用于运输制冷单元的功率管理系统的制作方法
1.本发明涉及一种用于运输货物的车辆，以及一种向运输制冷单元供能的方法。
背景技术：
2.运输制冷单元(tru)在物流网络内运输易腐烂或对温度敏感的货物和消耗品。tru大体上调节存储区域内的监测环境，诸如车辆的货厢或拖车，其中货物将在运送期间储存。监测的环境使用制冷系统等来调节，该制冷系统等继而由能源供能。为了tru能够充分地调节监测的环境并且因此保护其运输的货物，需要能源来向tru提供稳定的功率源。
3.用于向tru供能的一个此类稳定能源为发电机，该发电机由容纳tru的车辆的内燃机液压驱动。由于发动机经由液压机构驱动发电机，因此发电机速度大致上保持恒定，使得由发电机生成的电功率保持稳定。就此而言，tru由发电机可靠地供能。
4.液压机构大体上包括联接于发动机的液压泵和连接于发电机的液压马达。液压管线在液压泵与液压马达之间运行，并且因此完成流体回路。在发动机运行时，液压泵以变化的速度驱动。然而，可改变液压泵的排量(即，泵冲程)，使得在液压马达处维持恒定的压力和流。因此，发电机可始终以稳定的速度驱动，这继而导致发电机生成用于tru的稳定的功率源。
5.尽管现有的tru系统适合于其预期目的，但是存在针对改进的tru系统的需求。
技术实现要素：
6.从本发明的第一方面来看，提供一种用于运输货物的车辆，车辆包括：运输制冷单元；发动机；以及功率管理系统，该功率管理系统包括：电池单元，其电连接于运输制冷单元；以及发电机，其机械地连接于发动机，发电机配置成由发动机机械地驱动并将电功率供应至电池单元；其中，功率管理系统配置成响应于运输制冷单元的功率需求从电池单元向运输制冷单元供应电功率。
7.通过使用发动机机械地驱动发电机，发电机机械地连接于发动机，发电机生成电功率的速率将取决于发动机的速度。因此，当发动机速度增加/减少时，发电机的电生成速率也将对应地增加/减少。
8.功率管理系统配置成使用电池单元以收集生成的功率，并且响应于tru的功率需求从电池单元向运输制冷单元(tru)供应电功率。因此，可满足用以维持期望的tru输出的必需功率。即，功率管理系统可在由tru需要时动态地输出功率。
9.因此，可有效地调节其中运输货物的车辆的环境(即，由tru调节的车辆的一部分)，并且因此可以可靠地保护货物的状况。
10.配置成响应于tru的功率需求将功率供应至tru的功率管理系统的提供，移除了在发动机与发电机之间提供机构的需要，该机构维持大致恒定或持续的发电机速度(以及因此发电机处的大致恒定或持续的电功率输出)。就此而言，不必要的是，提供当由发动机驱动时维持发电机处的恒定速度输出的机构(诸如液压机构)。通过至发动机的机械连接而不
是液压机构来机械地驱动发电机可具有许多优点。例如，将发电机机械地连接于发动机可大体上比液压连接便宜，并且因此，车辆构件的成本可降低。此外，当与液压连接相比时，机械连接可关于它们的安装和/或维护为不太复杂的，并且因此，这些方面中的每个中相关的成本也可降低。
11.短语
‘
机械地驱动’意味着发电机配置成经由机械互连由发动机来驱动。即，发电机可经由一个或多个固体本体(诸如齿轮、轴、连杆等)的物理相互作用由发动机来驱动。具体而言，机械连接不使用电气、液压或气动连接来将驱动能量从发动机传输至发电机。发电机可仅通过其至发动机的机械连接来驱动，这通过一个或多个固体本体以及它们在其中的物理相互作用来促进。
12.发电机可不液压连接于发动机，或者由该发动机液压驱动。发电机可不包括液压机构。发动机可不使用以下中的至少一个将机械能传递至发电机或驱动发电机：液压泵；液压马达；以及液压传输管线。
13.液压机构(诸如液压泵和马达)大体上为昂贵的，并且因此，不使用液压机构来驱动发电机的车辆可在制造方面成本低。此外，鉴于安装液压机构和/或系统的复杂性，与其安装相关联的成本也可为显著的。本身提供用于tru的稳定功率源的电池单元的提供，移除了对机构(诸如液压机构)的需要，该机构(诸如液压机构)以恒定的速度驱动发电机。因此，第一方面的车辆可提供发电机，该发电机械地连接于发动机并由该发动机机械地驱动，这为在安装和维护方面可为较便宜的一种系统。
14.发动机可包括功率输出装置，并且发动机可配置成经由功率输出装置机械地驱动发电机。功率输出装置可为驱动轴，其连接于发动机的转子。发电机可直接机械地联接于功率输出装置。
15.功率管理系统可配置成从发电机接收可变的电功率供应。由于发电机由功率输出装置机械地驱动，发电机的速度将取决于功率输出装置的速度(即，发动机速度)。电生成速率(即，发电机生成电功率的速率)可取决于发动机速度。大体上，生成速率可随发动机速度成比例地增加。因此，发电机的生成速率可随发动机速度而变化。
16.发动机可以以至少等于或大于发动机空转速度的发动机速度操作。当发动机空转时(即，当车辆不运动，但是发动机运行时)，发动机空转速度将理解为发动机的旋转速度。发动机空转速度可为至少500 rpm；至少600 rpm；至少700 rpm；至少800 rpm；至少900 rpm；或至少1000 rpm。
17.发电机可经由传动装置联接于发动机。传动装置可增加由发动机驱动发电机的速度。传动装置可联接于功率输出装置，并且还可联接于发电机。即，传动装置可定位在功率输出装置与发电机之间。传动装置可为固定速度的传动装置。作为备选，传动装置可为可变速度的传动装置。
18.传动装置可配置成增加驱动发电机的速度，使得发电机以大于最小速度阈值的速度来驱动。最小速度阈值可为发电机生成电功率的最小速度。最小速度阈值可为发电机的同步速度。传动装置可配置成使得当发动机至少以发动机空转速度操作时，发电机以始终由发电机生成电功率的速度来驱动。可选择传动装置的传动比，使得当发动机空转时发电机以大于最小速度阈值的速度来驱动。
19.最小速度阈值可为至少800 rpm；至少900 rpm；至少1000 rpm；至少1100 rpm；至
