CN115800628A - 运输发电机系统 - Google Patents

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Abstract

一种运输制冷系统，包括：运输制冷单元；能量存储设备，其构造成向运输制冷单元提供电功率；和发电设备340，其通过机械对接部370可操作地连接到运输制冷系统的轮364和运输制冷系统的轮轴365中的至少一者；其中，机械对接部包括：第一离合器机构371，其能够操作以选择性地将发电设备与轮和轮轴中的至少一者接合，以产生电功率以对能量存储设备充电；和第二离合器机构372，其中，第二离合器机构是超越离合器，该超越离合器构造成当发电设备的旋转速度大于轮和/或轮轴的旋转速度时使发电设备与轮和/或轮轴脱离接合。

Description

运输发电机系统
技术领域
本发明涉及运输制冷系统，并且更具体地涉及这种运输制冷系统的能量管理。
背景技术
典型地，冷链配送系统用来运输和配送货物，或者更具体地，可能易受温度、湿度和其它环境因素影响的易腐货物和环境敏感货物(本文中称为易腐货物)。易腐货物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、冰和药品。有利地，冷链配送系统允许有效地运输和配送易腐货物，而没有损坏或其它不期望的影响。
在冷链配送系统中，制冷车辆和制冷拖车通常用来运输易腐货物。
常规地，运输制冷系统(诸如制冷车辆和制冷拖车)包括运输制冷单元，该运输制冷单元具有制冷剂压缩机、带有一个或多个相关联的冷凝器风扇的冷凝器、膨胀设备和带有一个或多个相关联的蒸发器风扇的蒸发器，它们经由封闭的制冷剂流动回路中的适当的制冷剂管线连接。运输制冷单元与限定在车辆或拖车内的货物空间操作性关联地安装到车辆或拖车，以保持货物空间内的受控的温度环境。空气或空气/气体混合物通过与蒸发器相关联的(一个或多个)蒸发器风扇从货物空间的内部容积中抽出，被传送通过与制冷剂呈热交换关系的蒸发器的空气侧，由此制冷剂从空气吸收热量，从而冷却空气。冷却的空气然后被供应回货物空间。
在诸如制冷车辆和制冷拖车的可商购获得的运输制冷系统上，压缩机以及典型地运输制冷单元的其它部件必须由电动马达在运输期间提供功率。在电驱动的运输制冷系统中，运输制冷系统的原动机(例如，轮和/或轮轴)驱动产生AC功率的AC同步或AC异步发电机。所产生的AC功率用来为用于驱动运输制冷单元的制冷剂压缩机的电动马达提供功率，并且也为用于驱动冷凝器的电动AC风扇马达和蒸发器马达以及与蒸发器相关联的电加热器提供功率。
设想了从运输制冷系统的原动机产生电功率的更安全和更高效的方法。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种运输制冷系统，包括：运输制冷单元；能量存储设备，其构造成向运输制冷单元提供电功率；和发电设备，其通过机械对接部可操作地连接到运输制冷系统的轮和运输制冷系统的轮轴中的至少一者；其中机械对接部包括：第一离合器机构，其能够操作以选择性地将发电设备与轮和轮轴中的至少一者接合，以产生电功率以对能量存储设备充电；和第二离合器机构，其中第二离合器机构是超越离合器，该超越离合器构造成当发电设备的旋转速度大于轮和/或轮轴的旋转速度时使发电设备与轮和/或轮轴脱离接合。
这种构造相比发电设备的常规布置具有优点，因为提供了两种不同的机构来控制发电设备何时与轮和/或轮轴接合。发明人已经确定，如果发电设备在紧急停止操纵期间与诸如制冷车辆的运输制冷系统的轮和/或轮轴可旋转地接合，则当轮和/或轮轴比发电设备更快地减速时，发电设备可起作用以驱动轮和/或轮轴。
外部控制的离合器机构可包括控制响应中的延迟—例如，操作人员的附加反应时间和/或可控元件的致动的延迟。然而，在运输制冷系统的紧急停止时，期望提供发电设备与运输制冷系统的轮和/或轮轴的即时/瞬时的脱离接合，以防止这些部件由发电设备无意地驱动并降低运输制冷系统的停止有效性。
在本发明中，当期望对能量存储设备充电时，第一离合器机构可被操作以选择性地接合发电设备。例如，可能期望在车辆的减速期间(例如，当制动被施加时)和/或在车辆下坡行驶期间和/或在使车辆完全静止时的受控停止操纵期间从轮和/或轮轴回收旋转能量。然而，在紧急停止操纵期间，由于发电设备的转子的旋转惯量，轮和/或轮轴的旋转速度将试图比发电设备更快地减速。另外，发电机电动机运行(generator motoring)和其它不期望的影响可能发生在发电设备中。照此，在紧急停止操纵期间，发电设备可起作用以驱动轮和/或轮轴，降低制动的有效性并在机械对接部和发电设备上施加机械应力。
