ES2944060T3 - Unidad de refrigeración de transporte con generador de CA que carga un dispositivo de almacenamiento de energía de motor primario - Google Patents

Unidad de refrigeración de transporte con generador de CA que carga un dispositivo de almacenamiento de energía de motor primario Download PDF

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Abstract

Una unidad de refrigeración de transporte TRU y un sistema de energía. La TRU (26) y el sistema de alimentación que incluyen un compresor (58) configurado para comprimir un refrigerante, un intercambiador de calor del evaporador (76) acoplado operativamente al compresor (58) y un ventilador del evaporador (98) configurado para proporcionar flujo de aire de retorno (134).) y haga fluir el flujo de aire de retorno (134) sobre el intercambiador de calor del evaporador (76). El sistema también incluye un sensor RAT de temperatura del aire de retorno (142) dispuesto en el flujo de aire de retorno (134) y configurado para medir la temperatura del flujo de aire de retorno (134), un controlador TRU (82) conectado operativamente al sensor RAT (142) y configurado para ejecutar un proceso para determinar un requisito de alimentación de CA para la TRU (26) en base al menos a la RAT (142); (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Unidad de refrigeración de transporte con generador de CA que carga un dispositivo de almacenamiento de energía de motor primario
Antecedentes
La invención se refiere a unidades de refrigeración de transporte y, más específicamente, a un aparato y un método para alimentar una unidad de refrigeración de transporte con un generador y un dispositivo de almacenamiento de energía.
Los camiones de carga refrigerados tradicionales o remolques de tractores refrigerados, como los utilizados para el transporte de carga por mar, ferrocarril o carretera, son un camión, remolque o contenedor de carga, que generalmente define un compartimiento de carga, y se modifica para incluir un sistema de refrigeración ubicado en un extremo del camión, remolque o contenedor de carga. Los sistemas de refrigeración suelen incluir un compresor, un condensador, una válvula de expansión y un evaporador conectados en serie mediante líneas de refrigerante en un circuito cerrado de refrigerante de acuerdo con ciclos de compresión de vapor de refrigerante conocidos. Una unidad de alimentación, tal como un motor de combustión, acciona el compresor de la unidad de refrigeración, y puede ser diésel, propulsada por gas natural, u otro tipo de motor. En muchos sistemas de refrigeración de transporte de remolques de tractores, el compresor se acciona por el eje del motor a través de una transmisión por correa o por un enlace mecánico de eje a eje. En otros sistemas, el motor de la unidad de refrigeración acciona un generador que genera energía eléctrica, que a su vez acciona el compresor.
Con las tendencias ambientales actuales, las mejoras en las unidades de refrigeración de transporte son deseables particularmente en aspectos de eficiencia, impacto sonoro y ambiental. Con unidades de refrigeración respetuosas con el medio ambiente, mejoras en la confiabilidad, costes y la reducción de peso también son deseables.
El documento US 2017/349078 A1 divulga un sistema de energía híbrido para una unidad de refrigeración de transporte.
El documento JP H02 137680 U divulga una unidad de refrigeración de transporte que puede alimentarse mediante frenado regenerativo.
Breve sumario
Visto desde un primer aspecto, se proporciona una unidad de refrigeración de transporte (TRU) y un sistema de energía como se reivindica en la reivindicación 1. La TRU y el sistema de energía comprenden un compresor configurado para comprimir un refrigerante, teniendo el compresor un motor compresor configurado para accionar el compresor, un intercambiador de calor de evaporador acoplado operativamente al compresor, un ventilador evaporador configurado para proporcionar flujo de aire de retorno desde una entrada de aire de retorno y hacer fluir el flujo de aire de retorno sobre el intercambiador de calor de evaporador, y un sensor de temperatura del aire de retorno (RAT) dispuesto en el flujo de aire de retorno y configurado para medir la temperatura del flujo de aire de retorno. La TRU y el sistema de energía también incluyen un controlador TRU conectado operativamente al sensor RAT y configurado para ejecutar un proceso para determinar un requisito de energía de CA para la TRU en función de al menos la RAT. La TRU y el sistema de energía también incluyen un convertidor de energía de generador configurado para recibir energía de CA trifásica del generador proporcionada por un generador de CA y transmitir una segunda energía de CC, un sistema de almacenamiento de energía configurado para recibir la segunda energía de CC y proporcionar/recibir una energía de CA trifásica, y un sistema de gestión de energía configurado para recibir la energía de CA trifásica y dirigir al menos una parte de la energía de CA trifásica de la TRU en función del requisito de energía de CA. El sistema de almacenamiento de energía comprende: un dispositivo de almacenamiento de energía; un dispositivo de conmutación; y al menos uno de un convertidor de CC/Ca configurado para proporcionar la primera energía de CA trifásica al sistema de gestión de energía en función al menos en parte del requisito de energía de CA y un convertidor de CA/CC configurado para recibir la segunda energía de CA trifásica para alimentar el dispositivo de almacenamiento de energía.
Opcionalmente, una fuente de energía de red está configurada para proporcionar energía de CA trifásica de red al sistema de gestión de energía.
El convertidor de energía de generador puede incluir un convertidor de CA/CC y la energía de CA trifásica del generador muestra una primera tensión de CA y una primera corriente de CA, a una primera frecuencia, y la segunda energía de CC muestra una segunda tensión de CC y una segunda corriente de CC.
El convertidor de energía de generador puede estar conectado operativamente al controlador TRU, incluyendo el convertidor de energía de generador una función de control de tensión, una función de control de corriente, en donde al menos la función de control de tensión responde al requisito de energía de CA.
El dispositivo de conmutación puede configurarse para dirigir los flujos de energía de CC en el sistema de almacenamiento de energía en función del requisito de energía de CA. La dirección incluye dirigir la segunda tensión de CC a al menos uno del dispositivo de almacenamiento de energía y el convertidor de CC/CA, dirigir la energía de CC desde el dispositivo de almacenamiento de energía al convertidor de CC/CA, y recibir energía de CC del convertidor de CA/CC y proporcionarla al dispositivo de almacenamiento de energía.
El dispositivo de almacenamiento de energía puede comprender al menos uno de una batería, célula de combustible y batería de flujo.
Opcionalmente, un sistema de gestión de batería está conectado operativamente al controlador TRU y configurado para supervisar al menos un estado de carga del dispositivo de almacenamiento de energía.
Opcionalmente, el convertidor de CC/CA y el convertidor de CA/CC están integrados y en donde el convertidor de CC/CA o el convertidor de CA/CC están conectados de forma operativa al controlador t Ru y configurados para dirigir los flujos de energía al sistema de gestión de energía y desde el sistema de gestión de energía basado en al menos uno del requisito de energía de CA y el estado de carga del dispositivo de almacenamiento de energía.
Opcionalmente, se sincroniza otra energía de CA trifásica para que coincida con la energía de CA trifásica de la red.
El sistema de gestión de energía puede configurarse para recibir una energía de CA trifásica del sistema de almacenamiento de energía configurado para proporcionar una energía de CA trifásica y una conexión de energía de red configurada para proporcionar una energía de red trifásica al sistema de gestión de energía y en donde el sistema de gestión de energía está configurado para proporcionar una energía de CA trifásica seleccionada a al menos una de la TRU y el sistema de almacenamiento de energía.
El sistema de gestión de energía puede incluir un dispositivo de conmutación de control de energía, el dispositivo de conmutación de control de energía que responde al controlador TRU y está configurado para dirigir una pluralidad de flujos de energía en la TRU y el sistema de energía, la pluralidad de flujos de energía basados en al menos el requisito de energía de CA, un estado de carga de un dispositivo de almacenamiento de energía del sistema de almacenamiento de energía.
Opcionalmente, una primera parte de los flujos de energía de la pluralidad de flujos de energía incluye recibir energía de CA trifásica de red desde la red si la fuente de energía de red está funcionando, y dirigir al menos una parte de la energía de CA trifásica de la red a la TRU y al sistema de almacenamiento de energía si la TRU está funcionando y un dispositivo de almacenamiento de energía del sistema de almacenamiento de energía muestra un estado de carga inferior a un umbral seleccionado, o dirigir al menos una parte de la energía de CA trifásica de la red a la TRU, si la TRU está funcionando y un dispositivo de almacenamiento de energía del sistema de almacenamiento de energía muestra un estado de carga superior o igual al umbral seleccionado, o dirigir al menos una parte de la energía de CA trifásica de la red al sistema de almacenamiento de energía si la TRU no está funcionando y un dispositivo de almacenamiento de energía del sistema de almacenamiento de energía muestra un estado de carga inferior a un segundo umbral seleccionado.
Opcionalmente, una segunda parte de los flujos de energía de la pluralidad de flujos de energía incluye recibir una energía de CA trifásica de los sistemas de almacenamiento de energía, recibir una energía de CA trifásica de la red desde la fuente de energía de red si la fuente de energía de CA de la red está funcionando, sincronizar y combinar la energía de CA trifásica del sistema de almacenamiento de energía y la energía de CA trifásica de la red, y dirigir la energía de CA trifásica combinada a la TRU si la TRU está funcionando y un dispositivo de almacenamiento de energía del sistema de almacenamiento de energía muestra un estado de carga mayor o igual a aproximadamente otro umbral seleccionado.
Visto desde un segundo aspecto, un método para generar y dirigir energía a un sistema de unidad de refrigeración de transporte (TRU) que tiene un compresor configurado para comprimir un refrigerante, un intercambiador de calor de evaporador acoplado operativamente al compresor; un ventilador evaporador configurado para proporcionar flujo de aire de retorno desde una entrada de aire de retorno y hacer fluir el flujo de aire de retorno sobre el intercambiador de calor de evaporador; un sensor de temperatura del aire de retorno (RAT) dispuesto en el flujo de aire de retorno y configurado para medir la temperatura del flujo de aire de retorno; y un controlador TRU, en donde el sistema de almacenamiento de energía comprende un dispositivo de almacenamiento de energía, un dispositivo de conmutación, y al menos uno de un convertidor de CA/CC y un convertidor de CC/CA, como se reivindica en la reivindicación 12, está provisto. El método incluye conexión operativa del sensor RAT al controlador TRU, determinar un requisito de energía de CA para la TRU en función de al menos la RAT, y conectar de manera operativa un convertidor de energía de generador, a un generador de CA, el convertidor de energía de generador configurado para recibir una energía de CA trifásica del generador proporcionada por un generador de CA y transmitir una segunda energía de CC. El método también incluye la conexión operativa de un sistema de almacenamiento de energía, el sistema de almacenamiento de energía operable para recibir la segunda energía de CC y proporcionar/recibir una energía de CA trifásica, y conectar operativamente un sistema de gestión de energía al convertidor de energía de generador y la TRU, el sistema de gestión de energía configurado para recibir la segunda energía de CA trifásica para alimentar directamente la TRU en función del requisito de energía de CA. El método también incluye configurar el dispositivo de conmutación para dirigir los flujos de energía de CC en el sistema de almacenamiento de energía en función del requisito de energía de CA, incluyendo la dirección: aplicar la segunda energía de CC a al menos uno del dispositivo de almacenamiento de energía y el convertidor de CC/CA y el convertidor de CC/CA; aplicar energía de CC desde el dispositivo de almacenamiento de energía al convertidor CC/CA; y recibir energía de CC del convertidor de CA/CC y proporcionarla al dispositivo de almacenamiento de energía.
El método puede incluir la conexión de una fuente de energía de red para proporcionar energía de CA trifásica de red al sistema de gestión de energía.
Opcionalmente, el convertidor de energía de generador incluye un convertidor de CA/CC y la energía de CA trifásica del generador muestra una primera tensión de CA y una primera corriente de CA a una primera frecuencia, y la segunda energía de CC muestra una segunda tensión de c C y una segunda corriente de CC.
El método puede comprender proporcionar la primera energía de CA trifásica al sistema de gestión de energía basándose al menos en parte en el requisito de energía de CA del convertidor de CC/CA y configurado para convertir la energía de CC en la primera energía de CA trifásica; y recibir la segunda energía de CA trifásica del sistema de gestión de energía y convertir la segunda energía de Ca trifásica en energía de CC para cargar el sistema de almacenamiento de energía.
El método puede incluir configurar el sistema de gestión de energía con un dispositivo de conmutación de control de energía, el dispositivo de conmutación de control de energía que responde al controlador TRU y está configurado para dirigir una pluralidad de flujos de energía en la TRU y el sistema de energía, la pluralidad de flujos de energía basados en al menos el requisito de energía de CA, un estado de carga de un dispositivo de almacenamiento de energía del sistema de almacenamiento de energía.
