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CN112351907A - 用于运输制冷使用的电池的同时充电/放电 - Google Patents

用于运输制冷使用的电池的同时充电/放电 Download PDF

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CN112351907A
CN112351907A CN201980042615.1A CN201980042615A CN112351907A CN 112351907 A CN112351907 A CN 112351907A CN 201980042615 A CN201980042615 A CN 201980042615A CN 112351907 A CN112351907 A CN 112351907A
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China
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transport refrigeration
refrigeration unit
power
bank
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CN201980042615.1A
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M·D·萨罗卡
J·J·伯基尔
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Original Assignee
Carrier Corp
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Abstract

一种运输制冷单元，包括：至少一个构件，其由第一储能组和第二储能组构成的储能装置提供功率，其中至少一个构件以操作功率从储能装置汲取电功率；返回空气温度传感器，其用以检测返回空气温度；控制器，其响应于返回空气温度来调节操作功率，其中控制器确定第一储能组的充电状态和第二储能组的充电状态，其中控制器响应于操作功率、第一储能组的充电状态和第二储能组的充电状态选择第一储能组和第二储能组中的至少一个向至少一个构件提供功率。

Description

用于运输制冷使用的电池的同时充电/放电
技术领域
本文中公开的主题大体上涉及运输制冷单元，并且更具体地涉及用于控制运输制冷单元的功率源的环境条件的设备和方法。
背景技术
传统的冷藏货物卡车或冷藏牵引拖车(诸如用于经由海洋、铁路或公路运输货物的那些)是卡车货厢、拖车货厢或货物货厢，其大体上限定了货物隔室，并且修改成包括位于卡车、拖车或货物货厢的一端处的制冷系统。制冷系统典型地包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，其根据已知的制冷剂蒸气压缩循环在封闭的制冷剂回路中由制冷剂管线串联连接。诸如内燃机的动力单元驱动制冷单元的压缩机，并且可为柴油动力、天然气动力或其他类型的发动机。在许多牵引拖车运输制冷系统中，压缩机由发动机轴通过带驱动或由机械轴对轴链接来驱动。在其他系统中，制冷单元的发动机驱动发电机，发电机产生电功率，其继而驱动压缩机。
对于当前的环境趋势，特别是朝效率、声音和环境影响方面期望在运输制冷单元中的改进。对于环境友好的制冷单元，还期望在可靠性、成本和减轻重量方面的改进。
发明内容
根据一个实施例，提供了一种运输制冷单元。该运输制冷单元包括：运输制冷单元的至少一个构件，其由第一储能组和第二储能组构成的储能装置提供功率，其中运输制冷单元的至少一个构件以操作功率从储能装置汲取电功率；返回空气温度传感器，其用以检测返回到运输制冷单元的返回空气的返回空气温度；控制器，其响应于返回空气温度来调节操作功率，其中控制器确定第一储能组的充电状态和第二储能组的充电状态，其中控制器响应于操作功率、第一储能组的充电状态和第二储能组的充电状态选择第一储能组和第二储能组中的至少一个向运输制冷单元的至少一个构件提供功率。
除了以上所描述的一个或多个特征之外，或作为备选，进一步的实施例可包括：第一储能组和第二储能组中的至少一个包括电池系统。
除了以上所描述的一个或多个特征之外，或作为备选，进一步的实施例可包括：当第一储能组不向运输制冷单元的至少一个构件提供功率时，控制器选择第一储能组来由电功率源充电。
除了以上所描述的一个或多个特征之外，或作为备选，进一步的实施例可包括：当第二储能组不向运输制冷单元的至少一个构件提供功率时，控制器选择第二储能组来由电功率源充电。