为了解决这个问题，第二离合器机构以超越离合器的形式提供第二控制机构。超越离合器构造成当发电设备的旋转速度大于轮和/或轮轴的旋转速度时使发电设备与轮和/或轮轴脱离接合。超越离合器(或自由轮离合器)可有利地提供即时的机械脱离接合，其中可控元件的致动或其它类型的控制没有延迟。因此，特别是在紧急停止操纵期间，如果发电设备与轮和/或轮轴接合，并且发电设备的旋转速度变得大于轮和/或轮轴的旋转速度，则超越离合器将使发电设备与轮和/或轮轴脱离接合。因此，避免了驱动力从发电设备传递到轮和/或轮轴，并且系统更安全，并且不太可能由于施加在机械对接部上的不期望的机械应力而损坏。
机械对接部构造成控制轮和/或轮轴的旋转能量向发电设备的传递。换句话说，当轮和/或轮轴通过机械对接部与发电设备接合时，旋转运动从轮和/或轮轴传递到发电设备的输入轴。当机械对接部已经使发电设备与轮和/或轮轴脱离接合时，旋转运动不传递到发电设备。
因此，机械对接部可包括构造成传递旋转运动的一个或多个部件。该一个或多个部件可改变旋转的速率、扭矩或方向。机械对接部可包括皮带系统、一个或多个驱动轴、齿轮箱和传动系中的至少一者。
机械对接部的一个或多个部件可为外部可控的。例如，机械对接部可被控制以选择不同的传动比来改变从轮和/或轮轴传递到发电设备的扭矩。机械对接部的每个可控部件可由单独的电子、气动或液压控制系统控制，或者单个电子、气动或液压控制系统可控制机械对接部的所有可控部件。
第二离合器机构可定位成将机械对接部直接连接到发电设备。
照此，如果机械对接部的旋转速度跌至发电设备的旋转速度以下，则机械对接部的其余部件自动地从发电设备机械地断开。因此，如果在机械对接部中出现减慢/停止其旋转的故障，例如齿轮卡住，则第二离合器机构的作用将防止发电设备试图驱动机械对接部和无意地对机械对接部的部件造成损坏。
机械对接部的至少一部分可集成在发电设备内。
第二离合器机构可与发电设备集成。有利地，可使发电设备的构造更加紧凑。
第二离合器机构可直接连接到发电设备的驱动(输入)轴。
第二离合器机构可定位成将机械对接部直接连接到轮和轮轴中的至少一个。
照此，在紧急停止操纵期间，轮和/或轮轴也不会由机械对接部的旋转惯量无意地驱动。
第一离合器机构可与发电设备集成。第一离合器机构可由发电设备的控制器控制。在第一离合器机构被电子控制的情况下，能量管理系统的所有电气部件因此可定位在一起，并通过外壳或类似物保护而免受外部条件的影响。
当发电设备的旋转速度大于轮和/或轮轴的旋转速度时，超越离合器可自动地和/或即时地将发电设备与轮和/或轮轴机械地脱离接合。
如果超越离合器的响应是自动的，这允许系统瞬时地响应，或至少在紧急停止操纵期间相关的时间尺度上响应。
超越离合器可仅仅为机械设备。超越离合器可不包括任何可控部件。因此，设备的响应是机械的和即时的，不包括来自可控部件的软件或硬件操作的任何延迟。
通过使用简单的机械超越离合器，可保持低的系统的成本，同时仍然优化其安全性。即使在第一离合器机构的失效或运输制冷系统的控制器的失效的情况下，机械超越离合器也可提供离合器机构控制。
超越离合器可为斜撑式离合器、滚柱坡道式离合器、卷绕弹簧式离合器或楔形坡道式离合器中的一种。
发电设备可为轮毂发电机，其通过机械对接部可操作地连接到运输制冷系统的轮。
发电设备可为轮轴发电机，其通过机械对接部可操作地连接到运输制冷系统的轮轴。
发电设备可为永磁AC发电机、磁阻AC发电机、异步AC发电机或同步AC发电机。
超越离合器可改装到运输制冷系统的现有机械对接部中。
第一离合器机构可包括一个或多个可控部件。第一离合器机构可为电动离合器机构。第一离合器机构可包括一个或多个致动器。
通过提供可(由操作者和/或控制系统)外部控制的离合器机构，提高了发电设备的应用的效率。例如，发电设备可在最佳时间由第一离合器机构选择性地接合以从轮和/或轮轴回收旋转能量(例如，当运输制冷系统正在下坡行驶时)，并且在非最佳时间选择性地脱离接合(例如，当运输制冷系统正在加速时)。
