(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-25
(45)【発行日】2024-04-02
(54)【発明の名称】寒冷気候用電池加熱を備えた輸送用冷却ユニット
(51)【国際特許分類】
B60K 11/02 20060101AFI20240326BHJP
B60K 1/04 20190101ALI20240326BHJP
H02J 7/04 20060101ALI20240326BHJP
B60L 58/24 20190101ALI20240326BHJP
B60P 3/20 20060101ALI20240326BHJP
F25D 11/00 20060101ALI20240326BHJP
H01M 10/615 20140101ALI20240326BHJP
H01M 10/625 20140101ALI20240326BHJP
H01M 10/635 20140101ALI20240326BHJP
【ＦＩ】
B60K11/02
B60K1/04 Z
H02J7/04 N
B60L58/24
B60P3/20 Z
F25D11/00 101F
H01M10/615
H01M10/625
H01M10/635
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2020569948
(86)(22)【出願日】2019-09-13
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-06
(86)【国際出願番号】 US2019050912
(87)【国際公開番号】W WO2020068446
(87)【国際公開日】2020-04-02
【審査請求日】2022-08-31
(31)【優先権主張番号】62/737,973
(32)【優先日】2018-09-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】591003493
【氏名又は名称】キャリア コーポレイション
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＲＲＩＥＲ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】100086232
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 博通
(74)【代理人】
【識別番号】100092613
【弁理士】
【氏名又は名称】富岡 潔
(72)【発明者】
【氏名】サロカ，メアリー ディー．
(72)【発明者】
【氏名】バーチル，ジェフリー ジェイ．
【審査官】中川 隆司
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１８／００２９４３６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１４－２２３８９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１７４６２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２５５８７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－００３１７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０３２９８７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｋ １１／０２
Ｂ６０Ｋ １／０４
Ｈ０２Ｊ ７／０４
Ｂ６０Ｌ ５８／２４
Ｂ６０Ｐ ３／２０
Ｆ２５Ｄ １１／００
Ｈ０１Ｍ １０／６１５
Ｈ０１Ｍ １０／６２５
Ｈ０１Ｍ １０／６３５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷媒を圧縮するように構成された圧縮機と、前記圧縮機を駆動するように構成された圧縮機モータであって、エネルギー貯蔵装置によって電力を供給される前記圧縮機モータと、
前記圧縮機に動作可能に結合された蒸発器熱交換器と、
輸送用冷却ユニットの運転を制御するためのコントローラと、
前記コントローラと電子通信する周囲温度センサであって、前記輸送用冷却ユニットの外部の周囲温度を検出する前記周囲温度センサと、
前記エネルギー貯蔵装置の温度を検出する電池管理システムと、
を含む、輸送用冷却ユニットであって、
前記コントローラは、前記周囲温度に応答して、前記エネルギー貯蔵装置の温度制御システムの動作を調整し、前記温度制御システムは、前記エネルギー貯蔵装置の温度を調整し、
前記温度制御システムは、電気ヒータであり、
前記周囲温度が第１の選択された温度よりも低いときに、前記コントローラが前記電気ヒータを作動させ、
前記エネルギー貯蔵装置の温度が、前記第１の選択された温度よりも高い第２の選択された温度に達したときに、前記コントローラは前記エネルギー貯蔵装置を停止する、輸送用冷却ユニット。
【請求項2】
前記エネルギー貯蔵装置の高電圧直流のごく一部を低電圧直流に変換することによって前記温度制御システムに電力を供給するように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータをさらに含む、請求項１に記載の輸送用冷却ユニット。
【請求項3】
前記エネルギー貯蔵装置は、前記電池管理システムを含む、請求項１に記載の輸送用冷却ユニット。
【請求項4】
前記電池管理システムは、前記電池管理システム内の選択された数の電池セルを利用して、前記温度制御システムに電力を提供するように構成され、前記選択された数の電池セルは、１５ＶＤＣ以下の電圧を有する、請求項３に記載の輸送用冷却ユニット。
【請求項5】
前記温度制御システム及び前記エネルギー貯蔵装置は、前記輸送用冷却ユニットの外部に配置される、請求項１に記載の輸送用冷却ユニット。
【請求項6】
前記温度制御システム及び前記エネルギー貯蔵装置は、前記輸送用冷却ユニット内に配置される、請求項１に記載の輸送用冷却ユニット。
【請求項7】
前記電気ヒータは、対流加熱、及び伝導加熱の少なくとも一方を利用する、請求項１に記載の輸送用冷却ユニット。
