现电网AC电压和电网AC电流，并且电网DC功率呈现电网DC电压和电网DC电流。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：电网功率转换器包括电压控制功能和电流控制功能，其中至少电压控制功能至少部分地响应于AC功率要求。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：能量存储系统包括能量存储装置以及第一能量存储系统DC/DC转换器和第二能量存储系统DC/DC转换器中的至少一个，该第一能量存储系统DC/DC转换器构造成至少部分地基于AC功率要求向功率管理系统提供DC功率，该第二能量存储系统DC/DC转换器构造成转换固定DC总线上的DC功率的至少一部分以供应可变DC总线和能量存储装置。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括电池管理系统，该电池管理系统可操作地连接到TRU控制器，并且构造成至少监测能量存储装置的充电状态。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：能量存储系统DC/DC转换器和第二能量存储系统DC/DC转换器被集成，并且其中第一能量存储系统DC/DC转换器可操作地连接到TRU控制器，并且构造成基于AC功率要求和能量存储装置的充电状态中的至少一个将功率流引导到固定DC总线和功率管理系统并且从固定DC总线引导到可变DC总线。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：能量存储装置包括电池、燃料电池和液流电池中的至少一种。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：功率管理系统构造成从固定DC总线和可变DC总线中的一个接收DC功率并且至少基于AC功率要求向TRU提供第二三相AC功率。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：功率管理系统包括DC/AC转换器，并且第二三相AC功率在第二频率处呈现第二三相AC电压和第二AC电流。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：电网功率转换器、发生器功率转换器、能量存储装置和功率管理系统可操作地连接到可变DC总线。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：电网功率转换器、发生器功率转换器、功率管理系统和能量存储系统DC/DC转换器可操作地连接到固定DC总线，并且能量存储系统DC/DC转换器和能量存储装置可操作地连接到可变DC总线。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：电网功率转换器和功率管理系统和能量存储系统DC/DC转换器连接到固定DC总线，并且能量存储系统DC/DC转换器和发生器功率转换器和能量存储装置可操作地连接到可变DC总线。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：电网功率转换器、发生器功率转换器、能量存储系统DC/DC转换器和能量存储装置连接到可变DC总线，并且能量存储系统DC/DC转换器和功率管理系统可操作地连接到固定DC总线。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：电网功率转换器、功率管理系统、能量存储系统DC/DC转换器和能量存储装置连接到可变DC总线，并且能量存储系统DC/DC转换器和发生器功率转换器可操作地连接到固定DC总线。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：电网功率转换器、发生器功率转换器、能量存储系统DC/DC转换器连接到固定DC总线，并且能量存储系统DC/DC转换器、能量存储装置和功率管理系统可操作地连接到可变DC总线。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：电网功率转换器和能量存储系统DC/DC转换器连接到固定DC总线，并且能量存储系统DC/DC转换器、发生器功率转换器、能量存储装置和功率管理系统可操作地连接到可变DC总线。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：发生器功率转换器和功率管理系统和能量存储系统DC/DC转换器连接到固定DC总线，并且能量存储系统DC/DC转换器和电网功率转换器和能量存储装置可操作地连接到可变DC总线。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括设置在返回气流中并构造成测量返回气流的温度的返回空气温度(RAT)传感器，RAT传感器可操作地连接到TRU控制器，TRU控制器构造成执行至少部分地基于RAT来确定TRU的AC功率要求的过程。
本文中在实施例中还描述一种生成功率并将功率引导到运输制冷单元系统的方法，该运输制冷单元系统具有：压缩机，其构造成压缩制冷剂；蒸发器热交换器，其操作性地联接到压缩机；蒸发器风扇，其构造成从返回空气入口提供返回气流并且使返回气流在蒸发器热交换器之上流动；以及TRU控制器，其能够操作来执行该方法。该方法包括：确定TRU的AC功率要求；从可操作地连接交流(AC)发生器的发生器功率转换器提供发生器DC功率，该交流(AC)发生器可操作地连接到轮轴或轮毂；以及从可操作地连接到提供电网三相AC功率的电网功率源的电网功率转换器提供电网DC功率。该方法还包括：从可变DC总线向功率管理系统提供DC功率，可变DC总线可操作地连接能量存储装置；以及由功率管理系统向TRU引导三相AC功率，功率管理系统可操作地连接到TRU，引导至少部分地基于AC功率要求。
除了上述特征中的一个或多个，或者作为备选方案，另外的实施例可包括：能量存储装置包括电池系统。
本公开的实施例的技术效果包括运输制冷单元，该运输制冷单元经由发生器功率转换器联接到外部发生器系统并由外部发生器系统供能，其中由发生器生成并由发生器功率转换器转换的功率基于运输制冷单元的AC功率要求。
除非另外明确指出，前述特征和元件可不排他地以各种组合来组合。根据以下描述和附图，这些特征和元件及其操作将变得更加显而易见。然而，应当理解，以下描述和附图旨在本质上是说明性和解释性的，以及非限制性的。
附图说明
被认为是本公开的主题在说明书的结尾处的权利要求书中被特别指出并明确要求权利。从结合附图进行的以下详细描述中，本公开的前述和其它特征和优点将为显而易见的，在该附图中：
以下描述不应被视为以任何方式限制。参照附图，类似的元件被相似地标记：
图1是作为本公开的一个非限制性实施例，根据本公开的实施例的具有运输制冷单元的运输制冷系统的透视图；
