多级运输制冷系统的闭环容量和电力管理方案

摘要

一种单元，诸如运输制冷单元12，可以包括被配置成多级的多个组件。组件18、20的至少一部分可以以串联或并联方式进行配置。与多个组件相关的位置可以被选择来控制电源的负载，诸如引擎30。例如，所述组件中的每个的位置可以被选择来使从电源到单元的可用电力的递送最大化。在某些实施方案中，一个或多个控制器32、34可以测量与电源相关的参数且选择所述组件中的一个或多个的位置。在某些实施方案中，可以使用省油型制冷循环。容量可以从单级压缩循环或模式过渡到多级压缩循环或模式，其中容量是经由过冷而对应地增加。

说明书

发明背景

制冷系统/单元通常是结合物品（易腐食品）的运输一起使用。运输的移动性质通常会面临挑战，如电源有限。例如，可以用来对制冷单元供电的引擎的尺寸有限，或换句话说，引擎具有有限容量。

运输制冷单元至少关于容量和效率的演进通常需要系统利用100%的可用电力。当制冷单元包括多级压缩循环时，这可导致不同的和不稳定的电力管理。例如，在使用小引擎（例如，相对小容量的引擎）的运输系统中，制冷单元与引擎之间可能不存在可用引擎电力储备。就这一点来说，如果较高级的多级压缩循环过于主动啮合，那么引擎可能经受高概率的失速。另一方面，如果较高级的多级压缩循环被动啮合（例如，较高级的啮合晚于其除此之外可能发生的啮合），这可以导致制冷单元对可用引擎电力利用不足。

在传统系统中，较高级或省油型循环的增加的电力需求可能造成响应于电力过载而发生吸入节流事件。中级注射流的吸入节流是低效而麻烦的。

概述

下文呈现概述以使基本了解本公开的某些方面。概述不是本公开的比较详细的综述。概述既不希望识别本公开的关键或主要因素也不划定本公开的范围。下文概述仅仅以简化方式呈现本公开的某些概念作为下述的序言。

根据本公开的方面，可用的引擎电力可以供应给制冷单元的一级或多级。在某些实施方案中，可以监测或测量与引擎性能相关的一个或多个参数。基于一个或多个参数的测量，可以选择性地控制供应给制冷单元的一级或多级的电力。

在某些实施方案中，控制器可以监测或测量与引擎性能相关的一个或多个参数，诸如实际的或实时的引擎性能。当一个或多个参数指示引擎性能的下降低于阈值时，控制器可以被配置来使与一级或多级相关的制冷电力节流。

在某些实施方案中，与制冷单元相关的多级压缩循环可以以串联方式进行配置。例如，制冷单元的操作可以响应于确定与引擎性能相关的一个或多个参数指示结合单级操作时不存在任何误差而从单级过渡到较高级。在某些实施方案中，使两级之间的电力管理并串转换可以有助于使系统（例如，引擎）的性能轮廓变得平滑。

在某些实施方案中，与制冷单元相关的多级压缩循环可以以并联方式进行配置。所述级可以独立地并联控制系统电力（可能使用不同的控制值）。例如，相对于第二级或更高级，第一级可以更好地容忍引擎性能的变化（例如，可以允许更高的速度误差）。就这点来说，如果第二级或更高级无法控制系统使其达到更低的速度误差，那么第一级可以用作备份控制机构。

下文描述本公开的其他方面。

附图简述

本公开是以举例方式示出且不限于附图，其中相同的参考数字指示相同的元件。

图1A示出根据本公开的一个或多个方面的示例性系统；

图1B示出根据本公开的一个或多个方面的制冷系统的示例性方案；

图2至图3示出根据本公开的一个或多个方面的示例性方法。

发明详述

根据本公开的各个方面，供应或递送给单元（诸如多级运输制冷单元）的电力可以最大化同时减小或消除与电源相关的误差（例如，引擎误差）。在下述的实施例中，描述具有两级压缩循环的制冷单元。基于本公开的回顾，所属技术领域熟练人员将明白在某些实施方案中可以使用更高级的压缩循环（例如，两个压缩循环以上）。