【請求項8】
前記電気ヒータは、対流加熱のために空気及び液体の少なくとも１つを利用して、前記電気ヒータから前記エネルギー貯蔵装置に熱を伝える、請求項１に記載の輸送用冷却ユニット。
【請求項9】
輸送用冷却ユニットを運転する方法であって、エネルギー貯蔵装置を使用して輸送用冷却ユニットに電力を供給することと、
周囲温度センサを使用して、前記輸送用冷却ユニットの外部の周囲温度を検出することと、
電池管理システムを使用して前記エネルギー貯蔵装置の温度を検出することと、
前記周囲温度に応じて、電気ヒータである温度制御システムを使用して前記エネルギー貯蔵装置の温度を調節することと、
前記周囲温度が第１の選択された温度よりも低いときに前記電気ヒータを作動させることと、
前記エネルギー貯蔵装置の温度が、前記第１の選択された温度よりも高い第２の選択された温度に達したときに、前記エネルギー貯蔵装置を停止することと、
を含む、方法。
【請求項10】
ＤＣ／ＤＣコンバータを使用して、前記エネルギー貯蔵装置の高電圧直流のごく一部を低電圧直流に変換して、前記温度制御システムに電力を供給することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記エネルギー貯蔵装置は、前記電池管理システムを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項12】
前記電池管理システム内の選択された数の電池セルを使用して前記温度制御システムに電力を供給することをさらに含み、前記選択された数の電池セルは、１５ＶＤＣ以下の電圧を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記温度制御システム及び前記エネルギー貯蔵装置は、前記輸送用冷却ユニットの外部に配置される、請求項９に記載の方法。
【請求項14】
前記温度制御システム及び前記エネルギー貯蔵装置は、前記輸送用冷却ユニット内に配置される、請求項９に記載の方法。
【請求項15】
前記電気ヒータは、対流加熱、及び伝導加熱の少なくとも一方を利用する、請求項９に記載の方法。
【請求項16】
前記電気ヒータは、対流加熱のために空気及び液体の少なくとも１つを利用して、前記電気ヒータから前記エネルギー貯蔵装置に熱を伝える、請求項９に記載の方法。【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
本明細書に開示される主題は、一般に、輸送用冷却ユニット、より具体的には、輸送用冷却ユニットの電源の環境条件を制御するための装置及び方法に関する。
【0002】
海上、鉄道、または道路による貨物輸送に利用されるものなど、従来の冷凍・冷蔵貨物トラックまたは冷凍・冷蔵トラクタトレーラは、トラック、トレーラ、または貨物コンテナであり、一般に貨物コンパートメントを画定し、トラック、トレーラ、または貨物コンテナの一端に配置された冷却システムを備えるように改造されている。冷却システムは、通常、既知の冷媒蒸気圧縮サイクルに従って、閉じた冷媒回路内の冷媒ラインによって直列に接続された圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を含む。燃焼機関などの動力装置は、冷却ユニットの圧縮機を駆動し、ディーゼル動力、天然ガス動力、または他のタイプの機関であってよい。多くのトラクタトレーラ輸送用冷却システムでは、圧縮機は、ベルト駆動または機械的なシャフトとシャフトのリンクのいずれかを介してエンジンシャフトによって駆動される。他のシステムでは、冷却ユニットの機関が電力を生成する発電機を駆動し、次に、電力が圧縮機を駆動する。
【0003】
現在の環境動向では、特に効率、音、及び環境影響の観点から、輸送用冷却ユニットの改善が望まれる。環境にやさしい冷却ユニットでは、信頼性、コスト、及び軽量化の改善も望まれる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
一実施形態によると、輸送用冷却ユニットが提供される。輸送用冷却ユニットは、冷媒を圧縮するように構成された圧縮機と、圧縮機を駆動するように構成された圧縮機モータであって、エネルギー貯蔵装置によって電力を供給される圧縮機モータと、圧縮機に動作可能に結合された蒸発器熱交換器と、輸送用冷却ユニットの運転を制御するコントローラと、コントローラと電子通信する周囲温度センサとを備え、周囲温度センサは、輸送用冷却ユニットの外部の周囲温度を検出し、コントローラは、周囲温度に応答してエネルギー貯蔵装置の温度制御システムの動作を調整し、温度制御システムは、エネルギー貯蔵装置の温度を調整する。
【0005】
上記の特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、さらなる実施形態は、エネルギー貯蔵装置の高電圧直流のごく一部を低電圧直流に変換することによって、温度制御システムに電力を供給するように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータを備えてよい。
【0006】
上記の特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、さらなる実施形態は、エネルギー貯蔵装置が電池システムを備えることを含んでよい。
【0007】
上記の特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、さらなる実施形態は、電池システムが、電池システム内の選択された数の電池セルを利用して温度制御システムに電力を供給するように構成されることを含んでよく、ここで、選択した数の電池セルは、１５ＶＤＣ以下の電圧を有する。
【0008】
上記の特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、さらなる実施形態は、温度制御システムが電気ヒータであることを含んでよい。
【0009】
上記の特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、さらなる実施形態は、温度制御システム及びエネルギー貯蔵装置が輸送用冷却ユニットの外側に配置されることを含んでよい。
【0010】