少1200 rpm；至少1300 rpm；至少1400 rpm；或至少1500 rpm。
20.传动装置可提高现成发电机与发动机的兼容性。例如，如果发电机与发动机不直接兼容，例如当以发动机空转速度运行时，可引入传动装置，以确保发电机驱动成高于发电机按预期操作所需的最小速度，例如使得发电机以发电机至少生成电功率的速度来驱动。
21.在其它构造中，发电机可经由驱动带或类似机构连接于发动机。例如，驱动带可由发动机的驱动轴或功率输出装置驱动，并且可驱动发电机的驱动轴。
22.发电机可经由离合器联接于发动机，并且可经由离合器联接于功率输出装置。离合器可配置成当离合器接合时将发电机与发动机解除联接，并且可配置成当离合器解除接合时将发电机联接于发动机。
23.通过能够使发电机与离合器接合或解除接合，发电机可根据车辆和/或功率管理系统的一个或多个操作模式，与发动机解除联接并且/或者联接于该发动机。这可避免对发电机的损坏或发电机的低效操作，其否则可降低发电机的操作寿命。此外，在其中发电机不需要联接于功率输出装置的情形下，诸如当电池单元具有高于电荷的阈值水平时，离合器可接合成使得需要发动机执行的功的量可减少。因此，可降低发动机消耗燃料的速率。此外，将发动机与发电机解除联接不必损害tru的操作，因为电池单元将响应于tru的功率需求而将功率供应至tru。
24.将认识到的是，由于电池单元的提供，车辆将能够将发电机与离合器解除联接，而不必损害车辆向tru提供稳定功率源的能力。这与在前的构造形成对比，该在前的构造要求发电机始终联接于发动机，例如经由液压机构。因此，在其中发电机不需要联接于发动机的情况下，车辆可能够通过将发电机与发动机解除联接来减少总的燃料消耗。
25.功率管理系统可包括控制器。控制器可配置成操作离合器。控制器可根据确定的车辆状态来操作离合器。
26.控制器可配置成监测车辆的速度。控制器可配置成确定车辆处于第一状态中并且当车辆处于第一状态中时接合离合器，其中车辆的速度在第一状态下增加。
27.控制器可配置成确定车辆处于第二状态中并且当车辆处于第二状态中时使离合器解除接合，其中车辆的速度在第二状态下为大致上恒定的。
28.当联接于发动机时，发电机可由发动机驱动，使得电功率生成。然而，使用发动机驱动发电机增加了由发动机做的功的量，并且因此发动机消耗燃料的速率可增加。在加速期间，发动机燃料效率典型地降低，这意味着在车辆的加速期间驱动发电机还降低发动机的有效燃料效率。
29.通过监测车辆的速度是否增加，功率管理系统可经由离合器的操作选择性地将发电机与发动机联接或解除联接。当车辆的速度为大致上恒定的(即，车辆不加速或减速)时，车辆可处于适合的状态中，用于电生成，例如向tru供能。然而，当车辆的速度增加时，发电机可与发动机解除联接，使得由发动机做的功的量可在车辆的加速期间减少，并且因此，在车辆的加速期间的燃料消耗也可减少。结果，可增加车辆的燃料效率。
30.因此，在第一状态下，车辆的速度可增加，而在第二状态下，车辆的速度可不增加，即，其可为大致上恒定的，或者可降低。
31.当车辆的速度变化率大于至少0.1m/s2、至少0.2m/s2、至少0.3m/s2、至少0.4m/s2、至少0.5m/s2时，车辆的速度可确定为增加。例如，当车辆的速度变化率的幅度分别不大于
0.1m/s2、至多0.2m/s2、至多0.3m/s2、至多0.4m/s2或至多0.5m/s2时，车辆的速度变化率可确定为大致上为零，即，车辆速度可确定为大致上恒定的。如果预定时间段内的波动在某一容限内，则车辆速度可备选地认为是大致上恒定的。时间段可小于1分钟、小于30秒，或小于10秒。波动容限可为车辆速度的百分比范围，其中百分比值可小于1%、小于2%、小于3%、小于4%，或小于5%。作为备选，波动容限可为数值范围，其中容限可跨越小于1m/s、小于2m/s、小于3m/s、小于4m/s或小于5m/s的范围。
32.通过仅确定车辆在车辆的加速大于设定阈值时加速，可忽略车辆速度的小波动(例如，由于由车辆的驾驶员控制加速器踏板)，并且由于功率管理系统不经由离合器的操作快速地将发电机联接于发动机并将该发电机与该发动机解除联接，行驶可更平稳。
33.如果由于驾驶员干预(即，制动或当下坡行进时制动)，车辆减速或保持恒定速度，则期望的是，使用发电机生成能量，因为在该时间期间由发动机做的功减少。
34.控制器可因此配置成监测车辆是否制动，例如通过监测车辆的制动踏板位置。控制器可配置成确定车辆处于第三状态中并且当车辆处于第三状态中时使离合器解除接合，其中车辆在第三状态下制动(例如，制动踏板被接合)。
35.制动踏板位置将理解为车辆的制动踏板的位置。当制动踏板被接合时，车辆的制动系统将被激活，使得车辆系统可减速，即，其速度变化率将大致上小于零。在制动期间，能量从车辆系统中损失。功率管理可替代地使离合器解除接合，使得将以其它方式在制动期间损失的能量可替代地经由发电机(由发动机驱动)再生，而不是经由制动器中的摩擦来消散所有能量。将认识到的是，当车辆制动时使用发动机驱动发电机可提供再生制动形式。
36.控制器可配置成监测电池单元的功率水平。控制器可配置成确定车辆处于第四状态中并且当车辆处于第四状态中时使离合器解除接合，其中电池单元的功率水平在第四状态下低于第一阈值。控制器可配置成确定车辆处于第五状态中并且当车辆处于第五状态中时接合离合器，其中电池单元的功率水平在第五状态下高于第二阈值。
37.车辆可确定为处于第四状态中，而不管车辆的速度是否确定为增加。以该方式，tru的充分供能可优先于保护车辆的燃料效率。
38.此外，车辆可确定为处于第三状态中，即使电池单元的功率水平大于第二阈值。以该方式，可生成电功率，即使电池单元被充足地充电。可保存电池单元的功率水平，或者任何多余的电功率可输送至功率管理系统和/或车辆的其它构件和/或在其内消散。因此，当发电机不损害车辆的燃料效率时，电功率始终由该发电机生成。
