(57)【要約】【課題】  ソーラーセル電源と発電機電源とを使うハイブリッド方式の貨物車用の電気式冷媒サイクル装置を提供すること。【解決手段】  本発明は、ハイブリッド方式の貨物車用の電気式冷媒サイクル装置に関し、その冷媒サイクル装置は、冷凍搭車に配されて多数個の太陽電池セルアレイと、セルアレイと連結された蓄電器と、交流発電機と、交流を直流に変換して定められたレベルに直流電圧を保持する回転子界磁制御装置と、交流発電機と連結されたバッテリモジュールと、回転数の調節が可能なモータと、モータの軸に連結されたスクロール方式の冷媒圧縮機と、冷媒圧縮機に連結された凝縮器と、モータに既定の範囲の電圧と電流とを供給する電源装置と、を備え、モータの回転数は、冷凍搭車のコンテナの内部温度またはエンジン速度によって調節される。【選択図】図１
2015055469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド方式の貨物車用の電気式冷媒サイクル装置であって、
冷凍搭車に配された多数個の太陽電池セルアレイと、
太陽電池セルアレイと連結された蓄電器と、
交流発電機と、
交流を直流に変換して定められたレベルに直流電圧を保持する回転子界磁制御装置と、
交流発電機と連結されたバッテリモジュールと、
回転数の調節が可能なモータと、
モータの軸に連結されたスクロール方式の冷媒圧縮機と、
冷媒圧縮機に連結された凝縮器と、
モータに既定の範囲の電圧と電流とを供給する電源装置と、を備え、
モータの回転数を、冷凍搭車のコンテナの内部温度またはエンジン速度によって調節する
ことを特徴とする電気式冷媒サイクル装置。
【請求項２】
セルアレイの電流を負荷または蓄電池に連結する充電調節器を備える
請求項１に記載の電気式冷媒サイクル装置。
【請求項３】
蓄電池が、外部連結端子を備える
請求項１または２に記載の電気式冷媒サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソーラーセル電源と発電機電源とを使う貨物車用の電気式冷媒サイクル装置に係り、具体的には、冷凍搭車のコンテナ上に上面に太陽電池アレイ（ＰＶ  ａｒｒａｙ）を備え、充電調節器（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、過充電／過放電防止回路、蓄電池（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ）、エネルギー変換装置を搭載し、発電機とモータとの間にエネルギー変換装置（ＡＣ→ＤＣ電圧）を備え、バッテリとモータとの間にエネルギー変換装置（ＤＣ→ＡＣ電圧、インバータ）を備えて、ソーラーセル電源が十分ではなければ、発電機電源を使ってハイブリッド方式で電源が供給され、発電機とモータ、冷媒圧縮機とを結合させて、自動車のエンジン回転数の変化に影響を受けず、停止された状態でも冷凍機能を行わせるソーラーセル電源と発電機電源とを使うハイブリッド方式の貨物車用の電気式冷媒サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍搭車は、特定温度で腐敗しやすい貨物を運送するために設計されたバン（Ｖａｎ）またはトラック（Ｔｒｕｃｋ）を言う。冷凍搭車は、ディーゼルエンジンによって駆動されながら、冷媒として二酸化炭素のようなものが使われる冷凍システムを備える。
冷凍搭車と関連した先行技術として、特許文献１の冷凍搭車用の冷凍装置がある。前記先行技術は、エンジンと圧縮機とを直結させず、エンジンの動力によって発電する発電機を用いてバッテリを充電し、このバッテリに充電されたエネルギーを用いて圧縮機を駆動させた冷凍搭車用の冷凍装置を提供する。このような先行技術は、自動車用エンジン及び前記エンジンによって駆動される発電機と、前記発電機によって生産される電力を貯蔵する冷凍機バッテリと、前記冷凍機バッテリの電力を用いて駆動されるＤＣモータと、前記ＤＣモータを通じて駆動される圧縮機を含む冷凍サイクルと、を含み、運転室には運転者が操作することができる電源スイッチが設けられ、電気入力値によって、前記ＤＣモータと前記圧縮機とを機械的に連結または解除するクラッチを含み、前記冷凍機バッテリでは、前記電源スイッチを通じて前記クラッチに前記電気入力を加える路線と、リレーを通じて前記ＤＣモータを駆動させる路線とを通じて電力が供給され、前記クラッチと前記リレーは、電気的に連結されて、前記クラッチに電気入力が加えられれば、前記ＤＣモータと前記圧縮機とが機械的に連結されると同時に、前記リレーが、前記冷凍機バッテリと前記ＤＣモータとを電気的に連結させて、前記ＤＣモータによって、前記圧縮機を駆動させる冷凍搭車用の冷凍装置に対して開示する。