除了以上所描述的一个或多个特征之外，或作为备选，进一步的实施例可包括：电功率源是轮轴发电机和轮毂发电机中的至少一个。
除了以上所描述的一个或多个特征之外，或作为备选，进一步的实施例可包括：电功率源是轮轴发电机和轮毂发电机中的至少一个。
除了以上所描述的一个或多个特征之外，或作为备选，进一步的实施例可包括：储能装置位于运输制冷单元外。
除了以上所描述的一个或多个特征之外，或作为备选，进一步的实施例可包括：储能装置位于运输制冷单元内。
除了以上所描述的一个或多个特征之外，或作为备选，进一步的实施例可包括：储能装置。
除了以上所描述的一个或多个特征之外，或作为备选，进一步的实施例可包括：控制器通过开关装置电连接至储能装置，该开关装置在第一储能组和第二储能组之间切换从运输制冷单元的至少一个构件汲取的功率。
根据另一个实施例，提供了一种操作运输制冷单元的方法。该方法包括：使用由第一储能组和第二储能组构成的储能装置向运输制冷单元的至少一个构件提供功率，其中运输制冷单元的至少一个构件以操作功率从储能装置汲取电功率；使用返回空气温度传感器检测返回到运输制冷单元的空气的返回空气温度；确定第一储能组的充电状态和第二储能组的充电状态；以及响应于操作功率、第一储能组的充电状态和第二储能组的充电状态选择第一储能组和第二储能组中的至少一个向运输制冷单元的至少一个构件提供功率。
除了以上所描述的一个或多个特征之外，或作为备选，进一步的实施例可包括：第一储能组和第二储能组中的至少一个包括电池系统。
除了以上所描述的一个或多个特征之外，或作为备选，进一步的实施例可包括：当第一储能组不向运输制冷单元的至少一个构件提供功率时，选择第一储能组来由电功率源充电。
除了以上所描述的一个或多个特征之外，或作为备选，进一步的实施例可包括：当第二储能组不向运输制冷单元的至少一个构件提供功率时，选择第二储能组来由电功率源充电。
除了以上所描述的一个或多个特征之外，或作为备选，进一步的实施例可包括：电功率源是轮轴发电机和轮毂发电机中的至少一个。
除了以上所描述的一个或多个特征之外，或作为备选，进一步的实施例可包括：电功率源是轮轴发电机和轮毂发电机中的至少一个。
除了以上所描述的一个或多个特征之外，或作为备选，进一步的实施例可包括：储能装置位于运输制冷单元外。
除了以上所描述的一个或多个特征之外，或作为备选，进一步的实施例可包括：储能装置位于运输制冷单元内。
除了以上所描述的一个或多个特征之外，或作为备选，进一步的实施例可包括：运输制冷单元进一步包括储能装置。
除了以上所描述的一个或多个特征之外，或作为备选，进一步的实施例可包括：控制器通过开关装置电连接至储能装置，该开关装置在第一储能组和第二储能组之间切换从运输制冷单元的至少一个构件汲取的功率。
本公开的实施例的技术效果包括联接到储能装置并由该储能装置提供功率的运输制冷单元，该储能装置具有在充电与向运输制冷单元提供功率之间交替的两个储能组。
除非另外明确地指示，否则前述特征和元件可在无排他性的情况下以各种组合来组合。鉴于下列描述和附图，这些特征和元件及其操作将变得更加显而易见。然而，应该理解的是，下列描述和附图意在本质上是说明性和解释性的而非限制性的。
附图说明
认作是本公开的主题在说明书的结尾处的权利要求中特别指出且明确要求保护。本公开的内容的前述及其他特征和优点从结合附图的下列详细描述变得清楚，其中：
下列描述不应被视为以任何方式进行限制。参考附图，相似的元件编号相似：
图1是根据本公开的实施例的具有无发动机运输制冷单元作为一个非限制性示例的运输制冷系统的透视图；
图2是根据本公开的实施例的无发动机运输制冷单元的示意图；
图3是根据本公开的实施例的运输制冷单元的功率供给接口的框图；以及
图4是示出根据本公开的实施例的操作运输制冷单元的方法的流程图。
具体实施方式
本文通过示例而非限制的方式参考附图给出了所公开的设备和方法的一个或多个实施例的详细描述。
参考图1，示出了本公开的运输制冷系统20。在所示出的实施例中，运输制冷系统20可包括牵引车或载具22、货厢24和无发动机运输制冷单元(TRU)26。货厢24可由载具22拉动。应当理解的是，本文中所描述的实施例可应用到通过铁路、海洋、空运或任何其他合适的货厢装运的装运货厢，因此载具可为卡车、火车、轮船、飞机、直升机等。
载具22可包括驾驶员的室或舱28和发动机42，该发动机是载具22的动力系或驱动系统的部分。发动机42可为推进发动机，其包括但不限于电动马达、内燃发动机或其组合。货厢24可联接到载具22，并且因此被拉动或推进到期望的目的地。拖车可包括顶壁30、与顶壁30相对并与顶壁隔开的底壁32、与彼此隔开并相对的两个侧壁34，以及相对的前壁和后壁36,38，其中前壁36最接近载具22。货厢24可进一步包括在后壁38处或任何其他壁处的门(未示出)。壁30,32,34,36,38一起限定了货物隔室40的边界。典型地，运输制冷系统20用于运输和分配货物，诸如，例如易腐货物和环境敏感的货物(在本文中称为易腐货物)。易腐货物可包括但不限于水果、蔬菜、谷物、豆类、坚果、蛋、乳制品、种子、花卉、肉、家禽、鱼、冰、血、药品，或任何其他需要冷链运输的合适货物。在所示出的实施例中，TRU 26与货厢24相关联以向货物隔室40提供期望的环境参数，诸如，例如温度、压力、湿度、二氧化碳、乙烯、臭氧、光暴露、振动暴露以及其他条件。在进一步的实施例中，TRU 26是能够提供期望的温度和湿度范围的制冷系统。