Los efectos técnicos de las realizaciones de la presente invención incluyen una unidad de refrigeración de transporte acoplada y alimentada por un sistema generador externo a través de un convertidor de energía de generador, donde la energía generada por el generador y convertida por el convertidor de energía de generador se basa en un requisito de energía de CA de la unidad de refrigeración de transporte.
Las características y elementos anteriores pueden combinarse en varias combinaciones sin exclusividad, a menos que se indique expresamente lo contrario. Estas características y elementos, así como el funcionamiento de los mismos, resultarán más evidentes a la luz de la siguiente descripción y los dibujos adjuntos. Debe comprenderse, sin embargo, que la siguiente descripción y dibujos están destinados a ser de naturaleza ilustrativa y explicativa y no limitativa.
Breve descripción
La materia objeto que se considera como la divulgación se señala particularmente y se reivindica claramente en las reivindicaciones al final de la memoria descriptiva. Las características y ventajas anteriores y otras de la divulgación son evidentes a partir de la siguiente descripción detallada tomada junto con los dibujos adjuntos en los que:
Las siguientes descripciones no deben considerarse limitativas de ninguna manera. Con referencia a los dibujos adjuntos, los elementos similares se numeran de la misma manera:
la figura 1 es una vista en perspectiva de un sistema de refrigeración de transporte que tiene una unidad de refrigeración de transporte;
la figura 2 es un esquema de la unidad de refrigeración de transporte;
la figura 3 es un diagrama de bloques de una unidad de refrigeración de transporte y un sistema de energía en un ejemplo que no está de acuerdo con la presente invención;
la figura 4A representa los flujos de energía del sistema de gestión de energía;
la figura 4B representa los flujos de energía del sistema de gestión de energía;
la figura 4C representa los flujos de energía del sistema de gestión de energía;
la figura 4D representa los flujos de energía del sistema de gestión de energía;
la figura 4E representa los flujos de energía del sistema de gestión de energía;
la figura 4F representa los flujos de energía del sistema de gestión de energía;
la figura 4G representa los flujos de energía del sistema de gestión de energía;
la figura 4H representa los flujos de energía del sistema de gestión de energía;
la figura 5 es un diagrama de bloques de una unidad de refrigeración de transporte y un sistema de energía; y
la figura 6 es un diagrama de bloques de una unidad de refrigeración de transporte y un sistema de energía.
Descripción detallada
Una descripción detallada de una o más realizaciones del aparato y método divulgados se presenta en el presente documento a modo de ejemplo y no de limitación con referencia a las figuras.
Con referencia a la figura 1, se ilustra un sistema de refrigeración de transporte 20 de la presente divulgación. En la realización ilustrada, los sistemas de refrigeración de transporte 20 pueden incluir un tractor o vehículo 22, un contenedor 24 y una unidad de refrigeración de transporte (TRU) 26. El contenedor 24 puede ser remolcado por un vehículo 22. Se entiende que las realizaciones descritas en el presente documento pueden aplicarse a contenedores de envío que se envían por ferrocarril, mar, aire, o cualquier otro contenedor adecuado, así el vehículo puede ser un camión, tren, embarcación, avión, helicóptero, etc.
El vehículo 22 puede incluir un compartimiento o cabina del operador 28 y un motor de combustión 42 que es parte del tren motriz o sistema de transmisión del vehículo 22. En algunos casos, el vehículo 22 puede ser una configuración híbrida o completamente eléctrica que tenga motores eléctricos para proporcionar fuerza de propulsión al vehículo. En algunas configuraciones, el sistema TRU 26 puede no tener motor. En algunas realizaciones, se puede emplear un motor pequeño o el motor del vehículo 22 para alimentar total o parcialmente la TRU 26. El contenedor 24 puede acoplarse al vehículo 22 y, así, es arrastrado o propulsado hacia los destinos deseados. El remolque puede incluir una pared superior 30, una pared inferior 32 opuesta y separada de la pared superior 30, dos paredes laterales 34 separadas y opuestas entre sí, y paredes delantera y trasera opuestas 36, 38, siendo la pared delantera 36 la más cercana al vehículo 22. El contenedor 24 puede incluir además puertas (no mostradas) en la pared trasera 38, o en cualquier otra pared. Las paredes 30, 32, 34, 36, 38 juntas definen los límites de un compartimiento de carga 40. Normalmente, los sistemas de refrigeración de transporte 20 se usan para transportar y distribuir carga, tal como, por ejemplo, bienes perecederos y bienes ambientalmente sensibles (en adelante denominados bienes perecederos). Los productos perecederos pueden incluir, entre otros, frutas, hortalizas, granos, frijoles, nueces, huevos, lácteos, semillas, flores, carne, aves de corral, pescado, hielo, sangre, productos farmacéuticos o cualquier otra carga adecuada que requiera transporte en cadena de frío. En la realización ilustrada, la TRU 26 está asociada con un contenedor 24 para proporcionar los parámetros ambientales deseados, tal como, por ejemplo temperatura, presión, humedad, dióxido de carbono, etileno, ozono, exposición a la luz, exposición a vibraciones y otras condiciones en el compartimiento de carga 40. En realizaciones adicionales, la TRU 26 es un sistema de refrigeración capaz de proporcionar un rango deseado de temperatura y humedad.
Con referencia a las figuras 1 y 2, el contenedor 24 generalmente está construido para almacenar una carga (no mostrada) en el compartimiento 40. La TRU 26 generalmente está integrada en el contenedor 24 y puede montarse en la pared delantera 36. La carga se mantiene a la temperatura deseada mediante el enfriamiento del compartimiento 40 a través de la TRU 26 que hace circular el flujo de aire refrigerado hacia y a través del compartimiento de carga 40 del contenedor 24. Además, se contempla y se entiende que la TRU 26 se puede aplicar a cualquier compartimento de transporte (p. ej., contenedores de envío o transporte) y no necesariamente los que se usan en los sistemas de remolque de tractor. También, el contenedor de transporte 24 puede ser parte del vehículo 22 o estar construido para extraerse de un armazón y ruedas (no mostrados) del contenedor 24 para medios de envío alternativos (por ejemplo, marinos, de ferrocarril, de vuelo, y otros).
Los componentes de la TRU 26 pueden incluir un compresor 58, un motor compresor eléctrico 60, un condensador 64 que puede ser enfriado por aire, un conjunto de ventiladores condensadores 66, un receptor 68, un filtro secador 70, un intercambiador de calor 72, una válvula de expansión 74, un evaporador 76, un conjunto de ventiladores evaporadores 78, una válvula de modulación de succión 80 y un controlador 82 que puede incluir un procesador basado en ordenador (p. ej., microprocesador) y similares, como se describirá más adelante en el presente documento. El funcionamiento de la TRU 26 puede entenderse mejor comenzando en el compresor 58, donde el gas de succión (p. ej., refrigerante natural, hidrofluorocarbono (HFC) R-404a, HFC R-134a... etc.) ingresa al compresor 58 en un puerto de succión 84 y se comprime a una temperatura y presión más altas. El gas refrigerante se emite desde el compresor 58 en un puerto de salida 85 y luego puede fluir hacia los tubos 86 del condensador 64.
El aire que fluye a través de una pluralidad de aletas de serpentín condensador (no se muestra) y los tubos 86, enfría el gas a su temperatura de saturación. El flujo de aire a través del condensador 64 puede ser facilitado por uno o más ventiladores 88 del conjunto de ventiladores condensadores 66. Los ventiladores condensadores 88 pueden accionarse por respectivos motores 90 de ventilador condensador del conjunto de ventiladores 66 que pueden ser eléctricos. Al eliminar el calor latente, el gas refrigerante dentro de los tubos 86 se condensa en un líquido de alta presión y alta temperatura y fluye hacia el receptor 68 que proporciona almacenamiento para el exceso de refrigerante líquido durante la operación a baja temperatura. Desde el receptor 68, el refrigerante líquido puede pasar a través de un intercambiador de calor de subenfriador 92 del condensador 64, a través del filtro-secador 70 que mantiene el refrigerante limpio y seco, luego al intercambiador de calor 72 que aumenta el subenfriamiento del refrigerante, y finalmente a la válvula de expansión 74.
A medida que el refrigerante líquido pasa a través de los orificios de la válvula de expansión 74, parte del líquido se vaporiza en un gas (es decir, gas instantáneo). El aire de retorno del espacio refrigerado (es decir, compartimento de carga 40) fluye sobre la superficie de transferencia de calor del evaporador 76. A medida que el refrigerante fluye a través de una pluralidad de tubos 94 del evaporador 76, el refrigerante líquido restante absorbe calor del aire de retorno y, al hacerlo, se vaporiza y por lo tanto enfría el aire de retorno.
El conjunto de ventiladores evaporadores 78 incluye uno o más ventiladores evaporadores 96 que pueden ser accionados por respectivos motores de ventilador 98 que pueden ser eléctricos. El flujo de aire a través del evaporador 76 es facilitado por los ventiladores evaporadores 96. Desde el evaporador 76, el refrigerante, en forma de vapor, luego puede fluir a través de la válvula de modulación de succión 80 y regresar al compresor 58. La válvula de expansión 74 puede ser termostática o eléctricamente ajustable. En una realización, como se representa, la válvula de expansión 74 es termostática. Un sensor de bulbo de válvula de expansión termostática 100 puede estar ubicado cerca de una salida del tubo evaporador 94. El sensor de bulbo 100 está destinado a controlar la válvula de expansión termostática 74, controlando así el sobrecalentamiento del refrigerante en una salida del tubo evaporador 94. Además, se contempla y se entiende que lo anterior describe generalmente un sistema de compresión de vapor de una sola etapa que se puede usar para HFC tal como R-404a y R-134a y refrigerantes naturales tal como propano y amoníaco. También se pueden aplicar otros sistemas de refrigeración que usan dióxido de carbono (CO2 ) refrigerante, y que puede ser un sistema de compresión de vapor de dos etapas. En otra realización, la válvula de expansión 74 podría ser una válvula de expansión electrónica. En este caso, el controlador 82 dirige a la válvula de expansión a una posición seleccionada en función de las condiciones operativas del ciclo de compresión de vapor y las demandas del sistema.
Una válvula de derivación (no mostrada) puede facilitar que el gas instantáneo del refrigerante pase por alto el evaporador 76. Esto permitirá que el serpentín evaporador se llene de líquido y se "moje" por completo para mejorar la eficiencia de la transferencia de calor. Con CO2 refrigerante, este gas instantáneo de derivación puede volver a introducirse en una etapa intermedia de un compresor 58 de dos etapas.
El compresor 58 y el motor del compresor 60 pueden estar vinculados a través de un eje de transmisión de interconexión 102. El compresor 58, el motor del compresor 60 y el eje de transmisión 102 pueden estar todos sellados dentro de una carcasa común 104. El compresor 58 puede ser un solo compresor. El compresor individual puede ser un compresor de dos etapas, un compresor tipo desplazamiento u otros compresores adaptados para comprimir HFC o refrigerantes naturales. El refrigerante natural puede ser CO2 , propano, amoníaco o cualquier otro refrigerante natural que pueda incluir un potencial de calentamiento global (GWP) de aproximadamente uno (1).
Continuando con la figura 2, todavía se hace referencia a la figura 1. La figura 2 también ilustra el flujo de aire a través de la TRU 26 y el compartimiento de carga 40. El flujo de aire circula dentro, a través y fuera del compartimiento de carga 40 del contenedor 24 por medio de la TRU 26. Un flujo de aire de retorno 134 fluye hacia la TRU 26 desde el compartimiento de carga 40 a través de una entrada de aire de retorno 136 y a través del evaporador 76 a través del ventilador 96, condicionando así el flujo de aire de retorno 134 a una temperatura seleccionada o predeterminada. El flujo de aire de retorno acondicionado 134, ahora denominado flujo de aire de suministro 138, se suministra al compartimiento de carga 40 del contenedor 24 a través de la salida de la unidad de refrigeración 140, que en algunas realizaciones se encuentra cerca de la pared superior 30 del contenedor 24. El flujo de aire de suministro 138 enfría los productos perecederos en el compartimiento de carga 40 del contenedor 24. Debe apreciarse que la TRU 26 puede operarse además en reversa para calentar el contenedor 24 cuando, por ejemplo, la temperatura exterior es muy baja.