运输制冷系统可包括与能量存储设备、发电设备和第一离合器机构电连通的功率管理模块；其中，功率管理模块构造成基于来自一个或多个传感器的数据来操作第一离合器机构。
功率管理模块可为包括处理器和相关联的存储器的电子控制器，该存储器包括计算机可执行指令，当由处理器执行时，这些指令使处理器执行各种操作。处理器可为但不限于任何各种各样的(a wide array of)可能架构中的单处理器或多处理器系统，包括均匀地或不均匀地布置的现场可编程门阵列(FPGA)、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)或图形处理单元(GPU)硬件。存储器可为存储设备，诸如例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其它电子、光学、磁性或任何其它计算机可读介质。
通过基于来自一个或多个传感器的数据来控制第一离合器机构，系统可选择从轮和/或轮轴的旋转能量中获取电能的最佳时间。例如，可能期望在当制动被施加时车辆的减速期间和/或在车辆下坡行驶期间和/或在使车辆完全静止时的受控停止操纵期间从轮和/或轮轴回收旋转能量。这种改进的选择性和/或控制增加了系统的效率和安全性两者。
然而，在紧急停止操纵期间，电子控制模块的响应时间可能不足以快到以便避免经由发电设备的转子的旋转惯量无意地驱动轮和/或轮轴。因此，第一和第二离合器机构的作用协同地结合(一个在发电系统的正常操作期间提供选择性控制，并且另一个在紧急停止期间提供机械失效保护)，以提高系统的总体安全性和效率。
运输制冷系统还可包括旋转速度传感器，该旋转速度传感器构造成检测轮和/或轮轴的旋转速度并与功率管理模块电连通；其中，第一离合器机构能够操作以响应于轮和/或轮轴的减速度大于预定减速度而使发电设备与轮和/或轮轴接合以产生电功率。
运输制冷系统还可包括俯仰传感器，该俯仰传感器构造成检测运输制冷系统的俯仰角度并与功率管理模块电连通；其中，第一离合器机构能够操作以响应于俯仰角度小于预定俯仰角度而使发电设备与轮和/或轮轴接合以产生电功率。
运输制冷系统还可包括旋转速度传感器，该旋转速度传感器构造成检测发电设备的旋转速度并与功率管理模块电连通；其中，当发电设备可操作地与轮和/或轮轴接合时，功率管理模块构造成响应于发电设备的减速度大于预定减速度而减小发电设备的扭矩极限。
扭矩极限可在选定的时间段内减小。
扭矩极限可减小，直到发电设备的旋转速度增加到预定的旋转速度为止。
根据本发明的第二方面，提供了一种操作运输制冷系统的方法，该方法包括：使用能量存储设备为运输制冷单元提供功率；使用发电设备对能量存储设备充电，该发电设备通过机械对接部可操作地连接到运输制冷系统的轮和运输制冷系统的轮轴中的至少一者，其中，机械对接部包括第一离合器机构和第二离合器机构，并且其中，使用发电设备对能量存储设备充电包括：操作第一离合器机构以使发电设备与轮和/或轮轴接合以产生电功率；以及当发电设备的旋转速度大于轮和/或轮轴的旋转速度时，通过第二离合器机构将发电设备与轮和/或轮轴脱离接合，其中第二离合器机构是超越离合器。
该方法还可包括操作第一离合器机构以使发电设备与轮和/或轮轴脱离接合。
该方法还可包括使用功率管理模块操作第一离合器机构；其中，功率管理模块与能量存储设备、发电设备和第一离合器机构电连通；并且其中，功率管理模块基于来自一个或多个传感器的数据操作第一离合器机构。
该方法还可包括：使用旋转速度传感器检测轮和/或轮轴的旋转速度；和使用功率管理模块操作第一离合器机构，以响应于轮和/或轮轴的减速度大于预定减速度而使发电设备与轮和/或轮轴接合以产生电功率。
该方法还可包括：使用俯仰传感器检测运输制冷系统的俯仰角度；和使用功率管理模块操作第一离合器机构，以响应于俯仰角度小于预定俯仰角度而使发电设备与轮和/或轮轴接合以产生电功率。
该方法还可包括：使用旋转速度传感器检测发电设备的旋转速度；和当发电设备可操作地与轮和/或轮轴接合时，使用功率管理模块减小发电设备的扭矩极限。
该方法还可包括在选定的时间段之后增加扭矩极限。
该方法还可包括当旋转速度增加到选定的旋转速度时，增加扭矩极限。
附图说明
现在将仅通过示例的方式并参照附图来更详细地描述本发明的优选实施例，在附图中：
图1示出了运输制冷系统；
图2示出了图1的运输制冷系统的运输制冷单元；和
图3示出了发电设备。