39.第一阈值可被视为针对电池单元的功率水平(即，电荷状态)的最小可接受值，使得运输制冷单元可被供能达最小可接受的时间量。第一阈值可为电池单元的容量的至少10%、至少15%、至少20%、至少25%，或至少30%。
40.通过当功率水平低于第一阈值时使离合器解除接合，使用发电机生成电功率可优先于在驱动车辆时优化车辆的燃料消耗。这可有助于防止正在运输的货物变坏，并且确保tru在车辆的运送期间充分地供能。
41.对于满负荷的电池单元的功率水平而言，第二阈值可被视为相对可接受值。第二阈值可为电池单元的实际容量的至少80%、至少85%、至少90%，或至少95%。
42.控制器可配置成监测车辆的燃料水平。控制器可配置成确定车辆然后处于第六状态中并且当车辆处于第六状态中时接合离合器，其中车辆的燃料水平在第六状态中低于第
一燃料阈值。在第六状态下，电池单元的功率水平可大于第一阈值。
43.第一燃料阈值可对应于以下值：车辆的燃料箱的容量的至少10%、至少15%、至少20%、至少25%，或至少30%。
44.通过当车辆的燃料水平确定为低于第一燃料阈值时接合离合器，可减少由发动机做的功，因为发电机不由发动机驱动。因此，发动机的燃料消耗率可降低，并且燃料效率可提高。这可确保车辆能够到达加油站。当然，如果电池的功率水平低于第一阈值，则可使离合器解除接合，使得tru可充分地供能。
45.车辆可包括一个或多个传感器，每个传感器配置成按需要分别感测和/或测量车辆的速度、制动踏板位置、电池单元的功率水平，以及车辆的燃料水平中的一个。控制器可配置成按需要从一个或多个传感器中的每个接收测量值和/或读数。
46.电池单元可为可再充电的。电池单元可配置成当从发电机供应至电池单元的电功率超过运输制冷单元的功率需求时再充电。电池单元还可配置成经由电力电网再充电，例如当车辆为静止的时候。
47.电池单元可包括功率存储装置，并且功率存储装置本身可为可再充电的。功率存储装置可为电池、电芯、电容器等，并且可为这些装置中的组合或多个。
48.功率管理系统可包括多个功率逆变器。多个功率逆变器可配置成将由发电机生成的电功率转换为期望的频率和/或电压。
49.多个功率逆变器可配置成将由发电机生成的电功率转换为：在350v和450v之间；在360v和440v之间；在370v和430v之间；在380v和420v之间；在390v和410v之间；或大约400v的电压。多个功率逆变器可配置成将由发电机生成的电功率转换为：在35hz和75hz之间；在40hz和70hz之间；在45hz和65hz之间；在50hz和60hz之间；或大约50hz的频率。转换的电功率可在50hz下具有在395v和405v之间的电压，或者可通过在上述的电压下具有在40hz和65hz之间变化的频率而具有可变的功率。
50.电池单元可包括ac/dc逆变器(即，整流器)，其可配置成从发电机接收电功率。电池单元可包括dc/ac逆变器，其可配置成将电功率供应至tru。电池单元可包括功率存储装置，其可配置成从ac/dc逆变器接收电功率，并且可配置成将电功率供应至dc/ac逆变器。
51.通过提供与发电机结合的多个功率逆变器，功率管理系统可能够更有效地将由发电机从发动机收集的机械能转化成用于向tru供能的稳定的电功率供应。
52.电池单元可包括dc/dc转换器，其可连接于功率存储装置、ac/dc逆变器以及dc/ac逆变器中的每个。dc/dc转换器可将功率存储装置连接于ac/dc逆变器，并且将功率存储装置连接于dc/ac逆变器。
53.通过将dc/dc转换器结合成与ac/dc逆变器、dc/ac逆变器以及功率存储装置中的每个电连通，功率管理系统可能够更有效地将由发电机生成的电功率中继至tru；使用由发电机生成的电功率来使能量存储装置再充电；并且可选地，当向tru供能时利用来自功率存储装置的电功率补充由发电机生成的电功率。
54.车辆可为刚性卡车(rigid truck,有时也称为整体式车架载重汽车)。刚性卡车可包括牵引机。刚性卡车可包括货厢或存储空间。牵引机和货厢或存储空间可经由底盘连接。
55.货厢或存储空间可限定其中可运输货物的空间或监测环境。tru可配置成调节监测环境的环境条件(例如，湿度、温度等)。
56.牵引机可包括车辆发动机，并且可包括驾驶室。车辆发动机可为内燃机，诸如燃气发动机、柴油发动机或氢发动机。
57.刚性卡车可连接于台车拖车(dolly trailer)。台车拖车可为由刚性卡车牵引的拖车。台车拖车可包括货厢或存储空间，该货厢或存储空间限定其中可运输货物的空间或监测环境。台车拖车可包括台车tru。功率管理系统可配置成分别响应于tru和台车tru的功率需求而将电功率供应至tru和台车tru。
58.车辆可为牵引机-拖车系统。发电机可定位在牵引机上或中。tru可定位在拖车上或中。
59.从本发明的第二方面来看，提供了一种向运输制冷单元供能的方法，方法包括：使用发动机机械地驱动发电机，其中发电机机械地连接于发动机；将由发电机生成的电功率供应至电池单元；以及响应于运输制冷单元的功率需求，使用电池单元将电功率供应至运输制冷单元。
60.通过使用发动机机械地驱动发电机，发电机机械地连接于发动机，发电机生成电功率的速率将取决于发动机的速度。因此，当发动机速度增加/减少时，发电机的电生成速率也将对应地增加/减少。
61.方法使用电池单元以收集生成的电功率，并且响应于tru的功率需求从电池单元向运输制冷单元(tru)供应电功率。因此，可满足用以维持期望的tru输出的必需功率。即，方法可在和当由tru需要时促进功率的动态输出。
62.因此，tru可在其调节其中运输货物的车辆的环境(即，由tru调节的车辆的一部分)方面为更可靠的和/或有效的，使得可以可靠地保护货物的状况。