Un sensor de temperatura 142 (es decir, termistor, termopares, RTD, y similares) se coloca en la corriente de aire, sobre el evaporador 76, en la entrada de aire de retorno 136, y similares, para supervisar la temperatura del flujo de aire de retorno 134 desde el compartimiento de carga 40. Una señal de sensor indicativa de la temperatura del flujo de aire de retorno indicada como RAT se conecta operativamente a través de la línea 144 al controlador TRU 82 para facilitar el control y la operación de la TRU 26. De forma similar, un sensor de temperatura 146 se coloca en el flujo de aire de suministro 138, sobre el evaporador 76, en la salida de la unidad de refrigeración 140 para supervisar la temperatura del flujo de aire de suministro 138 dirigido al compartimiento de carga 40. De forma similar, una señal de sensor indicativa de la temperatura del flujo de aire de suministro indicada como SAT 14 está operativamente conectada a través de la línea 148 al controlador TRU 82 para facilitar el control y la operación de la t Ru 26.
SISTEMA
Con referencia ahora a la figura 3, con referencia continua a las figuras 1 y 2 también, en un ejemplo que no está de acuerdo con la presente invención, la TRU 26 puede incluir o estar interconectada operativamente con una interfaz de fuente de alimentación que se muestra generalmente como 120. La interfaz de fuente de alimentación 120 puede incluir interfaces a varias fuentes de alimentación indicadas generalmente como 122 y más específicamente como sigue aquí para la TRU 26 y los componentes de la misma. En una realización, las fuentes de energía 122 pueden incluir, pero sin limitarse a un dispositivo de almacenamiento de energía 152, un generador 162, y energía de red, 182.
Cada una de las fuentes de energía 122 puede configurarse para alimentar selectivamente la TRU 26, incluido el motor del compresor 60, los motores del ventilador condensador 90, los motores del ventilador evaporador 98, el controlador 82 y otros componentes 99 de la TRU 26 que pueden incluir varios solenoides y/o sensores). El controlador 82 a través de una serie de datos y señales de comando sobre varias rutas 108 puede, por ejemplo, controlar la aplicación de energía a los motores eléctricos 60, 90, 98 según lo dicten las necesidades de refrigeración de la TRU 26.
La TRU 26 puede incluir una arquitectura de CA o CC con componentes seleccionados que emplean corriente alterna (CA) y otros que emplean corriente continua (CC). Por ejemplo, los motores 60, 90, 98 pueden configurarse como motores de CA, mientras que en otros ejemplos, los motores 60, 90, 98 pueden configurarse como motores de CC. La operación de las fuentes de energía 122 a medida que suministran energía a la TRU 26 puede gestionarse y supervisarse por el sistema de gestión de energía 124. El sistema de gestión de energía 124 está configurado para determinar el estado de varias fuentes de energía 122, controlar su operación y dirigir la energía hacia y desde las diversas fuentes de energía 122 y similares en función de varios requisitos de la TRU 26. En un ejemplo, el controlador TRU 82 recibe varias señales indicativas del estado operativo de la TRU 26 y determina los requisitos de energía para el sistema TRU 26 en consecuencia y dirige la interfaz de fuente de alimentación 120 y específicamente el sistema de gestión de energía 124 para dirigir la energía en consecuencia para abordar los requisitos de la TRU 26. En un ejemplo, el sistema TRU 26 se controla a un valor de consigna de temperatura seleccionado por el usuario. El controlador TRU 82 supervisa la RAT y, opcionalmente, la SAT medida por los sensores de temperatura 142 y 146 respectivamente. El controlador TRU 82 estima los requisitos de energía para la TRU 26 en función de la RAT (entre otros) y proporciona comandos de acuerdo con los diversos componentes de la interfaz de fuente de alimentación 120 y específicamente el sistema de gestión de energía 124, el sistema de almacenamiento de energía 150 y el convertidor de energía de generador 164 para gestionar la generación, conversión y enrutamiento de energía en la interfaz de fuente de alimentación 120 y el sistema TRU 26. Mediante el uso de la RAT medida y el valor de consigna, se realiza una estimación de la demanda de energía. Más específicamente, en una realización, si el (valor de consigna RAT) está por encima de un primer umbral (p. ej., > -12,2 °C (10 grados F)), entonces toda la energía (p. ej., en un suministro de tensión conocido, se conoce la demanda actual) es necesaria para el sistema TRU 26. Si el (valor de consigna RAT) está entre el primer umbral y el segundo umbral, el requisito de corriente es limitado (a una tensión conocida) para lograr una energía de rango medio (p. ej., ~50 % de energía o algo menos del 100 %). Si el (valor de consigna RAT) está por debajo del segundo umbral, la corriente se limita (a la tensión) para lograr una energía mínima (p. ej., ~20 % de energía).
El controlador TRU 82 está configurado para controlar los componentes en la TRU 26 así como los componentes de la interfaz de fuente de alimentación 120 de acuerdo con las necesidades operativas del sistema de refrigeración de transporte 20. El controlador TRU 82 está acoplado comunicativamente al sistema de gestión de energía 124, convertidor de CC/CA 156, sistema de gestión de batería 154 y los componentes del convertidor de energía de generador 164 del regulador de tensión 166, circuito de control de corriente 167, convertidor de frecuencia 168 y el generador 162. Para la demanda de energía TRU, el controlador TRU 82, usando información adicional del BMS 154 y el generador 162, proporciona instrucciones para afectar a la salida del generador a la forma de energía requerida por la TRU 26. Adicionalmente, el controlador TRU 82 proporciona instrucciones para gestionar el flujo de energía a través del sistema de gestión de energía 124 dependiendo del estado operativo de las diversas fuentes de alimentación (es decir, energía de red 182, dispositivo de almacenamiento de energía 152 y generador 162) acopladas con la demanda de energía de la TRU 26.
Como se describe más adelante en el presente documento, hay tres fuentes de energía 122 (energía de red 182, generador 162/convertidor de energía de generador 164 y dispositivo de almacenamiento de energía 152. Si la TRU 26 está "encendida" y funcionando, el controlador TRU 82 conoce los requisitos de energía para el sistema TRU, y por lo tanto, qué energía se necesita. El controlador TRU 82 también está programado para determinar si la energía de red (p. ej., 182) está disponible o no. Si la energía de red está disponible y la TRU está encendida y el SOC del dispositivo de almacenamiento de energía 152 (p. ej., batería) indica una carga completa, la energía de red satisfará la demanda de energía del sistema TRU 26. En cambio, si la energía de red 182 está disponible y la TRU está encendida y el dispositivo de almacenamiento de energía no está completamente cargado, la demanda de energía TRU se satisface como primera prioridad y luego se activa el inversor de CC/CA 156 para proporcionar la carga necesaria al dispositivo de almacenamiento de energía 152 como segunda prioridad. Además, si la energía de red 182 está disponible y la TRU está "apagada" y el dispositivo de almacenamiento de energía 152 no está completamente cargado, el inversor de CC/CA 156 se activará para proporcionar la corriente de carga necesaria. Si la energía de red 182 no está disponible y el generador/convertidor de energía de generador 162/164 no está funcionando, toda la demanda de energía TRU es satisfecha por el sistema de almacenamiento de energía 150 a través del dispositivo de almacenamiento de energía. Por último, si la energía de red 182 no está disponible y el generador/convertidor de energía de generador 162/164 está funcionando, entonces la demanda de energía TRU es satisfecha tanto por el generador 162 como por el sistema de almacenamiento de energía 150.
El sistema de gestión de energía 124 recibe energía de un generador 162 directamente y/o a través de un convertidor de energía de generador 164. En una realización, el sistema de gestión de energía 124 puede ser una unidad independiente, integral con el convertidor de energía de generador 164, y/o integral con la TRU 26. El generador 162 puede montarse en un eje o buje configurado para recuperar energía rotacional cuando el sistema de refrigeración de transporte 20 está en movimiento y convertir esa energía rotacional en energía eléctrica, tal como, por ejemplo, cuando el eje del vehículo 22 gira debido a la aceleración, crucero o frenado. En un ejemplo, el generador 162 está configurado para proporcionar una primera energía de CA trifásica 163 que comprende la tensión V1, una corriente de CA h a una frecuencia dada f indicada por el número de referencia 163. El generador 162 puede ser asíncrono o síncrono. En otro ejemplo, el generador 162 puede ser de CC, proporcionando una primera energía de CC 163a que incluye una tensión de CC y una corriente de CC indicados como V1a, y corriente de Cc ha. El convertidor de energía de generador 164 en una o más realizaciones genera una segunda energía de CA trifásica 165 que incluye tensión de CA V2, una segunda corriente de CA I2 a una frecuencia seleccionada f2 y se transmite desde el convertidor de energía de generador 164 al sistema de gestión de energía 124 o de otra manera como se describe en el presente documento.
Como se ha descrito en el presente documento, durante la operación, el controlador TRU 82 identificó los requisitos de energía para la TRU 26 al menos parcialmente en función de la RAT. El controlador TRU 82 transmite los requisitos de energía al sistema de gestión de energía 124 y/o al convertidor de energía de generador 164 para convertir la primera energía de CA trifásica 163 o la primera energía de CC 163a en la segunda energía de CA trifásica 165 según sea necesario para satisfacer los requisitos de la TRU 26.
GENERADOR DE CA/CONVERTIDOR DE CA
En un ejemplo, el convertidor de energía de generador 164 es un convertidor de CA/CA y está configurado para recibir la energía de CA trifásica 163 (p. ej., a tensión de CA V1, corriente de CA I1 y frecuencia h), del generador 162 y convertirla en una segunda energía de CA trifásica indicada como 165 que comprende la segunda tensión de CA trifásica V2, una segunda corriente de CA I2 a una frecuencia seleccionada f2. La segunda energía de CA trifásica 165 se transmite desde el convertidor de energía de generador 164 al sistema de gestión de energía 124. El convertidor de energía de generador 164 está configurado para proporcionar la segunda energía de CA trifásica 165 en función de los requisitos operativos de la TRU 26. En un ejemplo, el convertidor de energía de generador 164 incluye una función de control de tensión 166, una función de control de corriente 167 y una función de convertidor de frecuencia 168, cada una configurada para facilitar la conversión. En uno o más ejemplos, el controlador TRU 82 proporciona señales de comando indicadas con 169, 170 y 171 a una función de control de tensión 166, función de control de corriente 167 y función de convertidor de frecuencia 168 respectivamente. Las señales de comando 169, 170 y 171 son generadas por el controlador TRU 82 en función de los requisitos de consumo de energía de la TRU 26, como se analiza más adelante en el presente documento. De forma adicional, el controlador TRU 82 puede recibir información de estado como se muestra en 172 con respecto al generador 162, el convertidor de energía de generador 164, o el sistema de gestión de energía 124 para fines de diagnóstico y selección de modo. El convertidor de energía de generador 164 puede ser una unidad independiente configurada para estar muy cerca o incluso ser parte integral del generador 162. En otro ejemplo, el convertidor de energía de generador 164 puede ser integral con el sistema de gestión de energía 124 y/o la TRU 26.
Continuando con la figura 3 y el convertidor de energía de generador 164, en un ejemplo, la función de control de tensión 166 incluye una función de regulación de tensión y está configurada para supervisar la tensión de salida del generador 162 y mantiene una tensión constante fuera de la función de control de tensión 166. La función de control de tensión 166 comunica el estado al controlador TRU 82. La función de control de corriente 167 supervisa y comunica a la TRU 26 el estado del consumo de corriente del generador 162. La corriente puede estar limitada según las demandas de energía de la TRU 26. Por último, la función de convertidor de frecuencia 168 supervisa la frecuencia de la energía trifásica 163 producida por el generador 162 y convierte la energía trifásica 163 en la energía trifásica 165 que muestra la frecuencia deseada determinada por la función de control de tensión 166 y el controlador TRU 82, para el suministro al sistema de gestión de energía 124 y, en última instancia, a la TRU 26. En una realización, las comunicaciones pueden ser a través de interfaces de comunicación estándar tal como CAN, RS-485 y similares. Además, como se discute más adelante en el presente documento, las comunicaciones pueden ser por cable o inalámbricas.