图2是根据本公开的实施例的运输制冷单元的示意图；
图3是根据本公开的实施例的运输制冷单元和功率系统的框图；
图4A描绘根据本公开的实施例的功率管理系统的功率流；
图4B描绘根据本公开的实施例的功率管理系统的功率流；
图4C描绘根据本公开的实施例的功率管理系统的功率流；
图4D描绘根据本公开的实施例的功率管理系统的功率流；
图4E描绘根据本公开的实施例的功率管理系统的功率流；
图4F描绘根据本公开的实施例的功率管理系统的功率流；
图4G描绘根据本公开的实施例的功率管理系统的功率流；
图4H描绘根据本公开的实施例的功率管理系统的功率流；
图5A是根据本公开的实施例的运输制冷单元和功率系统的框图；
图5B是根据本公开的实施例的运输制冷单元和功率系统的框图；
图5C是根据本公开的实施例的运输制冷单元和功率系统的框图；
图5D是根据本公开的实施例的运输制冷单元和功率系统的框图；
图5E是根据本公开的实施例的运输制冷单元和功率系统的框图；
图5F是根据本公开的实施例的运输制冷单元和功率系统的框图；
图5G是根据本公开的实施例的运输制冷单元和功率系统的框图；以及
图5H是根据本公开的实施例的运输制冷单元和功率系统的框图。
具体实施方式
参照附图，公开的装置和方法的一个或多个实施例的详细描述在本文中经由例示而非限制提出。
参照图1，示出本公开的运输制冷系统20。在示出的实施例中，运输制冷系统20可包括牵引车或运载工具22、货厢24和无发动机运输制冷单元(TRU) 26。货厢24可由运载工具22拖拉。理解的是，本文中描述的实施例可应用于通过铁路、海运、空运装运的装运货厢，或任何其它合适的货厢，因此运载工具可为卡车、火车、船、飞机、直升机等。
运载工具22可包括操作者的舱或驾驶室28和燃烧发动机42，燃烧发动机42是运载工具22的动力系或驱动系统的部分。在一些情况下，运载工具22可为混合或全电动构造，其具有电动马达以向运载工具提供推进力。在一些构造中，TRU系统26可为无发动机的。在一些实施例中，可使用小型发动机或运载工具22的发动机来为TRU 26供能或部分地供能。货厢24可联接到运载工具22，并且因此拖拉或推进到期望的目的地。拖车可包括顶壁30、与顶壁30相对并间隔的底壁32、彼此间隔并相对的两个侧壁34，以及相对的前壁36和后壁38，其中前壁36最靠近运载工具22。货厢24还可包括后壁38或任何其它壁处的门(未示出)。壁30、32、34、36、38一起限定货舱40的边界。典型地，运输制冷系统20用于运输和分配物品，诸如例如易腐物品和环境敏感物品(在本文中称为易腐物品)。易腐物品可包括但不限于水果、蔬菜、谷物、豆类、坚果、蛋类、乳制品、种子、花卉、肉类、家禽、鱼类、冰冻食品、血液、药品或需要冷链运输的任何其它合适货物。在示出的实施例中，TRU 26与货厢24相关联，以向货舱40提供期望的环境参数，诸如例如温度、压力、湿度、二氧化碳、乙烯、臭氧、曝光、振动暴露和其它条件。在另外的实施例中，TRU 26是能够提供期望的温度和湿度范围的制冷系统。
参照图1和图2，货厢24通常被构造成将货物(未示出)存储在舱40中。无发动机TRU26通常集成到货厢24中，并且可安装到前壁36。货物通过经由TRU 26冷却舱40而保持在期望的温度处，TRU 26使制冷气流循环到货厢24的货舱40中并穿过货厢24的货舱40。还设想和理解，TRU 26可应用于任何运输舱(例如，装运或运输货厢)，而不一定是牵引车拖车系统中使用的那些运输舱。此外，运输货厢24可为运载工具22的部分，或者构造成从货厢24的框架和轮(未示出)移除，用于备选的装运手段(例如，航海、铁路、飞行等)。
无发动机TRU 26的构件可包括压缩机58、电动压缩机马达60、可被空气冷却的冷凝器64、冷凝器风扇组件66、接收器68、过滤器干燥器70、热交换器72、膨胀阀74、蒸发器76、蒸发器风扇组件78、吸入调节阀80以及控制器82，控制器82可包括基于计算机的处理器(例如，微处理器)等，如将在本文中进一步描述的。无发动机TRU 26的操作可通过在压缩机58处开始来最好地理解，在压缩机58中，吸入气体(即，天然制冷剂、氢氟烃(HFC) R-404a、HFCR-134a…等)在吸入端口84处进入压缩机58，并且压缩到较高的温度和压力。制冷剂气体在出口端口85处从压缩机58放出，并且可接着流动到冷凝器64的(多个)管86中。
横跨多个冷凝器盘管翅片(未示出)和管86流动的空气将气体冷却至其饱和温度。横跨冷凝器64的空气流可通过冷凝器风扇组件66的一个或多个风扇88来促进。冷凝器风扇88可由风扇组件66的相应冷凝器风扇马达90驱动，相应冷凝器风扇马达90可为电动的。通过移除潜热，管86内的制冷剂气体冷凝成高压和高温液体，并且流动至接收器68，接收器68在低温操作期间为过量的液态制冷剂提供存储。液态制冷剂可从接收器68穿过冷凝器64的过冷器热交换器92，穿过保持制冷剂清洁和干燥的过滤器干燥器70，接着至增加制冷剂过冷的热交换器72，并且最后至膨胀阀74。
在液态制冷剂穿过膨胀阀74的孔口时，一些液体中的一些汽化成气体(即闪蒸气体)。来自制冷空间(即货舱40)的返回空气在蒸发器76的传热表面之上流动。在制冷剂流动穿过蒸发器76的多个管94时，剩余的液态制冷剂从返回空气中吸收热，并且在这样做时，被汽化并由此冷却返回空气。
蒸发器风扇组件78包括一个或多个蒸发器风扇96，其可由相应的风扇马达98驱动，相应的风扇马达98可为电动的。横跨蒸发器76的空气流通过蒸发器风扇96来促进。蒸气形式的制冷剂接着可从蒸发器76流动穿过吸入调节阀80，并回到压缩机58。膨胀阀74可为恒温的或电动可调的。在如描绘的实施例中，膨胀阀74是恒温的。恒温膨胀阀感温包传感器100可位于蒸发器管94的出口附近。感温包传感器100旨在控制恒温膨胀阀74，由此控制蒸发器管94的出口处的制冷剂过热。还设想和理解，上述内容总体上描述可用于诸如R-404a和R-134a的HFC和诸如丙烷和氨的天然制冷剂的单级蒸气压缩系统。还可应用其它制冷系统，该其它制冷系统使用二氧化碳(CO2)制冷剂，并且可为两级蒸气压缩系统。在另一个实施例中，膨胀阀74可为电子膨胀阀。在这种情况下，膨胀阀基于蒸气压缩循环的操作条件和系统的需求被控制器82命令到选定的位置。
旁通阀(未示出)可便于制冷剂的闪蒸气体绕过蒸发器76。这将允许蒸发器盘管填充有液体并完全“润湿”，以提高传热效率。利用CO2制冷剂，该旁路闪蒸气体可重新引入到两级压缩机58的中间级中。
压缩机58和压缩机马达60可经由互连驱动轴102连结。压缩机58、压缩机马达60和驱动轴102都可密封在公共壳体104内。压缩机58可为单个压缩机。单个压缩机可为两级压缩机、涡旋式压缩机或适于压缩HFC或天然制冷剂的其它压缩机。天然制冷剂可为CO2、丙烷、氨或可包括为大约一(1)的全球变暖潜能值(GWP)的任何其它天然制冷剂。