上記の特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、さらなる実施形態は、温度制御システム及びエネルギー貯蔵装置が輸送用冷却ユニット内に配置されることを含んでよい。
【0011】
上記の特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、さらなる実施形態は、周囲温度が選択された温度よりも低いときにコントローラが電気ヒータを作動させることを含んでよい。
【0012】
上記の特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、さらなる実施形態は、電気ヒータが対流加熱、及び伝導加熱の少なくとも一方を利用することを含んでよい。
【0013】
上記の特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、さらなる実施形態は、電気ヒータが対流加熱のために空気及び液体の少なくとも１つを利用して、電気ヒータからエネルギー貯蔵装置に熱を伝達することを含んでよい。
【0014】
別の実施形態によれば、輸送用冷却ユニットを運転する方法が提供される。方法は、エネルギー貯蔵装置を使用して輸送用冷却ユニットに電力を供給することと、周囲温度センサを使用して、輸送用冷却ユニットの外側の周囲温度を検出することと、周囲温度に応答して、温度制御システムを使用してエネルギー貯蔵装置の温度を調節することとを含む。
【0015】
上記の特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、さらなる実施形態は、ＤＣ／ＤＣコンバータを使用して、エネルギー貯蔵装置の高電圧直流のごく一部を低電圧直流に変換して、温度制御システムに電力を供給することを含んでよい。
【0016】
上記の特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、さらなる実施形態は、エネルギー貯蔵装置が電池システムを備えることを含んでよい。
【0017】
上記の特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、さらなる実施形態は、電池システム内の選択された数の電池セルを使用して温度制御システムに電力を供給することを含んでよく、ここで、選択された数の電池セルは、１５ＶＤＣ以下の電圧を有する。
【0018】
上記の特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、さらなる実施形態は、温度制御システムが電気ヒータであることを含んでよい。
【0019】
上記の特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、さらなる実施形態は、温度制御システム及びエネルギー貯蔵装置が輸送用冷却ユニットの外側に配置されることを含んでよい。
【0020】
上記の特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、さらなる実施形態は、温度制御システム及びエネルギー貯蔵装置が輸送用冷却ユニット内に配置されることを含んでよい。
【0021】
上記の特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、さらなる実施形態は、周囲温度が選択された温度よりも低いときに電気ヒータを作動させることを含んでよい。
【0022】
上記の特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、さらなる実施形態は、電気ヒータが対流加熱、及び伝導加熱の少なくとも一方を利用することを含んでよい。
【0023】
上記の特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、さらなる実施形態は、電気ヒータが対流加熱のために空気及び液体の少なくとも１つを利用して、電気ヒータからエネルギー貯蔵装置に熱を伝達することを含んでよい。
【0024】
本開示の実施形態の技術的効果には、ＴＲＵの外側の温度がＴＲＵの外気温度によって検出されたときに熱力学的に調整されるエネルギー貯蔵装置によって電力を供給される輸送冷却ユニットが含まれる。
【0025】
上述の特徴及び要素は、別段に明記されない限り、排他性なしに様々な組み合わせで組み合わされてよい。それらの特徴及び要素と共に、その動作は、以下の記載及び添付図面に照らしてより明らかになるであろう。しかしながら、以下の記載及び図面は、本質的に例示的及び説明的であり、非限定的であることを理解されたい。
【0026】
本開示とみなされる主題は、本明細書の最後にある特許請求の範囲において具体的に示され、明確に特許請求される。本開示の前述の及び他の特徴及び利点は、添付図面と併せることにより、以下の詳細な記載から明らかである。
【0027】
以下の記載は、決して制限と見なされるべきではない。添付の図面に関し、類似の要素には類似の番号が付されている。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本開示の実施形態による、１つの非限定的なものとしての、エンジンレス輸送用冷却ユニットを有する輸送用冷却システムの斜視図である。
【図2】本開示の実施形態による、エンジンレス輸送用冷却ユニットの概略図である。
【図3】本開示の実施形態による、輸送用冷却ユニットの電源インタフェースのブロック図である。
【図4】本開示の実施形態による、輸送用冷却ユニットを運転する方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
開示される装置及び方法の１つまたは複数の実施形態の詳細な説明を、図面を参照して、限定ではなく例示として本明細書に提示する。
【0030】
図１を参照すると、本開示の輸送用冷却システム２０が示されている。図示の実施形態では、輸送用冷却システム２０は、トラクタもしくは車両２２、コンテナ２４、及びエンジンレス輸送用冷却ユニット（ＴＲＵ）２６を備えてよい。コンテナ２４は、車両２２によって牽引されてよい。本明細書に記載の実施形態は、鉄道用、海上用、空中用、または任意の他の適切なコンテナによって出荷される出荷用コンテナに適用されてよく、したがって、車両は、トラック、列車、ボート、飛行機、ヘリコプタなどであってよいことが理解される。