63.配置成响应于tru的功率需求将功率供应至tru的电池单元的提供，移除了在发动机与发电机之间提供机构的需要，该机构维持大致恒定或持续的发电机速度(以及因此发电机处的大致恒定或持续的电功率输出)。就此而言，不必要的是，提供当由发动机驱动时维持发电机处的恒定速度输出的机构(诸如液压机构)。通过至发动机的机械连接而不是液压机构来机械地驱动发电机可具有许多优点。例如，将发电机机械地连接于发动机可大体上比液压连接便宜，并且因此，车辆构件的成本可降低。此外，当与液压连接相比时，机械连接可关于它们的安装和/或维护为不太复杂的，并且因此，这些方面中的每个中相关的成本也可降低。
64.方法可包括使用功率输出装置机械地驱动发电机。即，发动机可包括功率输出装置，并且发动机可配置成经由功率输出装置机械地驱动发电机。功率输出装置可为驱动轴，其连接于发动机的转子。发电机可直接机械地联接于功率输出装置。
65.方法可包括使用电池单元从发电机接收可变的电功率供应。由于发电机由功率输出装置机械地驱动，发电机的速度将取决于功率输出装置的速度(即，发动机速度)。电生成速率(即，发电机生成电功率的速率)可取决于发动机速度。大体上，生成速率可随发动机速度成比例地增加。因此，发电机的生成速率可随发动机速度而变化。
66.发电机可经由离合器联接于发动机，并且可经由离合器联接于功率输出装置。离合器可配置成当离合器接合时将发电机与发动机解除联接，并且可配置成当离合器解除接合时将发电机联接于发动机。方法可包括控制离合器。方法可包括监测电池单元的功率水平，并且方法可包括基于电池的功率水平控制离合器的步骤。
67.通过能够使发电机与离合器接合或解除接合，发电机可与发动机解除联接和/或联接于该发动机。这可避免对发电机的损坏或发电机的低效操作，其否则可降低发电机的操作寿命。此外，在其中发电机不需要联接于功率输出装置的情形下，诸如当电池单元具有高于电荷的阈值水平时，离合器可接合成使得需要发动机执行的功的量可减少。因此，可降低发动机消耗燃料的速率。此外，将发动机与发电机解除联接不必损害tru的操作，因为电池单元将响应于tru的功率需求而将功率供应至tru。
68.将认识到的是，由于电池单元，车辆将能够将发电机与离合器解除联接，而不必损害向tru提供稳定的功率源。这与现有技术构造形成对比，该现有技术构造要求发电机始终联接于发动机，例如经由液压机构。因此，在其中发电机不需要联接于发动机的情况下，方法可能够通过将发电机与发动机解除联接来减少总的燃料消耗。
69.tru可容纳在车辆内，车辆包括发动机。因此，tru可为车辆的tru。
70.方法可包括监测车辆的速度。方法可包括确定车辆处于第一状态中并且当车辆处于第一状态中时接合离合器，其中车辆的速度在第一状态下增加。
71.方法可包括确定车辆处于第二状态中并且当车辆处于第二状态中时使离合器解除接合，其中车辆的速度在第二状态下为大致上恒定的。
72.当联接于发动机时，发电机可由发动机驱动，使得电功率生成。然而，使用发动机驱动发电机增加了由发动机做的功的量，并且因此发动机消耗燃料的速率可增加。在加速期间，发动机燃料效率典型地降低，这意味着在车辆的加速期间驱动发电机还降低发动机的有效燃料效率。
73.通过监测车辆的速度是否增加，方法可涉及经由离合器的操作选择性地将发电机与发动机联接或解除联接。当车辆的速度为大致上恒定的(即，车辆不加速或减速)时，车辆可处于适合的状态，用于电生成，例如向tru供能。然而，当车辆的速度增加时，发电机可与发动机解除联接，使得由发动机做的功的量可在车辆的加速期间减少，并且因此，在车辆的加速期间的燃料消耗也可减少。结果，可增加车辆的燃料效率。
74.因此，在第一状态下，车辆的速度可增加，而在第二状态下，车辆的速度可不增加，即，其可为大致上恒定的，或者可降低。
75.如果由于驾驶员干预(即，制动或当下坡行进时制动)，车辆减速或保持恒定速度，则期望的是，使用发电机生成能量，因为在该时间期间由发动机做的功减少。
76.方法可因此包括监测车辆是否制动，例如通过监测车辆的制动踏板位置。方法可包括确定车辆处于第三状态中并且当车辆处于第三状态中时使离合器解除接合，其中车辆在第三状态下制动(例如，制动踏板被接合)。
77.制动踏板位置将理解为车辆的制动踏板的位置。当制动踏板被接合时，车辆的制动系统将被激活，使得车辆系统可减速，即，其速度变化率将为负的。在制动期间，能量从车辆系统中损失。方法可替代地包括使离合器解除接合，使得将以其它方式在制动期间损失的能量可替代地经由发电机(由发动机驱动)再生，而不是经由制动器中的摩擦来消散所有能量。将认识到的是，当车辆制动时使用发动机驱动发电机可提供再生制动形式。
78.方法可包括监测电池单元的功率水平。方法可包括确定车辆处于第四状态中并且当车辆处于第四状态中时使离合器解除接合，其中电池单元的功率水平在第四状态下低于第一阈值。方法可包括确定车辆处于第五状态中并且当车辆处于第五状态中时接合离合
器，其中电池单元的功率水平在第五状态下高于第二阈值。
79.方法可包括确定车辆处于第四状态中，而不管车辆的速度是否确定为增加。以该方式，tru的充分供能可优先于保护车辆的燃料效率。
80.此外，方法可包括确定车辆处于第三状态中，即使电池单元的功率水平大于第二阈值。以该方式，可生成电功率，即使电池单元被充足地充电。可保存电池单元的功率水平，或者任何多余的电功率可输送至车辆的其它构件和/或在其内消散。因此，当发电机不损害车辆的燃料效率时，电功率可始终由该发电机生成。
81.第一阈值可被视为针对电池单元的功率水平(即，电荷状态)的最小可接受值，使得运输制冷单元可被供能达最小可接受的时间量。第一阈值可为电池单元的容量的至少10%、至少15%、至少20%、至少25%，或至少30%。
82.通过当功率水平低于第一阈值时使离合器解除接合，使用发电机的电功率生成可优先于在驱动车辆时优化车辆的燃料消耗。这可有助于防止正在运输的货物变坏，并且确保tru在车辆的运送期间充分地供能。
83.对于满负荷的电池单元的功率水平而言，第二阈值可被视为相对可接受值。第二阈值可为电池单元的实际容量的至少80%、至少85%、至少90%，或至少95%。