继续图2，并继续参照图1，图2还示出穿过TRU 26和货舱40的气流。气流借助于TRU26循环进入并穿过并离开货厢24的货舱40。返回气流134从货舱40通过返回空气入口136流动到TRU 26中，并经由风扇96横跨蒸发器76，因此将返回气流134调节到选定或预定的温度。经调节的返回气流134(现在被称为供应气流138)通过制冷单元出口140供应到货厢24的货舱40中，在一些实施例中，制冷单元出口140位于货厢24的顶壁30附近。供应气流138冷却货厢24的货舱40中的易腐物品。将认识到，当例如外部温度非常低时，TRU 26可进一步反向操作以加热货厢24。
温度传感器142(即热敏电阻、热电偶、RTD等)放置在空气流中、在蒸发器76上、在返回空气入口136处等，以监测来自货舱40的返回气流134的温度。表示为RAT的指示返回气流温度的传感器信号经由线路144可操作地连接到TRU控制器82，以便于TRU 26的控制和操作。同样，温度传感器146放置在供应气流138中、在蒸发器76上、在制冷单元出口140处，以监测引导到货舱40中的供应气流138的温度。同样，表示为SAT 14的指示供应气流温度的传感器信号SAT 14经由线路148可操作地连接到TRU控制器82，以便于TRU 26的控制和操作。
系统
现在参照图3，也继续参照图1和图2，TRU 26可包括总体上显示为120的功率源接口或者与该功率源接口可操作地对接。功率源接口120可包括到/来自总体上表示为122且更具体地在本文中如下的各种功率源，以及总体上显示为125且更具体地显示为125a、125b、…125n的一个或多个DC总线的接口。在实施例中，功率源122可包括但不限于能量存储装置152、发生器162和电网功率182。功率源122中的每一个可构造成选择性地为如本文中进一步描述的TRU 26供能，TRU 26包括压缩机马达60、冷凝器风扇马达90、蒸发器风扇马达98、控制器82和可包括各种螺线管和/或传感器的TRU 26的其它构件99。控制器82通过在各种路径108上的一系列数据和命令信号可例如如由TRU 26的冷却需求指示地控制向电动马达60、90、98的功率施加。
无发动机TRU 26可包括AC或DC架构，其中选定的构件采用交流(AC)，并且其它构件采用直流(DC)。例如，在实施例中，马达60、90、98可构造为AC马达，而在其它实施例中，马达60、90、98可构造为DC马达。在功率源122向TRU 26供应功率时，功率源122的操作可由TRU控制器82管理和监测并且从DC总线125对接到功率管理系统190。功率管理系统190构造成基于TRU 26的各种要求经由DC总线125引导来自各种功率源122等的功率。在实施例中，TRU控制器82接收指示TRU 26的操作状态的各种信号，并且相应地确定TRU系统26的功率要求，并且指引功率源接口120的构件和具体地功率管理系统190以相应地引导功率来解决TRU26的要求。
在一个实施例中，TRU系统26控制到由用户选择的温度设定点值。TRU控制器82监测如分别由温度传感器142和146测量的RAT和任选的SAT。TRU控制器82基于RAT(除了别的以外)估计TRU 26的功率要求，并且相应地提供命令至功率源接口120的各种构件和具体地功率管理系统190、能量存储系统150和发生器功率转换器164，以管理功率源接口120和TRU系统26中的功率的产生、转换和发送。通过使用测量的RAT和设定点值，对功率需求进行估计。更具体地，在一个实施例中，如果(RAT-设定点值)高于第一阈值(例如，>10℉)，则TRU系统26需要全功率(例如，在已知的电压供应下，电流需求是已知的)。如果(RAT-设定点值)在第一阈值和第二阈值之间，则电流要求限制(在已知电压处)成达到中等范围的功率(例如，~50%的功率或小于100%的某个功率)。如果(RAT-设定点值)低于第二阈值，则电流限制(在电压处)成达到最小功率(例如，~20%功率)。
TRU控制器82构造成根据运输制冷系统20的操作需求来控制TRU 26中的构件以及功率源接口120的构件。TRU控制器82通信地耦合于功率管理系统190、电网功率源182、能量存储系统150，以及发生器功率转换器164或发生器162。对于TRU功率需求，TRU控制器82使用来自功率源122中的每一个的附加信息来提供指令，以影响电网功率源182输出、发生器162和发生器功率转换器164输出、能量存储系统150的充电/放电，所有这些都是为了启用和构造提供TRU 26所需的功率。另外，TRU控制器82为功率源接口120中的各种构件提供指令，以取决于各种功率源(即，电网功率182、能量存储装置152和发生器162)的操作状态并基于TRU 26功率需求来管理到DC总线125和由此到功率管理系统190的功率流。
在实施例中，功率管理系统190包括DC/AC转换器194。DC/AC转换器194构造成接收在本实例中表示为125a的DC总线125上的DC功率(例如，第二DC电压V2、来自发生器功率转换器165的第二DC电流I2；和/或VG、IG 185；和/或来自能量存储装置152的DC电压155；单独地或组合地)并生成三相AC功率195(例如，在AC电压V2、AC电流I2、频率f2处)，用于向TRU系统26提供功率。在实施例中，DC/AC转换器194包括电压控制功能、电流控制功能和频率控制功能，它们均构造成便于转换。在实施例中，TRU控制器82向功率管理系统190提供由线191表示的命令信号。命令至少基于TRU 26的功耗要求，如本文中进一步讨论的。此外，TRU控制器82可接收也由线191描绘的关于DC/AC转换器194的状态信息。在实施例中，通信可通过诸如CAN、RS-485等的标准通信接口。此外，如本文中进一步讨论的，通信可为有线或无线的。
如本文中进一步描述的，存在三个功率源122：电网功率182、发生器162/发生器功率转换器164和能量存储装置152。如果TRU 26“开启”并且操作，则TRU控制器82知道TRU系统26的功率要求，以及由此，需要什么功率。TRU控制器82还编程成确定电网功率(例如，182)是否可用。如果电网功率可用并且TRU开启并且能量存储装置152(例如，电池)SOC指示充满电，则电网功率将满足TRU系统26的功率需求。相反地，如果电网功率182可用并且TRU开启并且能量存储装置没有完全充电，则作为第一优先级满足TRU功率需求，并且接着将致动DC/DC转换器156以作为第二优先级向能量存储装置152提供必要的充电。此外，如果电网功率182可用并且TRU“关闭”，并且能量存储装置152没有完全充电，则DC/DC转换器156将致动成提供必要的充电电流。如果电网功率182不可用并且发生器162/发生器功率转换器164不可操作，则所有TRU功率需求都由能量存储系统150经由能量存储装置152来满足。最后，如果电网功率182不可用并且发生器162/发生器功率转换器164可操作，则TRU功率需求由发生器162和能量存储系统150两者来满足。