参考图1和图2，货厢24大体上构造成将货物(未示出)存储在隔室40中。无发动机的TRU 26大体上集成到货厢24中并且可安装到前壁36。通过经由使制冷气流循环进入并通过货厢24的货物隔室40的TRU 26来冷却隔室40，将货物保持在期望的温度。进一步构想和理解的是，TRU 26可应用到任何运输隔室(例如，装运或运输货厢)，并且不一定应用于牵引拖车系统中使用的那些。此外，运输货厢可为载具22的部分，或构造成从货厢24的框架和轮(未示出)上移除，以用于备选装运方式(例如，海运、铁路、飞行等)。
无发动机TRU 26的构件可包括压缩机58、电动压缩机马达60、电能存储装置152、可空气冷却的冷凝器64、冷凝器风扇组件66、接收器68、过滤器干燥器70、换热器72、膨胀阀74、蒸发器76、蒸发器风扇组件78、吸入调制阀80和控制器82，该控制器可包括基于计算机的处理器(例如，微处理器)等，这将在本文中进一步描述。通过在压缩机58处开始，可最好地理解无发动机TRU 26的操作，在该压缩机处，吸入气体(例如，天然制冷剂、氢氟碳化合物(HFC)R-404a、HFC R-134a……等)在吸入端口84处进入压缩机58，并压缩到较高的温度和压力。制冷剂气体从压缩机58在出口端口85处排放，并然后可流入冷凝器64的管86。
流过多个冷凝器盘管鳍片(未示出)和管86的空气将气体冷却至其饱和温度。通过冷凝器风扇组件66的一个或多个风扇88可促进穿过冷凝器64的气流。冷凝器风扇88可由可为电动的风扇组件66的相应冷凝器风扇马达90驱动。通过去除潜热，管86内的制冷剂气体冷凝成高压和高温液体，并流到接收器68，该接收器在低温操作期间为过量的液体制冷剂提供存储。液体制冷剂可从接收器68通过冷凝器64的过冷器换热器92，通过保持制冷剂清洁和干燥的过滤器-干燥器70，然后到增加制冷剂过冷度的换热器72，并最后到膨胀阀74。
当液体制冷剂通过膨胀阀74的孔口时，一些液体汽化成气体(即，闪蒸气体)。来自制冷空间(即，货物隔室40)的返回空气流过蒸发器76的传热表面。当制冷剂流过蒸发器76的多个管94时，剩余的液体制冷剂从返回空气中吸收热量，并且因此汽化且从而冷却返回空气。
蒸发器风扇组件78包括一个或多个蒸发器风扇96，其可由可为电动的相应风扇马达98驱动。通过蒸发器风扇96促进穿过蒸发器76的气流。然后，呈蒸气形式的制冷剂可从蒸发器76流过吸入调制阀80，并流回压缩机58。膨胀阀74可为恒温的或可电气调节的。在实施例中，如所示出的那样，膨胀阀74是恒温的。恒温膨胀阀温包传感器100可位于蒸发器管94的出口附近。温包传感器100意在控制恒温膨胀阀74，从而控制蒸发器管94的出口处的制冷剂过热。恒温膨胀阀74可为与TRU控制器82通信的电子膨胀阀。控制器82可响应于在蒸发器76的出口处的温度和压力测量而将阀定位。进一步构想和理解的是，以上大体上描述了一种单级蒸气压缩系统，其可用于诸如R-404a和R-134a的HFC以及诸如丙烷和氨的天然制冷剂。也可应用使用二氧化碳(CO2)制冷剂的其他制冷剂系统，并且其可为两级蒸气压缩系统。
旁通阀(未示出)可促进制冷剂的闪蒸气体绕过蒸发器76。这将允许蒸发器盘管充满液体并完全'润湿'以改善传热效率。借助CO2制冷剂，可将这种旁通闪蒸气体重新引入到两级压缩机58的中间级中。
压缩机58和压缩机马达60可经由相互连接的驱动轴102链接。压缩机58、压缩机马达60和驱动轴102可全部密封在公共壳体104内。压缩机58可为单个压缩机。该单个压缩机可为两级压缩机、涡旋式压缩机或适于压缩HFC或天然制冷剂的其他压缩机。天然制冷剂可为CO2、丙烷、氨或可包括大约为一(1)的全球变暖潜能(GWP)的任何其他天然制冷剂。
继续图2(继续参考图1)。图2还示出了通过TRU 26和货物隔室40的气流。借助于TRU 26使气流循环进入并通过和离开货厢24的货物隔室40。返回气流134从货物隔室40通过返回空气进口136流入TRU 26，并经由风扇96穿过蒸发器76，因此将返回气流134调节到选择的或预定的温度。调节的返回气流134(现在称为供给气流138)通过制冷单元出口140供给到货厢24的货物隔室40中，在一些实施例中，该制冷单元出口位于货厢24的顶壁30附近。供给气流138冷却货厢24的货物隔室40中的易腐货物。将认识到的是，例如当外部温度非常低时，TRU 26可进一步反向操作以使货厢24变暖。