应注意各个连接是在下述和附图中的元件之间进行陈述。应注意这些连接通常且除非另有说明，否则可以是直接的或间接的，并且本说明书并不希望限于这方面。

图1A示出根据本公开的一个或多个方面的系统10的方框图。在某些实施方案中，图1A的组件、装置或设备中的一个或多个可以结合物品（易腐食品、医用或实验室材料等）的制冷一起使用。

系统10可以包括制冷单元12。制冷单元12可以用来保持物品在适当温度下。例如，制冷单元12可以用来在运输物品时保持物品在适当温度下。

制冷单元12可以包括压缩机14。当制冷单元12是在冷却模式中操作时，低温、低压制冷蒸汽可以被压缩机14压缩成高压、高温制冷蒸汽。高压、高温制冷蒸汽可以由压缩机14传递或提供给制冷设备16中的一个或多个件。如所属技术领域熟练人员已知，制冷设备16可以包括被配置来处理制冷剂的设备中的一个或多个件。例如，制冷设备可以包括一个或多个热交换器（例如，冷凝器热交换器、蒸发器热交换器、制冷剂至制冷剂热交换器）、省油器电路、线圈（例如，过冷器线圈）、接收器、膨胀装置（例如，电子膨胀阀、机械恒温膨胀阀）等。由制冷设备16生成的经处理制冷剂可以潜在地经由一个或多个装置（诸如图1A中所示的阀A 18和阀B 20）提供给压缩机14。

图1B示出根据本公开的一个或多个方面的制冷系统的示例性方案。在某些实施方案中，图1B中所示的组件或装置中的一个或多个可以与图1A中所示的方框中的一个或多个相关。在某些实施方案中，图1B的制冷系统（或与其相关的组件）中的一级或多级可以打开或关闭以影响容量。在某些实施方案中，一个或多个组件或装置可以经由由例如压缩机指定的不同压力进行操作和/或通信。在某些实施方案中，第一级可以指定或影响蒸发器质量流量，且第二级可以指定或影响到蒸发器的过冷电势。

如经由图1B中的方向箭头所示，制冷剂蒸汽可以从压缩机54的出口传递到冷凝器热交换器56。冷凝器56可以将制冷剂蒸汽冷凝成液体。液体可以从冷凝器56传递到接收器58。接收器58可以储存过量的液体制冷剂。液体可以通过冷凝器56的过冷器线圈60并通过过滤干燥器62从接收器58传递到省油器64。液体可以通过一个或多个分流器68从省油器64传递到蒸发器66。在蒸发器66中，液体制冷剂可以蒸发且可以过热。制冷剂蒸汽可以从蒸发器66提供到压缩机54。

回顾图1A，压缩机14可以从一个或多个源接收电力。例如，在运输或移动应用中，压缩机14可以从引擎30接收电力。引擎30可以与机动车（例如，卡车）、飞机、轮船或其他船舶、火车、或任何其他类型的交通工具相关。虽然图1A中示出单个引擎30，但是在某些实施方案中可以使用一个以上引擎30。在某些实施方案中，引擎30可以是或包括柴油引擎。

在某些实施方案中，压缩机14的压缩机构可以包括由引擎30的驱动轴驱动的轴。压缩机14的轴可以直接地或通过皮带传动机械地连接到引擎30的驱动轴。

在某些实施方案中，引擎30无法直接将电力提供给压缩机14。例如，引擎30可以驱动发电机（未示出），且发电机可以将电力供应给压缩机14的马达（未示出）。压缩机14的马达可以驱动压缩机14的压缩机构。

系统10可以包括一个或多个引擎控制器。引擎控制器32可以被配置来测量或监测与引擎30的性能相关的一个或多个参数。例如，引擎控制器32可以监测引擎30的过载条件（例如，引擎30的输出在何处满足或超过容量，或接近阈值内的输出容量）。

这种过载条件可以根据一个或多个术语进行说明。例如，引擎30的操作速度可以以每分钟转数（RPM）为单位（或根据某些其他速度单位）由引擎控制器32进行测量，表示为一定比例的目标引擎RPM。引擎30的操作速度可以提供引擎RPM下降的指示，其可以用作实际的或实时的操作引擎RPM相对于目标引擎RPM的下降的指示。

在某些实施方案中，引擎控制器34可以测量或感测机械燃油齿条或相关传感器的位置，其可以表示燃油节流位置，且可以指示供应给引擎30的燃油流量相对于最大允许的燃油流量的水平。供应给引擎30的所述水平的燃油流量与最大允许的燃油流量之间的关系可以用作（实际）操作引擎负载相对于最大操作引擎负载的代理或指示。