如本文中所述，在操作中，TRU控制器82至少部分地基于RAT识别TRU 26的功率要求。TRU控制器82将功率要求传送到功率管理系统190和/或发生器功率转换器164，以根据需要将第一三相AC功率163或第一DC功率163a转换成第二DC功率165，以满足TRU 26和能量存储系统150的要求以及具体地能量存储装置152的充电要求。
当电网功率源182可用时，DC总线125和由此功率管理系统190可从电网功率源182接收功率。在实施例中，电网功率源182经由电网功率转换器184对接到DC总线125和功率管理系统190。在实施例中，功率管理系统190可为独立的单元，或者与TRU 26集成。电网功率源182通常是在60或400Hz处的常规三相AC功率220/480VAC。在实施例中，电网功率转换器184是常规的AC/DC转换器，其能够操作来将来自电网功率源182的三相AC功率转换成DC电压和电流。在一个或多个实施例中，电网功率转换器184生成包括DC电压VG和DC电流IG的电网DC功率185。电网DC功率185从电网功率转换器184传输到DC总线125和功率管理系统190或者如本文中所述的别的地方。
DC总线125和功率管理系统190直接地和/或经由发生器功率转换器164从发生器162接收功率。发生器162可为轮轴或轮毂安装的，构造成当运输制冷系统20运动时回收旋转能量并将该旋转能量转换成电能，诸如例如当运载工具22的轮轴由于加速、巡航或制动而旋转时。在实施例中，发生器162构造成提供第一三相AC功率163，第一三相AC功率163包括由附图标记163表示的在给定频率f1处的电压V1、AC电流I1。发生器162可为异步或同步的。在另一个实施例中，发生器162可为DC，提供第一DC功率163a，第一DC功率163a包括DC电压和DC电流(表示为V1a和DC电流I1a)。在一个或多个实施例中，发生器功率转换器164生成包括DC电压V2和DC电流I2的第二DC功率165。第二DC功率165从发生器功率转换器164传输到DC总线125和由此功率管理系统190或者如本文中所述的别的地方。
能量存储系统
继续图3以及功率源接口120和用于为TRU 26及其构件供能的各种功率源122的架构。在实施例中，功率源122中的一个可包括但不限于可操作地联接到功率管理系统190的能量存储系统150。能量存储系统150经由DC总线125b向DC总线125传输DC功率155，并且从DC总线125接收DC功率157。能量存储系统150可包括但不限于能量存储装置152和电池管理系统154。在实施例中，电池管理系统154是能量存储装置152的部分，并且与能量存储装置152集成。在该实施例中，DC总线125a和125b直接连接。
在实施例中，来自功率源122的DC电压(包括来自电网功率源182的DC电压185和/或来自发生器功率转换器164的DC电压V2、I2 165)组合以形成总线125a、125b上的DC电压和电流，总线125a、125 b直接联接到能量存储装置152以在能量存储装置152上充电和存储能量。相反地，在其它实施例中，例如当电网功率源182不可用时，能量存储装置152将DC电压和电流155直接供应到DC总线125b、125a和功率管理系统190，用于为TRU 26供能。在另一个实施例中，能量存储系统150还包括DC/DC转换器156。在一个实施例中，DC总线125和更具体地125a向DC/DC转换器156提供DC功率157以在DC总线125b上配制DC电压和电流155，以在能量存储装置152上充电和存储能量。相反地，在其它实施例中，能量存储装置152经由DC总线125b向DC/DC转换器156供应DC电压和电流155，DC/DC转换器156作为DC/DC转换器操作，以向DC总线125、125a和功率管理系统190供应DC功率157，用于为TRU 26供能。应当认识到，如本文中所述，DC/DC转换器156是双向的，实现在两个方向上的转换，以便于能量存储装置152的充电和放电。虽然DC/DC转换器156被描述为双向的，但是此类描述仅仅是为了说明的目的。在操作中，DC/DC转换器156可为单个集成单元，或并行构造以在相反方向上操作的多个单元。还值得注意的是认识到，在本文中描述的各种实施例中，基于各种功率源122之间的互连描述多种架构。更具体地，基于任选的DC/DC转换器156的任选应用，功率源122(例如，电网功率源182、发生器162和功率管理系统190的DC/AC转换器194)与能量存储装置152之间的互连。在其中能量存储装置152直接连接(例如，125a直接连接到125b)的各种架构中，总线的该部分被称为可变的，因为电压能够基于能量存储装置152的充电状态而变化。另一方面，在其中采用DC/DC转换器的情况下，直接连接到能量存储装置152和在输入连接部处连接到DC/DC转换器的DC总线的部分(例如，125b)被认为是可变的，而在连接到DC总线125的DC/DC转换器156的输出处的部分(例如，125a)被认为是固定和调节的。
电池管理系统154监测能量存储装置152的性能。例如，监测能量存储装置152的充电状态、能量存储装置152的健康状态和能量存储装置152的温度。能量存储装置152的示例可包括电池系统(例如，电池或电池组)、燃料电池、液流电池、超级电容器以及能够存储和输出可为直流(DC)的电能的其它装置。能量存储装置152可包括电池系统，该电池系统可采用组织成电池组的多个电池。
如果能量存储系统150包括用于能量存储装置152的电池系统，则电池系统可具有在大约两百伏(200V)到大约六百伏(600V)的范围内的电压电势。通常，电压越高，电功率的可持续性越大，这是优选的。然而，随着电压的增加，能量存储装置152中的一个或多个电池的尺寸和重量增加。当运输货物时，增加的尺寸和重量通常不是优选的。另外，如果能量存储装置152是电池，则为了增加电压和/或电流，电池需要取决于电需求串联或并联连接。电池能量存储装置152中的较高电压将需要比较低电压更多的串联电池，这继而导致更大和更重的电池能量存储装置152。可使用较低电压和较高电流的系统，然而此类系统可需要较大的线缆或母线。因此，在功率系统中，通常能量存储装置152的选择和集成需要在电容性电流、尺寸、重量等之间的权衡。此外，能量存储装置152的电压和电流能力还可需要对功率系统的架构进行权衡，诸如直接连接或采用如本文中所述的DC/DC转换器。
在一个实施例中，能量存储装置152可容纳在TRU 26的结构27内。在实施例中，能量存储装置152与TRU 26定位在一起，然而，其它构造是可能的。在另一个实施例中，能量存储装置152可与货厢24定位在一起，诸如例如，在货舱40下方。同样，DC/DC转换器156可与货厢24定位在一起，诸如例如在货舱40下方，然而，在一些实施例中，可为合乎需要的是具有紧邻功率管理系统190和/或TRU 26和TRU控制器82的DC/DC转换器156。将认识到，在一个或多个实施例中，虽然关于包括能量存储装置152和/或DC/DC转换器156的选定构件的连接和放置描述特定位置，但是此类描述仅仅是说明性的，并且不旨在为限制性的。构件的变化的位置、布置和构造是可能的，并且在本公开的范围内。