具体实施方式
图1示出了运输制冷系统200。图2示出了适于在运输制冷系统200中使用的运输制冷单元22的放大示意图。图3示出了适于在运输制冷系统200中使用的发电设备340的放大示意图。
运输制冷系统200图示为拖车系统100，如图1中所见。拖车系统100包括车辆102，该车辆102包括操作者的隔间或驾驶室104和作为拖车系统100的驱动系统起作用的推进马达320。推进马达320构造成为车辆102提供功率。为推进马达320提供功率的能量源可为压缩天然气、液化天然气、汽油、电、柴油或它们的组合中的至少一种。推进马达320可为电动马达或混合马达(例如，燃烧发动机和电动马达)。
拖车系统100包括联接到车辆102的运输容器106。运输容器106可与车辆102(例如，非拖车制冷装置，诸如例如刚性卡车、具有制冷隔间的卡车)集成或可移除地联接到车辆102(例如，牵引车-拖车制冷系统)。在图1中，运输容器106为制冷拖车，并且包括顶壁108、直接对置的底壁110、对置的侧壁112以及前壁114，其中前壁114最靠近车辆102。运输容器106还包括在与前壁114相对的后壁116处的一个或多个门117。运输容器106的壁限定制冷货物空间119。
典型地，运输制冷系统200用来运输和配送易腐货物和环境敏感货物(本文中称为易腐货物118)。易腐货物118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、血液、药品或需要温度受控运输的任何其它合适货物。运输制冷系统200包括运输制冷单元22、制冷剂压缩设备32、用于驱动制冷剂压缩设备32的电动马达26和控制器30。运输制冷单元22与制冷货物空间112操作性关联，并且构造成向运输容器106提供经调节的空气。运输制冷单元22在控制器30的控制下起作用，以建立和调节一个或多个期望的环境参数，诸如例如如对本领域普通技术人员而言已知的温度、压力、湿度、二氧化碳、乙烯、臭氧、曝光量、振动暴露和内部隔间119中的其它条件。在实施例中，运输制冷单元22能够提供期望的温度和湿度范围。
运输制冷单元22包括制冷剂压缩设备32、制冷剂排热热交换器34、膨胀设备36和制冷剂吸热热交换器38，它们以制冷剂流动连通的方式连接在闭环制冷剂回路中并布置在常规制冷循环中。运输制冷单元22还包括与制冷剂排热热交换器34相关联并由(一个或多个)风扇马达42驱动的一个或多个风扇40以及与制冷剂吸热热交换器38相关联并由(一个或多个)风扇马达46驱动的一个或多个风扇44。运输制冷单元22还可包括与制冷剂吸热热交换器38相关联的加热器48。在实施例中，加热器48可为电阻加热器。要理解的是，其它部件(未示出)可根据期望结合到制冷剂回路中，包括例如但不限于吸入调节阀、接收器、过滤器/干燥器、节热器回路。
制冷剂排热热交换器34可例如包括一个或多个制冷剂输送盘管或由多个制冷剂输送管形成的一个或多个管组，其跨过流动路径到达热出口142。(一个或多个)风扇40可操作以将空气(典型地周围空气)传送跨过制冷剂排热热交换器34的管，以冷却穿过管的制冷剂蒸气。制冷剂排热热交换器34可作为制冷剂冷凝器(诸如如果运输制冷单元22在亚临界制冷剂循环中操作)或者作为制冷剂气体冷却器(诸如如果运输制冷单元22在跨临界循环中操作)操作。
制冷剂吸热热交换器38例如也可包括一个或多个制冷剂输送盘管或由多个制冷剂输送管形成的一个或多个管组，其从返回空气入口136跨过流动路径延伸。(一个或多个)风扇44可操作以将从制冷货物空间119抽出的空气传送跨过制冷剂吸热热交换器38的管，以加热和蒸发穿过管的制冷剂液体并冷却空气。在穿过制冷剂排热热交换器38的过程中被冷却的空气通过制冷单元出口140被供应回制冷货物空间119。要理解的是，当在本文中参考货箱内的气氛使用时，术语“空气”包括空气与有时被引入用于运输易腐产品的制冷货箱的其它气体(诸如例如但不限于氮气或二氧化碳)的混合物。