GENERADOR DE CC/CONVERTIDOR DE CA
En otro ejemplo, cuando el generador 162 es un generador de CC, el convertidor de energía de generador 164 es un convertidor de CC/CA y está configurado para recibir energía de CC 163 a (p. ej., a tensión de CC V1a, corriente de CC ha), del generador 162 y convertirla en la segunda energía de CA trifásica 165 que comprende una segunda tensión de CA trifásica V2, una segunda corriente de CA I2 a una frecuencia seleccionada f2. La segunda energía de CA trifásica 165 se transmite desde el convertidor de energía de generador 164 al sistema de gestión de energía 124 como se describe en el presente documento. Una vez más, como se ha descrito anteriormente, el convertidor de energía de generador 164 está configurado para proporcionar la segunda energía de CA trifásica 165 en función de los requisitos de la TRU 26 como se describe anteriormente. En este ejemplo, el convertidor de energía de generador 164 que incluye la función de control de tensión 166, la función de control de corriente 167 y la función de convertidor de frecuencia 168, configuradas para facilitar la conversión de CC/CA. En este ejemplo, una vez más, el controlador TRU 82 proporciona señales de comando indicadas con 169, 170 y 171 a una función de control de tensión 166, función de control de corriente 167 y función de convertidor de frecuencia 168 respectivamente, basado en los requisitos de consumo de energía de la TRU 26 como se discute más adelante en el presente documento. En este ejemplo, la función de control de tensión 166 incluye una función de regulación de tensión y está configurada para supervisar la tensión de CC de salida del generador 162 y mantiene una tensión de CA constante fuera de la función de control de tensión 166. La función de control de corriente 167 supervisa y comunica a la TRU 26 el estado del consumo de corriente del generador 162. Por último, la función de convertidor de frecuencia 168 supervisa la frecuencia de la energía trifásica 165 producida por el convertidor de generador 164 para asegurar que muestra la frecuencia deseada según lo determinado por la función de control de tensión 166 y el controlador TRU 82, para el suministro al sistema de gestión de energía 124 y, en última instancia, a la TRU 26.
SISTEMA DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA
Continuando con la figura 3 y la arquitectura de la interfaz de fuente de alimentación 120 y las diversas fuentes de energía 122 empleadas para alimentar la TRU 26 y los componentes de la misma. En un ejemplo, una de las fuentes de energía 122 puede incluir un sistema de almacenamiento de energía 150 acoplado operativamente al sistema de gestión de energía 124. Como se ha descrito en el presente documento, otra fuente de alimentación 122 de la que el sistema de gestión de energía 124 recibe energía es el generador 162, ya sea directamente y/o a través de un convertidor de energía de generador 164. También, la fuente de alimentación de red 182 proporciona energía de CA trifásica al sistema de gestión de energía 124 en condiciones seleccionadas. El sistema de almacenamiento de energía 150 transmite energía trifásica 157 y recibe energía del sistema de gestión de energía 124. El sistema de almacenamiento de energía 150 incluye el dispositivo de almacenamiento de energía 152 y el convertidor de CA/CC 156 y, opcionalmente, un sistema de gestión de batería 154. En un ejemplo, el sistema de gestión de energía 124 proporciona energía de CA trifásica 157 a un convertidor de CA/CC 156 para formular una tensión y corriente de CC para cargar y almacenar energía en el dispositivo de almacenamiento de energía 152. En cambio, en otros ejemplos, el dispositivo de almacenamiento de energía 152 suministra tensión y corriente de CC al convertidor de CA/CC 156 que funciona como un convertidor de CC/CA para suministrar una energía de CA trifásica 157 para alimentar la TRU 26.
El sistema de gestión de batería 154 supervisa el rendimiento del dispositivo de almacenamiento de energía 152. Por ejemplo, supervisa el estado de carga del dispositivo de almacenamiento de energía 152, un estado de salud del dispositivo de almacenamiento de energía 152 y una temperatura del dispositivo de almacenamiento de energía 152. Los ejemplos del dispositivo de almacenamiento de energía 152 pueden incluir un sistema de batería (p. ej., una batería o banco de baterías), células de combustible, batería de flujo y otros dispositivos capaces de almacenar y producir energía eléctrica que puede ser corriente continua (CC). El dispositivo de almacenamiento de energía 152 puede incluir un sistema de batería, que pueden emplear múltiples baterías organizadas en bancos de baterías a través de los cuales puede fluir aire de refrigeración para controlar la temperatura de la batería, como se describe en la solicitud de patente de EE.UU. N.° 62/616.077, presentada el 11 de enero de 2018.
Si el sistema de almacenamiento de energía 150 incluye un sistema de batería para el dispositivo de almacenamiento de energía 152, el sistema de batería puede tener un potencial de tensión dentro de un rango de aproximadamente doscientos voltios (200 V) a aproximadamente seiscientos voltios (600 V). En general, cuanto mayor sea la tensión, mayor es la sostenibilidad de la energía eléctrica que se prefiere. Sin embargo, cuanto mayor sea la tensión, mayor es el tamaño y el peso de, por ejemplo, las baterías en un dispositivo de almacenamiento de energía 152, que no se prefiere cuando se transporta carga. Adicionalmente, si el dispositivo de almacenamiento de energía 152 es una batería, entonces para aumentar la tensión y/o la corriente, las baterías deben conectarse en serie o en paralelo según las necesidades eléctricas. Las tensiones más altas en un dispositivo de almacenamiento de energía de batería 152 requerirán más baterías en serie que las tensiones más bajas, lo que a su vez da como resultado un dispositivo de almacenamiento de energía de batería 152 más grande y más pesado. Se puede usar un sistema de tensión más baja y corriente más alta, sin embargo, dicho sistema puede requerir un cableado o barras colectoras más grandes. En un ejemplo, el dispositivo de almacenamiento de energía 152 puede estar contenido dentro de la estructura 27 de la TRU 26. En una realización, el dispositivo de almacenamiento de energía 152 está ubicado con la TRU 26, sin embargo, son posibles otras configuraciones. En otra realización, el dispositivo de almacenamiento de energía 152 puede estar ubicado con el contenedor 24 tal como, por ejemplo, debajo del compartimento de carga 40. De forma similar, el convertidor de CA/CC 156 puede estar ubicado con el contenedor 24 tal como, por ejemplo, debajo del compartimento de carga 40, sin embargo, en algunos ejemplos, puede ser deseable tener el convertidor de CA/CC 156 muy cerca del sistema de gestión de energía 124 y/o la TRU 26 y el controlador TRU 82. Se apreciará que en uno o más ejemplos, mientras que las ubicaciones particulares se describen con respecto a la conexión y colocación de componentes seleccionados, incluido el dispositivo de almacenamiento de energía 152 y/o el convertidor de CA/CC 156, dichas descripciones son meramente ilustrativas. Es posible una ubicación, disposición y configuración variada de los componentes.
El sistema de gestión de batería 154 y el convertidor de CA/CC 156 están conectados operativamente y se interconectan con el controlador TRU 82. El controlador TRU 82 recibe información sobre el estado del sistema de almacenamiento de energía 150, incluyendo el dispositivo de almacenamiento de energía 152 para proporcionar entradas de control al convertidor de CA/CC 156 para supervisar el dispositivo de almacenamiento de energía 152, controlar las tasas de carga y descarga para el dispositivo de almacenamiento de energía 152 y similares.
Continuando con la figura 3, como se ha descrito antes, la interfaz de fuente de alimentación 120 puede incluir interfaces a varias fuentes de energía 122 gestionadas y supervisadas por el sistema de gestión de energía 124. El sistema de gestión de energía 124 gestiona y determina los flujos de energía eléctrica en la interfaz de fuente de alimentación 120 en función de las necesidades operativas de la TRU 26 y las capacidades de los componentes en la interfaz de fuente de alimentación 120, (p. ej., generador 162, convertidor 164, dispositivo de almacenamiento de energía 152, y similares. El sistema de gestión de energía 124 está configurado para determinar el estado de varias fuentes de energía 122, controlar su operación y dirigir la energía hacia y desde las diversas fuentes de energía 122 y similares en función de varios requisitos de la TRU 26.
En un ejemplo, hay cinco flujos de energía primarios gestionados por el sistema de gestión de energía 124. En primer lugar, la energía en el sistema de gestión de energía 124 suministrada a través del generador 162 o el convertidor de energía de generador 164, p. ej., segunda energía de CA trifásica 165). En segundo lugar, la energía suministrada al sistema de gestión de energía 124 cuando el sistema TRU 26 está operativamente conectado a la fuente de energía de red 182. En tercer lugar, la energía suministrada al sistema de gestión de energía 124 desde un dispositivo de almacenamiento de energía 152. En cuarto lugar, la energía dirigida desde el sistema de gestión de energía 124 al dispositivo de almacenamiento de energía 152. Por último, la energía dirigida a la TRU 26 desde el sistema de gestión de energía 124 para proporcionar energía para operar la TRU 26.
Los flujos de energía se transferirán a través de diferentes caminos según los requisitos establecidos en el sistema de gestión de energía 124 y la configuración particular de la interfaz de fuente de alimentación 120. El sistema de gestión de energía 124 funciona como un bus de energía central para conectar varias fuentes de energía 122 juntas para satisfacer las necesidades de energía de la TRU 26. El sistema de gestión de energía 124 controla la conmutación, dirección o redirección de energía hacia/desde los cinco flujos de energía según sea necesario para satisfacer los requisitos de energía de la TRU 26. La conmutación, dirección y la redirección se pueden lograr fácilmente empleando un dispositivo de conmutación de control de bus 126 del sistema de gestión de energía 124. El dispositivo de conmutación de control de bus 126 puede incluir dispositivos de conmutación de semiconductores electromecánicos y de estado sólido que incluyen relés, contactores, contactores de estado sólido, así como dispositivos de conmutación de semiconductores tal como transistores, FET, MOSFET, IGBT, tiristores, SCR, y similares. De forma adicional, para facilitar e implementar la funcionalidad del sistema de gestión de energía 124, las tensiones y frecuencias de la energía, ya sea suministrada por la fuente de energía de red 182, generador 162, convertidor de generador 164 o convertidor de CA/CC 156 del sistema de almacenamiento de energía 150 deben sincronizarse para proporcionar una fuente de alimentación común para suministrar a la TRU 26 y/o cargar el dispositivo de almacenamiento de energía 152. El consumo de corriente estará determinado por la TRU 26 y la necesidad de cargar el dispositivo de almacenamiento de energía 152.
La salida del convertidor de energía de generador 164 (la segunda energía de CA trifásica 165) y/o la energía de red desde la fuente de energía de red 182 y/o la energía dirigida hacia/desde el sistema de almacenamiento de energía 150 se suministra al dispositivo de conmutación de control de bus 126 en un condición de superposición o interrupción antes de la conexión determinada por el dispositivo de conmutación de control de bus 126 del sistema de gestión de energía. El convertidor de CA/CC 156, cuando funciona como un convertidor de CC a CA, sincroniza la tensión y la frecuencia de la energía trifásica (p. ej., 157) generada a través del sistema de almacenamiento de energía 150 con el dispositivo de conmutación de control de bus 126 conectado a la alimentación para transferir energía desde el dispositivo de almacenamiento de energía 152 al sistema de gestión de energía 124 (y por lo tanto a la TRU 26) según sea necesario. De forma similar, la energía de red desde la fuente de energía de red 182 proporcionada al sistema de gestión de energía 124 es dirigida por el dispositivo de conmutación de control de bus 126 una vez conectado y el convertidor de CA/CC 156 supervisa la tensión y la frecuencia del bus para determinar si los parámetros anteriores son iguales antes de que se permita la conectividad. Esto permitirá una interrupción mínima del sistema de bus de energía. En otras palabras, en cualquier momento dos o más fuentes de alimentación están disponibles, el dispositivo de conmutación de control de bus y el convertidor de CA/CC 156 aseguran que la energía coincida y se sincronice para permitir la conectividad. El dispositivo de control del bus de energía 126 se comunica con el controlador TRU 82 para determinar el estado de los flujos conectados. En una realización, el sistema de gestión de energía 124 y/o el controlador TRU 82 proporciona indicaciones visuales de qué fuente (p. ej., fuente de energía de red 182, generador 162 o sistema de almacenamiento de energía 150) está seleccionado y funcionando en el dispositivo de conmutación de control de bus 126.