引擎控制器32可以将关于引擎30的操作的测量或参数传输到系统控制器34。系统控制器34可以被配置来比较测量/参数与一个或多个阈值或容差。如果不超过阈值或容差（例如，引擎30不经受过载条件），那么系统控制器34无法将任何限制强加于制冷单元12的操作。例如，系统控制器34可以允许制冷单元12完全利用从引擎30接收的输入电力。另一方面，如果超过阈值或容差中的一个或多个（例如，引擎30经受过载条件），那么系统控制器34可以介入以通过减小压缩机14的操作容量而减小或消除对引擎30的负载。下文还描述压缩机14的操作容量的调节。

虽然图1A中视为单独实体，但是在某些实施方案中，引擎控制器32和系统控制器34可以位于共同外壳或壳体内。在某些实施方案中，控制器（控制器32和34）的第一部分可以位于第一装置中，且控制器的一个或多个额外部分可以位于一个或多个其他装置中。

在某些实施方案中，设备或系统（例如，系统10）可以包括一个或多个处理器，和在由一个或多个处理器执行时造成设备或系统执行如本文描述的一个或多个方法论动作的存储器存储指令。例如，引擎控制器32和/或系统控制器34可以包括一个或多个处理器、存储器、和/或用于造成执行如本文描述的一个或多个动作的输入/输出（I/O）接口。在某些实施方案中，指令可以存储在一个或多个计算机可读介质（诸如暂时性或非暂时性计算机可读介质）上。在执行时指令可以造成实体（引擎控制器32和/或系统控制器34）执行如本文描述的一个或多个动作。

压缩机14可以经由一个或多个装置（诸如阀A 18和阀B 20）从制冷设备16接收（经处理）制冷剂。如图1A中所示，压缩机14、制冷设备16和阀18可以经由通道18A、18B和18C彼此连接。压缩机14、制冷设备16和阀20可以经由通道20A、20B和20C彼此连接。通道18A至18C和/或20A至20C可以提供一个或多个物质（诸如制冷剂）的通信。

阀18和20可以用来选择性地提供到压缩机14的输入。例如，当阀18打开时，制冷剂可以经由通道18C供应给压缩机14。相反，当阀18关闭时，制冷剂无法经由通道18C供应给压缩机14（可能的例外是通过阀18时发生泄漏）。当阀20打开时，制冷剂可以经由通道20C供应给压缩机14。相反，当阀20关闭时，制冷剂无法经由通道20C供应给压缩机14（可能的例外是通过阀20时发生泄漏）。

虽然图1A中压缩机14示为具有两个输出通道18A和20A，但是在某些实施方案中，压缩机14可以具有两个以上或以下输出通道。例如，压缩机14可以仅仅具有一个剩下的制冷剂流动路径。通道18C和20C可以混合在压缩机14内并到单个输出通道。在单级模式中，可以存在一个入口或输入串流或通道（例如，18C）和出口或输出串流或通道（例如，18A）。在两级或混合模式中，可能处于不同压力下的两个入口或输入串流或通道（例如，18C和20C）可以混合到单个出口流动串流或通道。

在某些实施方案中，阀可以打开的程度可以变化。例如，阀18和20可以在任何给定时间点关闭，完全打开，或仅部分打开。阀的状态可以变化且可以由例如系统控制器34控制。例如，基于与引擎30相关的负载或条件，系统控制器34可以被配置来选择性地打开或关闭阀18和20中的一个或两个。在某些实施方案中，系统控制器34可以存储指示最大引擎负载比例的数据。例如，系统控制器34可以存储指示燃油流量、RPM（下降）或温度的水平的数据。系统控制器34可以比较存储的数据与由引擎控制器32提供的实际或测量值。当实际或测量值超过存储的数据时，系统控制器34可以开始关闭（或完全闭合）阀18和20中的一个或两个。以此方式，系统控制器34可以通过选择性地允许或限制到压缩机14的制冷剂的流动而控制负载制冷单元12对引擎30的强加作用。

描述通过控制阀18和20打开的程度控制负载制冷单元12对引擎30的强加作用后，下文提供关于阀18和20分别潜在地组合通道18A至18C和20A至20C的配置的描述。