返回空气温度传感器142(即，热敏电阻、热电偶、RTD等)放置在气流中、在蒸发器76上、在返回空气进口136处等，以监测来自货物隔室40的返回气流134的温度。指示返回气流温度(表示为RAT)的传感器信号经由线路144可操作地连接到TRU控制器82以促进TRU 26的控制和操作。同样，供给空气温度传感器146放置在供给气流138中、在蒸发器76上、在制冷单元出口140处，以监测引引导到货物隔室40中的供给气流138的温度。同样，指示供给气流温度(表示为SAT 14)的传感器信号经由线路148可操作地连接到TRU控制器82以促进TRU26的控制和操作。
现在参考图2和图3，还继续参考图1，TRU 26可包括功率供给接口或与功率供给接口可操作地对接，该功率供给接口大体上作为120示出。功率供给接口120可包括到各种功率源的接口(大体上表示为122)，并且更具体地如本文中下面用于TRU 26及其构件的那样。在实施例中，功率源122可包括但不限于储能装置152、发电机162和电网功率182。功率源122的每个可配置成选择性地为TRU 26的至少一个构件提供功率，TRU 26的至少一个构件包括压缩机马达60、冷凝器风扇马达90、蒸发器风扇马达98、控制器82以及TRU 26的其他构件99(其可包括各种螺线管和/或传感器)。例如，控制器82通过各种路径108上的一系列数据和命令信号可根据TRU 26的冷却需要来控制对电动马达60,90,98的功率的施加。
无发动机TRU 26可包括AC或DC架构，其选择的构件采用交流(AC)，而其他构件采用直流(DC)。例如，在实施例中，马达60,90,98可配置为AC马达，而在其他实施例中，马达60,90,98可配置为DC马达。当功率源122向TRU 26供给功率时，功率源122的操作可由功率管理系统124管理和监测。功率管理系统124配置成基于TRU 26的各种需求来确定各种功率源122的状态，控制它们的操作，以及将功率引导到各种功率源122等和从各种功率源等引导功率。在实施例中，TRU控制器82接收指示TRU 26的操作状态的各种信号，并相应地确定TRU系统26的功率需求，并引导功率供给接口120，且特别是功率管理系统124，以相应地引导功率来解决TRU 26的需求。在实施例中，如由返回空气温度传感器142和供给空气温度传感器146分别测量的那样，TRU控制器监测RAT，并可选地监测SAT。TRU控制器82基于RAT(以及其他)来估计TRU 26的功率需求，并相应地向功率供给接口120的各个构件且特别是功率管理系统124、储能系统150和发电机功率转换器164提供命令，以管理功率供给接口120和TRU系统26中的功率的产生、转换和路由。
将TRU 26控制到由TRU 26的用户提供的温度设定点指令。TRU控制器82可响应于测量的RAT和设定点值来确定估计的功率需求。例如，如果(RAT设定点)高于第一阈值(即，＞10deg F)，则需要TRU 26的全功率(即，在一定电压下，最大安培是已知的)。如果(RAT设定点)在第一阈值和第二阈值之间，则限制电流(在电压下)以实现中等功率(即，50％功率)。如果(RAT设定点)在第二阈值以下，则限制电流(在电压下)以实现最小功率(即，20％功率)。
关于开关功率，TRU控制器82知道TRU 26是否接通以及用于TRU 26的操作需要什么功率。在TRU控制器82还可编程，以了解是否电网功率182是否可用。如果电网功率182可用，TRU 26处于打开状态，并且储能装置152的充电状态指示储能装置152已充满电，则电网功率182将满足TRU 26的功率需求。如果电网功率182可用，TRU 26处于打开状态，并且储能装置152未充满电，则TRU 26的功率需求将作为第一优先级得到满足，且然后作为第二优先级激活DC/AC逆变器156以将必要的充电安培提供到储能装置152。如果电网功率182可用，TRU 26关闭并且储能装置152未充满电，那么将激活DC/AC逆变器156以将必要的充电安培提供到储能装置152。如果电网功率182不可用，则TRU 26的全部功率需求由储能装置152满足。
TRU控制器82配置成根据运输制冷系统20的操作需要来控制TRU 26中的构件以及功率供给接口120的构件。TRU控制器82通信地联接到DC/AC转换器156、电池管理系统154、DC/DC转换器164和开关装置180，使得当运输制冷系统20在运动中时，转换器164,156和储能装置152的操作通过使储能组152a中的一个放电并从发电机162给另一储能组152b充电来满足TRU 26的功率需求。