Volviendo ahora a las figuras 4A-4H, cada una de las cuales proporciona un diagrama simplificado que representa cada una de las ocho combinaciones de flujos de energía identificadas. Las figuras 4A-4C representan flujos de energía para la energía suministrada desde el generador 162 y/o el convertidor de energía de generador 164 (p. ej., segunda energía de CA trifásica). Con referencia ahora a la figura 4A, en una realización, la lógica empleada por el controlador TRU 82 para dirigir la energía en el sistema de gestión de energía 124 determina si la TRU 26 está funcionando. Si es así, y el sistema de almacenamiento de energía 150 indica que el dispositivo de almacenamiento de energía 120 muestra un estado de carga inferior a un umbral seleccionado, luego, el sistema de gestión de energía 124 dirige la energía tanto a la TRU 26 como al sistema de almacenamiento de energía 150 para recargar el dispositivo de almacenamiento de energía 152. En una realización, se da prioridad a satisfacer los requisitos de energía de la TRU 26. Cualquier energía restante puede dirigirse a la aplicación de recarga para el sistema de almacenamiento de energía 150. Debe apreciarse que, si bien se divulga y emplea un umbral particular del 80 % para las realizaciones descritas, tales valores y descripción son meramente ilustrativos. Son posibles otros valores y aplicaciones para los umbrales.
Con referencia ahora también a la figura 4B, la figura representa un segundo caso de flujos de energía para la energía suministrada desde el generador 162 y/o el convertidor de energía de generador 164. En esta realización, si la TRU 26 está funcionando, y el sistema de almacenamiento de energía 150 indica que el dispositivo de almacenamiento de energía 152 muestra un estado de carga que excede un umbral seleccionado, luego, el sistema de gestión de energía 124 dirige la energía solo a la TRU 26, (ya que el sistema de almacenamiento de energía 150 aún no requiere recarga). De manera similar, en otra realización más, como se muestra en la figura 4C, un tercer flujo de energía gobernado por el sistema de gestión de energía 124 para la energía suministrada desde el generador 162 y/o el convertidor de energía de generador 164. En esta realización, la lógica empleada por el controlador TRU 82 para dirigir la energía en el sistema de gestión de energía 124 aborda una instancia en la que la TRU 26 no está funcionando, y el sistema de almacenamiento de energía 150 indica que el dispositivo de almacenamiento de energía 152 muestra un estado de carga que es menor que un umbral seleccionado (en este caso 100 %, aunque son posibles otros umbrales). En esta realización, el sistema de gestión de energía 124 dirige la energía solo al sistema de almacenamiento de energía 150 para recargar el dispositivo de almacenamiento de energía 152. En una realización, se da prioridad a satisfacer los requisitos de energía del sistema de almacenamiento de energía 150 y, en segundo lugar, a proporcionar energía a la TRU 26.
Volviendo ahora a las figuras 4D-4F, que representan los flujos de energía para la energía suministrada desde la fuente de energía de red 182. En una realización como se muestra en la figura 4D, la lógica empleada por el controlador TRU 82 para dirigir la energía desde la fuente de energía de red 182 en el sistema de gestión de energía 124 determina si la TRU 26 está funcionando y el generador 162 (o el convertidor de energía de generador 164) no está funcionando. Si es así, y el sistema de almacenamiento de energía 150 indica que el dispositivo de almacenamiento de energía 152 muestra un estado de carga inferior a un umbral seleccionado, luego, el sistema de gestión de energía 124 dirige la energía tanto a la TRU 26 como al sistema de almacenamiento de energía 150 para recargar el dispositivo de almacenamiento de energía 152. En una realización, una vez más, se da prioridad a satisfacer los requisitos de energía de la TRU 26. Cualquier energía restante puede dirigirse a la aplicación de recarga para el sistema de almacenamiento de energía 150. Debe apreciarse que, si bien se divulga y emplea un umbral particular del 80 % para las realizaciones descritas, tales valores y descripción son meramente ilustrativos. Son posibles otros valores y aplicaciones para los umbrales.
Con referencia ahora también a la figura 4E, la figura representa un segundo caso de flujos de energía para la energía suministrada desde la fuente de energía de red 182 cuando el generador 162 no está funcionando. En esta realización, si la TRU 26 está funcionando, y el sistema de almacenamiento de energía 150 indica que el dispositivo de almacenamiento de energía 152 muestra un estado de carga que excede un umbral seleccionado, luego, el sistema de gestión de energía dirige la energía solo a la TRU 26, (ya que el sistema de almacenamiento de energía 150 aún no requiere recarga). De manera similar, en otra realización más, como se muestra en la figura 4F, un tercer flujo de energía gobernado por el sistema de gestión de energía 124 para la energía suministrada desde la fuente de energía de red 182 cuando el generador 162 no está funcionando. En esta realización, la lógica empleada por el controlador TRU 82 para dirigir la energía en el sistema de gestión de energía 124 aborda una instancia en la que la TRU 26 no está funcionando tampoco, y el sistema de almacenamiento de energía 150 indica que el dispositivo de almacenamiento de energía 152 muestra un estado de carga que es menor que un umbral seleccionado (en este caso 100 %, aunque son posibles otros umbrales). En esta realización, el sistema de gestión de energía 124 dirige la energía solo al sistema de almacenamiento de energía 150 para recargar el dispositivo de almacenamiento de energía 152. En una realización, se da prioridad a satisfacer los requisitos de energía del sistema de almacenamiento de energía 150.
Volviendo ahora las figuras 4G y 4H, que representan flujos de energía para la energía suministrada a la TRU 26 en condiciones seleccionadas para funcionar también desde el sistema de almacenamiento de energía 150. En la figura 4G los flujos de energía a la TRU 26 se proporcionan desde el generador 162 y/o el convertidor de energía de generador 164 (p. ej., segunda energía de CA trifásica 165), así como del sistema de almacenamiento de energía 150. En una realización, la lógica empleada por el controlador TRU 82 para dirigir la energía en el sistema de gestión de energía 124 determina si la TRU 26 está funcionando. Si es así, y el sistema de almacenamiento de energía 150 indica que el dispositivo de almacenamiento de energía 152 muestra un estado de carga mayor que un umbral seleccionado, luego, el sistema de gestión de energía 124 dirige la energía desde el generador 162 (o el convertidor de energía de generador 164) y el sistema de almacenamiento de energía 150 a la TRU 26. En una realización, se emplea un umbral del 10 por ciento para el estado de carga del dispositivo de almacenamiento de energía 152. En esta realización, la energía se proporciona por el sistema de almacenamiento de energía 150 y, por lo tanto, descarga el dispositivo de almacenamiento de energía 152. En una realización, se da prioridad a satisfacer los requisitos de energía de la TRU 26. Esta realización se puede emplear en condiciones en las que la energía de salida del generador 162 y/o el convertidor de energía de generador 164 es menor que la necesaria para operar la TRU 26. Debe apreciarse que, si bien se divulga y emplea un umbral particular del 10 % para las realizaciones descritas, tales valores y descripción son meramente ilustrativos. Son posibles otros valores y aplicaciones para los umbrales. Por ejemplo, en algunos casos, puede ser deseable priorizar el funcionamiento de la TRU 26 de modo que sea aceptable drenar completamente el dispositivo de almacenamiento de energía 152. De forma similar, en otras realizaciones, puede ser deseable modificar la función o reducir el funcionamiento de la TRU 26 para evitar una descarga excesiva del dispositivo de almacenamiento de energía 152.
Con referencia ahora también a la figura 4H, la figura representa un segundo caso de flujos de energía desde el sistema de almacenamiento de energía 150 solo. En esta realización, si la TRU 26 está funcionando, pero el generador 162 y/o el convertidor de energía de generador 164 no funcionan, si el sistema de almacenamiento de energía 150 indica que el dispositivo de almacenamiento de energía 152 muestra un estado de carga que excede un umbral seleccionado, luego, el sistema de gestión de energía 124 dirige la energía a la TRU 26. En una realización, se emplea un umbral del 10 por ciento para el estado de carga del dispositivo de almacenamiento de energía 152. En esta realización, la energía se proporciona por el sistema de almacenamiento de energía 150 y, por lo tanto, descarga el dispositivo de almacenamiento de energía 152. En una realización, se da prioridad a satisfacer los requisitos de energía de la TRU 26. Una vez más, esta realización se puede emplear en condiciones en las que la energía de salida del generador 162 y/o el convertidor de energía de generador 164 es menor que la necesaria para operar la TRU 26. Debe apreciarse que, si bien se divulga y emplea un umbral particular del 10 % para las realizaciones descritas, tales valores y descripción son meramente ilustrativos. Son posibles otros valores y aplicaciones para los umbrales. Por ejemplo, en algunos casos, puede ser deseable priorizar el funcionamiento de la TRU 26 de modo que sea aceptable drenar completamente el dispositivo de almacenamiento de energía 152. De forma similar, en otras realizaciones, puede ser deseable modificar la función o reducir el funcionamiento de la TRU para evitar una descarga excesiva del dispositivo de almacenamiento de energía 152.
En otra realización y modo especializado de funcionamiento y flujo de energía para el sistema TRU 26 y la interfaz de fuente de alimentación 120. En esta realización, conocida como un modo operativo fallido o "cojear a casa", la interfaz de fuente de alimentación 120 está configurada de tal manera que, en modos seleccionados de funcionamiento, la energía se dirige a la TRU 26 desde el tractor o vehículo 22. En una realización, si el dispositivo de almacenamiento de energía 152 muestra un SOC por debajo de un umbral seleccionado, p. ej., <10 % y el generador 162/convertidor de energía de generador 164 no está funcionando pero el sistema TRU 26 está funcionando y requiere energía, la energía de la TRU podría extraerse del sistema de energía del tractor o camión, (es decir, conectado al dispositivo de almacenamiento de energía o generador del tractor/camión). Además, debe apreciarse que las realizaciones descritas, si bien generalmente se refieren al generador 162 instalado en la parte del remolque del vehículo, 22, dicha descripción es meramente ilustrativa. En otra realización, el generador 162 u otro generador podría instalarse en un buje o eje de la parte tractora del vehículo 22 sin pérdida de generalidad y seguir siendo completamente aplicable a las realizaciones descritas. En una realización, la energía del tractor/camión puede enrutarse al sistema de gestión de energía a través de un enchufe de red 185. Conectable alternativamente entre la fuente de energía de red 182 y la energía del vehículo. Por ejemplo, durante la operación, cuando el remolque del vehículo 22 está en funcionamiento, por ejemplo, en la entrega, el enchufe de red 185 se conectaría a la toma de fuerza eléctrica del tractor/remolque y actuaría como fuente de red móvil. El controlador TRU 82 estaría programado para determinar si el enchufe de red está activo y, de ser así, extraer energía (o complementar la energía del generador) solo si el SOC del dispositivo de almacenamiento de energía está por debajo del umbral como alternativa para modificar la función o reducir el funcionamiento del sistema TRU 26.
GENERADOR DE CA/CC QUE CARGA EL DISPOSITIVO DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA
Volviendo ahora a la figura 5, ahí se representa una realización de la presente invención y un ejemplo que no está de acuerdo con la presente invención de la arquitectura de la interfaz de fuente de alimentación, en estos casos, indicada como 220, y las diversas fuentes de energía 122 empleadas para alimentar la TRU 26. Las fuentes de energía 122 incluyen un sistema de almacenamiento de energía 150 acoplado operativamente al sistema de gestión de energía 124 y la fuente de energía de red 182. Además, como se ha descrito anteriormente, el generador 162, ya sea directamente y/o a través de un convertidor de energía de generador 164 está operativamente conectado al sistema de almacenamiento de energía 150, y más específicamente al dispositivo de almacenamiento de energía 152. De acuerdo con la presente invención, el generador 162 es un generador de CA 162, el convertidor de energía de generador 164 es un convertidor de CA/CC y está configurado para recibir energía de CA trifásica 163 (p. ej., a tensión de CA V1 , corriente de CA I1 y frecuencia f i ), del generador 162 y convertirla en la tercera energía de CC indicada como 165b que comprende una tensión de CC V3 , una tercera corriente de CC I3. Como alternativa, en un ejemplo que no está de acuerdo con la presente invención, cuando el generador 162 es un generador de CC (indicado en las figuras como 162a, el convertidor de energía de generador, indicado como 164a es un convertidor de CC/CC y configurado para recibir energía de CC indicado como 163a (p. ej., a tensión de CC V1 a , corriente de CC h a ), del generador 162a y convertirla en la tercera energía de CC indicada como 165b que comprende una tensión de CC V3 , una tercera corriente de CC I3.