空气流通过运输制冷单元22循环到运输容器106的制冷货物空间119中并通过该制冷货物空间119。返回空气流134从制冷货物空间119通过制冷单元返回空气进口136流入运输制冷单元22，并经由风扇44跨过制冷剂吸热热交换器38，从而将返回空气流134调节到选定的或预定的温度。经调节的返回空气流134(现在称为供应空气流138)通过制冷单元出口140被供应到运输容器106的制冷货物空间119中。热量135通过热出口142从制冷剂排热热交换器34中被移除。运输制冷单元22可包含外部空气入口144，如图2中所示，以通过吸入外部空气137来帮助从制冷剂排热热交换器34中移除热量135。供应空气流138可冷却运输容器106的制冷货物空间119中的易腐货物118。要意识到的是，当例如外部温度非常低时，运输制冷单元22还可反向操作以加热容器系统106。在图示实施例中，返回空气进口136、制冷单元出口140、热出口142和外部空气入口144构造为格栅，以帮助防止异物进入运输制冷单元22。
运输制冷系统200还包括控制器30，该控制器30配置成用于控制运输制冷系统200的操作(包括但不限于制冷单元22的各种部件的操作)，以在制冷货物空间119内提供和维持期望的热环境。控制器30还可能能够选择性地操作电动马达26。控制器30可为包括处理器和相关联的存储器的电子控制器，该存储器包括计算机可执行指令，当由处理器执行时，这些指令使处理器执行各种操作。处理器可为但不限于任何各种各样的可能架构中的单处理器或多处理器系统，包括均匀地或不均匀地布置的现场可编程门阵列(FPGA)、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)或图形处理单元(GPU)硬件。存储器可为存储设备，诸如例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其它电子、光学、磁性或任何其它计算机可读介质。
运输制冷单元22由能量存储设备350提供功率，该能量存储设备350向运输制冷单元22提供电功率，并且将在下面进一步讨论。能量存储设备350的示例可包括电池系统(例如，电池或电池组)、燃料电池、液流电池以及能够存储和输出可为DC的电能的其它设备。能量存储设备350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。
能量存储设备350可由固定充电站386(诸如例如壁装48V电源输出口)充电。充电站386可向能量存储设备350提供单相(例如，2级充电能力)或三相AC功率。理解的是，充电站386可具有任何相位充电，并且本文中公开的实施例不限于单相或三相AC功率。在实施例中，单相AC功率可为高压DC功率，诸如例如500V DC。
能量存储设备350可位于运输制冷单元22的外部，如图1中所示，或者能量存储设备350可位于运输制冷单元22内。运输制冷单元22在能量存储设备350上具有多个电功率需求负载，包括但不限于用于与制冷剂排热热交换器34相关联的风扇40的驱动马达42、以及用于与制冷剂吸热热交换器38相关联的风扇44的驱动马达46。由于风扇马达42、46和电动马达26中的每个可为AC马达或DC马达，要理解的是，各种功率转换器52(诸如AC至DC整流器、DC至AC逆变器、AC至AC电压/频率转换器和DC至DC电压转换器)可视情况而定与能量存储设备150结合使用。在所描绘的实施例中，加热器48也构成电功率需求负载。只要在温度受控货箱内的控制温度下降到预设的温度下限以下(这可能发生在寒冷的周围环境中)，电阻加热器48就可由控制器30选择性地操作。在这种情况下，控制器30将激活加热器48，以加热通过与制冷剂吸热热交换器38相关联的(一个或多个)风扇44循环经过加热器48的空气。加热器48还可用来对返回空气进口136除冰。另外，用来为制冷剂压缩设备32提供功率的电动马达26也构成需求负载。制冷剂压缩设备32可包括单级或多级压缩机，诸如例如往复式压缩机或涡旋式压缩机。运输制冷系统200还可包括电压传感器28，以感测来自能量存储设备350的电压。
如上所述，能量存储设备350用来为运输制冷单元22提供电功率。能量存储设备350集成在能量管理系统300内。能量管理系统300包括发电设备340、构造成向电动马达26提供电功率的能量存储设备350、构造成为运输制冷单元22提供功率的电动马达26、功率管理模块310以及一个或多个传感器360。