开关装置180直接地和/或经由发电机功率转换器164从发电机162接收功率。在实施例中，功率管理系统124可为独立单元、与发电机功率转换器164集成和/或与TRU 26集成。发电机162可为轮轴发电机和轮毂发电机中的至少一个，该轮轴发电机和轮毂发电机安装配置成在运输制冷系统20在运动中时回收旋转能并将该旋转能转化成电能，例如，诸如当载具22的轮轴由于加速、巡航或制动而旋转时。轮轴发电机可安装在载具22的轮轴上，并且轮毂发电机可安装在载具22的轮上。在实施例中，发电机162可为DC，该DC提供包括DC电压(表示为V1)和DC电流(表示为I1)的第一DC功率163。在一个或多个实施例中，发电机功率转换器164产生包括DC电压VC，第二DC电流IC的第二DC功率165。可将该第二DC功率165传输到储能装置152中以对第一储能组152a和第二储能组152b中的至少一个充电，这将在以下进一步论述。在另一个实施例中应理解的是，发电机162可产生AC功率，从而提供AC电压、AC电流和频率(表示为V1',I1',f1')。该AC功率由AC/DC转换器(例如，代替图3的DC/DC转换器164的AC/DC转换器)转换成DC，用于经由开关装置180传输到储能装置152中。
继续图3以及功率供给接口120的架构和用来为TRU 26及其构件提供功率的各种功率源122。在实施例中，功率源122中的一个可包括但不限于可操作地联接到功率管理系统124的储能系统150。如本文中所描述的那样，功率管理系统124接收或发送功率的另一功率源122是开关装置180，无论是对储能系统150进行放电还是充电。例如，当操作TRU 26时，开关装置180从储能系统150接收功率，并且当连接电网功率182并且TRU 26关断时将功率发送到储能系统150(即，充电)，或如果TRU 26开启，则作为第二功率优先级。此外，电网功率源182在选择的条件下向功率管理系统124提供三相AC功率。储能系统150向功率管理系统124发送DC功率157并从功率管理系统接收功率。储能系统150可包括但不限于储能装置152、DC/AC转换器156和电池管理系统154。在一个实施例中，功率管理系统124向DC/AC转换器156提供三相AC功率159以配制DC电压和电流以对储能装置152充电和存储能量。相反，在其他实施例中，储能装置152将DC电压和电流157供给到作为DC/AC转换器操作的DC/AC转换器156，以供给用于为TRU 26提供功率的AC功率159。TRU还可包括专用的TRU控制电池85，以为TRU控制器82提供功率。例如，TRU控制电池85可包括12V或24V铅酸(DC)电池，以向TRU控制器82提供功率。来自TRU控制电池85的功率还根据需要用于支持传感器和阀的操作。
电池管理系统154监测储能装置152的性能。例如，监测储能装置152的充电状态、储能装置152的健康状态以及储能装置152的温度。储能装置152的示例可包括电池系统(例如，电池或电池组)、燃料电池、液流电池以及能够存储和输出可为DC的电能的其他装置。如2018年1月11日提交的申请序列号为62/616,077的美国专利申请中所描述的那样，储能装置152可包括电池系统，该电池系统可采用组织成电池组的多个电池，冷却空气可以流过该电池组用于电池温度控制，该美国专利申请的内容以其全部并入本文。在实施例中，储能装置152可包括第一储能组152a和第二储能组152b。
BMS 154配置成检测第一储能组152a的充电状态和第二储能组152b的充电状态，并将第一储能组152a的充电状态和第二储能组154的充电状态传输到TRU控制器82。基于由返回空气温度传感器142检测的返回空气温度，TRU控制器82配置成确定TRU 26所需的操作功率144a。操作功率可包括操作电压V2、操作电流I2和操作频率f2。TRU控制器82配置成响应于由返回空气温度传感器142检测的返回空气温度来调节TRU 26的操作功率。TRU控制器82还配置成确定第一储能组152a的充电状态和第二储能组152b的充电状态，这可通过接触BMS 154来完成。TRU控制器82响应于操作功率144a、第一储能组152a的充电状态和第二储能组152b的充电状态，选择第一储能组152a和第二储能组152b中的至少一个来为TRU 26的至少一个构件提供功率。第一储能组152a和第二储能组152b中的至少一个也可用于为TRU26的至少一个构件提供功率，TRU的至少一个构件包括但不限于压缩机马达60、冷凝器风扇马达90、蒸发器风扇马达92、除霜加热器(如果存在于某些TRU配置中)和/或TRU 26的蒸气压缩回路中需要AC功率来操作的任何其他构件。在实施例中，第一储能组152a和第二储能组152b中的仅一个可单次为TRU 26的构件提供功率。