【0031】
車両２２は、運転者コンパートメントまたは運転室２８、及び車両２２のパワートレインまたは駆動システムの一部であるエンジン４２を含んでよい。エンジン４２は、電気モータ、燃焼機関、またはそれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない推進機関であってよい。コンテナ２４は、車両２２に結合されてよく、したがって、所望の目的地の方に牽引または推進される。トレーラは、上壁３０と、上壁３０に向かい合うように上壁３０から間隔を置いて配置された底壁３２と、互いに間隔を置いて向かい合う２つの側壁３４と、向かい合う前壁３６及び後壁３８とを含んでよく、前壁３６が車両２２に最も近い。コンテナ２４は、後壁３８または任意の他の壁にドア（図示せず）をさらに含んでよい。壁３０、３２、３４、３６、３８は一緒になって、貨物コンパートメント４０の境界を画定する。典型的には、輸送用冷却システム２０は、例えば、生鮮品及び環境に敏感な品物（本明細書では生鮮品と呼ばれる）などの貨物を輸送及び流通するために使用される。生鮮品は、果物、野菜、穀物、豆類、ナッツ類、卵、乳製品、種子、花、獣肉、鶏肉、魚、氷、血液、医薬品、またはコールドチェーン輸送を必要とする任意の他の適切な貨物を含んでよいが、これらに限定されない。図示の実施形態では、ＴＲＵ２６は、例えば、温度、圧力、湿度、二酸化炭素、エチレン、オゾン、光暴露、振動暴露、及び他の条件などの所望の環境パラメータを貨物コンパートメント４０に提供するようにコンテナ２４に関連付けられている。さらなる実施形態では、ＴＲＵ２６は、所望の温度及び湿度範囲を提供することができる冷却システムである。
【0032】
図１及び図２を参照すると、コンテナ２４は、一般に、コンパートメント４０に貨物（図示せず）を保管するように構築されている。エンジンレスＴＲＵ２６は、一般に、コンテナ２４に組み込まれ、前壁３６に取り付けられてよい。貨物は、コンテナ２４の貨物コンパートメント４０に冷却空気流を入れて循環させるＴＲＵ２６を介してコンパートメント４０を冷却することにより、所望の温度に維持される。ＴＲＵ２６は、任意の輸送用コンパートメント（例えば、出荷用または輸送用コンテナ）に適用されてよく、必ずしもトラクタトレーラシステムで使用されるものではないことがさらに企図され、理解される。さらに、輸送用コンテナは、車両２２の一部であってよい、または、代替の出荷手段（例えば、海上、鉄道、飛行機など）用のコンテナ２４の枠組み及び車輪（図示せず）から取り外されるように構築されてよい。
【0033】
エンジンレスＴＲＵ２６の構成要素は、圧縮機５８、電動圧縮機モータ６０、電気エネルギー貯蔵装置１５２、空冷され得る凝縮器６４、凝縮器ファンアセンブリ６６、レシーバ６８、フィルタ乾燥機７０、熱交換器７２、膨張弁７４、蒸発器７６、蒸発器ファンアセンブリ７８、吸入調整弁８０、コンピュータベースのプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ）などを含み得るコントローラ８２を含んでよく、これらについては、本明細書でさらに記載する。エンジンレスＴＲＵ２６の運転は、圧縮機５８で開始すると、最もよく理解され得る。ここで、吸引ガス（例えば、自然冷媒、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）Ｒ－４０４ａ、ＨＦＣＲ－１３４ａなど）が、吸引ポート８４から圧縮機５８に入り、高温、高圧に圧縮される。冷媒ガスは、出口ポート８５で圧縮機５８から放出され、次に、凝縮器６４の管（複数可）８６に流れ込んでよい。
【0034】
複数の凝縮器コイルフィン（図示せず）及び管８６を横切って流れる空気は、ガスをその飽和温度まで冷却する。凝縮器６４を横切る空気流は、凝縮器ファンアセンブリ６６の１つまたは複数のファン８８によって促進されてよい。凝縮器ファン８８は、電気的であり得るファンアセンブリ６６の各凝縮器ファンモータ９０によって駆動されてよい。潜熱を除去することにより、管８６内の冷媒ガスは、高圧及び高温の液体に凝縮し、低温運転中に過剰な液体冷媒を貯蔵するレシーバ６８に流れる。レシーバ６８から、液体冷媒は、凝縮器６４のサブクール熱交換器９２を通り、冷媒を清潔で乾燥した状態に保つフィルタ乾燥機７０を通り、次に冷媒のサブクーリングを増加させる熱交換器７２を通って、最後に膨張弁７４に到達してよい。
【0035】
液体冷媒が膨張弁７４のオリフィスを通るとき、液体の一部は気化して気体（すなわち、フラッシュガス）になる。冷却空間（すなわち、貨物コンパートメント４０）からの還気は、蒸発器７６の熱伝達面上を流れる。冷媒が蒸発器７６の複数の管９４を通って流れると、残りの液体冷媒は還気から熱を吸収し、熱を吸収する時に、気化されて、還気を冷却する。
【0036】
蒸発器ファンアセンブリ７８は、電気的であってよい各ファンモータ９８によって駆動され得る１つまたは複数の蒸発器ファン９６を含む。蒸発器７６を横切る空気流は、蒸発器ファン９６によって促進される。次に、蒸発器７６から、蒸気形態の冷媒が、吸入調整弁８０を通って流れ、圧縮機５８に戻ってよい。膨張弁７４は、サーモスタットまたは電気的に調整可能であってよい。ある実施形態では、図示のように、膨張弁７４はサーモスタットである。サーモスタット膨張弁球（ｂｕｌｂ）センサ１００は、蒸発器管９４の出口の近くに配置されてよい。球センサ１００は、サーモスタット膨張弁７４を制御することを意図しており、それにより、蒸発器管９４の出口での冷媒の過熱を制御する。サーモスタット膨張弁７４は、ＴＲＵコントローラ８２と通信している電子膨張弁であってよい。コントローラ８２は、蒸発器７６の出口での温度及び圧力測定値に応答して弁の位置を決めてよい。上記は、Ｒ－４０４ａ及びＲ－１３４ａなどのＨＦＣ、及びプロパンやアンモニアなどの自然冷媒に使用されてよい単段蒸気圧縮システムを一般的に記載していることがさらに企図及び理解される。二酸化炭素（ＣＯ2）冷媒を使用し、且つ、２段蒸気圧縮システムであり得る他の冷媒システムも適用されてよい。
【0037】