在某些实施方案中，阀 18和20可以表示多级或双级压缩循环。例如，阀18可以与压缩循环的第一级相关，且阀20可以与压缩循环的第二级相关。阀18可以与吸入调节阀（SMV）相关。阀20可以与省油器膨胀阀（EEV）阀相关。

第一级和第二级中的一个或两个是否应为“在…上”、“通电”或“啮合”（和到什么程度）可以根据引擎30的（最大）容量，以及引擎30在特定时间点经历的实际负载。引擎30经历的实际负载可基于任何数量的输入条件（诸如环境效应（例如，热条件、振动、压力、高度等）、从引擎30接收电力的其他单元或装置的数量等）变化。

在某些实施方案中，第一级压缩循环和第二级压缩循环可以以串联方式操作。这种串联操作是在图2的方法中例示。为了便于说明，所述方法是结合上述图1A的系统10进行描述。图2中所示的方法可以被调节来容纳不同系统或架构。

在步骤202中，制冷单元12可以以标准模式开始。例如，SMV 18可以部分打开且EEV 20可以关闭后开始。步骤202的标准模式可以允许SMV 18和/或EEV 20的位置或状态的任何组合。流程可以从步骤202前进到步骤204。

步骤204可以指示响应于误差（诸如由SMV比例积分微分（PID）控制器检测的温度误差）采取的一个或多个动作。在某些实施方案中，SMV PID控制器可以包括一个或多个组件，且可以执行如上文结合控制器32和34描述的一个或多个功能。流程可以从步骤204前进到步骤206。

在步骤206中，可以确定SMV位置是否引发误差条件，诸如引擎速度误差。如果SMV位置引发引擎速度误差，那么流程可以从步骤206前进到步骤210。如果SMV位置不引发引擎速度误差，那么流程可以从步骤206前进到步骤208。

在步骤208中，可以确定SMV 18是否最大程度地打开（例如，完全打开）。如果SMV 18最大程度地打开，那么流程可以从步骤208前进到步骤254。在某些实施方案中，从步骤208到步骤254的流程还可以以不存在任何引擎速度误差（例如，引擎速度误差具有值‘0’）的另一指示或确定为条件。如果在步骤208中确定SMV 18未最大程度地打开，那么流程可以从步骤208前进到步骤204。作为从步骤208到步骤204的部分， SMV 18打开的程度可以增量。使SMV 18增量可以用于使由制冷单元12消耗或利用的电力最大化。

步骤210可以指示响应于误差（诸如如在步骤206中检测的引擎速度误差）采取的一个或多个动作。流程可以从步骤210前进到步骤212。

如图2中所示，步骤212和214可以用来在切换回到温度误差控制前使速度项衰减。例如，在步骤212中，如果温度请求的SMV位置小于速度请求的位置，那么流程可以从步骤212前进到步骤204。否则，流程可以从步骤212前进到步骤214，其中可以确定引擎速度误差是否大于零。如果引擎速度误差大于零，那么流程可以从步骤214前进到步骤210。否则，如果引擎速度误差不大于零，那么流程可以从步骤214前进到步骤204。步骤212和214可以用来提供逆积分时间以允许速度误差返回零。

步骤254可以指示响应于误差（诸如过热误差）采取的一个或多个动作。流程可以从步骤254前进到步骤256。

在步骤256中，可以确定EEV 20的位置是否引发速度误差。如果不是，那么流程可以从步骤256前进到步骤258。另一方面，如果EEV 20的位置引发速度误差，那么流程可以从步骤256前进到步骤260。

在步骤258中，可以确定是否请求高容量模式。如果是，那么流程可以从步骤258前进到步骤254。作为步骤258的部分，EEV 20的位置可以增量。另一方面，如果不请求高容量模式，那么流程可以从步骤258前进到步骤280。

步骤260可以指示响应于误差（诸如结合步骤256检测的速度误差）采取的一个或多个动作。流程可以从步骤260前进到步骤262。

在步骤262中，可以确定阀位置（例如，与EEV 20相关的位置）是否小于对应请求的速度下降。如果是，那么流程可以从步骤262前进到步骤254。如果不是，那么流程可以从步骤262前进到步骤264。

