用于智能电网优化和集成的运输制冷单元架构和控制的制作方法

背景技术：

以下描述涉及运输制冷单元，且更特别地，涉及用于智能电网优化和集成的运输制冷单元架构和控制。

环境忧虑和法规正在引起运输制冷单元（tru）设计的转变，这将使这些装置在操作中更安静和更清洁。也就是说，tru将已降低与它们的操作相关联的噪声水平，并因此将更安静。同时，将从柴油发动机中清除颗粒，或者tru制冷回路将重新配置为使用天然制冷剂作为主要工作流体，以提供更清洁的结果。已经发现，实现更安静且更清洁的tru操作的有效方法是通过用非柴油能量储存装置（诸如，电池）替换传统上已经是tru电力源的柴油发动机。

技术实现要素：

根据本公开的一个方面，提供一种运输制冷单元（tru）系统。tru系统包括tru、电网和控制单元。tru配置为能够操作地耦合到集装箱，并且包括配置为控制集装箱的内部之内的环境的部件和配置为储存能量以用于至少为部件供电的tru电池组。控制单元与tru和电网通信，并配置为管理每个tru的tru电池组与电网之间的电力供应和要求。

根据附加或替代实施例，tru进一步包括能够操作地耦合到至少tru电池组的太阳能板。

根据附加或替代实施例，tru进一步包括控制单元通信地耦合至其的tru控制器。

根据附加或替代实施例，tru进一步包括tru控制器，并且控制单元是tru控制器的部件。

根据附加或替代实施例，通过控制单元使tru电池组的容量对电网可用。

根据附加或替代实施例，tru电池组的容量的可用性由控制单元根据负载时间表来控制。

根据附加或替代实施例，tru电池组的容量的可用性由控制单元根据当前负载或冷却条件来控制。

根据附加或替代实施例，tru电池组的容量的可用性由控制单元根据当前或预测外界条件来控制。

根据本公开的另一个方面，一种运输制冷单元（tru）系统被提供，并包括：一个或多个集装箱，能够操作地耦合到一个或多个集装箱中的每个的tru，每个tru包括配置为控制对应的集装箱的内部之内的环境的部件和配置为储存能量以用于至少为部件供电的tru电池组，电网以及控制单元。控制单元与tru和电网通信，并配置为管理每个tru的tru电池组与电网之间的电力供应和要求。

根据附加或替代实施例，装载一个或多个集装箱。

根据附加或替代实施例，每个tru进一步包括能够操作地耦合到至少对应的tru电池组的太阳能板。

根据附加或替代实施例，每个tru进一步包括tru控制器。

根据附加或替代实施例，控制单元通信地耦合到tru控制器。

根据附加或替代实施例，控制单元分布遍及每个tru控制器。

根据附加或替代实施例，通过控制单元使一个或多个tru电池组的容量对电网可用。

根据附加或替代实施例，一个或多个tru电池组的容量的可用性由控制单元根据负载时间表来控制。

根据附加或替代实施例，一个或多个tru电池组的容量的可用性由控制单元根据当前负载或冷却条件来控制。

根据附加或替代实施例，一个或多个tru电池组的容量的可用性由控制单元根据当前或预测外界条件来控制。

根据本公开的又一个方面，提供一种操作运输制冷单元（tru）系统的方法。所述方法包括装载一个或多个集装箱，将tru能够操作地耦合到一个或多个集装箱中的每个，每个tru包括配置为控制对应的集装箱的内部之内的环境的部件以及配置为储存能量以用于至少为部件供电的tru电池组，提供与tru和电网通信的控制单元，并管理每个tru的tru电池组与电网之间的电力供应和要求。