バイパス弁（図示せず）は、冷媒のフラッシュガスが蒸発器７６をバイパスするのを容易にし得る。これにより、蒸発器コイルを液体で満たし、完全に「濡らして」、熱伝達効率を向上させることができる。ＣＯ2冷媒を使用すると、このバイパスフラッシュガスは、２段圧縮機５８の中段に再導入され得る。
【0038】
圧縮機５８及び圧縮機モータ６０は、相互接続する駆動シャフト１０２を介して連結されてよい。圧縮機５８、圧縮機モータ６０及び駆動シャフト１０２は全て、共通のハウジング１０４内に密封されてよい。圧縮機５８は、１つの圧縮機であってよい。一つの圧縮機は、二段圧縮機、スクロール型圧縮機、またはＨＦＣもしくは自然冷媒を圧縮するように適合された他の圧縮機であってよい。自然冷媒は、ＣＯ2、プロパン、アンモニア、または約１の地球温暖化係数（ＧＷＰ）を含み得る任意の他の自然冷媒であってよい。
【0039】
図１と共に、引き続き図２を参照すると、図２はまた、ＴＲＵ２６及び貨物コンパートメント４０を通る空気流を示している。空気流は、ＴＲＵ２６によって、コンテナ２４の貨物コンパートメント４０に入り、貨物コンパートメント４０を通り、貨物コンパートメント４０から出るように循環される。戻り空気流１３４は、貨物コンパートメント４０から還気取入口１３６を通ってＴＲＵ２６に流れ込み、ファン９６によって蒸発器７６を横切って、戻り空気流１３４を選択されたまたは所定の温度に調整する。調整された戻り空気流１３４は、ここで供給空気流１３８と呼ばれ、冷却ユニット出口１４０を通ってコンテナ２４の貨物コンパートメント４０に供給される。冷却ユニット出口１４０は、一部の実施形態では、コンテナ２４の上壁３０の近くに位置する。供給空気流１３８は、コンテナ２４の貨物コンパートメント４０内の生鮮品を冷却する。例えば、外気温が非常に低い場合、ＴＲＵ２６をさらに逆に操作して、コンテナ２４を暖めることができることを理解されたい。
【0040】
還気温度センサ１４２（すなわち、サーミスタ、熱電対、ＲＴＤなど）は、空気流中、蒸発器７６上、還気取入口１３６などに配置されて、貨物コンパートメント４０からの還気流１３４の温度を監視する。ＲＡＴと示される戻り空気流の温度を示すセンサ信号は、ライン１４４を介してＴＲＵコントローラ８２に動作可能に接続されて、ＴＲＵ２６の制御及び動作を容易にする。同様に、給気温度センサ１４６は、供給空気流１３８中、蒸発器７６上、冷却ユニット出口１４０に配置されて、貨物コンパートメント４０に向けられる供給空気流１３８の温度を監視する。同様に、ＳＡＴ１４で示される供給空気流温度を示すセンサ信号は、ライン１４８を介してＴＲＵコントローラ８２に動作可能に接続されて、ＴＲＵ２６の制御及び動作を容易にする。
【0041】
ここで図１の参照を続けながら、図２及び図３を参照すると、ＴＲＵ２６は、一般に１２０として示される電源インタフェースを含んでよい、または電源インタフェースと動作可能にインタフェースされてよい。電源インタフェース１２０は、一般に１２２として示される様々な電源へのインタフェース、より具体的には、本明細書では、ＴＲＵ２６及びその構成要素のための以下に記載するインタフェースを含んでよい。実施形態では、電源１２２は、エネルギー貯蔵装置１５２及びグリッド電力１８２を含んでよいが、これらに限定されない。各電源１２２は、圧縮機モータ６０、凝縮器ファンモータ９０、蒸発器ファンモータ９８、コントローラ８２、ならびに、様々なソレノイド及び／またはセンサを含み得るＴＲＵ２６の他の構成要素９９を含むＴＲＵ２６に選択的に電力を供給するように構成されてよい。コントローラ８２は、様々な経路１０８を介した一連のデータ及びコマンド信号を通して、例えば、ＴＲＵ２６の冷却ニーズによって示されるように、電気モータ６０、９０、９８への電力の印加を制御してよい。
【0042】
ＴＲＵ２６は、ＴＲＵコントローラ８２と電子通信する周囲温度センサ８３を備える。周囲温度センサは、ＴＲＵ２６の外部の周囲温度を検出する。
【0043】
エンジンレスＴＲＵ２６は、交流（ＡＣ）を採用する選択された構成要素、及び直流（ＤＣ）を採用する他の構成要素を備えたＡＣまたはＤＣアーキテクチャを含んでよい。例えば、ある実施形態では、モータ６０、９０、９８は、ＡＣモータとして構成されてよく、一方、他の実施形態では、モータ６０、９０、９８は、ＤＣモータとして構成されてよい。ＴＲＵ２６に電力を供給するときの電源１２２の動作は、電力管理システム１２４によって管理及び監視されてよい。電力管理システム１２４は、電気変圧器を備えてよい。電力管理システム１２４は、ＴＲＵ２６の様々な要件に基づいて、様々な電源１２２の状態を決定し、それらの動作を制御し、電力を様々な電源１２２に移動させる、及び、様々な電源１２２から移動させる等を行うように構成される。ある実施形態では、ＴＲＵコントローラ８２は、ＴＲＵ２６の運転状態を示す様々な信号を受信し、それに応じてＴＲＵシステム２６の電力要件を決定し、電源インタフェース１２０、具体的には電力管理システム１２４に、ＴＲＵ２６の要件に対応するように電力を移動させるように指示する。一実施形態では、ＴＲＵコントローラは、還気温度センサ１４２及び給気温度センサ１４６によってそれぞれ測定されるＲＡＴ及び任意選択でＳＡＴを監視する。ＴＲＵコントローラ８２は、（とりわけ）ＲＡＴに基づいてＴＲＵ２６の電力要件を推定し、電源インタフェース１２０の様々な構成要素、具体的には、電源インタフェース１２０及びＴＲＵシステム２６における電力の変換及びルーティングを管理するための電力管理システム１２４及びエネルギー貯蔵システム１５０に応じてコマンドを提供する。
【0044】
ＴＲＵ２６は、ＴＲＵ２６のユーザによって提供される温度設定値命令に制御される。ＴＲＵコントローラ８２は、測定されたＲＡＴ及び設定値に応答して推定電力需要を判断してよい。例えば、（ＲＡＴ設定値）が第１の閾値を超えている（すなわち、＞１０度Ｆ）場合、ＴＲＵ２６のフルパワーが必要である（すなわち、電圧で、最大アンペアが分かる）。（ＲＡＴ設定値）が第１の閾値と第２の閾値の間にある場合、電流は（電圧で）制限されて、中間の電力（すなわち、５０％の電力）を達成する。（ＲＡＴ設定値）が第２の閾値を下回っている場合、最小電力（すなわち、２０％の電力）を達成するように電流が（電圧で）制限される。
【0045】