84.方法可包括监测车辆的燃料水平。方法可包括确定然后车辆处于第六状态中并且当车辆处于第六状态中时接合离合器，其中车辆的燃料水平在第六状态中低于第一燃料阈值。在第六状态下，电池单元的功率水平可大于第一阈值。
85.第一燃料阈值可对应于以下值：车辆的燃料箱的容量的至少10%、至少15%、至少20%、至少25%，或至少30%。
86.通过当车辆的燃料水平确定为低于第一燃料阈值时接合离合器，可减少由发动机做的功，因为发电机不由发动机驱动。因此，发动机的燃料消耗率可降低，并且燃料效率可提高。这可确保车辆能够到达加油站。当然，如果电池的功率水平低于第一阈值，则可使离合器解除接合，使得tru可充分地供能。
87.车辆可包括一个或多个传感器，每个传感器配置成按需要分别感测和/或测量车辆的速度、制动踏板位置、电池单元的功率水平，以及车辆的燃料水平中的一个。方法可包括按需要从一个或多个传感器中的每个接收测量值和/或读数。
88.方法可包括：当发电机的生成速率超过运输制冷单元的功率需求时使电池单元再充电。方法还可包括经由电力电网使电池单元再充电，例如当车辆为静止时。
89.电池单元可包括多个功率逆变器。方法可包括使用多个功率逆变器将由发电机生成的电功率转换为期望的频率和/或电压。
90.电池单元可包括ac/dc逆变器(即，整流器)，其可配置成从发电机接收电功率。电池单元可包括dc/ac逆变器，其可配置成将电功率供应至tru。电池单元可包括功率存储装置，其可配置成从ac/dc逆变器接收电功率，并且可配置成将电功率供应至dc/ac逆变器。
91.方法可包括使用ac/dc逆变器从发电机接收电功率。方法可包括将来自ac/dc逆变器的电功率供应至功率存储装置。方法可包括使用dc/ac逆变器从功率存储装置接收电功率。方法可包括使用dc/ac逆变器将电功率供应至tru。
92.通过使用与发电机结合的多个功率逆变器，方法可能够更有效地将由发电机从发动机收集的机械能转化成用于向tru供能的稳定的电功率供应。
93.电池单元可包括dc/dc转换器，其可连接于功率存储装置、ac/dc逆变器以及dc/ac逆变器中的每个。dc/dc转换器可将功率存储装置连接于ac/dc逆变器，并且将功率存储装置连接于dc/ac逆变器。
94.方法可包括使用ac/dc逆变器将电功率供应至dc/dc逆变器，并且还可包括使用dc/dc转换器将电功率供应至dc/ac逆变器。方法可包括使用dc/dc转换器将电功率供应至功率存储装置，并且还可包括使用dc/dc转换器从功率存储装置接收电功率。
95.通过将dc/dc转换器结合成与ac/dc逆变器、dc/ac逆变器和功率存储装置中的每个电连通，向tru供能的方法可能够更有效地将由发电机生成的电功率中继至tru；使用由发电机生成的电功率来使能量存储装置再充电；并且可选地，当向tru供能时利用来自功率存储装置的电功率补充由发电机生成的电功率。
96.方法可包括使用第一方面的车辆，并且因此，方法可为向第一方面的车辆的tru供能的方法。
97.第二方面的方法可具有第一方面的车辆的特征中的一个或多个或所有(包括可选的特征)。因此，第一方面的车辆的以上描述可同样地适用于第二方面的方法。
附图说明
98.现在将仅经由实例并参照附图来描述本发明的某些优选的实施例，其中：图1示出车辆的示意图；图2示出第一功率管理系统的示意图；图3示出第二功率管理系统的示意图；以及图4示出第三功率管理系统的示意图。
具体实施方式
99.图1示出车辆100的图示，车辆100在本说明中为刚性卡车，包括车厢105和存储区域115。车辆100的发动机110定位在车厢105下方和/或朝向车厢105定位，发动机110向车辆100提供原动力，使得车辆100能够运输。车辆100还包括运输制冷单元(tru)150，其定位成与存储区域115连通。tru 150配置成调节存储区域115内的环境，例如，通过控制存储区域115内的温度和湿度。tru 150需要稳定的功率源，使得可以可靠地调节存储区域115。
100.根据本发明的第一实施例，图2示出功率管理系统200，其作为用于tru 150的功率源提供。功率管理系统200包括发电机230和电池单元240。发电机230经由机械驱动器件机械地连接于发动机110。在本实施例中，机械驱动器件包括连接于发动机110的功率输出装置220，功率输出装置220还直接地联接于发电机230。发电机230与电池单元240电连通，电池单元240继而与tru 150电连通。
101.电池单元240包括控制器241、ac/dc逆变器242、dc/dc转换器244、dc/ac逆变器243，以及电池245。ac/dc逆变器242连接于发电机230。
102.发电机230配置成当由发动机110驱动时生成电功率。功率输出装置220将旋转能从发动机110传递至发电机230，其继而用于经由发电机230生成电功率。发电机230因此机械地连接于发动机110并由发动机110机械地驱动，并且将生成的电功率供应至电池单元240。发动机110的速度在车辆100的操作期间为可变的。由于发电机230直接地联接于功率
输出装置，驱动发电机230的速度与发动机110的速度成比例地变化。由发电机230生成的电功率的速率因此随着发动机110的速度而变化。
103.ac/dc逆变器242与发电机230电连通，并且因此接收由发电机230生成的电功率。ac/dc逆变器242将由发电机230生成的ac电功率转换为dc电功率。ac/dc逆变器242连接于dc/dc转换器244，dc/dc转换器244接收来自ac/dc逆变器242的dc电功率，并逐步增加或减低接收的dc电功率的电压。dc/dc转换器244接着将dc电功率供应至dc/ac逆变器243，dc/ac逆变器243将dc电功率转换成ac电功率，以供应至tru 150。在本实施例中，ac电功率在50hz频率的情况下以400v供应至tru 150。然而，在各种实施例中，供应的ac电功率的电压和频率可变化。