TRU控制器82可与开关装置180电子通信，该开关装置在第一储能组152a和第二储能组152b之间主动地切换从TRU 26的构件汲取的功率。例如，如果储能组152a,152b中的一个在选择的充电状态(例如20％)以下，那么TRU控制器82命令开关装置180从处于高于选择的充电状态(例如20％)的充电状态的储能组152a,152b取得用于TRU 26的操作功率。TRU控制器82可配置成利用开关装置180在储能组152a,152b之间进行切换，因而储能组152a,152b均不下降到选择的充电状态以下。TRU控制器82可配置成利用开关装置180在储能组152a,152b之间进行切换，因而储能组152a,152b均不充电超过第二选择的充电状态。例如，每个储能组152a,152b可仅充电至90％以延长每个储能组152a,152b的使用寿命。
发电机功率转换器164可与TRU控制器82电子通信，使得TRU控制器82可控制和/或调节储能组152a,152b的充电率。156可与TRU控制器82电子通信，使得TRU控制器82可控制和/或调节储能组152a,152b的放电以满足TRU 26的操作功率。当连接功率源182并且断开TRU 26时，AC/DC转换器156处理储能组152a,152b的放电和充电。
然后，不向TRU 26提供操作功率的储能组152a,152b可由发电机162充电。在实施例中，当第一储能组152a没有为TRU 26的至少一个构件提供功率时，TRU控制器82选择待由电功率源(例如，发电机162)充电的第一储能组152a。在另一个实施例中，当第二储能组152b没有为TRU 26的至少一个构件提供功率时，压缩机控制器82选择待由电功率源(例如，发电机162)充电的第二储能组152b。在另一个实施例中，向TRU 26提供操作功率的储能组152a,152b可不由发电机162同时充电。
在实施例中，开关装置180可位于储能装置150附近。在一个实施例中，如图3中所示出的那样，储能装置152位于TRU 26外。在另一个实施例中，储能装置152位于TRU 26内。TRU 26可包括储能装置152和温度控制系统153。
第一储能组152a和第二储能组152b中的至少一个可包括电池系统。如果第一储能组152a和/或第二储能组152b包括用于储能装置152的电池系统，则该电池系统可具有在约两百伏(200V)至约六百伏(600V)的范围内的电压电势。大体上，电压越高，电功率的可持续性越大，这是优选的。然而，电压越高，例如储能装置152中的电池的尺寸和重量就越大，这在运输货物时不是优选的。另外，如果储能装置152是电池，那么为了增加电压和/或电流，需要取决于电气需要将电池串联连接或并联连接。电池储能装置152中的较高电压将比较低电压需要更多的串联电池，这进而导致更大和更重的电池储能装置152。可使用较低电压和较高电流的系统，然而这样的系统可能需要较大的线缆或汇流条。在实施例中，储能装置152可包含在TRU 26的结构27内。在实施例中，储能装置152与TRU 26一起定位，然而其他配置也是可能的。在另一个实施例中，储能装置可与货厢24一起定位，例如，诸如在货物隔室40的下方。同样地，DC/AC转换器156可与货厢24一起定位，例如，诸如货物隔室40的下方，然而在一些实施例中，可期望使DC/AC转换器156紧邻功率管理系统124和/或TRU 26和TRU控制器82。将认识到的是，在一个或多个实施例中，尽管相对于包括储能装置152和/或DC/AC转换器156的选择的构件的连接和放置描述了特定位置，但是这样的描述仅是说明性的，而不意在限制。构件的不同位置、布置和配置是可能的并且在本公开的范围内。
电池管理系统154和DC/AC转换器156可操作地连接到TRU控制器82并与之对接。TRU控制器82接收关于储能系统150的状态的信息，包括储能装置152向DC/AC转换器156提供控制输入以监测储能装置152、控制储能装置152的充电和放电速率，等等。
如先前所描述的那样，继续图3，功率供给接口120可包括与由功率管理系统124管理和监测的各种功率源122的接口。功率管理系统124基于TRU 26的操作需要和功率供给接口120中的构件(例如，发电机162、转换器164、储能装置152等)的能力来管理和确定功率供给接口120中的电功率流。功率管理系统124配置成基于TRU 26的各种需求来确定各种功率源122的状态，控制它们的操作，以及将功率引导到各种功率源122以及从各种功率源引导功率，等等。
在实施例中，存在由功率管理系统124管理的四个主要功率流。第一，当TRU系统26可操作地连接到电网功率源182时，供给到功率管理系统124的功率。第二，从储能装置152供给到功率管理系统124的功率。第三，从功率管理系统124引导到储能装置152的功率。第四，从功率管理系统124引导到TRU 26的功率，其用于提供功率以操作TRU 26。