電力の切り替えに関して、ＴＲＵコントローラ８２は、ＴＲＵ２６がオンであるかどうか、及びＴＲＵ２６の運転に必要な電力を認識している。ＴＲＵコントローラ８２はまた、グリッド電力１８２が利用可能かどうかが分かるようにプログラムされてよい。グリッド電力１８２が利用可能であり、ＴＲＵ２６がオンであり、エネルギー貯蔵装置１５２の充電状態がエネルギー貯蔵装置１５２が完全に充電されていることを示す場合、グリッド電力１８２はＴＲＵ２６の電力需要を満たす。グリッド電力１８２が利用可能であり、ＴＲＵ２６がオンであり、エネルギー貯蔵装置１５２が完全に充電されていない場合、ＴＲＵ２６の電力需要が最優先事項として満たされ、次に、第２の優先事項として、ＤＣ／ＡＣインバータ１５６を作動して、エネルギー貯蔵装置１５２に必要なアンペアを充電する。グリッド電力１８２が利用可能であり、ＴＲＵ２６がオフであり、エネルギー貯蔵装置１５２が完全に充電されていない場合、ＤＣ／ＡＣインバータ１５６が作動して、エネルギー貯蔵装置１５２に必要な充電アンペアを提供する。グリッド電力１８２が利用できない場合、ＴＲＵ２６のすべての電力需要は、エネルギー貯蔵装置１５２によって満たされる。
【0046】
ＴＲＵコントローラ８２は、輸送用冷却システム２０の運転ニーズに従って、ＴＲＵ２６の構成要素ならびにエネルギー貯蔵システム１５０の構成要素を制御するように構成される。ＴＲＵコントローラ８２は、ＤＣ／ＡＣコンバータ１５６、電池管理システム１５４、及びＤＣ／ＤＣコンバータ１５５に通信可能に結合され、その結果、コンバータ１５５、１５６及びエネルギー貯蔵装置１５２の動作は、ＴＲＵ２６の電力需要及び／またはエネルギー貯蔵装置１５２の加熱需要のニーズを満たす。ＤＣ／ＤＣコンバータ１５５は、エネルギー貯蔵装置１５２の高電圧直流のごく一部を低電圧直流に変換することによって、温度制御システム１５３に電力を供給するように構成されてよい。
【0047】
図３を引き続き参照し、ＴＲＵ２６及びその構成要素に電力を供給するために採用される電源インタフェース１２０及び様々な電源１２２のアーキテクチャについて記載する。ある実施形態では、電源１２２の１つは、電力管理システム１２４に動作可能に結合されたエネルギー貯蔵システム１５０を含んでよいが、これに限定されない。さらに、グリッド電源１８２は、選択された条件下で、電力管理システム１２４に三相ＡＣ電力を提供する。エネルギー貯蔵システム１５０は、直流（ＤＣ）電力１５７を電力管理システム１２４に送り、電力管理システム１２４から電力を受け取る。エネルギー貯蔵システム１５０は、エネルギー貯蔵装置１５２、ＤＣ／ＡＣコンバータ１５６、及び電池管理システム１５４を含んでよいが、これらに限定されない。一実施形態では、電力管理システム１２４は、三相ＡＣ電力１５８をＤＣ／ＡＣコンバータ１５６に提供して、エネルギー貯蔵装置１５２にエネルギーを充電及び貯蔵するためのＤＣ電圧及び電流を作り出す。エネルギー貯蔵装置１５２は、ＤＣ／ＡＣコンバータ１５６に直流を供給して、ＴＲＵ２６に電力を供給するための三相ＡＣ電力１５８を供給する。ＴＲＵはまた、ＴＲＵコントローラ８２に電力を供給するための専用のＴＲＵ制御電池８５を含み得る。例えば、ＴＲＵ制御電池８５は、ＴＲＵコントローラ８２に電力を供給するために、１２Ｖまたは２４Ｖの鉛蓄（ＤＣ）電池を含んでよい。ＴＲＵ制御電池８５からの電力はまた、必要に応じてセンサ及び弁操作をサポートするために使用される。
【0048】
電池管理システム１５４は、エネルギー貯蔵装置１５２の性能を監視する。例えば、エネルギー貯蔵装置１５２の充電状態、エネルギー貯蔵装置１５２の健康状態、及びエネルギー貯蔵装置１５２の温度を監視する。エネルギー貯蔵装置１５２の実施例は、電池システム（例えば、電池または電池のバンク）、燃料電池、フロー電池、及び直流（ＤＣ）であり得る電気エネルギーを貯蔵及び出力することができる他の装置を含んでよい。２０１８年１月１１日に出願された米国特許出願第６２／６１６，０７７号に記載されるように、エネルギー貯蔵装置１５２は、電池システムを備えてよく、電池システムは、電池バンクに編成された複数の電池を採用してよく、冷却空気は、電池バンクを通って電池温度制御のために流れてよい。同出願内容は、その全体が本明細書に組み込まれる。電池システムは、電池システム内の選択された数の電池セルを利用して、温度制御システム１５３に電力を供給するように構成されてよい。ある実施形態では、選択された数の電池セルは、１５ＶＤＣ以下の電圧を有する。
【0049】
エネルギー貯蔵システム１５０がエネルギー貯蔵装置１５２用の電池システムを含む場合、電池システムは、約２００ボルト（２００Ｖ）から約６００ボルト（６００Ｖ）の範囲内の電位を有し得る。一般に、電圧が高いほど、電力の持続可能性が高くなり、好ましい。しかしながら、電圧が高いほど、例えば、エネルギー貯蔵装置１５２内の電池のサイズ及び重量が大きくなり、これは、貨物を輸送する場合には好ましくない。さらに、エネルギー貯蔵装置１５２が電池である場合、電圧及び／または電流のいずれかを増加させるために、電池は、電気的ニーズに応じて直列または並列に接続される必要がある。電池エネルギー貯蔵装置１５２の電圧が高いと、電圧が低い場合よりも直列により多くの電池を必要とし、その結果、電池エネルギー貯蔵装置１５２は、より大きく、より重くなる。より低い電圧及びより高い電流のシステムを使用してよいが、そのようなシステムは、より大きなケーブルまたはバスバーを必要とし得る。一実施形態では、エネルギー貯蔵装置１５２は、ＴＲＵ２６の構造２７内に収容されてよい。ある実施形態では、エネルギー貯蔵装置１５２は、ＴＲＵ２６内に配置されているが、他の構成も可能である。ある実施形態では、エネルギー貯蔵装置１５２は、ＴＲＵ２６の外部に配置されているが、他の構成も可能である。別の実施形態では、エネルギー貯蔵装置１５２は、例えば、貨物コンパートメント４０の下など、コンテナ２４と共に配置されてよい。同様に、ＤＣ／ＡＣコンバータ１５６は、例えば、貨物コンパートメント４０の下など、コンテナ２４と共に配置されてよいが、一部の実施形態では、ＤＣ／ＡＣコンバータ１５６を電力管理システム１２４及び／またはＴＲＵ２６及びＴＲＵコントローラ８２に近接させることが望ましい場合がある。１つまたは複数の実施形態では、エネルギー貯蔵装置１５２及び／またはＤＣ／ＡＣコンバータ１５６を含む選択された構成要素の接続及び配置に関して特定の場所を記載したが、そのような記載は単なる例示であり、制限を意図していないことは理解されよう。構成要素の様々な場所、配置、及び構成が可能であり、本開示の範囲内である。