104.dc/dc转换器244还与电池245并联连接。虽然在本实施例中，电池245设在电池单元240中，但是在各种实施例中，电容器、电芯等可代替电池245使用或者与电池245结合使用。
105.电池单元240还从电池245向tru 150供应电功率。电池245将电功率供应至dc/dc转换器244，dc/dc转换器244将按需要逐步增加/减低电压。dc/dc转换器244将转换的dc电功率供应至dc/ac逆变器243，dc/ac逆变器243将dc电功率逆变成ac电功率，以供应至tru 150。
106.因此，存在三个机构，电池单元240能够由该三个机构将电功率供应至tru 150：电池单元240可将由发电机230生成的电功率供应至tru 150；电池单元240可将来自电池245的电功率供应至tru 150；或者电池单元240可将来自发电机230和电池245两者的电功率供应至tru 150。
107.因此，电池单元245能够响应于tru 150的功率需求将电功率供应至tru 150。例如，如果发电机230生成足够的电功率，以满足tru 150的功率需求，则tru 150可从由发电机230供应的电池单元240汲取电功率，而不从电池245汲取电功率。如果发电机230未生成足够的电功率，以满足tru 150的功率需求，则tru 150可从电池245和发电机230汲取电功率。如果发电机230不生成电功率，则tru 150可仅从电池245汲取电功率，以满足tru 150的功率需求。
108.在这方面，本实施例的电池单元240可被认为是从电功率
‘
滑’出，该电功率由发电机230供应至tru 150。由于发电机230不需要为用于tru 150的稳定或持续的电功率源，发电机230不需要由机构驱动，该机构以持续的速度驱动发电机230。就此而言，发电机230能够机械地联接于发动机110的功率输出装置220并由其机械地驱动，同时tru 150在操作期间仍然充分地供能。
109.当使用机械驱动器件来驱动发电机230时，提供根据本实施例的功率管理系统200使得tru 150能够可靠地供能。不维持驱动发电机230的速度的机械驱动器件大体上比维持驱动发电机230的速度的机构便宜，并且因此功率管理系统200(与例如功率输出装置结合)可大体上比当前可用的系统便宜。
110.图1中示出的机械驱动器件为发动机110的功率输出装置220，其直接地连接于发电机230。在各种实施例中，可使用其它机械驱动器件。例如，发动机驱动带也可用于经由发动机110驱动发电机230。
111.图3示出根据本发明的备选实施例的第二功率管理系统200的图示。功率管理系统
300的架构与图2中示出的实施例的架构相同，除了机械驱动器件包括定位在功率输出装置320与发电机330之间的传动装置322之外。传动装置322联接于发动机110的功率输出装置320，并且还联接于发电机330。
112.在本实施例中，传动装置322具有1:2的传动比。因此，相对于发动机110的速度，传动装置322使驱动发电机330的速度加倍。
113.发电机330需要以大于最小速度阈值的速度驱动，以确保生成电功率。发电机330当使用时将由发动机110驱动的最小速度为发动机110的空转速度。本实施例的传动装置322因此配置成当发动机110空转时将发电机330驱动成高于其最小速度阈值。虽然示例性实施例使用1:2传动比，但是基于发动机110和发电机330的特定操作速度范围，可使用其它传动比。
114.在一些实施例中，传动装置322可具有可控传动比，其中传动比基于发动机310的旋转速度控制，例如，由控制器341控制。这在发动机110的操作范围大于发电机330的操作范围的情况下可为有利的。
115.图4示出根据本发明的又一备选实施例的、包括发动机、tru 150以及第三功率管理系统400的车辆100的图示。功率管理系统400的架构与图1和图2中示出的实施例的架构相同，除了机械驱动器件包括与功率输出装置420结合的离合器424之外。发电机430经由离合器424联接于功率输出装置420。
116.功率管理系统400的控制器441与离合器424连通。经由控制器441，功率管理系统400操作离合器424，使得离合器424接合或解除接合。当离合器424接合时，发电机430与功率输出装置420解除联接，并且当离合器424未接合时，发电机430联接于功率输出装置420。通过使用离合器424，发电机430可因此选择性地联接于发动机110或者与发动机110解除联接。
117.虽然在图4中示出的实施例中，机械驱动器件仅包括功率输出装置420和离合器424，但是在各种实施例中，机械驱动器件还可包括传动装置，诸如图3中示出的传动装置。传动装置和离合器424可以以任何顺序设在发动机的功率输出装置420与发电机430之间。
118.在图1、图2和图3中示出的实施例中的每个中，电池245,345,445为可再充电的。电池245,345,445可至少使用电功率再充电，该电功率由发电机230,330,430生成。例如，当发电机230,330,430的生成速率超过tru 150的功率需求时，任何多余的电功率可用于使电池245,345,445再充电。当电池245,345,445充满电时，任何多余的电功率可在功率管理系统200,300,400和/或tru 150内消散。因此，可维持电池245,345,445的功率水平，使得当tru 150的功率需求超过发电机230,330,430的生成速率时，电池245,345,445可以可靠地将电功率供应至tru 150。可选地，电池245,345,445还可使用电源连接，例如当车辆100为静止时使用来自电力电网的电功率再充电。