如图3中所示，发电设备340构造成从拖车系统100的动能中获取电功率。如图所示的发电设备340包括轮轴发电机(发电设备340安装在拖车系统100的轮轴365a上或可操作地连接到轮轴365a)，该轮轴发电机构造成在运输制冷系统200运动时回收旋转能量并将该旋转能量转换为电能，诸如例如当拖车系统100的轮轴365在加速、巡航或制动期间正在旋转时。然而，发电设备340可备选地或附加地包括轮毂发电机(安装在拖车系统100的轮364上或可操作地连接到轮364)。发电设备340将所产生的电功率供应到能量存储设备350。
理解的是，发电设备340可安装在拖车系统100的任何轮364或轮轴365上，并且图1中图示的发电设备340的安装位置是安装位置的一个示例。
发电设备340通过机械对接部370可操作地连接到轮轴365a。机械对接部370可操作地将轮轴365a与发电设备340接合，以使得能够将旋转移动从轮轴365a传递到发电设备340的驱动/输入轴。例如，机械对接部370可包括齿轮箱和/或传动系。
机械对接部370包括第一(例如，主)离合器机构371。第一离合器机构371能够操作以选择性地将发电设备340与轮轴365a(和/或轮364a)接合。换句话说，第一离合器机构371控制何时将旋转移动传递到发电设备340，以及何时发电设备340能够产生电功率以对能量存储设备350充电。
机械对接部370还包括第二(例如，次)离合器机构372。第二离合器机构372是超越离合器(有时称为自由轮)。超越离合器372构造成当发电设备340的输入轴的旋转速度大于轮轴365a(和/或轮364a)的旋转速度时使发电设备340与轮轴365a(和/或轮364a)脱离接合。
在发电设备340的正常操作期间，当期望从轮轴365a提取旋转动能时，第一离合器机构371被控制以使发电设备340与轮轴365a(和/或轮364a)接合。第一离合器机构371可由运输制冷系统200的操作者(例如，驾驶员)手动控制。然而，优选地，第一离合器机构371由功率管理模块310控制。
功率管理模块310与能量存储设备350、发电设备340、第一离合器机构371和一个或多个传感器360电连通。功率管理模块310基于从能量存储设备350、发电设备340和一个或多个传感器360中的至少一者接收的数据来控制第一离合器机构371以使发电设备340与轮轴365a(和/或轮364a)接合。
功率管理模块310使用从能量存储设备350、发电设备340和一个或多个传感器360中的至少一者接收的数据来确定何时是从轮轴365a(和/或轮364a)提取旋转动能的好时机。
例如，一个或多个传感器360包括旋转速度传感器，该旋转速度传感器构造成检测轮364a和/或轮轴365a的旋转速度。旋转速度传感器构造成识别车辆102的减速。旋转速度传感器与车辆102操作性关联，并且可检测何时车辆102的制动器103被施用以使车辆102减慢和/或何时车辆102在不施用制动器103的情况下减速(即，驾驶员让脚离开加速器踏板)。功率管理模块310构造成当减速度大于选定的减速度时控制第一离合器机构371以接合发电设备340，这可指示不再需要一些推进马达320旋转来驱动车辆102，并且其是使用发电设备340放掉拖车系统100的轮364和/或轮轴365的一些旋转能量的好时机。当车辆102正在减速时，放掉轮364或轮轴365的旋转能量有助于减少对推进马达320为车辆102提供功率的能力的任何性能影响。
一个或多个传感器360可包括构造成检测车辆102的俯仰角度的惯性俯仰传感器。功率管理模块310构造成当俯仰角度小于选定的俯仰角度时控制第一离合器机构371以接合发电设备340，这可指示不再需要一些推进马达320旋转来驱动车辆102，并且其是使用发电设备340放掉拖车系统100的轮364和/或轮轴365的一些旋转能量的好时机。例如，当车辆102正在以负俯仰角度下坡下行时，重力有助于驱动车辆102下坡，并且可能不再需要轮364和/或轮轴365的旋转能量的全部容量来驱动车辆102。当车辆102正在下坡下行时，放掉轮364和/或轮轴365的旋转能量有助于减少对推进马达320为车辆102提供功率的能力的任何性能影响。