电池管理系统154和DC/DC转换器156可操作地连接到TRU控制器82并且与TRU控制器82对接。TRU控制器82接收关于包括能量存储装置152的能量存储系统150的状态的信息，以向DC/DC转换器156提供控制输入来监测能量存储装置152，并且控制能量存储装置152的充电和放电速率。
AC发生器/DC转换器
在实施例中，与发生器功率转换器164相关联的是AC/DC转换器，该AC/DC转换器构造成从发生器162接收三相AC功率163(例如，在AC电压V1、AC电流I1、频率f1处)，并且将其转换为表示为165的DC功率，该DC功率包括第二DC电压V2、第二DC电流I2。第二DC功率165从发生器功率转换器164传输到DC总线125和功率管理系统190。在实施例中，发生器功率转换器164构造成基于TRU 26的要求来提供第二DC功率165。在实施例中，发生器功率转换器164包括电压控制功能166、电流控制功能167，它们均构造成便于转换。在实施例中，TRU控制器82分别向电压控制功能166、电流控制功能167提供表示为169和170的命令信号。命令信号169和170由TRU控制器82基于TRU 26的功耗要求生成，如本文中进一步讨论的。此外，TRU控制器82可接收由171、172描绘的分别关于发生器功率转换器164和发生器162的状态信息。同样，出于模式选择和诊断的目的，发生器功率转换器可接收控制信号或向TRU控制器82、功率管理系统190或能量存储系统150提供状态信号。在实施例中，通信可通过诸如CAN、RS-485等的标准通信接口。此外，如本文中进一步讨论的，通信可为有线或无线的。
在该实施例中，发生器功率转换器164、电压控制功能166包括电压调节功能，并且构造成监测来自发生器162的输出电压并且保持电压控制功能166之外的恒定DC电压。电压控制功能166将状态传送到TRU控制器82。电流控制功能167监测并且向TRU 26传送从发生器162抽吸的电流的状态。在实施例中，取决于TRU 26的功率需求，电流可被限制。最后，在实施例中，频率转换器功能168还可监测由发生器162产生的三相功率163的频率，以便于将三相功率163转换成如由电压控制功能166和TRU控制器82确定的第二DC功率165，用于供应到功率管理系统190并最终供应到TRU 26。发生器功率转换器164可为独立单元，其构造成紧邻发生器162或者甚至与发生器162集成。
DC发生器/DC转换器
在又一个实施例中，例如，当发生器162是DC发生器时，发生器功率转换器164是DC/DC转换器，并且构造成从发生器162接收DC功率163a(例如，在DC电压V1a、DC电流I1a处)并将其转换为表示为165a的第二DC功率，该第二DC功率包括第二DC电压V2a、第二DC电流I2a。第二DC功率165a从发生器功率转换器164传输到功率管理系统190。再次，如上所述，发生器功率转换器164构造成如上所述基于TRU 26的要求来提供第二DC功率165a。在该实施例中，发生器功率转换器164包括电压控制功能166和电流控制功能167，它们均构造成便于DC/DC转换。在该实施例中，再次，基于TRU 26的功耗要求，TRU控制器82分别向电压控制功能166、电流控制功能167提供表示为169和170的命令信号，如本文中进一步讨论的。在该实施例中，电压控制功能166包括电压调节功能，并且构造成监测来自发生器162的输出DC电压并保持电压控制功能166之外的恒定DC电压，用于供应到DC总线125和功率管理系统190，并且最终供应到TRU 26。电流控制功能167监测并且向TRU 26传送从发生器162抽吸的电流的状态。再次，在实施例中，通信可通过诸如CAN、RS-485等的标准通信接口。此外，如本文中进一步讨论的，通信可为有线或无线的。
功率流
继续图3，如前所述，功率源接口120可包括到由TRU控制器82管理和监测的各种功率源122的接口。TRU控制器82和功率管理系统190基于TRU 26的操作需求和功率源接口120中的构件(例如，发生器162、转换器164、能量存储装置152等)的能力来管理和确定功率源接口120中的电功率流。TRU控制器确定各种功率源122的状态，控制它们的操作，并且基于TRU26的各种要求将功率引导至各种功率源122等和从各种功率源122等引导功率。
在实施例中，存在五个主要功率流，其与由TRU控制器82和功率管理系统190管理的功率源接口120和具体地DC总线125相关联。第一，经由发生器162或发生器功率转换器164供应到DC总线125的功率，例如第二DC功率165。第二，当DC总线125可操作地连接到电网功率源182时供应到DC总线125的功率。第三，从能量存储装置152供应到DC总线的功率。第四，从DC总线125引导到能量存储装置152的功率。最后，从DC总线125引导到功率管理系统190和TRU 26的DC功率。
基于对功率管理系统190的要求和功率源接口120的特定构造，功率流将通过不同的路径传输。DC总线125和功率管理系统190作为中央功率总线操作，以将各种功率源122连接在一起，以供应TRU 26的功率需求。TRU控制器和功率管理系统190根据需要控制到五个功率流/来自五个功率流的功率的切换、引导或重新引导，以满足TRU 26的功率要求。
现在转到图4A至图4H，每个图提供描绘与DC总线125相关联的功率源接口120中的各种可能的功率流组合中的每一个的简化图。图4A至图4C描绘从发生器162和/或发生器功率转换器164供应的功率(例如，第二DC功率)的功率流。现在参照图5A，在实施例中，用于将DC总线125上的功率引导到功率管理系统190的、由TRU控制器82采用的逻辑确定TRU 26是否操作。如果是这样，并且能量存储系统150指示能量存储装置120呈现小于选定阈值的充电状态，则DC总线125上的功率引导到功率管理系统190，并且由此引导到TRU 26和能量存储系统150，用于对能量存储装置152再充电。在实施例中，优先满足TRU 26的功率要求。任何剩余的功率可引导到能量存储系统150的再充电应用。应当认识到，虽然80%的特定阈值被公开并且用于所描述的实施例，但是此类值和描述仅仅是说明性的。阈值的其它值和应用是可能的。
现在也参照图4B，该图描绘从发生器162和/或发生器功率转换器164供应的功率的功率流的第二实例。在该实施例中，如果TRU 26操作，并且能量存储系统150指示能量存储装置152呈现超过选定阈值的充电状态，则DC总线125上的功率仅引导到功率管理系统190，以仅为TRU 26供能(因为能量存储系统150还不需要再充电)。类似地，在又一个实施例中，如图4C所描绘，从发生器162和/或发生器功率转换器164供应的功率的第三功率流。在该实施例中，用于将功率引导到功率管理系统190的、由TRU控制器82采用的逻辑解决当TRU26不操作时的情况，并且能量存储系统150指示能量存储装置152呈现小于选定阈值(在该实例中为100%，尽管其它阈值是可能的)的充电状态。在该实施例中，DC总线125上的DC功率仅引导到能量存储系统150，用于对能量存储装置152再充电。