119.使用发动机110驱动发电机230,330,430增加了由发动机110做的功。结果，当发动机110驱动发电机230,330,430时，发动机110的燃料消耗率将增加。然而，由于功率管理系统200,300,400包括电池245,345,445，当tru 150操作时，对于发电机230,330,430而言始终由发动机110驱动为不必要的。替代地，发电机230,330,430可与发动机110解除联接，并且电池245,345,445可用于在某些条件下仅向tru 150供能。
120.再次转向图4中示出的实施例，控制器441配置成确定车辆100的状态下，并且控制
器441配置成取决于车辆100的确定的状态来操作离合器424。因此，如果车辆100处于其中满足一个或多个条件的状态，则控制器441将操作离合器424，使得发电机430与发动机110解除联接/联接于发动机110。因此，与其中发电机始终由发动机110驱动的车辆相比，可提高车辆100的燃料效率。
121.为了确定车辆100的状态，控制器441配置成从车辆100接收与车辆100的操作有关的一个或多个操作参数。这些包括车辆100的速度，以及制动踏板是否由车辆100的驾驶员接合/压下。
122.当车辆100的速度增加(即，车辆加速)时，由发动机110执行的功的速率自然增加，因为需要将较大的原动力提供至车辆100。因此，发动机110的燃料消耗率也增加。如果使用发动机110以在车辆100的加速期间驱动发电机430，则车辆100的燃料消耗率进一步增加。
123.当车辆100确定为处于其中车辆100加速并且其中使用发电机430生成电功率在那时为不必要的第一状态中时，控制器441配置成接合离合器424。因此，当车辆100确定为处于第一状态中时，与发动机110同时驱动发电机430和驱动车辆100，使得其加速的情况相比，可减少由发动机110需要的功。结果，可提高发动机110的燃料效率。
124.当车辆100确定为处于其中车辆100的速度为大致上恒定的并且其中电池445未充满电的第二状态中时，控制器441配置成使离合器424解除接合。当车辆100的速度为恒定的时，由发动机110需要做的总功没有车辆100加速时那么大，并且因此，此时将发电机430联接于发动机110不增加对发动机110的燃料效率的损害。
125.此外，当车辆100制动时，由发动机110执行的功的速率自然降低，因为不一定需要将原动力提供至车辆100。因此期望的是，当车辆100制动时使用发动机110驱动发电机430，因为由发动机110需要的总功在该阶段减少。换言之，当车辆100制动时，由于驱动发电机430而导致的燃料消耗率的增加可为最小的。
126.当车辆100确定为处于其中车辆100制动并且其中电池445未充满电的第三状态中时，控制器441因此配置成使离合器424解除接合。
127.理想地，当车辆100加速时，发电机430将理想地与发动机110联接，并且当车辆100制动时，发电机430将联接于发动机110。然而，还存在许多其它条件，其在各种实施例中可由功率管理系统400的控制器441考虑，使得电池445始终充足地充电，以确保tru 150可充分地供能。
128.在本实施例中，控制器441因此配置成监测电池445的功率水平。如果电池445的功率水平为低的，或者低于第一阈值(即，在本实施例中，40％容量)，则应当优先考虑使用由发电机430生成的电功率来向tru 150供能以及/或者使电池445再充电。类似地，如果电池445的功率水平为高的，或者高于第二阈值(即，在本实施例中，90%容量)，则应当优先考虑将发电机430与发动机110解除联接以保护燃料，以及仅使用电池445向tru 150供能。
129.当车辆100确定为处于其中电池445的功率水平低于第一阈值的第四状态中时，控制器441配置成使离合器424解除接合。因此，当电池445未充足地充电或者处于低功率时，发电机430可联接于发动机110，并且电池445可再充电/电池445的功率水平可通过经由发电机430将功率供应至电池单元445来保存。
130.当车辆100确定为处于其中电池445的功率水平高于第二阈值的第五状态中时，控制器441配置成接合离合器424。因此，当电池445充足地充电时，发电机430可与发动机解除
联接，并且车辆100的燃料效率可被提高。
131.控制器441还配置成监测车辆100的燃料水平。控制器配置成当车辆100确定为处于第六状态中时接合离合器424，其中车辆100的燃料水平在第六状态下低于第一燃料阈值(即，20％容量)并且电池445的功率水平不低于第一阈值。通过在第六状态下接合离合器445，发电机430可与发动机110解除联接，并且因此减少由发动机110需要做的功。结果，可提高发动机110的燃料效率，并且可保存发动机110的剩余燃料。当然，如果电池445未充足地充电，则离合器445可保持解除接合，使得tru 150仍然充分地供能。
技术特征：
1.一种用于运输货物的车辆(100)，所述车辆(100)包括：运输制冷单元(150)；发动机(110)；以及功率管理系统(200;300;400)，其包括：电池单元(240;340;440)，其电连接于所述运输制冷单元(150)；以及发电机(230;330;430)，其机械地连接于所述发动机(110)，所述发电机(230;330;430)配置成由所述发动机(110)机械地驱动并将电功率供应至所述电池单元(240;340;440)；其中，所述功率管理系统(200;300;400)配置成响应于所述运输制冷单元(150)的功率需求从所述电池单元(240;340;440)向所述运输制冷单元(150)供应电功率。2.根据权利要求1所述的车辆(100)，其中，所述发动机(110)包括功率输出装置(220;320;420)，并且其中所述发动机(110)配置成经由所述功率输出装置(220;320;420)机械地驱动所述发电机(230;330;430)。3.根据权利要求1或权利要求2所述的车辆(100)，其中，所述发电机(330)经由传动装置(322)联接于所述发动机(110)。4.