根据附加或替代实施例，管理包括通过控制单元根据负载时间表、当前负载或冷却条件和当前或预测外界条件中的一个或多个使一个或多个tru电池组的容量对电网可用。

从以下结合附图的描述中，这些及其他优点和特征将变得更加清楚。

附图说明

作为本公开的主题，在说明书结尾处的权利要求书中被特别地指出并明确要求保护。从结合附图的以下具体描述中将清楚本公开的以上和其他特征和优点，其中：

图1是根据实施例的用于与形成为限定单个隔室的集装箱一起使用的运输制冷单元（tru）的侧视图；

图2是根据实施例的用于与形成为限定多个隔室的集装箱一起使用tru的侧视图；

图3是图示根据实施例的tru的部件的示意框图；

图4是图示根据实施例的能量储存装置（esd）的部件的示意框图；

图5是图示根据实施例的tru与esd之间的通信的示意框图；

图6是根据实施例的esd的壳体的示意侧视图；

图7是图示根据实施例的操作tru系统的方法的流程框图，所述tru系统与由柴油发动机提供动力的驾驶室拉动的集装箱一起使用；

图8是处于仓库条件中的多个集装箱的示意图；

图9是图示根据实施例的操作tru系统的方法的流程框图；

图10是图示根据实施例的操作tru系统的方法的流程框图；

图11是根据实施例的各种温度设置点和±δ温度范围的图形化显示；

图12是根据实施例的各种温度设置点和±δ温度范围的图形化显示；

图13是图示根据实施例的操作tru系统的方法的流程框图；以及

图14是图示根据实施例的操作tru系统的方法的流程框图。

具体实施方式

如以下将描述地，非柴油能量储存装置（esd）用于为运输制冷单元（tru）提供电力，所述运输制冷单元（tru）用于具有单个隔室或多个隔室的拖车。esd包括控制器，所述控制器与tru的控制器通信，以确定tru的能量需求，并控制esd，以根据能量需求向tru提供能量。

参考图1至图5，tru系统10被提供为用于与集装箱20一起使用，所述集装箱由驾驶室21拉动，所述驾驶室可以由柴油发动机22或任何其他类型的化石燃料燃烧发动机提供动力。tru系统10包括tru30、esd40、通信网络50和电力网络60。tru30和esd40二者通信地耦合到通信网络50。类似地，tru30和esd40二者通信地耦合到电力网络60。

根据实施例和图1中所示，集装箱20可以形成为限定具有单个隔室202的内部201。在这种情况下，信号隔室的内部温度和其他环境条件能够由tru30的各种操作控制。根据替代实施例和如图2中所示，集装箱20可以形成为限定具有近端隔室204和远端隔室205的内部203。在这种情况下，近端隔室的内部温度和其他环境条件能够由tru30的各种操作来控制，同时近端隔室的内部温度和其他环境条件能够由远端tru301的各种操作来相应地控制。远端tru可以是能够依赖于tru30或独立于tru30操作的。在任何情况下，集装箱20可以进一步包括多个各种传感器，以测量和监测其中的环境条件。这些传感器能够配置为将感测数据传送到tru30，作为反馈控制环路的一部分。

如图3中所示，tru30（和远端tru301，在适用的情况下）包括tru控制器31和各种部件32，其被布置和配置为用于控制集装箱20之内的环境条件（例如，压缩机、蒸发器、风扇等）。tru控制器31可以包括处理器310和具有储存在其上的可执行指令的存储器单元311，其在执行时引起处理器310至少接收控制数据33连同来自集装箱20的传感器的感测数据。控制数据33配置为反映集装箱20中的单个隔室202或近端隔室204和远端隔室205的温度轮廓。当执行时，可执行指令可以进一步引起处理器310根据控制数据33操作tru30的各种部件32，以保持相应集装箱的内部温度尽可能接近集装箱20中的一个或多个隔室的温度轮廓。

根据附加实施例，每个tru30可以进一步包括tru电池组34和太阳能板35（见图8）。tru电池组34可用于至少由tru控制器31使用，以根据需求至少在有限的基础上操作各种部件32。太阳能板35布置和配置为从收集太阳光来产生电能（electricalpower），并且可以布置在tru30的上表面上。

根据更进一步的实施例，并如图3中所示，tru30还可以包括多个传感器36、输入/输出（i/o）接口37和计时器38。多个传感器36可以包括压缩机排放和吸入压力和温度传感器361、蒸发器离开温度传感器362以及供应、返回和外界空气温度传感器363。i/o接口37布置为，使得tru控制器31经由i/o接口37接收来自多个传感器36的读数。计时器38配置为将多个传感器36的读数加上时间戳。此外，在这些或其他情况下，存储器单元311可以配置为附加地储存部件标识数据，其可以被提供为各种部件32中的每个的型号，例如，能够记录为当前条件数据和控制数据的多个传感器36的读数。控制数据可以包括温度设置点指令以及±δ温度范围指令。