现在转到图4D至图4F，其描绘从电网功率源182供应的功率的功率流。在如图4D所描绘的实施例中，用于引导来自电网功率源182的功率的、由TRU控制器82采用的逻辑确定TRU 26是否操作以及发生器162(或发生器功率转换器164)是否不操作。如果是这样，并且能量存储系统150指示能量存储装置152呈现小于选定阈值的充电状态，则功率从DC总线125引导到功率管理系统190，并且接着到TRU系统26和能量存储系统150，用于对能量存储装置152再充电。在实施例中，再次，优先满足TRU系统26的功率要求。任何剩余的功率可引导到能量存储系统150的再充电应用。应当理解，虽然80%的特定阈值被公开并且用于所描述的实施例，但是此类值和描述仅仅是说明性的。阈值的其它值和应用是可能的。
现在也参照图4E，该图描绘当发生器162不操作时从电网功率源182供应的功率的功率流的第二实例。在该实施例中，如果TRU 26操作，并且能量存储系统150指示能量存储装置152呈现超过选定阈值的充电状态，则DC总线125上的DC功率仅引导到功率管理系统190并且引导到TRU 26(因为能量存储系统150还不需要再充电)。类似地，在又一个实施例中，如图4F所描绘，当发生器162不操作时，从电网功率源182供应的功率的第三功率流。在该实施例中，用于引导DC总线125上的功率的、由TRU控制器82采用的逻辑解决当TRU 26也不操作时的情况，并且能量存储系统150指示能量存储装置152呈现小于选定阈值(在该实例中为100%，尽管其它阈值是可能的)的充电状态。在该实施例中，DC总线125上的功率仅引导到能量存储系统150，用于对能量存储装置152再充电。在实施例中，优先满足能量存储系统150的功率要求。
现在转到图4G和图4H，其描绘在用于操作的选定条件下也从能量存储系统150向功率管理系统190和TRU 26供应的功率的功率流。在图4G中，到TRU 26的功率流从发生器162和/或发生器功率转换器164(例如，第二DC功率165)以及从能量存储系统150提供。在实施例中，用于将功率引导到DC总线125和功率管理系统190的、由TRU控制器82采用的逻辑确定TRU 26是否操作。如果是这样，并且能量存储系统150指示能量存储装置152呈现大于选定阈值的充电状态，则来自发生器162(或发生器功率转换器164)和能量存储系统150两者的功率引导到DC总线125，并且接着引导到功率管理系统190和由此TRU 26。在实施例中，能量存储装置152的充电状态采用10%的阈值。在该实施例中，功率由能量存储系统150提供，并且由此使能量存储装置152放电。在实施例中，优先满足TRU 26的功率要求。该实施例可在其中发生器162和/或发生器功率转换器164的输出功率小于操作TRU 26所需的功率的条件下采用。应当认识到，虽然10%的特定阈值被公开并且用于所描述的实施例，但是此类值和描述仅仅是说明性的。阈值的其它值和应用是可能的。例如，在一些情况下，可合乎需要的是对TRU 26的操作进行优先排序，使得完全排空能量存储装置152是可接受的。同样，在其它实施例中，可合乎需要的是修改TRU 26的功能或缩减其操作，以避免能量存储装置152过度放电。
现在也参照图4H，该图描绘仅来自能量存储系统150的功率流的第二实例。在该实施例中，如果TRU 26操作，但是发生器162和/或发生器功率转换器164不操作，如果能量存储系统150指示能量存储装置152呈现超过选定阈值的充电状态，则DC总线上的功率引导到功率管理系统190，功率管理系统190接着向TRU 26提供功率。在实施例中，能量存储装置152的充电状态采用10%的阈值。在该实施例中，功率由能量存储系统150提供，并且因此使能量存储装置152放电。在实施例中，优先满足TRU 26的功率要求。再次，该实施例可在其中发生器162和/或发生器功率转换器164的输出功率小于操作TRU 26所需的功率的条件下采用。应当认识到，虽然10%的特定阈值被公开并且用于所描述的实施例，但是此类值和描述仅仅是说明性的。阈值的其它值和应用是可能的。例如，在一些情况下，可合乎需要的是对TRU 26的操作进行优先排序，使得完全排空能量存储装置152是可接受的。同样，在其它实施例中，可合乎需要的是修改TRU的功能或缩减其操作，以避免能量存储装置152过度放电。
返回图3，在另一个实施例中，并且TRU系统26和功率源接口120的专用操作模式和功率流。在该实施例(称为故障操作或“跛行回家”模式)中，功率源接口120构造成使得在选定的操作模式中，功率从牵引车或运载工具22引导到TRU 26。在实施例中，如果能量存储装置152呈现低于选定阈值(例如，<10%)的SOC，并且发生器162/发生器功率转换器164不可操作，但是TRU系统26可操作并且需要功率，则可从牵引车或卡车的功率系统抽取TRU功率。(即栓系到牵引车/卡车的能量存储装置或发生器中)。此外，应当认识到，所描述的实施例虽然总体上涉及安装在运载工具22的拖车部分上的发生器162，但是此类描述仅仅是说明性的。在另一个实施例中，发生器162或另一个发生器可安装在运载工具22的牵引车部分的轮毂或轮轴处而不失一般性，并且仍然完全适用于所描述的实施例。在实施例中，牵引车/卡车功率可通过电网插头189发送到功率源接口120。备选地，能够连接在电网功率源182和运载工具功率之间。例如，在操作中，当运载工具22拖车在操作中时，例如在递送时，电网插头189将插入牵引车/拖车的电动PTO中，并且作用为移动电网源。TRU控制器82将编程成确定电网插头是否是有源的，并且如果是，则仅当能量存储装置SOC低于阈值时才提取功率(或补充发生器功率)，作为修改TRU系统26的功能或缩减其操作的备选方案。
现在转到图5A至图5H，图5A至图5H描绘功率源接口120的多种可能构造。图5A描绘如本文中所述的功率源接口120的简化框图。图5A描绘可变构造中的单个DC总线125。图5B描绘如上所述的功率源接口220的备选实施例。在该实施例中，DC总线被分成在能量存储装置152与DC/DC转换器156之间的可变侧125b和在能量存储系统150的DC/DC转换器156的输出侧上的固定DC总线125、125a。
图5C描绘根据如本文中所述的另一个实施例的功率源接口320的简化框图。图5C描绘功率源接口320的构造，其中电网功率源182和电网功率转换器184通常与可变构造中的DC总线125b上的能量存储装置152连接。在该实施例中，DC/DC转换器156将可变DC总线125b与固定DC总线125a隔离，固定总线125a包括能量存储系统150的DC/DC转换器156的输出和发生器功率转换器164的输出，它们通常与功率管理系统190的DC/AC转换器192连接，以向TRU系统26提供功率。