在步骤264中，可以确定EEV 20是否处于值0%（例如，EEV是否关闭）。如果是，那么流程可以从步骤264前进到步骤280。如果不是，那么流程可以从步骤264前进到步骤260。作为从步骤264到步骤260的流程的部分，EEV 20的值可以减小（例如，EEV 20可以进一步关闭）。

步骤280可以指示省油器或双级操作的结束。在某些实施方案中，流程可以从步骤280前进到步骤204，其可以表示图2的方法的另一迭代的开始。

因此，如上述，图2的流程可以视为在值操作方面是本质上串联的。换句话说，SMV阀18可以在EEV阀20打开前最大程度地打开。这可以导致相对平滑的电力轮廓，其可有助于减小关于引擎30的负载的尖峰。

在某些实施方案中，第一级压缩循环和第二级压缩循环可以以并联方式操作。这种并联操作是在图3的方法中例示。为了便于说明，所述方法是结合上述图1A的系统10进行描述。图3中所示的方法可以被调节来容纳不同系统或架构。

在步骤302中，制冷单元12可以以标准模式开始。例如，SMV 18可以部分打开且EEV 20可以关闭后开始。步骤302的标准模式可以允许SMV 18和/或EEV 20的位置或状态的任何组合。流程可以从步骤302前进到步骤304。

步骤304可以指示响应于误差（诸如由SMV比例积分微分（PID）控制器检测的温度误差）采取的一个或多个动作。流程可以从步骤304前进到步骤306。

在步骤306中，可以确定SMV位置是否引发误差条件，诸如引擎速度误差。结合SMV位置的引擎速度误差的测试可以基于引擎条件（例如，燃油流量或RPM（下降））与阈值的比较。如果SMV位置引发引擎速度误差，那么流程可以从步骤306前进到步骤310。如果SMV位置不引发引擎速度误差，那么流程可以从步骤306前进到步骤308。

在步骤308中，可以确定是否请求高容量模式。在某些实施方案中，高容量模式可以允许至少部分打开EEV 20。打开EEV 20可以有助于将更多引擎30的电力传送到制冷单元12。如果请求高容量模式，那么流程可以从步骤308前进到步骤354。如果不请求高容量模式，那么流程可以从步骤308前进到步骤304。

在某些实施方案中，从步骤308到步骤354的过渡还可以以确定SMV 18完全打开为条件。在所述实施方案中，如果SMV 18未完全打开，那么流程可以从步骤308前进到步骤304。

步骤310可以指示响应于误差（诸如步骤306中检测的引擎速度误差）采取的一个或多个动作。流程可以从步骤310前进到步骤312。

如图3中所示，步骤312和314可以用来在切换回到温度误差控制前使速度项衰减。例如，在步骤312中，如果温度请求的SMV位置小于速度请求的位置，那么流程可以从步骤312前进到步骤304。否则，流程可以从步骤312前进到步骤314，其中可以确定引擎速度误差是否大于零。如果引擎速度误差大于零，那么流程可以从步骤314前进到步骤310。否则，如果引擎速度误差不大于零，那么流程可以从步骤314前进到步骤304。步骤312和314可以用来提供逆积分时间以允许速度误差返回零。

步骤354可以指示响应于误差（诸如过热误差）采取的一个或多个动作。流程可以从步骤354前进到步骤356。

在步骤356中，可以确定EEV 20的位置是否引发速度误差。结合EEV位置的引擎速度误差的测试可以基于引擎条件（例如，燃油流量或RPM（下降））与阈值的比较。如果不是，那么流程可以从步骤356前进到步骤358。另一方面，如果EEV 20的位置引发速度误差，那么流程可以从步骤356前进到步骤360。

在某些实施方案中，被选择来在步骤306中测试误差的阈值可以与被选择来在步骤356中测试误差的阈值不同。例如，被选择来在步骤306中测试误差的阈值可以经设置使得其相对于被选择来在步骤356中测试误差的阈值允许更高程度的（引擎）误差。以此方式，如果EEV 20无法将系统10控制到更低程度的误差，那么SMV 18可以用作备份控制阀或机构。在某些实施方案中，阀值中的至少一个可以设置在低于额定运行速度的10RPM。