【0050】
エネルギー貯蔵システム１５０はまた、温度制御システム１５３を備えてよい。温度制御システム１５３は、エネルギー貯蔵装置１５２の温度を制御するように構成される。温度制御システム１５３は、対流加熱及び伝導加熱のうちの少なくとも１つを利用してよい。さらに、温度制御システム１５３は、対流加熱のために空気及び液体のうちの少なくとも１つを利用して、温度制御システム１５３からエネルギー貯蔵装置１５２に熱を伝達してよい。ある実施形態では、温度制御システム１５３は、図３に示すように、電気ヒータであってよい。電気ヒータは低電圧ＤＣヒータであってよい。ＴＲＵコントローラ８２は、周囲温度がＴＲＵ２６の周囲温度センサ８３によって測定されると選択された温度よりも低いときに、電気ヒータ（例えば、温度制御システム）を作動させるように構成されてよい。例えば、選択された温度が１０℃（５０°Ｆ）であり、周囲温度が選択された温度よりも低い場合、ＤＣ／ＤＣインバータ１５５が作動されてよく、（１）エネルギー貯蔵装置１５２からの高電圧直流の一部が、低電圧直流に変換されて、温度制御システム１５３に電力を供給する、または（２）１５ＶＤＣ未満の結合電圧と直列の追加の電池セル（複数可）を使用して温度制御システム１５３に電力を供給してよい。ＢＭＳ１５４は、エネルギー貯蔵装置１５２の温度を検出し、エネルギー貯蔵装置１５２の温度が第２の選択された温度（例えば、２０℃（６８°Ｆ））に達したときに、ＴＲＵコントローラ８２が温度制御装置１５３を停止し得るように、ＴＲＵコントローラ８２と通信してよい。別の実施形態では、温度制御システム１５３はファンであってよい。
【0051】
ある実施例では、温度制御システム１５３が電気ヒータである場合、電気ヒータに電力を供給するための電気は、エネルギー貯蔵装置１５２からのＨＶ ＤＣのＤＣ／ＤＣ変換１５５から、またはエネルギー貯蔵装置１５２内のいくつかのセルを介して供給されてよい。一実施例では、電気ヒータは、エネルギー貯蔵装置１５２の内部に（すなわち、ファンを使用して）流体連通している空気を加熱してよい。第２の実施例では、電気ヒータは、液体を加熱して、加熱された流体を（すなわち、ポンプを使用して）エネルギー貯蔵装置１５２の内部に取り付けられた熱プレートを通してポンプで送ってよく、電気ヒータは、電池セル／モジュールと直接熱伝達してよい、または、電気ヒータは、エネルギー貯蔵装置１５２のハウジングに直接伝わるように装着された／取り付けられた管に直接熱伝達してよい。
【0052】
ＴＲＵコントローラ８２は、周囲温度センサ８３によって検出された周囲温度に応答して、エネルギー貯蔵装置１５２の温度制御システム１５３の動作を調整する。一実施形態では、温度制御システム１５３及びエネルギー貯蔵装置１５２は、図３に示されるように、ＴＲＵ２６の外部に配置されている。別の実施形態では、温度制御システム１５３及びエネルギー貯蔵装置１５２は、ＴＲＵ２６内に配置されている。ＴＲＵ２６は、エネルギー貯蔵装置１５２及び温度制御システム１５３を備えてよい。
【0053】
電池管理システム１５４及びＤＣ／ＡＣコンバータ１５６は、ＴＲＵコントローラ８２に動作可能に接続され、ＴＲＵコントローラ８２とインタフェースする。ＴＲＵコントローラ８２は、エネルギー貯蔵装置１５２を含むエネルギー貯蔵システム１５０の状態に関する情報を受信し、ＤＣ／ＡＣコンバータ１５６に制御入力を提供して、エネルギー貯蔵装置１５２を監視し、エネルギー貯蔵装置１５２等の充電及び放電速度を制御する。
【0054】
図３の参照を続けると、前述のように、電源インタフェース１２０は、電力管理システム１２４によって管理及び監視される様々な電源１２２へのインタフェースを含んでよい。電力管理システム１２４は、ＴＲＵ２６の動作上のニーズ及び電源インタフェース１２０内の構成要素（例えば、エネルギー貯蔵装置１５２など）の能力に基づいて、電源インタフェース１２０内の電力の流れを管理及び決定する。電力管理システム１２４は、ＴＲＵ２６の様々な要件に基づいて、様々な電源１２２の状態を決定し、それらの動作を制御し、且つ、電力を様々な電源１２２に移動させる、及び、様々な電源１２２から移動させる等を行うように構成される。
【0055】
ある実施形態では、電力管理システム１２４によって管理される４つの主要な電力フローが存在する。第１は、ＴＲＵシステム２６がグリッド電源１８２に動作可能に接続されているときに電力管理システム１２４に供給される電力である。第２は、エネルギー貯蔵装置１５２から電力管理システム１２４に供給される電力である。第３は、電力管理システム１２４からエネルギー貯蔵装置１５２に向けられる電力である。第４は、ＴＲＵ２６を動作させる電力を提供するために電力管理システム１２４からＴＲＵ２６に向けられる電力である。
【0056】
４つの電力フローは、電力管理システム１２４に課せられた要件及び電源インタフェース１２０の特定の構成に基づいて、異なる経路を介して伝えられる。電力管理システム１２４は、ＴＲＵ２６の電力ニーズを供給するために様々な電源１２２を一緒に接続するための中央電力バスとして動作する。電力管理システム１２４は、ＴＲＵ２６の電力要件を満たすために、必要に応じて、５つの電力フローとの間の電力の切り替え、方向付け、または方向変更を制御する。切り替え、方向付け、及び方向変更は、電力管理システム１２４のバス制御スイッチングデバイス１２６を使用して容易に達成し得る。バス制御スイッチングデバイス１２６は、リレー、コンタクタ、ソリッドステートコンタクタを含む電気機械的及びソリッドステート半導体スイッチングデバイス、ならびにトランジスタ、ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＳＣＲなどの半導体スイッチングデバイスを含み得るが、これらに限定されない。さらに、電力管理システム１２４の機能を容易にし、実施するために、電力の電圧及び周波数は、グリッド電源１８２によって、またはエネルギー貯蔵システム１５０のＤＣ／ＡＣコンバータ１５６によって供給されるかどうかにかかわらず、ＴＲＵ２６に供給するために、及び／またはエネルギー貯蔵装置１５２を充電するために、同期して共通の電源を提供する必要がある。消費電流は、ＴＲＵ２６及びエネルギー貯蔵装置１５２を充電するニーズによって決定される。