如图1、图2和图4中所示，esd40是分离的，并且不同于柴油发动机22，并且可以包括电池，或更特别地，能够充电的电池41和esd控制器42。esd控制器42可以包括处理器420、具有储存在其上的可执行指令的存储器单元421和i/o接口422，通过其向处理器420与从处理器420进行通信。当执行时，可执行指令引起处理器420执行以下操作。例如，当执行时，可执行指令引起处理器420确定tru30的能量需求，以符合来自经由通信网络50的esd控制器42与tru控制器31之间的通信的控制数据33。作为另一个示例，当执行时，可执行指令引起处理器420控制esd40，以根据能量需求经由电力网络60向tru30提供能量。

根据进一步的实施例，可执行指令在执行时还可以引起处理器420识别可以耦合到或施加到esd40的附加负载423，以确定该附加负载423具有附加能量需求，并控制esd40，以根据附加能量需求向附加负载421提供能量。

esd40还将允许向tru30以外的外部装置输出电力。例如，在可能与tru控制器31一起的esd控制器42的控制下，诸如灯、提升门等外部负载能够从或由esd30供电。除非另外规定，否则tru30可以优先用于供电使用以维持温度控制。

根据实施例和如图1、图2和图5中所示，tru30可以是能够支持性地布置在集装箱20的侧壁或前壁205上的，并且esd40可以是能够支持性地布置在集装箱20的下侧206上的。在这些或其他情况下，通信和电力网络50和60可以相应地包括线路51和61，其相应地能够沿集装箱20的外部（即，沿下侧206和前壁205）布线。线路51和61将被定尺寸、绝缘和保护，以在很少或没有干扰的情况下通信数据，或在tru系统10暴露在其中的各种环境条件下传导电能。

根据替代实施例，并如图3和图4中所示，至少通信网络50可以包括无线通信路径，所述无线通信路径由tru控制器31和esd控制器42中相应的传送/接收（t/r）模块52启用。电力网络60还可以包括配置为无线网络的至少一部分。

参见图6，esd40将机械地设计为承受运输环境中可见的所有振动和冲击。这将包括为esd40提供适当的安装，其将防止损坏或意外断开。为此，esd40包括电池，或者更特别地，能够充电的电池41和esd控制器42，并且还可以包括用于容纳能够充电的电池41和esd控制器42的壳体43，以及外部电力输入44，电流通过其能够从外部源被引导朝向能够充电的电池41，用于充电和再充电目的。如图6中所示，壳体43配置为保护esd40不受环境条件（诸如，道路碎片、湿气和腐蚀）的影响，并且可以包括接入板430和通风口431，维修人员能够通过所述接入板接入esd40来维修或更换，所述通风口用于限定冷却剂路径，沿所述冷却剂路径能够引导空气流来冷却能够充电的电池41。

根据实施例，外部源可以是电网（例如，见图8的电网801）、能够操作地布置在集装箱20或tru30上的太阳能板（例如，见图8的太阳能板35）、另一个储存装置或电力发生源中的任何一个或多个。在任何情况下，外部源将为能够充电的电池41提供补充电力和/或恢复电力。此外，外部电力输入44可以是能够通过插座连接到外部电力源的。该插座可以是用户能够接入的，无需工具来连接，并且可以被保护不受诸如潮湿、灰尘等的环境条件的影响。

参见图7，提供操作tru系统10的方法。如图7中所示，所述方法包括在tru控制器31处接收控制数据33（块701）并根据至少控制数据33操作tru30（块702）。所述方法进一步包括在esd控制器42处确定tru30的能量需求，以符合来自经由通信网络50在tru与esd控制器31与42之间通信的控制数据33（块703）。此外，所述方法包括由esd控制器42执行esd40的控制，以根据能量需求经由电力网络60向tru30提供能量。

根据实施例，块703的确定可以包括在esd控制器42处，由从tru30或tru控制器31传送到esd控制器42的识别信息确认tru30的类型（块7031），并在esd控制器42处根据确认的tru30的类型计算tru30的能量需求（块7032）。