En cada una de la realización y el ejemplo, la tercera energía de CC 165b se transmite desde el convertidor de energía de generador 164 (o 164a) directamente al sistema de almacenamiento de energía 150. Una vez más, como se ha descrito en el presente documento, el convertidor de energía de generador 164, 164a está configurado para proporcionar la tercera energía de CC 165b en función de los requisitos de la TRU 26 como se describe anteriormente. El convertidor de energía de generador 164, 164a que incluye la función de control de tensión 166 (véase por ejemplo, la figura 3), la función de control de corriente 167 (figura 3), está configurado para facilitar la conversión de CA/CC para el convertidor de energía de generador 164, y asimismo la conversión de Cc /CC para el convertidor de energía de generador 164a de un ejemplo alternativo. Una vez más, el controlador TRU 82 proporciona señales de comando indicadas con 169, 169a a la función de control de tensión 166 y/o a la función de control de corriente 167 respectivamente, basado en los requisitos de consumo de energía de la TRU 26 como se discute más adelante en el presente documento. Como se ha descrito previamente, la función de control de tensión 166 incluye una función de regulación de tensión y está configurada para supervisar la tensión de CA o CC de salida del generador 162 y mantiene una tensión de CC constante fuera de la función de control de tensión 166 para suministrar al sistema de almacenamiento de energía 220 y al dispositivo de almacenamiento de energía 152. La función de control de corriente 167 supervisa y comunica a la t Ru 26 el estado del consumo de corriente del generador 162, 162a. Una vez más, el estado del generador 162, 162a se supervisa por el controlador TRU 82 a través de la línea 172, 172a.
Continuando con la figura 5 y una realización y un ejemplo de la arquitectura de la interfaz de fuente de alimentación 110, 220 y las diversas fuentes de energía 122 empleadas para alimentar la TRU 26 y los componentes de la misma. Como se ha descrito anteriormente, el generador 162, 162a, ya sea directamente y/o a través de un convertidor de energía de generador 164, está conectado operativamente al sistema de almacenamiento de energía 150. El dispositivo de almacenamiento de energía 152 incluye un dispositivo de conmutación eléctrica 158 controlable por el controlador TRU y/o BMS 154 empleado como administrador de energía de CC. El dispositivo de conmutación eléctrica 158 está configurado para conectar los flujos de energía del generador 162/convertidor de energía de generador 164, 164a y la batería del dispositivo de almacenamiento de energía 152 para alimentar la energía de CC 155 según sea necesario al convertidor de CC/CA 156 y al sistema de gestión de energía 124 para satisfacer la demanda de la TRU. A través de este circuito, la demanda de la TRU será satisfecha por toda la energía del generador 162/convertidor de generador 164, 164a, toda la energía de la batería o alguna combinación de energía del generador 262/convertidor de generador 164, 164a y la batería. Por ejemplo, si la demanda de energía de la TRU es menor que la energía del generador disponible, los requisitos de energía de la TRU se cumplen con energía del generador 162/convertidor de generador 164, 164a y cualquier energía restante del generador se dirige a cargar la batería del dispositivo de almacenamiento de energía. El control del circuito eléctrico (a través del BMS 154) gestionará el flujo de entrada y salida de la batería y cumplirá con la demanda de la TRU según sea necesario.
Siguiendo con el sistema de almacenamiento de energía, y más concretamente con el dispositivo de almacenamiento de energía 152, el sistema de almacenamiento de energía 150 transmite energía y recibe energía del sistema de gestión de energía 124 a través del convertidor de CA/CC 156 que funciona como un convertidor de CC/CA. Una vez más, el sistema de almacenamiento de energía 150 incluye, el dispositivo de almacenamiento de energía 152 y el convertidor de CA/CC 156 y, en algunas realizaciones, un sistema de gestión de batería 154. Cuando se opera desde la fuente de energía de red 182, el sistema de gestión de energía 124 proporciona energía de CA trifásica a la TRU 26 como se describe con los flujos de energía anteriores. De forma adicional, según sea necesario, para mantener suficiente carga en el dispositivo de almacenamiento de energía 152, el sistema de gestión de energía 124 también puede dirigir energía de Ca trifásica al convertidor de CA/CC 156 para formular una tensión y corriente de CC para cargar y almacenar energía en el dispositivo de almacenamiento de energía 152. En cambio, cuando la fuente de energía de red 182 no está disponible, el dispositivo de almacenamiento de energía 152 suministra tensión y corriente de CC al convertidor de CA/c C 156 que funciona como un convertidor de CC/CA para suministrar tensión y corriente de CA trifásicas al sistema de gestión de energía 124 para alimentar la TRU 26. Una vez más, la TRU 26 puede operarse desde el sistema de almacenamiento de energía 150 siempre que el estado de carga del dispositivo de almacenamiento de energía 152 supere un umbral seleccionado. El umbral seleccionado puede ser el 10 % del estado de carga. Una vez más, como se ha descrito en el presente documento, el sistema de gestión de batería 154 supervisa el rendimiento del dispositivo de almacenamiento de energía 152. Por ejemplo, supervisa el estado de carga del dispositivo de almacenamiento de energía 152, un estado de salud del dispositivo de almacenamiento de energía 152 y una temperatura del dispositivo de almacenamiento de energía 152. El sistema de gestión de batería 154 y el convertidor de CA/CC 156 están conectados operativamente y se interconectan con el controlador TRU 82. El controlador TRU 82 recibe información sobre el estado del sistema de almacenamiento de energía 150, incluyendo el dispositivo de almacenamiento de energía 152 para proporcionar entradas de control al convertidor de CA/CC 156 para supervisar el dispositivo de almacenamiento de energía, 152, controlar las tasas de carga y descarga para el dispositivo de almacenamiento de energía 152 y similares.
Como se ha descrito en el presente documento, los ejemplos del dispositivo de almacenamiento de energía 152 pueden incluir un sistema de batería (p. ej., una batería o banco de baterías), celdas de combustible y otros dispositivos capaces de almacenar y producir energía eléctrica que puede ser corriente continua (CC). Si el sistema de almacenamiento de energía 150 incluye un sistema de batería para el dispositivo de almacenamiento de energía 152, el sistema de batería puede tener un potencial de tensión dentro de un rango de aproximadamente doscientos voltios (200 V) a aproximadamente seiscientos voltios (600 V). El dispositivo de almacenamiento de energía 152 puede estar contenido dentro de la estructura 27 de la TRU 26. El dispositivo de almacenamiento de energía 152 puede estar ubicado con la TRU 26, sin embargo, son posibles otras configuraciones. El dispositivo de almacenamiento de energía 152 puede estar ubicado con el contenedor 24 tal como, por ejemplo, debajo del compartimento de carga 40. De forma similar, el convertidor de CA/CC 156 puede estar ubicado con el contenedor 24 tal como, por ejemplo, debajo del compartimento de carga 40, sin embargo, puede ser deseable tener el convertidor de CA/CC 156 muy cerca del sistema de gestión de energía 124 y/o la TRU 26 y el controlador TRU 82. Se apreciará que, mientras que las ubicaciones particulares se describen con respecto a la conexión y colocación de componentes seleccionados, incluido el dispositivo de almacenamiento de energía 152 y/o el convertidor de CA/CC 156, dichas descripciones son meramente ilustrativas y no pretenden ser limitativas. La ubicación, disposición y configuración variada de los componentes es posible y está dentro del alcance de la presente invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Continuando con la figura 5, como se ha descrito antes, la interfaz de fuente de alimentación 220 puede incluir interfaces a varias fuentes de energía 122 gestionadas y supervisadas por el sistema de gestión de energía 124. El sistema de gestión de energía 124 gestiona y determina los flujos de energía eléctrica en la interfaz de fuente de alimentación 220 en función de las necesidades operativas de la TRU 26 y las capacidades de los componentes en la interfaz de fuente de alimentación 220, (p. ej., generador 162, 162a, convertidor de energía de generador 164, 164a, dispositivo de almacenamiento de energía 152, fuente de energía de red 182, y similares. El sistema de gestión de energía 124 está configurado para determinar el estado de varias fuentes de energía 122, controlar su funcionamiento y dirigir la energía hacia y/o desde las varias fuentes de energía 122 y similares, basado en varios requisitos operativos de la TRU 26. En una realización, el controlador TRU 82 recibe varias señales indicativas del estado operativo de la TRU 26 y determina los requisitos de energía para el sistema TRU 26 en consecuencia y dirige la interfaz de fuente de alimentación 220 y específicamente el sistema de gestión de energía 124 para dirigir la energía en consecuencia para abordar los requisitos de la TRU 26. En una realización, el controlador TRU 82 supervisa la RAT y, opcionalmente, la SAT medida por los sensores de temperatura 142 y 146 respectivamente. El controlador TRU 82 estima los requisitos de energía para la TRU 26 en función de la rAt (entre otros) y proporciona comandos de acuerdo con los diversos componentes de la interfaz de fuente de alimentación 220 y específicamente el sistema de gestión de energía 124, el sistema de almacenamiento de energía 150 y el convertidor de energía de generador 164 para gestionar la generación, conversión y enrutamiento de energía en la interfaz de fuente de alimentación 220 y el sistema TRU 26.
SISTEMA DE GESTIÓN DE ENERGÍA CON CONVERTIDOR DE CA/CC
Volviendo ahora a la figura 6, ahí se representa una realización de la presente invención y un ejemplo que no está de acuerdo con la presente invención de la arquitectura de la interfaz de fuente de alimentación, en estos casos, indicada como 320, y las diversas fuentes de energía 122 empleadas para alimentar la TRU 26. Las fuentes de energía 122 incluyen un sistema de almacenamiento de energía 150 acoplado operativamente al sistema de gestión de energía 124a, que es similar al sistema de gestión de energía 124 de las realizaciones anteriores, pero incluyendo funciones y características adicionales, y la fuente de energía de red 182. Además, como se ha descrito anteriormente, el generador 162, ya sea directamente y/o a través de un convertidor de energía de generador 164 está operativamente conectado al sistema de almacenamiento de energía 150, y más específicamente al dispositivo de almacenamiento de energía 152. De acuerdo con la presente invención, el generador 162 es un generador de CA 162, el convertidor de energía de generador 164 es un convertidor de CA/CC y está configurado para recibir energía de CA trifásica 163 (p. ej., a tensión de CA V1 , corriente de CA I1 y frecuencia f i ), del generador 162 y convertirla en la tercera energía de Cc indicada como 165b que comprende una tensión de CC V3 , una tercera corriente de CC I3. Como alternativa, en un ejemplo que no está de acuerdo con la presente invención, cuando el generador 162 es un generador de CC (indicado en las figuras como 162a, el convertidor de energía de generador, indicado como 164a es un convertidor de CC/CC y configurado para recibir energía de CC indicado como 163a (p. ej., a tensión de CC V1 a , corriente de CC h a ), del generador 162a y convertirla en la tercera energía de CC indicada como 165b que comprende una tensión de CC V3 , una tercera corriente de CC I3.
En cada una de la realización y el ejemplo, la tercera energía de CC 165b se transmite desde el convertidor de energía de generador 164 (o 164a) directamente al sistema de almacenamiento de energía 150. Una vez más, como se ha descrito en el presente documento, el convertidor de energía de generador 164, 164a está configurado para proporcionar la tercera energía de CC 165b en función de los requisitos de la TRU 26 como se describe anteriormente. El convertidor de energía de generador 164, 164a que incluye la función de control de tensión 166 (véase por ejemplo, la figura 3), la función de control de corriente 167 (figura 3), está configurado para facilitar la conversión de CA/CC para el convertidor de energía de generador 164, y asimismo la conversión de CC/CC para el convertidor de energía de generador 164a de un ejemplo alternativo. Una vez más, el controlador TRU 82 proporciona señales de comando indicadas con 169, 169a a la función de control de tensión 166 y/o a la función de control de corriente 167 respectivamente, basado en los requisitos de consumo de energía de la TRU 26 como se discute más adelante en el presente documento. Como se ha descrito previamente, la función de control de tensión 166 incluye una función de regulación de tensión y está configurada para supervisar la tensión de CA o CC de salida del generador 162 y mantiene una tensión de CC constante fuera de la función de control de tensión 166 para suministrar al sistema de almacenamiento de energía 320 y al dispositivo de almacenamiento de energía 152. La función de control de corriente 167 supervisa y comunica a la t Ru 26 el estado del consumo de corriente del generador 162, 162a. Una vez más, el estado del generador 162, 162a se supervisa por el controlador TRU 82 a través de la línea 172, 172a.