类似地，图5D描绘根据如本文中所述的又一个实施例的功率源接口420的简化框图。图5D描绘功率源接口420的构造，其中电网功率源182和电网功率转换器184通常与发生器162和发生器功率转换器164的输出以及可变构造中的DC总线125b上的能量存储装置152连接。在该实施例中，DC/DC转换器156将可变DC总线125b与固定DC总线125a隔离，固定总线125a包括能量存储系统150的DC/DC转换器156的输出，其通常与功率管理系统190的DC/AC转换器192连接，以向TRU系统26提供功率。
同样，图5E描绘根据如本文中所述的又一个实施例的功率源接口520的简化框图。图5E描绘功率源接口520的构造，其中电网功率源182和电网功率转换器184与DC/DC转换器156串联连接，在电网功率转换器和能量存储系统150的DC/DC转换器156之间形成表示为125c的固定DC总线。在该实施例中，DC/DC转换器156将固定DC总线125c与可变DC总线125a隔离。发生器162和发生器功率转换器164的输出连同能量存储装置152在可变构造中的可变DC总线125a上与功率管理系统190的DC/AC转换器192连接，以向TRU系统26提供功率。
同样，图5F描绘根据如本文中所述的又一个实施例的功率源接口620的另一个简化框图。图5F描绘功率源接口620的构造，其中电网功率源182和电网功率转换器184以及发生器162和发生器功率转换器164的输出与DC/DC转换器156连接，形成再次表示为125c的固定DC总线。再次，能量存储系统的DC/DC转换器156将固定DC总线125c与可变DC总线125a隔离。此外，能量存储系统150的DC/DC转换器156的输出连同能量存储装置152在可变构造中的可变DC总线125a上与功率管理系统190的DC/AC转换器192连接，以向TRU系统26提供功率。
同样，图5G描绘根据如本文中所述的又一个实施例的功率源接口720的简化框图。图5G描绘功率源接口720的构造，其中发生器162和发生器功率转换器164的输出在可变构造中的可变DC总线125a上与能量存储装置152连接。能量存储系统的DC/DC转换器156形成再次表示为125c的固定DC总线，DC/DC转换器156再次将固定DC总线125c与可变DC总线125a隔离。此外，能量存储系统150的DC/DC转换器156的输出连同电网功率转换器184连接到固定的DC总线125c，向功率管理系统190的DC/AC转换器192提供功率，以向TRU系统26提供功率。
最后，图5H描绘根据如本文中所述的又一个实施例的功率源接口820的简化框图。图5G描绘功率源接口820的构造，其中发生器182连接到发生器功率转换器184到固定电压DC总线125c。电网功率源182经由电网功率转换器184的输出在可变构造中的可变DC总线125a上与能量存储装置152连接。能量存储系统150的DC/DC转换器156在固定DC总线125c上连接到发生器功率转换器164。再次，DC/DC转换器156将固定DC总线125c与可变DC总线125a隔离。此外，能量存储系统150的DC/DC转换器156的输出连同能量存储装置152连接在可变DC总线125a上，并且向功率管理系统190的DC/AC转换器192提供功率，以向TRU系统26提供功率。
TRU 26还可包括可再生功率源110(图1)，其构造成使能量存储装置152的电池再充电。可再生功率源110的一个实施例可为安装例如至货厢24的顶壁30外部的太阳能电池板(也参见图1)。例如，可再生功率源110可生成TRU控制器82所需的低压DC功率的全部或部分。再次，此类构造通过消除从能量存储装置152超过通往AC/DC转换器156的HV线缆的附加DC线缆组而简化系统设计的接线和布线。
当与更传统的系统相比时，本公开的益处包括没有燃料输送、燃料系统和燃料消耗，以及发出更少噪音和没有燃烧副产物的制冷单元。此外，本公开包括能量存储装置，该能量存储装置方便且有效地再充电成满足制冷单元的功率需求。
如上所述，实施例可呈处理器实施的过程和用于实践这些过程的装置(诸如处理器)的形式。实施例还可呈计算机程序代码的形式，该计算机程序代码包含实施在诸如网络云存储、SD卡、闪存驱动器、软盘、CD ROM、硬盘驱动器或任何其它计算机可读存储介质的有形介质中的指令，其中，当计算机程序代码加载到计算机中并由计算机执行时，计算机变成用于实践实施例的装置。实施例还可呈计算机程序代码的形式，例如，无论是存储在存储介质中，加载到计算机中和/或由计算机执行，还是通过一些传输介质传输，加载到计算机中和/或由计算机执行，或者通过一些传输介质传输，诸如通过电线或线缆、通过光纤或经由电磁辐射，其中，当计算机程序代码加载到计算机中并由计算机执行时，计算机变成用于实践实施例的装置。当在通用微处理器上执行时，计算机程序代码段将微处理器构造成创造特定的逻辑回路。
术语“大约”旨在包括与基于提交申请时可用的装备的特定数量的测量相关联的误差程度。例如，“大约”可包括给定值的±8%或5%，或2%的范围。
本文中使用的术语出于仅描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开。如本文中使用的，单数形式"一"、"一个"和"该"旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指出。还将理解的是，用语"包括(comprises)"和/或"包含(comprising)"在用于本说明书中时表示叙述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并未排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件构件和/或它们的组。
尽管参照一个或多个示例性实施例描述本公开，但本领域技术人员将理解，可作出各种改变，并且等同方案可替换其元件，而不脱离本公开的范围。此外，可作出许多改型以使特定情形或材料适合于本公开的教导，而不脱离其基本范围。因此，意图是，本公开不限于公开为构想用于执行本公开的最佳模式的特定实施例，而是本公开将包括落入权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (24)

1.一种为运输制冷系统供能的功率系统架构，其包括：
运输制冷单元(TRU)，其能够在蒸气压缩循环中操作，所述TRU具有构造成压缩制冷剂的压缩机、操作性地联接到所述压缩机的蒸发器热交换器、构造成从返回空气入口提供返回气流并使所述返回气流在所述蒸发器热交换器之上流动的蒸发器风扇，所述TRU还包括构造成执行确定所述TRU的AC功率要求的过程的TRU控制器；
发生器功率转换器，其构造成从可操作地联接到轮轴或轮毂的交流(AC)发生器接收发生器三相AC功率，并且构造成提供发生器三相AC功率并提供发生器DC功率；
电网功率转换器，其构造成从能够操作成提供电网三相AC功率的电网功率源接收所述电网三相AC功率；所述电网功率转换器能够操作成提供电网DC功率；