当与其他可能用传统柴油发动机电力源相比时，以上提供的描述涉及使用非柴油esd操作tru的系统和方法，来因此提供更安静和更清洁的整体tru操作。所述描述适用于使用任何制冷工作流体（例如，r-404a、r-452a、r-744、二氧化碳等）的任何tru（拖车或卡车单元）。

如以下将描述，提供一种控制方案和电力架构，以允许tru30取决于当前负载轮廓和tru使用来符合电网要求或与电网要求通信。

返回参见图3并附加参见图8，提供了运输制冷单元（tru）系统800。如图3和图8中分别所示，tru系统800包括集装箱20、tru30、电网801和控制单元802。每个相应的tru30能够操作地耦合到集装箱20中的对应的一个，并且基本上如以上所描述地配置。也就是说，每个tru30包括tru控制器31、配置为控制对应的集装箱20的内部之内的环境的各种部件32、配置为储存能量以用于为至少各种部件32和太阳能板35供电的tru电池组34。电网801可以具有电耦合至其的多个发电机和负载，使得那些多个发电机和负载转而耦合到tru30。

控制单元802与每个tru30的tru控制器31并与电网801通信，并且配置为管理每个tru30的tru电池组34与电网801之间的电力供应和要求。控制单元802可以远离tru控制器31并与tru控制器31通信地耦合，或者可以分布遍及tru系统800，以便在一些或全部tru控制器31中实现。

在任何情况下，通过控制单元802使tru电池组34中的一个或多个的容量对电网801可用。为此，一个或多个tru电池组34的容量的可用性由控制单元802根据每个集装箱20的负载时间表、每个集装箱20的当前负载或冷却条件以及每个集装箱20中和周围的当前或预测外界条件中的一个或多个来控制。也就是说，当控制单元802被实现在一些或全部tru控制器31中时，存储器单元311的可执行指令引起处理器310确定每个集装箱20的负载时间表、每个集装箱20的当前负载或冷却条件以及每个集装箱20中和周围的当前或预测外界条件中的至少一个或多个，并且做出涉及能够从tru电池组34向电网801提供的电力的量的决定，而不因此牺牲性能。

例如，空集装箱20的tru30的tru电池组34能够被采用来用作电网801的负载均衡或能量套利装置，所述空集装箱被装载在仓库处，并且在多天内不被安排负载。作为另一个示例，在某些tru30装配有太阳能板35的情况下，控制单元802能够基于每个集装箱20的负载时间表、每个集装箱20的当前负载或冷却条件以及每个集装箱20中和周围的当前或预测外界条件中的至少一个或多个来优先使用由那些太阳能板产生的电能，以用于电池充电目的或电网销售。

参见图9，提供操作运输制冷单元（tru）系统的方法。如图9中所示，所述方法包括装载一个或多个集装箱20（块901），将tru30能够操作地耦合到一个或多个集装箱20中的每个，其中每个tru30包括配置为控制对应的集装箱20的内部之内的环境的各种部件32和tru电池组34（块902），提供与tru30和电网801通信的控制单元802（块903），并管理每个tru30的tru电池组34与电网801之间的电力供应和要求（块904）。在此，块904的管理可以包括通过控制单元802根据负载时间表（块9041）、当前负载或冷却条件（块9042）和当前或预测外界条件（块9043）中的一个或多个使一个或多个tru电池组34的容量对电网801可用。

本文提供的智能电网集成的描述允许经济折扣和公用设施折扣。智能通信和预测负载需求能够告知仓库客户关于它们的预期的峰值能量需求。装配太阳能板的tru能够在生产峰值小时的期间销售能量，而不是优先电池和单元充电。

如以下将描述地，为非柴油esd（诸如，电池组）提供tru控制的系统和方法，如通过控制集装箱冷却隔室的温度轮廓确定。在此，通过在esd控制器中设置制冷部件操作设置，将部件制冷控制从传统的tru控制器转移到esd控制器，同时考虑操作tru的各种部件所需求的电力和满足tru制冷需求的适当设置二者，如通过控制（多个）温度轮廓来设置。一旦已知设置，信息就被传回tru控制器，并且tru因此操作。