在步骤358中，可以确定是否请求高容量模式。如果是，那么流程可以从步骤358前进到步骤354。作为步骤358的部分，EEV 20的位置可以增量。另一方面，如果不请求高容量模式，那么流程可以从步骤358前进到步骤380。

步骤360可以指示响应于误差（诸如结合步骤356检测的速度误差）采取的一个或多个动作。流程可以从步骤360前进到步骤362。

在步骤362中，可以确定阀位置（例如，与EEV 20相关的位置）是否小于对应请求的速度下降。如果是，那么流程可以从步骤362前进到步骤354。如果不是，那么流程可以从步骤362前进到步骤360。

在某些实施方案中，作为步骤362的部分，可以确定EEV 20是否处于值0%（例如，EEV是否关闭）。如果是，那么流程可以从步骤362前进到步骤380（未示出）。如上述，如果EEV 20不是处于值0%，那么流程可以从步骤362前进到步骤360。作为从步骤362到步骤360的流程的部分，EEV 20的值可以减小（例如，EEV 20可以进一步关闭）。

步骤380可以指示省油器或双级操作的结束。在某些实施方案中，流程可以从步骤380前进到步骤304，其可以表示图3的方法的另一迭代的开始。

因此，如上述，图3的流程可以视为在值操作方面是本质上并联的。例如，通过结合步骤306和356使用不同阈值，可以实现微调以将引擎30的可用电力全部传送到制冷单元12，同时避免将过量负载强加于引擎30。

在某些实施方案中，串联操作和并联操作可以彼此组合。例如，两个阀可以彼此并联配置，且并联阀组合可以串联连接到至少一个额外阀。

在某些实施方案中，过滤可以由一个或多个装置（例如，一个或多个控制器32和34）执行以避免不必要地打开或关闭阀。例如，滞后作用可以用来使阀位置在给定时期内变化的次数最小化。这些技术可以有助于促进阀的使用期限。

在某些实施方案中，容量和电力限制可以通过响应于通过耦接引擎性能（例如，速度）与制冷电力产生的实际引擎负载（过载）以峰值能力运行一个或多个循环或阶段而进行管理。本文所述的技术可以用来使适于引擎随时间退化。例如，引擎性能可以响应于污浊空气干燥器或在引擎的使用限期结束时退化。

如所述，本公开的方面可以提供多级输送制冷系统的闭环容量和电力管理方案。例如，在某些实施方案中，制冷电力可以在处于峰值引擎马力水平时耦接（例如，直接耦接）到管理的引擎速度。这种耦接可以有助于确保利用100%的引擎电力（系统中的损失更少）。在某些实施方案中，多级可以以串联或并联方式配置。以此方式：（1）可以获得尽可能平滑的电力轮廓，（2）强加于引擎上的负载可以根据一个或多个可配置阈值进行设置，从而允许基于给定应用进行定制化或调节，和（3）可以通过简单地选择适当阈值使用备份或冗余控制机构。

在某些实施方案中，各个功能或动作可以在给定位置和/或结合 一个或多个设备或系统的操作发生。在某些实施方案中，给定功能或动作的部分可以在第一装置或位置处执行，且功能或动作的剩余部分可以在一个或多个额外装置或位置处执行。本公开的方面可以针对一个或多个系统、设备和方法。

本公开的方面可以关于特定机器。例如，在某些实施方案中，单元可以包括可以用来选择性地改变强加于电源上的负载的一个或多个组件。在某些实施方案中，一个或多个控制器可以改变与一个或多个组件相关的位置或状态以实现负载的选择性改变。例如，阀打开（或关闭）的程度可以用于控制制冷剂到压缩机的流动，其可以用于控制强加于引擎上的负载。控制器中的一个或多个可以测量或监测引擎性能且至少部分基于测量将控制信号发送到阀。

本公开的方面可以将项目转换成不同状态或事物。例如，与电源（例如，引擎）相关的条件（例如，误差条件）可以转换成与组件（例如，阀）相关的位置。继而，组件的位置可以转换成电源负载的变化。

本公开的方面已关于其说明性实施方案进行描述。回顾本公开，所属技术领域一般人员将想起随附权利要求的范围和精神内的众多其他实施方案、修改和变化。例如，所属技术领域一般人员将明白结合说明性图描述的步骤可以以除所列次序外的次序执行，且说明的一个或多个步骤可以根据本公开的方面任选。