Continuando con la figura 6 y una realización y un ejemplo de la arquitectura de la interfaz de fuente de alimentación 110, 320 y las diversas fuentes de energía 122 empleadas para alimentar la TRU 26 y los componentes de la misma. Como se ha descrito anteriormente, el generador 162, 162a, ya sea directamente y/o a través de un convertidor de energía de generador 164, está conectado operativamente al sistema de almacenamiento de energía 150. El dispositivo de almacenamiento de energía 152 incluye un dispositivo de conmutación eléctrica 158 controlable por el controlador TRU y/o BMS 154 empleado como administrador de energía de CC. El dispositivo de conmutación eléctrica 158 está configurado para conectar los flujos de energía del generador 162/convertidor de energía de generador 164, 164a y la batería del dispositivo de almacenamiento de energía 152 para alimentar la energía de CC 155 según sea necesario al convertidor de CC/CA 156 y al sistema de gestión de energía 124 para satisfacer la demanda de la TRU. A través de este circuito, la demanda de la TRU será satisfecha por toda la energía del generador 162/convertidor de generador 164, 164a, toda la energía de la batería o alguna combinación de energía del generador 262/convertidor de generador 164,164a y la batería. Por ejemplo, si la demanda de energía de la TRU es menor que la energía del generador disponible, los requisitos de energía de la TRU se cumplen con energía del generador 162/convertidor de generador 164,164a y cualquier energía restante del generador se dirige a cargar la batería del dispositivo de almacenamiento de energía. El control del circuito eléctrico (a través del BMS 154) gestionará el flujo de entrada y salida de la batería y cumplirá con la demanda de la TRU según sea necesario.
Continuando con la figura 6 y una realización y un ejemplo de la arquitectura de la interfaz de fuente de alimentación, 320 y las diversas fuentes de energía 122 empleadas para alimentar la TRU 26 y los componentes de la misma. Como se ha descrito anteriormente, el generador 162, 162a, ya sea directamente y/o a través de un convertidor de energía de generador 164, está operativamente conectado al sistema de almacenamiento de energía 150, y más específicamente al dispositivo de almacenamiento de energía 152. El sistema de almacenamiento de energía 150 transmite energía y recibe energía del sistema de gestión de energía 124a. Una vez más, el sistema de almacenamiento de energía 150 incluye el dispositivo de almacenamiento de energía 152 y el convertidor de CA/CC 156 y, en algunas realizaciones, un sistema de gestión de batería 154. Cuando se opera desde la fuente de energía de red 182, el sistema de gestión de energía 124a proporciona energía de CA trifásica a la TRU 26 como se describe con los flujos de energía anteriores. De forma adicional, según sea necesario, para mantener suficiente carga en el dispositivo de almacenamiento de energía 152, el sistema de gestión de energía 124a también puede dirigir energía de CA trifásica al convertidor de CA/CC 156 para formular una tensión y corriente de CC para cargar y almacenar energía en el dispositivo de almacenamiento de energía 152. En cambio, cuando la fuente de energía de red 182 no está disponible, el dispositivo de almacenamiento de energía 152 suministra tensión y corriente de CC al convertidor de CA/Cc 156 que funciona como un convertidor de CC/CA para suministrar tensión y corriente de CA trifásicas al sistema de gestión de energía 124 para alimentar la TRU 26. Una vez más, la TRU 26 puede operarse desde el sistema de almacenamiento de energía 150 siempre que el estado de carga del dispositivo de almacenamiento de energía 152 supere un umbral seleccionado. El umbral seleccionado puede ser el 10 % del estado de carga. Una vez más, como se ha descrito en el presente documento, el sistema de gestión de batería 154 supervisa el rendimiento del dispositivo de almacenamiento de energía 152. Por ejemplo, supervisa el estado de carga del dispositivo de almacenamiento de energía 152, un estado de salud del dispositivo de almacenamiento de energía 152 y una temperatura del dispositivo de almacenamiento de energía 152. El sistema de gestión de batería 154 y el convertidor de Ca /CC 156 están conectados operativamente y se interconectan con el controlador TRU 82. El controlador TRU 82 recibe información sobre el estado del sistema de almacenamiento de energía 150, incluyendo el dispositivo de almacenamiento de energía 152 para proporcionar entradas de control al convertidor de CA/Cc 156 para supervisar el dispositivo de almacenamiento de energía, 152, controlar las tasas de carga y descarga para el dispositivo de almacenamiento de energía 152 y similares.
Como se describió anteriormente con respecto a las diversas realizaciones y ejemplos en el presente documento, los ejemplos del dispositivo de almacenamiento de energía 152 pueden incluir un sistema de batería (p. ej., una batería o banco de baterías), celdas de combustible y otros dispositivos capaces de almacenar y generar energía eléctrica que puede ser corriente continua (DC) como se describe en el presente documento.
Continuando con la figura 6, como se ha descrito antes, la interfaz de fuente de alimentación 320 puede incluir interfaces a varias fuentes de energía 122 gestionadas y supervisadas por el sistema de gestión de energía 124a. El sistema de gestión de energía 124 gestiona y determina los flujos de energía eléctrica en la interfaz de fuente de alimentación 320 en función de las necesidades operativas de la TRU 26 y las capacidades de los componentes en la interfaz de fuente de alimentación 320, (p. ej., generador 162, 162a, convertidor de energía de generador 164, 164a, dispositivo de almacenamiento de energía 152, fuente de energía de red 182, y similares. El sistema de gestión de energía 124a está configurado para determinar el estado de varias fuentes de energía 122, controlar su funcionamiento y dirigir la energía hacia y/o desde las varias fuentes de energía 122 y similares, basado en varios requisitos operativos de la TRU 26. Además, el sistema de gestión de energía 124a también puede incluir un convertidor de CA/CC 128 configurado para recibir la tensión de CA trifásica entrante 157 y convertir una parte de la misma en una tensión de CC 129 para facilitar el mantenimiento, configuración y operación de la TRU 26. La adición del convertidor de CA/CC 128 elimina la necesidad de una batería de TRU separada para mantener el funcionamiento del controlador TRU 82. Además, la tensión de CC generada por el convertidor de Ca /CC 129 también se emplea para alimentar sensores y componentes seleccionados del sistema TRU 26. Ventajosamente, generar la energía de CC de baja tensión necesaria en los sistemas de gestión de energía simplifica el cableado y el enrutamiento del sistema TRU 26 y la interfaz de fuente de alimentación 320 al eliminar un conjunto adicional de cableado de CC desde el dispositivo de almacenamiento de energía 152 más allá del cableado que va al convertidor de CA/CC 156. De lo contrario, el sistema de gestión de energía 124a requeriría dos conjuntos de cableado de CC (un conjunto de alta tensión dirigido al convertidor de CA/CC 156 y un conjunto de baja tensión dirigido opcionalmente a la TRU directamente) fuera del dispositivo de almacenamiento de energía en comparación con solo el cableado de CC único en las realizaciones descritas.
El controlador TRU 82 puede recibir varias señales indicativas del estado operativo de la TRU 26 y determina los requisitos de energía para el sistema TRU 26 en consecuencia y dirige la interfaz de fuente de alimentación 320 y específicamente el sistema de gestión de energía 124a para dirigir la energía en consecuencia para abordar los requisitos de la TRU 26. En una realización, el controlador TRU 82 supervisa la RAT y, opcionalmente, la SAT medida por los sensores de temperatura 142 y 146 respectivamente. El controlador TRU 82 estima los requisitos de energía para la TRU 26 en función de la RAT (entre otros) y proporciona comandos de acuerdo con los diversos componentes de la interfaz de fuente de alimentación 320 y específicamente el sistema de gestión de energía 124, el sistema de almacenamiento de energía 150 y el convertidor de energía de generador 164 para gestionar la generación, conversión y enrutamiento de energía en la interfaz de fuente de alimentación 320 y el sistema TRU 26.
La TRU 26 puede incluir además una fuente de energía renovable 110 (figura 1) configurada para recargar las baterías del dispositivo de almacenamiento de energía 152. Una realización de una fuente de energía renovable 110 pueden ser paneles solares montados, por ejemplo, en el exterior de la pared superior 30 del contenedor 24 (véase también la figura 1). Por ejemplo, la fuente de energía renovable 110 podría generar toda o una parte de la energía de CC de baja tensión necesaria para el controlador TRU 82. Una vez más, dicha configuración simplifica el cableado y el enrutamiento del diseño del sistema al eliminar un conjunto adicional de cableado de CC desde el dispositivo de almacenamiento de energía 152 más allá del cableado de HV que va al convertidor de CA/CC 156.
Los beneficios de la presente divulgación en comparación con los sistemas más tradicionales incluyen que no hay transporte de combustible, sistema de combustible y consumo de combustible, y una unidad de refrigeración que emite menos ruido y sin subproductos de la combustión. Lo que es más, la presente divulgación incluye un dispositivo de almacenamiento de energía que se recarga conveniente y eficientemente para satisfacer las demandas de energía de la unidad de refrigeración.
Como se ha descrito anteriormente, las realizaciones pueden ser en forma de procesos y dispositivos implementados por el procesador para practicar esos procesos, tal como un procesador. Las realizaciones también pueden ser en forma de código de programa informático que contiene instrucciones incorporadas en medios tangibles, tal como el almacenamiento en la nube en red, tarjetas SD, memorias externas, disquetes, CD ROM, discos duros o cualquier otro medio de almacenamiento legible por ordenador, en donde, cuando el código del programa informático es cargado y ejecutado por un ordenador, el ordenador se convierte en un dispositivo para practicar las realizaciones. Las realizaciones también pueden ser en forma de código de programa informático, por ejemplo, ya sea almacenado en un medio de almacenamiento, cargado en y/o ejecutado por un ordenador, o transmitido a través de algún medio de transmisión, cargado en y/o ejecutado por un ordenador, o transmitido a través de algún medio de transmisión, tal como sobre cableado eléctrico o cableado, mediante fibra óptica, o mediante radiación electromagnética, en donde, cuando el código del programa informático se carga y se ejecuta por un ordenador, el ordenador se convierte en un dispositivo para practicar las realizaciones. Cuando se implementa en un microprocesador de propósito general, los segmentos de código del programa informático configuran el microprocesador para crear circuitos lógicos específicos.
El término "aproximadamente" pretende incluir el grado de error asociado con la medición de la cantidad particular en función del equipo disponible en el momento de presentar la solicitud. Por ejemplo, "aproximadamente" puede incluir un rango de ± 8 % o 5 %, o 2 % de un valor dado.
La terminología utilizada en el presente documento tiene la finalidad de describir realizaciones particulares solamente, y no pretende limitar la presente divulgación. Como se usa en el presente documento, las formas en singular "un", "uno/a" y "el/la" están destinadas a incluir también las formas plurales, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Se entenderá, además, que los términos "comprende" y/o "comprendiendo", cuando se usan en esta memoria descriptiva, especifican la presencia de características declaradas, elementos integrantes, etapas, operaciones, elementos y/o componentes expresados, pero no excluyen la presencia o adición de una o varias características adicionales, elementos integrantes, etapas, operaciones, componentes de elementos y/o grupos de los mismos.
Si bien la presente invención se ha descrito con referencia a una realización o realizaciones de ejemplo, los expertos en la técnica entenderán que se pueden realizar diversos cambios y se pueden sustituir elementos equivalentes por elementos de los mismos sin apartarse del alcance de la presente invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas. De forma adicional, se pueden hacer muchas modificaciones para adaptar una situación o material particular a las enseñanzas de la presente invención sin apartarse del alcance de las reivindicaciones. Por lo tanto, se pretende que la presente invención no se limite a la realización particular divulgada como el mejor modo contemplado para llevar a cabo esta presente invención, pero que la presente invención incluirá todas las realizaciones que caigan dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Una unidad de refrigeración de transporte, TRU, (26) y sistema de energía que comprenden:
un compresor (58) configurado para comprimir un refrigerante, teniendo el compresor (58) un motor compresor (60) configurado para accionar el compresor (58);
un intercambiador de calor de evaporador (76) acoplado operativamente al compresor (58);
un ventilador evaporador (78) configurado para proporcionar flujo de aire de retorno (134) desde una entrada de aire de retorno (136) y hacer fluir el flujo de aire de retorno (134) sobre el intercambiador de calor de evaporador (76); un sensor de temperatura del aire de retorno, RAT, (142) dispuesto en el flujo de aire de retorno (134) y configurado para medir la temperatura del flujo de aire de retorno (134);
un controlador TRU (82) conectado operativamente al sensor RAT (142) y configurado para ejecutar un proceso para determinar un requisito de energía de CA para la TRU (26) en función de al menos la RAT;
un convertidor de energía de generador (164), el convertidor de energía de generador (164) configurado para recibir una energía de CA trifásica de generador (163) proporcionada por un generador de CA (162) y transmitir una segunda energía de CC (165b);
un sistema de almacenamiento de energía (150) configurado para recibir la segunda energía de CC (165b) y proporcionar una primera energía de CA trifásica (157) y recibir una segunda energía de CA trifásica (157); y un sistema de gestión de energía (124) configurado para recibir la primera energía de CA trifásica (157) y dirigir al menos una parte de la primera energía de CA trifásica (157) a la TRU (26) en función al menos en parte del requisito de energía de CA;
en donde el sistema de almacenamiento de energía (150) comprende:
un dispositivo de almacenamiento de energía (152);
un dispositivo de conmutación (158); y
al menos uno de un convertidor de CC/CA (156) configurado para proporcionar la primera energía de CA trifásica (157) al sistema de gestión de energía (124) en función al menos en parte del requisito de energía de CA y un convertidor de CA/CC (156) configurado para recibir la segunda energía de CA trifásica (157) para alimentar el dispositivo de almacenamiento de energía (152).