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的车辆(100)，其中，所述发电机(430)经由离合器(424)联接于所述发动机(110)，并且其中所述功率管理系统(400)配置成选择性地接合所述离合器(424)和/或使所述离合器(424)解除接合，使得所述发电机(430)选择性地联接于所述发动机(110)和/或与所述发动机(110)解除联接。5. 根据权利要求4所述的车辆(100)，其中，所述功率管理系统(400)包括控制器(441)，所述控制器(441)配置成监测所述车辆(100)的速度；其中，所述控制器(441)配置成确定所述车辆(100)处于第一状态中并且当所述车辆(100)处于所述第一状态中时接合所述离合器(424)，其中所述车辆(100)的所述速度在所述第一状态下增加；并且其中，所述控制器(441)配置成确定所述车辆(100)处于第二状态中并且当所述车辆(100)处于所述第二状态中时使所述离合器(424)解除接合，其中所述车辆(100)的所述速度在所述第二状态下为大致上恒定的。6.根据权利要求5所述的车辆(100)，其中，所述控制器(441)配置成监测所述车辆(100)的制动踏板位置；并且其中所述控制器(441)配置成确定所述车辆(100)处于第三状态中并且当所述车辆(100)处于所述第三状态中时使所述离合器(424)解除接合，其中所述制动踏板在所述第三状态下接合。7. 根据权利要求5或权利要求6所述的车辆(100)，其中，所述控制器(441)配置成监测所述电池单元(440)的功率水平；其中所述控制器(441)配置成确定所述车辆(100)处于第四状态中并且当所述车辆(100)处于所述第四状态中时使所述离合器(424)解除接合，其中所述电池单元(440)的所述功率水平在所述第四状态下低于第一阈值；并且/或者其中所述控制器(441)配置成确定所述车辆(100)处于第五状态中并且当所述车辆(100)处于所述第五状态中时接合所述离合器(424)，其中所述电池单元(440)的所述功率水平在所述第五状态下高于第二阈值。
8.根据前述权利要求中任一项所述的车辆(100)，其中，所述电池单元(240;340;440)为可再充电的；并且其中，当从所述发电机(230;330;430)供应至所述电池单元(240;340;440)的所述电功率超过所述运输制冷单元(150)的所述功率需求时，所述电池单元(240;340;440)配置成再充电。9.根据前述权利要求中任一项所述的车辆(100)，其中，所述电池单元(240;340;440)包括：ac/dc逆变器(242;342;442)，其配置成从所述发电机(230;330;430)接收电功率；dc/ac逆变器(243;343;443)，其配置成将电功率供应至所述运输制冷单元(150)；以及功率存储装置(245;345;445)，其配置成从所述ac/dc逆变器(242;342;442)接收电功率，并将电功率供应至所述dc/ac逆变器(243;343;443)。10.根据权利要求9所述的车辆(100)，其中，所述电池单元(240;340;440)包括dc/dc转换器(244;344;444)，其连接于所述功率存储装置(245;345;445)、所述ac/dc逆变器(242;342;442)以及所述dc/ac逆变器(243;343;443)中的每个。11.根据前述权利要求中任一项所述的车辆(100)，其中，所述车辆(100)为刚性卡车。12.一种向运输制冷单元(150)供能的方法，所述方法包括：使用发动机(110)机械地驱动发电机(230;330;430)，其中所述发电机(230;330;430)机械地连接于所述发动机(110)；将由所述发电机(230;330;430)生成的电功率供应至电池单元(240;340;440)；以及响应于所述运输制冷单元(150)的功率需求，使用所述电池单元(240;340;440)将电功率供应至所述运输制冷单元(150)。13. 根据权利要求12所述的方法，其中，所述发电机(430)经由离合器(424)联接于所述发动机(110)，所述方法还包括：监测所述电池单元(440)的功率水平；以及基于所述电池单元(440)的所述功率水平来控制所述离合器(424)。14.根据权利要求12或权利要求13所述的方法，所述方法还包括：当所述发电机(230;330;430)的生成速率超过所述运输制冷单元(150)的所述功率需求时，使所述电池单元(240;340;440)再充电。15.根据权利要求12至权利要求14中任一项所述的方法，其中，所述电池单元(240;340;440)包括ac/dc逆变器(242;342;442)、dc/ac逆变器(243;343;443)以及功率存储装置(245;345;445)，所述方法还包括：使用所述ac/dc逆变器(242;342;442)从所述发电机(230;330;430)接收电功率；从所述ac/dc逆变器(242;342;442)向所述功率存储装置(245;345;445)供应电功率；使用所述dc/ac逆变器(243;343;443)从所述功率存储装置(245;345;445)接收电功率；以及使用所述dc/ac逆变器(243;343;443)将电功率供应至所述运输制冷单元(150)。
技术总结
本发明涉及一种用于运输制冷单元的功率管理系统，具体地，描述一种用于运输货物的车辆以及一种向运输制冷单元供能的方法。用于运输货物的车辆包括：运输制冷单元；发动机；以及功率管理系统。功率管理系统包括：电池单元，其电连接于运输制冷单元；以及发电机，其机械地连接于发动机，发电机配置成由发动机机械地驱动并将电功率供应至电池单元。功率管理系统配置成响应于运输制冷单元的功率需求从电池单元向运输制冷单元供应电功率。以该方式，即使发电机不生成足够的电功率以满足运输制冷单元的功率需求，也可始终满足运输制冷单元的功率需求。率需求。率需求。