因此，参见图10至图12，一种操作运输制冷单元（tru）系统的方法被提供并包括启动tru30，使得各种部件32通过tru控制器31根据部件操作设置控制各种部件32来控制集装箱20的内部的环境（块1001）。随后，tru控制器31从多个传感器36收集反映集装箱20的内部的当前条件的当前条件数据（块1002），并且随着tru和esd控制器31和42的建立，tru控制器31将识别各种部件32的识别数据、反映集装箱20的内部的温度轮廓的当前条件数据和控制数据传送到esd控制器42（块1003）。然后esd控制器42根据识别数据查找各种部件32中的每个的部件控制设置（块1004）。此时，esd控制器42根据与识别数据相关联的部件控制设置以及当前条件和控制数据来确定部件操作设置，并将部件操作设置发出到tru控制器31（块1005）。

根据实施例，识别数据可以包括各种部件32的型号，当前条件数据可以包括压缩机排放和吸入压力与温度、蒸发器温度以及供应、返回和外界空气温度，并且控制数据可以包括具有±δ温度带指令的温度设置点指令。

一旦esd控制器42向tru控制器31发出部件操作设置，esd控制器42根据部件操作设置计算tru30操作的能量需求，并根据能量需求控制esd40，以向tru30提供能量，同时由tru30通过例如记录由esd40供应给tru30的电压和电流来监测该能量使用（块1006）。然后，esd控制器42估算tru随时间的能量使用（块1007），并根据所监测的能量使用计算esd寿命（块1008）。

然后，esd控制器42基于计算的esd寿命采取行动。这种行动可以包括在esd寿命高于第一阈值的情况下做出不覆盖控制数据的决定（块1009），在esd寿命在第二阈值与第一阈值之间的情况下做出覆盖控制数据的决定（块1010）和/或在esd寿命低于第二阈值的情况下做出发出警报的决定（块1011）。在此，在esd寿命在第二阈值与第一阈值之间的情况下，并且在控制数据与第一控制设置一致的情况下，做出覆盖控制数据的决定包括改变温度设置点值（例如，见图12中的sp1到sp2的改变）。相比之下，在esd寿命在第二阈值与第一阈值之间的情况下，并且在控制数据与第二控制设置一致的情况下，做出覆盖控制数据的决定包括改变设置点和范围值（例如，见图11中的±δ温度范围值的改变，具有或不具有附加温度设置点改变）。

当与传统柴油电力源相比时，以上提供的描述涉及非柴油能量源的tru操作，其导致更安静和更清洁的整体tru操作，并且能够与使用任何制冷工作流体的任何tru一起使用。

如以下将描述地，tru能量控制的方法被提供为用于非柴油esd并通过控制集装箱冷却隔室的温度轮廓确定。

参见图13和图14，所述方法包括控制各种部件32，以控制如图13中所示的单个隔室内部中的环境，或控制如图14中所示的多个隔室内部中的环境（块1301和1401），以及根据初始控制设置，监测由被控制的部件的能量使用，用于传送到esd控制器42（块1302和1402）。因此，所述方法包括确定能量使用是否高于阈值（块1303和1403），并且如果不是，则回到块1302和1402。另一方面，在能量使用高于阈值的情况下，所述方法进一步包括识别一个或多个部件的操作改变，或者识别多个隔室内部中的每个的一个或多个部件的操作改变，以减少能量使用（块1304和1404），用新的控制设置覆盖一个或多个部件的初始控制设置（块1305和1405），并根据新的控制设置操作部件（块1306和1406）。

如图13和图14中所示，所述方法进一步包括根据用于传送到esd控制器42的新的控制设置来监测由被控制的部件的能量使用（块1307和1407），确定能量使用是否低于最小阈值（块1308和1408），并且在能量使用低于最小阈值的情况下发出警报（块1309和1409）。

当与传统柴油电力源相比时，以上提供的描述涉及非柴油能量源的tru操作，其导致更安静和更清洁的整体tru操作，并且能够与使用任何制冷工作流体的任何tru一起使用。

虽然详细提供了仅与有限数量的实施例相关的本公开，但应当容易理解，本公开不限制于这些公开的实施例。相反，能够对本公开修改以并入任何数量的变体、更改、替换或之前未描述但与本公开的精神和范围相称的等效布置。附加地，虽然已经描述了本公开的各种实施例，但应当理解，（多个）示例性实施例可以仅包括一些所描述的示例性方面。因此，本公开不应被视为由上述描述限制，而仅由所附权利要求的范围限制。