能量存储装置，所述能量存储装置能够操作成提供DC功率并连接到可变DC总线；
功率管理系统，其可操作地连接以至少部分地基于至少所述AC功率要求将功率引导到所述TRU。
2.根据权利要求1所述的功率系统架构，其特征在于，还包括可操作地连接到可变DC总线的DC/DC转换器，所述DC/DC转换器构造成将可变DC功率转换成固定DC总线上的固定DC功率。
3.根据权利要求1所述的功率系统架构，其特征在于，所述发生器功率转换器构造成接收由所述AC发生器提供的第一三相AC功率并且将发生器DC功率传输到固定DC总线或可变DC总线中的一个。
4.根据权利要求1所述的功率系统架构，其特征在于，所述发生器功率转换器包括AC/DC转换器，并且所述发生器三相AC功率在第一频率处呈现第一AC电压和第一AC电流，并且发生器DC功率呈现第二DC电压和第二DC电流。
5.根据权利要求1所述的功率系统架构，其特征在于，所述发生器功率转换器包括电压控制功能和电流控制功能，其中至少所述电压控制功能至少部分地响应于所述AC功率要求。
6.根据权利要求1所述的功率系统架构，其特征在于，所述电网功率转换器构造成接收由所述电网功率源提供的第一三相AC功率并且将电网DC功率传输到固定DC总线或可变DC总线中的一个。
7.根据权利要求1所述的功率系统架构，其特征在于，所述电网功率转换器包括AC/DC转换器，并且所述电网三相AC功率在电网频率处呈现电网AC电压和电网AC电流，并且电网DC功率呈现电网DC电压和电网DC电流。
8.根据权利要求1所述的功率系统架构，其特征在于，所述电网功率转换器包括电压控制功能和电流控制功能，其中至少所述电压控制功能至少部分地响应于所述AC功率要求。
9.根据权利要求2所述的功率系统架构，其特征在于，所述能量存储系统包括能量存储装置以及第一能量存储系统DC/DC转换器和第二能量存储系统DC/DC转换器中的至少一个，所述第一能量存储系统DC/DC转换器构造成至少部分地基于所述AC功率要求向所述功率管理系统提供DC功率，所述第二能量存储系统DC/DC转换器构造成转换所述固定DC总线上的所述DC功率的至少一部分以供应所述可变DC总线和所述能量存储装置。
10.根据权利要求9所述的功率系统架构，其特征在于，还包括电池管理系统，所述电池管理系统可操作地连接到所述TRU控制器，并且构造成至少监测所述能量存储装置的充电状态。
11.根据权利要求10所述的功率系统架构，其特征在于，所述能量存储系统DC/DC转换器和所述第二能量存储系统DC/DC转换器被集成，并且其中所述第一能量存储系统DC/DC转换器可操作地连接到所述TRU控制器，并且构造成基于所述AC功率要求和所述能量存储装置的所述充电状态中的至少一个将功率流引导到所述固定DC总线和所述功率管理系统并且从所述固定DC总线引导到所述可变DC总线。
12.根据权利要求1所述的功率系统架构，其特征在于，所述能量存储装置包括电池、燃料电池和液流电池中的至少一种。
13.根据权利要求2所述的功率系统架构，其特征在于，所述功率管理系统构造成从所述固定DC总线和所述可变DC总线中的一个接收DC功率并且至少基于所述AC功率要求向所述TRU提供第二三相AC功率。
14.根据权利要求1所述的功率系统架构，其特征在于，所述功率管理系统包括DC/AC转换器，并且所述第二三相AC功率在第二频率处呈现第二三相AC电压和第二AC电流。
15.根据权利要求1所述的功率系统架构，其特征在于，所述电网功率转换器、发生器功率转换器、能量存储装置和功率管理系统可操作地连接到所述可变DC总线。
16.根据权利要求1所述的功率系统架构，其特征在于，所述电网功率转换器、发生器功率转换器、所述功率管理系统和能量存储系统DC/DC转换器可操作地连接到所述固定DC总线，并且所述能量存储系统DC/DC转换器和能量存储装置可操作地连接到所述可变DC总线。
17.根据权利要求1所述的功率系统架构，其特征在于，所述电网功率转换器和功率管理系统和能量存储系统DC/DC转换器连接到所述固定DC总线，并且所述能量存储系统DC/DC转换器和发生器功率转换器和能量存储装置可操作地连接到所述可变DC总线。
18.根据权利要求1所述的功率系统架构，其特征在于，所述电网功率转换器、所述发生器功率转换器、能量存储系统DC/DC转换器和能量存储装置连接到所述可变DC总线，并且所述能量存储系统DC/DC转换器和所述功率管理系统可操作地连接到所述固定DC总线。
19.根据权利要求1所述的功率系统架构，其特征在于，所述电网功率转换器、功率管理系统、所述能量存储系统DC/DC转换器和能量存储装置连接到所述可变DC总线，并且所述能量存储系统DC/DC转换器和所述发生器功率转换器可操作地连接到所述固定DC总线。
20.根据权利要求1所述的功率系统架构，其特征在于，所述电网功率转换器、所述发生器功率转换器、所述能量存储系统DC/DC转换器连接到所述固定DC总线，并且所述能量存储系统DC/DC转换器、所述能量存储装置和所述功率管理系统可操作地连接到所述可变DC总线。
21.根据权利要求1所述的功率系统架构，其特征在于，所述电网功率转换器和所述能量存储系统DC/DC转换器连接到所述固定DC总线，并且所述能量存储系统DC/DC转换器、所述发生器功率转换器、所述能量存储装置和所述功率管理系统可操作地连接到所述可变DC总线。
22.根据权利要求1所述的功率系统架构，其特征在于，所述发生器功率转换器和功率管理系统和能量存储系统DC/DC转换器连接到所述固定DC总线，并且所述能量存储系统DC/DC转换器和电网功率转换器和能量存储装置可操作地连接到所述可变DC总线。
23.根据权利要求1所述的功率系统架构，其特征在于，还包括设置在所述返回气流中并构造成测量所述返回气流的温度的返回空气温度(RAT)传感器，所述RAT传感器可操作地连接到所述TRU控制器，所述TRU控制器构造成执行至少部分地基于所述RAT来确定所述TRU的所述AC功率要求的过程。
24.一种生成功率并将功率引导到运输制冷单元系统的方法，所述运输制冷单元系统具有：压缩机，其构造成压缩制冷剂；蒸发器热交换器，其操作性地联接到所述压缩机；蒸发器风扇，其构造成从返回空气入口提供返回气流并且使所述返回气流在所述蒸发器热交换器之上流动；以及TRU控制器，其能够操作来执行所述方法，所述方法包括：
确定所述TRU的AC功率要求；
从可操作地连接交流(AC)发生器的发生器功率转换器提供发生器DC功率，所述交流(AC)发生器可操作地连接到轮轴或轮毂；
从可操作地连接到提供电网三相AC功率的电网功率源的电网功率转换器提供电网DC功率；
从可变DC总线向功率管理系统提供DC功率，所述可变DC总线可操作地连接能量存储装置；
由功率管理系统向所述TRU引导三相AC功率，所述功率管理系统可操作地连接到所述TRU，所述引导至少部分地基于所述AC功率要求。
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