功率管理模块310可检测能量存储设备350的荷电状态(state of charge)，并确定能量存储设备350是否可获得额外的充电(即，电功率)。例如，功率管理模块310可检测到能量存储设备350的荷电状态小于选定的荷电状态(例如，充电50%)。如果功率管理模块310检测到能量存储设备350的荷电状态小于选定的荷电状态，则当运输制冷系统200也被检测到减速和/或下坡行进(即，不使用能量(free energy))时功率管理模块310可在选定的时间段内增加发电设备340的扭矩极限。该选定的时间段可足够短，使得发电设备340不过热。有利地，在选定的时间段内暂时提高发电设备340的扭矩极限允许发电设备340在能量是“不使用状态”并且在能量存储设备350中存在空间时尽可能多地产生电功率。如上文所讨论，当车辆102正在下坡或减速移动时，能量可被认为是“不使用状态”。
一个或多个传感器可包括旋转速度传感器，该旋转速度传感器构造成检测发电设备340(的转子)的旋转速度。功率管理模块310构造成监测发电设备340的旋转速度，以使用旋转速度传感器检测轮364的打滑。发电设备340的旋转速度传感器可为机械连接到发电设备340以检测发电设备340的旋转速度的传感器，或者可为电连接到发电设备340以通过测量发电设备340的电频率输出来检测发电设备340的旋转速度的电子传感器。在另一个实施例中，旋转速度传感器可为连接到发电设备340以通过测量发电设备340的电频率输出来检测发电设备340的旋转速度的逆变器。在又一个实施例中，旋转速度传感器可为能够无线地检测发电设备340的旋转速度的无线传感器，诸如例如RFID跟踪、无线电容传感器、无线电磁感应传感器或对本领域技术人员而言已知的任何其它无线检测方法。
功率管理模块310构造成检测和监测发电设备340的加速度和减速度，以便检测轮364的打滑。发电设备340的突然或快速减速可指示拖车系统100的轮364a已经失去对下面的路面的抓地力，并且轮364a(例如，轮胎)已经开始打滑。功率管理模块310构造成当发电设备340的旋转速度减速大于选定减速度时减小发电设备340的扭矩极限。如果发电设备340减速太快，这可能指示轮364a打滑，因此发电设备340的扭矩极限可暂时降低，直到轮364a能够再次获得与路面的牵引力。减小发电设备340的扭矩极限将限制(cap)轮364a的旋转速度，从而允许轮364a减慢速度并重新获得牵引力。
虽然上述控制适合于运输制冷系统200的正常操作(例如，车辆102的受控减速和/或车辆102的下坡行驶)，但可能出现其中运输制冷系统200的车辆102必须执行紧急停止的情况。在车辆102的紧急停止操纵期间，必须尽可能快地使轮364和轮轴365完全静止。然而，如果在启动紧急停止操纵时发电设备340通过第一离合器机构371与轮轴365a和/或轮364a接合，则即使在车辆102的制动器103正被施用时，发电设备340也可能无意地驱动轮轴365a和/或轮364a(由于发电设备340的旋转惯量、发电设备340的发电机电动机运行和/或其它不期望的影响中的至少一个)。这可导致在紧急停止情况下制动的有效性降低(这是不安全的)，并且还可在机械对接部370和制动器103上施加不必要的应力。
因此，当发电设备340的旋转速度大于轮轴365a和/或轮364a的旋转速度时，如可为在紧急停止操纵期间的情况，第二离合器机构372使发电设备340自动地与轮轴365a(和/或轮364a)脱离接合。
作为超越离合器的第二离合器机构372能够瞬时且自动地将发电设备340从轮轴365a断开连接。超越离合器372是确实包括任何外部可控部件的简单机械设备。例如，超越离合器372可为斜撑式离合器、滚柱坡道式离合器、卷绕弹簧式离合器或楔形坡道式离合器。
超越离合器372可定位成使机械对接部370自动地与轮轴365a和/或轮364a脱离接合，或者可定位成使机械对接部370自动地与发电设备340脱离接合。
在紧急停止操纵之后，当轮轴365a和/或轮364a的旋转速度增加并且再次大于发电设备340的旋转速度时，超越离合器372将发电设备340与轮轴365a和/或轮364a重新接合。

Claims (15)

1.一种运输制冷系统，包括：
运输制冷单元；
能量存储设备，其构造成向所述运输制冷单元提供电功率；和
发电设备，其通过机械对接部可操作地连接到所述运输制冷系统的轮和所述运输制冷系统的轮轴中的至少一者；
其中，所述机械对接部包括：
第一离合器机构，其能够操作以选择性地将所述发电设备与所述轮和所述轮轴中的至少一者接合，以产生电功率以对所述能量存储设备充电；和
第二离合器机构，其中，所述第二离合器机构是超越离合器，所述超越离合器构造成当所述发电设备的旋转速度大于所述轮和/或所述轮轴的旋转速度时使所述发电设备与所述轮和/或所述轮轴脱离接合。