2. La TRU (26) y el sistema de energía de la reivindicación 1, incluyendo además una fuente de energía de red (182) configurada para proporcionar energía de CA trifásica de red al sistema de gestión de energía (124).
3. La TRU (26) y el sistema de energía de la reivindicación 1, en donde el convertidor de energía de generador (164) incluye un convertidor de CA/CC y la energía de CA trifásica de generador (163) muestra una primera tensión de CA (V1 ) y una primera corriente de CA (I1 ) a una primera frecuencia (f i ), y la segunda energía de CC (165b) muestra una segunda tensión de CC (V3 ) y una segunda corriente de CC (I3 ).
4. La TRU (26) y el sistema de energía de la reivindicación 1, en donde el convertidor de energía de generador (164) está conectado operativamente al controlador TRU (82), incluyendo el convertidor de energía de generador (164) una función de control de tensión (166), una función de control de corriente (167), en donde al menos la función de control de tensión (166) responde al menos en parte al requisito de energía de CA.
5. La TRU (26) y el sistema de energía de la reivindicación 1, en donde el dispositivo de conmutación (158) está configurado para dirigir los flujos de energía de CC en el sistema de almacenamiento de energía (150) en función, al menos en parte, del requisito de energía de CA, incluyendo la dirección:
dirigir la segunda energía de CC (165b) a al menos uno del dispositivo de almacenamiento de energía (152) y el convertidor de CC/CA (156);
dirigir la energía de CC (155) desde el dispositivo de almacenamiento de energía (152) al convertidor de CC/CA (156); y
recibir energía de CC (155) del convertidor de CA/CC (156) y proporcionarla al dispositivo de almacenamiento de energía (152);
o
en donde el dispositivo de almacenamiento de energía (152) comprende al menos uno de una batería, célula de combustible y batería de flujo.
6. La TRU (26) y el sistema de energía de la reivindicación 1, que incluye además un sistema de gestión de batería (154) conectado operativamente al controlador TRU (82) y configurado para supervisar al menos un estado de carga del dispositivo de almacenamiento de energía (152).
7. La TRU (26) y el sistema de energía de la reivindicación 6, en donde el convertidor de CC/CA (156) y el convertidor de CA/CC (156) están integrados y en donde el convertidor de CC/CA (156) o el convertidor de CA/CC (156) está conectado operativamente al controlador TRU (82), y configurado para dirigir los flujos de energía al sistema de gestión de energía (124) y desde el sistema de gestión de energía (124) en función al menos en parte de al menos uno del requisito de energía de CA y el estado de carga del dispositivo de almacenamiento de energía (152).
8. La TRU (26) y el sistema de energía de la reivindicación 7, en donde el sistema de gestión de energía (124) está configurado para recibir la primera energía de CA trifásica (157) del sistema de almacenamiento de energía (152) y una energía de CA trifásica de la red desde una conexión de energía de red (185); y proporcionar al menos uno de una energía de CA trifásica seleccionada a la TRU (26) y la segunda energía de Ca trifásica (157) al sistema de almacenamiento de energía (152).
9. La TRU (26) y el sistema de energía de la reivindicación 7, en donde el sistema de gestión de energía (124) comprende un dispositivo de conmutación de control de energía (126), el dispositivo de conmutación de control de energía (126) que responde al controlador TRU (82) y está configurado para dirigir una pluralidad de flujos de energía en la TRU (26) y el sistema de energía, la pluralidad de flujos de energía basada al menos en parte en al menos uno del requisito de energía de CA, un estado de carga del dispositivo de almacenamiento de energía (152) del sistema de almacenamiento de energía (150).
10. La TRU (26) y el sistema de energía de la reivindicación 9, en donde una primera parte de los flujos de energía de la pluralidad de flujos de energía comprende:
recibir una energía de CA trifásica de red desde la red si la fuente de energía de red (182) está funcionando; y dirigir al menos una parte de la energía de CA trifásica de red a la TRU (26) y al sistema de almacenamiento de energía (150) si la TRU (26) está funcionando y el dispositivo de almacenamiento de energía (152) del sistema de almacenamiento de energía (150) muestra un estado de carga inferior a un umbral seleccionado; o
dirigir al menos una parte de la energía de CA trifásica de red a la TRU (26), si la TRU (26) está funcionando y el dispositivo de almacenamiento de energía (152) del sistema de almacenamiento de energía (150) muestra un estado de carga mayor o igual a aproximadamente el umbral seleccionado; o
dirigir al menos una parte de la energía de CA trifásica de red al sistema de almacenamiento de energía (150) si la TRU (26) no está funcionando y el dispositivo de almacenamiento de energía (152) del sistema de almacenamiento de energía (150) muestra un estado de carga inferior a un segundo umbral seleccionado.
11. La TRU (26) y el sistema de energía de la reivindicación 9, en donde una segunda parte de los flujos de energía de la pluralidad de flujos de energía comprende:
recibir una energía de CA trifásica (157) desde el sistema de almacenamiento de energía (150);
recibir una energía de CA trifásica de red desde la fuente de energía de red (182) si la fuente de energía de CA de red está funcionando;
sincronizar y combinar la energía de CA trifásica (157) del sistema de almacenamiento de energía (150) y la energía de CA trifásica de red; y
dirigir la energía de CA trifásica combinada a la TRU (26) si la TRU (26) está funcionando y un dispositivo de almacenamiento de energía (152) del sistema de almacenamiento de energía (150) muestra un estado de carga mayor o igual que aproximadamente otro umbral seleccionado.
12. Un método para generar y dirigir energía a un sistema de unidad de refrigeración de transporte, TRU, (26) que tiene un compresor (58) configurado para comprimir un refrigerante, un intercambiador de calor de evaporador (76) acoplado operativamente al compresor (58); un ventilador evaporador (78) configurado para proporcionar flujo de aire de retorno (134) desde una entrada de aire de retorno (136) y hacer fluir el flujo de aire de retorno (134) sobre el intercambiador de calor de evaporador (76); un sensor de temperatura del aire de retorno, RAT, (142) dispuesto en el flujo de aire de retorno (134) y configurado para medir la temperatura del flujo de aire de retorno (134); y un controlador t Ru (82), comprendiendo el método:
conectar operativamente el sensor RAT (142) al controlador TRU (82);
determinar un requisito de energía de CA para la TRU (26) en función de al menos la RAT;
conectar operativamente un convertidor de energía de generador (164) a un generador de CA (162), el convertidor de energía de generador (164) configurado para recibir la energía de CA trifásica de generador (163) proporcionada por el generador de CA (162) y transmitir una segunda energía de CC (165b);
conectar operativamente un sistema de almacenamiento de energía (150), el sistema de almacenamiento de energía (150) operable para recibir la segunda energía de CC (165b) y una energía de CA trifásica (157), proporcionar la primera energía de CA trifásica (157) y recibir una segunda energía de CA trifásica (157),
en donde el sistema de almacenamiento de energía (150) comprende un dispositivo de almacenamiento de energía (152), un dispositivo de conmutación (158), y al menos uno de un convertidor de CA/CC (156) y un convertidor de CC/CA (156);
conectar operativamente un sistema de gestión de energía (124) al convertidor de energía de generador (164) y la TRU (26), el sistema de gestión de energía (124) configurado para recibir la segunda energía de CA trifásica (157) y para dirigir la energía a la TRU (26) en función al menos en parte del requisito de energía de CA; y
configurar el dispositivo de conmutación (158) para dirigir los flujos de energía de CC en el sistema de almacenamiento de energía (150) en función del requisito de energía de CA, incluyendo la dirección:
aplicar la segunda energía de CC (165b) a al menos uno del dispositivo de almacenamiento de energía (152) y el convertidor de CC/CA (156);
aplicar la energía de CC (155) desde el dispositivo de almacenamiento de energía (152) al convertidor de CC/CA (156); y
recibir energía de CC (155) del convertidor de CA/CC (156) y proporcionarla al dispositivo de almacenamiento de energía (152).
13. El método de la reivindicación 12, que incluye además:
conectar operativamente una fuente de energía de red (182) para proporcionar energía de CA trifásica de red al sistema de gestión de energía (124);
y/o
convertir, por el convertidor de energía de generador (164) la energía de CA trifásica del generador (163) con una primera tensión de CA (V1 ) y una primera corriente de CA (I1 ) a una primera frecuencia (f i ), a la segunda energía de CC (165b) con una segunda tensión de CC (V3 ) y una segunda corriente de CC (I3 ).
14. El método de la reivindicación 12, que incluye además al menos uno de:
proporcionar la primera energía de CA trifásica (157) al sistema de gestión de energía en función al menos en parte del requisito de energía de CA por el convertidor de CC/CA (156) configurado para convertir la energía de CC en la primera energía de CA trifásica (157); y
recibir la segunda energía de CA trifásica (157) del sistema de gestión de energía (126) y convertir la segunda energía de CA trifásica (157) en energía de CC (155) para cargar el sistema de almacenamiento de energía (150).
15. El método de la reivindicación 14, que incluye además dirigir una pluralidad de flujos de energía al sistema TRU (26) con un dispositivo de conmutación de control de energía (126) del sistema de gestión de energía (124), el dispositivo de conmutación de control de energía (126) que responde al controlador TRU (82), la pluralidad de flujos de energía basada al menos en parte en al menos el requisito de energía de CA, un estado de carga del dispositivo de almacenamiento de energía (152) del sistema de almacenamiento de energía (150);
opcionalmente en donde una primera parte de los flujos de energía de la pluralidad de flujos de energía comprende: recibir una energía de CA trifásica de red desde la red si la fuente de energía de red (182) está funcionando; y dirigir al menos una parte de la energía de CA trifásica de red a la TRU (26) y al sistema de almacenamiento de energía (150) si la TRU (26) está funcionando y el dispositivo de almacenamiento de energía (152) del sistema de almacenamiento de energía (150) muestra un estado de carga inferior a un umbral seleccionado; o
dirigir al menos una parte de la energía de CA trifásica de red a la TRU (26), si la TRU (26) está funcionando y el dispositivo de almacenamiento de energía (152) del sistema de almacenamiento de energía (150) muestra un estado de carga mayor o igual a aproximadamente el umbral seleccionado; o
dirigir al menos una parte de la energía de CA trifásica de red al sistema de almacenamiento de energía (150) si la TRU (26) no está funcionando y un dispositivo de almacenamiento de energía (152) del sistema de almacenamiento de energía (150) muestra un estado de carga inferior a un segundo umbral seleccionado;
opcionalmente en donde una segunda parte de los flujos de energía de la pluralidad de flujos de energía comprende: recibir la primera energía de CA trifásica (157) desde el sistema de almacenamiento de energía (150);
recibir una energía de CA trifásica de red desde la fuente de energía de red (182) si la fuente de energía de CA de red está funcionando; y
sincronizar y combinar la primera energía de CA trifásica (157) del sistema de almacenamiento de energía (150) y la energía de CA trifásica de red y
dirigir la energía de CA trifásica combinada a la TRU (26) si la TRU (26) está funcionando y un dispositivo de almacenamiento de energía (152) del sistema de almacenamiento de energía (150) muestra un estado de carga mayor o igual que aproximadamente otro umbral seleccionado.
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