【0057】
グリッド電源１８２からのグリッド電力及び／またはエネルギー貯蔵システム１５０に移動する／から移動する電力は、バス制御スイッチングデバイス１２６によって決定されるように、オーバーラップまたはブレークビフォアメイク状態でバス制御スイッチングデバイス１２６に供給される。ＤＣ／ＡＣコンバータ１５６は、ＤＣからＡＣへのコンバータとして動作する場合、必要に応じて電力をエネルギー貯蔵装置１５２から電力管理システム１２４（それによりＴＲＵ２６）に伝達するために、生成された電力（例えば、１５７）の電圧及び周波数をバス制御スイッチング装置１２６と同期させる。同様に、電力管理システム１２４に提供されるグリッド電源１８２からのグリッド電力は、接続されるとバス制御スイッチングデバイス１２６によって方向付けられ、ＤＣ／ＡＣ ＨＶ電池コンバータは、グリッド電力伝達が行われる前に同期されているかどうかを判断する。ＤＣ／ＡＣコンバータ１５６は、バス制御スイッチングデバイス１２６のバス電圧／周波数を監視して、接続前に上記のパラメータが等しいかどうかを決定し、したがって、電力バスシステムの中断を最小限に抑える。電力バス制御デバイス１２６は、接続されたフローの状態を決定するために、ＴＲＵコントローラ８２と通信する。ある実施形態では、電力管理システム１２４、及び／またはＴＲＵコントローラ８２は、バス制御スイッチングデバイス１２６上でどの電源が選択され、動作しているのかを視覚的に示す。
【0058】
ここで図１～図３の構成要素を参照しながら、図４を参照する。図４は、ＴＲＵ２６を運転する方法４００のフローチャートを示す。ある実施形態では、方法３００は、ＴＲＵコントローラ８２によって実行されてよい。ブロック４０４において、ＴＲＵ２６は、エネルギー貯蔵装置１５２を使用して電力を供給される。ブロック４０６において、周囲温度が、周囲温度センサ８３を使用して、ＴＲＵ２６の外部で検出される。ブロック４０８において、エネルギー貯蔵装置１５２の温度は、周囲温度に応答して温度制御システム１５３によって調整される。温度制御システム１５３は、エネルギー貯蔵装置１５２の温度を上下に調整することによってエネルギー貯蔵装置１５２の温度を調節するように構成される。方法４００は、エネルギー貯蔵装置１５２の温度を監視することと、エネルギー貯蔵装置１５２の温度が第２の選択された温度よりも高いときに温度制御システム１５３を停止することをさらに含んでよい。
【0059】
方法４００はまた、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５５を使用してエネルギー貯蔵装置１５２の高電圧直流のごく一部を低電圧直流に変換して、温度制御システム１５３に電力を供給することを含んでよい。さらに、方法４００は、電池システム内の選択された数の電池セルを使用して温度制御システム１５３に電力を供給することをさらに含んでよい。選択された数の電池セルは、１５ＶＤＣ以下の電圧を有してよい。
【0060】
上記の説明は図４のフロープロセスを特定の順序で記載したが、添付の請求項で特に要求されない限り、ステップの順序は変更されてよいことを理解されたい。
【0061】
上記のように、実施形態は、プロセッサによって実施されるプロセス及びそれらのプロセスを行うためのプロセッサ等の装置の形態であってよい。実施形態はまた、ネットワーククラウドストレージ、ＳＤカード、フラッシュドライブ、フロッピーディスク、ＣＤ ＲＯＭ、ハードドライブ、または任意の他のコンピュータ可読記憶媒体などの有形媒体に具体化された命令を含むコンピュータプログラムコードの形態であってよく、コンピュータプログラムコードがコンピュータにロードされ、コンピュータによって実行されると、コンピュータは、実施形態を行う装置となる。実施形態はまた、例えば、記憶媒体に記憶されるか、コンピュータにロード及び／または実行されるか、または、電気配線もしくはケーブル、光ファイバ、または電磁放射等、何らかの伝送媒体を介して送信され、コンピュータにロード及び／または実行されるコンピュータプログラムコードの形態であってよく、コンピュータプログラムコードがコンピュータにロード及び／または実行されると、コンピュータは実施形態を実施する装置になる。汎用マイクロプロセッサで実施されると、コンピュータプログラムコードセグメントは、特定の論理回路を作成するようにマイクロプロセッサを構成する。
【0062】
「約」という用語は、出願時に利用可能な機器に基づく特定の量の測定に関連する誤差の程度を含むことを意図している。例えば、「約」は、所与の値の±８％、５％、または２％の範囲を含み得る。
【0063】
本明細書の専門用語は、特定の実施形態を説明する目的のためのみに用いられており、本開示を限定する意図はない。本明細書で使用される場合、単数形の「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈により明確に異ならない限り、複数形も含むことが意図されている。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、本明細書で使用されるとき、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素及び／または構成要素の存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素及び／またはそれらのグループの存在または追加を排除しないことがさらに理解されよう。
【0064】
本開示は例示の１つまたは複数の実施形態を参照して記載されているが、本開示の範囲を逸脱することなく、様々な変更が行われてよく、また均等物が本開示の要素の代わりをする場合もあることは当業者には理解されるであろう。さらに、本開示の必須の範囲を逸脱することなく、特定の状況または材料を本開示の教示に適合させるために多くの修正が行われてよい。したがって、本開示は、本開示を実施するために企図された最適な態様として開示される特定の実施形態に限定されるのではなく、本開示は、特許請求の範囲内に収まる全ての実施形態を含むことが意図されている。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】