2.根据权利要求1所述的运输制冷系统，其中，所述第二离合器机构定位成将所述机械对接部直接连接到所述发电设备。
3.根据权利要求1所述的运输制冷系统，其中，所述第二离合器机构定位成将所述机械对接部直接连接到所述轮和所述轮轴中的至少一者。
4.根据权利要求1、2或3所述的运输制冷系统，包括：
功率管理模块，其与所述能量存储设备、所述发电设备、所述第一离合器机构和一个或多个传感器电连通；
其中，所述功率管理模块构造成基于来自所述能量存储设备、所述发电设备和所述一个或多个传感器中的至少一者的数据来操作所述第一离合器机构。
5.根据权利要求4所述的运输制冷系统，包括：
旋转速度传感器，其构造成检测所述轮和/或所述轮轴的旋转速度并与所述功率管理模块电连通；
其中，所述第一离合器机构能够操作以响应于所述轮和/或所述轮轴的减速度大于预定减速度而使所述发电设备与所述轮和/或所述轮轴接合以产生电功率。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的运输制冷系统，包括：
俯仰传感器，其构造成检测所述运输制冷系统的俯仰角度并与所述功率管理模块电连通；
其中，所述第一离合器机构能够操作以响应于所述俯仰角度小于预定俯仰角度而使所述发电设备与所述轮和/或所述轮轴接合以产生电功率。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的运输制冷系统，包括：
旋转速度传感器，其构造成检测所述发电设备的旋转速度并与所述功率管理模块电连通；
其中，当所述发电设备可操作地与所述轮和/或所述轮轴接合时，所述功率管理模块构造成响应于所述发电设备的减速度大于预定减速度而减小所述发电设备的扭矩极限。
8.根据权利要求7所述的运输制冷系统，其中，所述扭矩极限在选定的时间段内减小，或者其中，所述扭矩极限减小，直到所述发电设备的旋转速度增加到预定的旋转速度为止。
9.一种操作运输制冷系统的方法，所述方法包括：
使用能量存储设备为运输制冷单元提供功率；
使用发电设备对所述能量存储设备充电，所述发电设备通过机械对接部可操作地连接到所述运输制冷系统的轮和所述运输制冷系统的轮轴中的至少一者，其中，所述机械对接部包括第一离合器机构和第二离合器机构，并且其中，使用所述发电设备对所述能量存储设备充电包括：
操作所述第一离合器机构以使所述发电设备与所述轮和/或所述轮轴接合以产生电功率；和
当所述发电设备的旋转速度大于所述轮和/或所述轮轴的旋转速度时，通过所述第二离合器机构将所述发电设备与所述轮和/或所述轮轴脱离接合，其中，所述第二离合器机构是超越离合器。
10.根据权利要求9所述的方法，包括：
操作所述第一离合器机构以使所述发电设备与所述轮和/或所述轮轴脱离接合。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的方法，包括：
使用功率管理模块操作所述第一离合器机构；
其中，所述功率管理模块与所述能量存储设备、所述发电设备和所述第一离合器机构电连通；并且
其中，所述功率管理模块基于来自一个或多个传感器的数据操作所述第一离合器机构。
12. 根据权利要求11所述的方法，包括：
使用旋转速度传感器检测所述轮和/或所述轮轴的旋转速度；和
使用所述功率管理模块操作所述第一离合器机构，以响应于所述轮和/或所述轮轴的减速度大于预定减速度而使所述发电设备与所述轮和/或所述轮轴接合以产生电功率。
13. 根据权利要求11或权利要求12所述的方法，包括：
使用俯仰传感器检测所述运输制冷系统的俯仰角度；和
使用所述功率管理模块操作所述第一离合器机构，以响应于所述俯仰角度小于预定俯仰角度而使所述发电设备与所述轮和/或所述轮轴接合以产生电功率。
14. 根据权利要求11至13中任一项所述的方法，包括：
使用旋转速度传感器检测所述发电设备的旋转速度；和
当所述发电设备可操作地与所述轮和/或所述轮轴接合时，使用所述功率管理模块减小所述发电设备的扭矩极限。
15. 根据权利要求14所述的方法，包括：
在选定的时间段之后增加所述扭矩极限；或者
当所述旋转速度增加到选定的旋转速度时，增加所述扭矩极限。
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