四个功率流将基于对功率管理系统124的需求和功率供给接口120的特定配置通过不同的路径传递。功率管理系统124作为中央功率总线操作以将各种功率源122连接在一起，以供给TRU 26的功率需要。功率管理系统124根据需要控制去往/来自五个功率流的功率的切换、引导或重定向，以满足TRU 26的功率需求。采用功率管理系统124的总线控制开关装置126可容易地完成切换、引导和重定向。总线控制开关装置126可包括但不限于机电和固态半导体开关装置，包括继电器、接触器、固态接触器以及半导体开关装置(诸如晶体管、FET、MOSFET、IGBT、晶闸管、SCR，等等)。另外，为了促进和实现功率管理系统124的功能，无论是由电网功率供给182还是开关装置180的DC/AC转换器156供给来自/去往储能装置152的功率，功率的电压和频率都需要同步，以提供待供给到TRU 26的公共功率源和/或提供公共功率源以对储能装置152充电。电流汲取将由TRU 26和对储能装置152充电的需要确定。
来自电网功率源182的电网功率和/或引导去往/来自储能系统150的功率在如由总线控制开关装置126确定的那样的重叠或先断后通的条件下供给到总线控制开关装置126。DC/AC转换器156在作为DC到AC转换器操作时将所产生的(例如157)的功率的电压和频率与总线控制开关装置126同步，以便将功率从储能装置152根据需要传递到功率管理系统124(进而传递到TRU 26)。同样地，一旦连接并且在进行电网功率传递之前，由总线控制开关装置126引导从电网功率源182提供到功率管理系统124的电网功率。DC/AC转换器156将监测总线控制开关装置126的总线电压/频率，以确定在连接之前以上的参数是否相等，因此允许功率总线系统的最大限度地减小的干扰。功率总线控制装置126与TRU控制器82通信以确定连接的流的状态。在实施例中，功率管理系统124和/或TRU控制器82在总线控制开关装置126上提供关于哪个源被选择并且在操作的视觉指示。
现在参考图4，同时参考图1至图3的构件。图4示出了操作TRU 26的方法400的流程图。在实施例中，方法300可由TRU控制器82执行。在框404处，使用由第一储能组152a和第二储能组152b构成的储能装置152为TRU 26的至少一个构件提供功率，其中TRU 26的至少一个构件以操作功率从储能装置152汲取电功率。在框406处，使用返回空气温度传感器142检测返回到运输制冷单元26的空气的返回空气温度。在框408处，确定第一储能组152a的充电状态和第二储能组152b的充电状态。在框410处，响应于操作功率、第一储能组152a的充电状态以及第二储能组152b的充电状态，选择第一储能组152a和第二储能组152b中的至少一个来为TRU 26的至少一个构件提供功率。将来自发电机162和转换器164的功率发送至未选择来为TRU 26提供功率的储能组，以对其充电。
如以上所描述的那样，实施例可呈处理器实现的过程以及用于实践那些过程的装置的形式，诸如处理器。实施例也可呈计算机程序代码的形式，其包含体现在有形介质(诸如网络云存储、SD卡、闪存驱动器、软盘、CD ROM、硬盘驱动器或任何其他的计算机可读存储介质)中的指令，其中当计算机程序代码加载到计算机中并由计算机执行时，该计算机成为用于实施实施例的装置。实施例也可呈计算机程序代码的形式，例如存储在存储介质中、加载到计算机中和/或由计算机执行，或是通过某种传输介质传输、加载到计算机中和/或由计算机执行，或是通过某种传输介质传输，诸如通过电线或线缆、通过光纤，或经由电磁辐射，其中当将计算机程序代码加载到计算机中并由计算机执行时，计算机成为用于实施实施例的装置。当在通用微处理器上实施时，计算机程序代码段将微处理器配置成产生特定的逻辑电路。
用语"大约"意在包括基于与提交申请时可用的设备的特定量的测量相关联的误差程度。例如，"大约"可包括给定值的±8%或5%或2%的范围。
本文所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意在限制本公开。如本文所使用的单数形式"一个"、"一种"和"该"意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指示。还将进一步理解，用语"包括"和/或"包含"在用于此说明书中时表示指出的特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件的存在，而并未排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、构件和/或其组。
虽然已经参考一个或多个示例性实施例描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种改变，并且可用等同物代替其元件。另外，可进行许多修改以使特定情况或材料适于本公开的教导，而不脱离本公开的基本范围。因此，意在使本公开不限于作为用于执行本公开构想的最佳模式而公开的特定实施例，而是本公开将包括落入权利要求书的范围内的所有实施例。

Claims (20)

1.一种运输制冷单元，包括：
所述运输制冷单元的至少一个构件，其由第一储能组和第二储能组构成的储能装置提供功率，其中所述运输制冷单元的所述至少一个构件以操作功率从所述储能装置汲取电功率；
返回空气温度传感器，其用以检测返回到所述运输制冷单元的返回空气的返回空气温度；
控制器，其响应于所述返回空气温度来调节所述操作功率，其中所述控制器确定所述第一储能组的充电状态和所述第二储能组的充电状态，
其中所述控制器响应于所述操作功率、所述第一储能组的充电状态和所述第二储能组的充电状态选择所述第一储能组和所述第二储能组中的至少一个向所述运输制冷单元的所述至少一个构件提供功率。
2.根据权利要求1所述的运输制冷单元，其特征在于，所述第一储能组和所述第二储能组中的至少一个包括电池系统。
3.根据权利要求1所述的运输制冷单元，其特征在于，当所述第一储能组不向所述运输制冷单元的所述至少一个构件提供功率时，所述控制器选择所述第一储能组来由电功率源充电。
4.根据权利要求1所述的运输制冷单元，其特征在于，当所述第二储能组不向所述运输制冷单元的所述至少一个构件提供功率时，所述控制器选择所述第二储能组来由电功率源充电。
5.根据权利要求3所述的运输制冷单元，其特征在于，所述电功率源是轮轴发电机和轮毂发电机中的至少一个。
6.根据权利要求4所述的运输制冷单元，其特征在于，所述电功率源是轮轴发电机和轮毂发电机中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的运输制冷单元，其特征在于，所述储能装置位于所述运输制冷单元外。
8.根据权利要求1所述的运输制冷单元，其特征在于，所述储能装置位于所述运输制冷单元内。
9.根据权利要求1所述的运输制冷单元，其特征在于，所述运输制冷单元进一步包括：所述储能装置。
10.根据权利要求1所述的运输制冷单元，其特征在于，所述控制器通过开关装置电连接至所述储能装置，所述开关装置在所述第一储能组和所述第二储能组之间切换从所述运输制冷单元的所述至少一个构件汲取的功率。
11.一种操作运输制冷单元的方法，所述方法包括：
使用由第一储能组和第二储能组构成的储能装置向所述运输制冷单元的至少一个构件提供功率，其中所述运输制冷单元的所述至少一个构件以操作功率从所述储能装置汲取电功率；
使用返回空气温度传感器检测返回到所述运输制冷单元的空气的返回空气温度；
确定所述第一储能组的充电状态和所述第二储能组的充电状态；以及
响应于操作功率、所述第一储能组的充电状态和所述第二储能组的充电状态选择所述第一储能组和所述第二储能组中的至少一个向所述运输制冷单元的所述至少一个构件提供功率。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一储能组和所述第二储能组中的至少一个包括电池系统。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
当所述第一储能组不向所述运输制冷单元的所述至少一个构件提供功率时，选择所述第一储能组来由电功率源充电。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
当所述第二储能组不向所述运输制冷单元的所述至少一个构件提供功率时，选择所述第二储能组来由电功率源充电。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述电功率源是轮轴发电机和轮毂发电机中的至少一个。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述电功率源是轮轴发电机和轮毂发电机中的至少一个。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述储能装置位于所述运输制冷单元外。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述储能装置位于所述运输制冷单元内。
19.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述运输制冷单元进一步包括所述储能装置。
20.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述控制器通过开关装置电连接至所述储能装置，所述开关装置在所述第一储能组和所述第二储能组之间切换从所述运输制冷单元的所述至少一个构件汲取的功率。
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