【０００３】
冷凍搭車と関連した他の先行技術として、特許文献２の冷凍搭車用ハイブリッド冷却システムがある。前記先行技術は、冷凍搭車のエンジン停止時に、積載庫の温度を低温に保持することができながら、蓄冷板の蓄冷時間を減少させうる冷却システムを提供する。このような先行技術は、車両のエンジン及び外部電源からなる電源供給装置と、前記電源供給装置から駆動力を得て、吸入した冷媒を高温または高圧の冷媒に作る圧縮機と、前記圧縮機から排出された高温高圧冷媒を伝達されて、低温高圧の冷媒に作る凝縮器と、前記低温高圧の冷媒を圧力変化によって低温低圧の冷媒に変換させる膨張機と、前記低温低圧の冷媒を蒸発させて周りの熱を吸収することによって、積載庫の内部の温度を低下させ、冷気を貯蔵して、該貯蔵した冷気を発散する蓄冷兼用蒸発器と、を含む冷凍搭車用ハイブリッド冷却システムに対して開示する。
【０００４】
前記先行技術または公知の技術は、エンジンが停止された状態で冷凍装置が作動しないか、作動するとしても、制限された範囲で作動する構造を有している。さらに冷凍装置が有した他の問題点は、車両の走行速度と関係なく冷凍装置が一定の温度に保持されるように作動しなければならないという点である。先行技術は、このような問題点に対する解決方法を提示しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国特許第１０−０８１６６４２号
【特許文献２】韓国特許公開第２０１２−００４８３０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記問題点を解決するため、本発明は、冷凍搭車のコンテナ上に上面に太陽電池アレイを備え、充電調節器、過充電／過放電防止回路、蓄電池、エネルギー変換装置（インバータ）を搭載し、発電機とモータとの間にエネルギー変換装置（ＡＣ→ＤＣ電圧）を備え、バッテリとモータとの間にエネルギー変換装置（ＤＣ→ＡＣ電圧）を備えて、ソーラーセル電源が十分ではなければ、発電機電源を使ってハイブリッド方式で電源が供給され、走行過程で発電機の駆動によって生成された電気エネルギーをバッテリ管理モジュールに貯蔵して、車両の走行速度と関係なく要求されるレベルに稼動させるソーラーセル電源と発電機電源とを使うハイブリッド方式の貨物車用の電気式冷媒サイクル装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、ソーラーセル電源と発電機電源とを使うハイブリッド方式の貨物車用の電気式冷媒サイクル装置は、冷凍搭車のコンテナ上に上面に太陽電池アレイ、充電調節器、過充電／過放電防止回路を備えて、蓄電池に充電／放電し、エネルギー変換装置を搭載するソーラーセル電源充電部と、電力伝達ブラシ（ｂｒｕｓｈ）を有した回転子、３相または６相コイルで巻線された固定子、交流を直流に変換させるための少なくとも６つの整流素子、整流素子の放熱のための放熱手段、及び出力電圧または電流の調節のための回転子界磁制御装置を有した発電機と、発電機の起電力によって充電されるバッテリモジュールと、３相コイルで巻線された固定子、電力伝達のためのブラシのない回転子及び固定子界磁制御装置と、からなり、そして、回転数の調節が可能であり、バッテリモジュールによって駆動されるモータと、前記モータによって駆動されるスクロール方式の冷媒圧縮機と、前記冷媒圧縮機から排出された高温高圧冷媒を伝達されて、低温高圧の冷媒に作る凝縮器と、前記モータに既定の範囲の電圧と電流とを供給する電源装置と、を含み、前記モータの回転数は、コンテナの内部温度及びエンジン速度によって自動で調節され、コンテナの内部温度を保持しながら、燃料を節減するように冷媒圧縮機の吐出量が随時に調節される構造であり、前記ソーラーセル電源充電部のエネルギー変換装置は、交流発電機と駆動モータとの間にエネルギー変換装置（ＡＣ→ＤＣ電圧）を備え、バッテリと駆動モータとの間にエネルギー変換装置（ＤＣ→ＡＣ電圧、インバータ）を備えて、ソーラーセル電源が十分ではなければ、発電機電源を使ってハイブリッド方式で電源が供給されることを特徴とする。
【０００８】
前記ソーラーセル電源充電部は、集光のためのフランネルレンズ（Ｆｌａｎｎｅｌ  ｌｅｎｓ）を備え、ＰＮ接合半導体を使うソーラーセルアレイ（Ｓｏｌａｒ  ｍｏｄｕｌｅａｒｒａｙ、ＰＶ  ａｒｒａｙ）で構成され、フランネルレンズで集光された太陽エネルギーをソーラーセルアレイで照らせば、光起電力効果（ｐｈｏｔｏ−ｖｏｌｔａｉｃ  ｅｆｆｅｃｔ）によって電気エネルギーに変換して、ＤＣ電流とＤＣ電圧とを生成する太陽電池アレイと、前記太陽電池アレイから発生したＤＣ電流を負荷に直接供給し、蓄電池に充電されるように供給して制御する充電調節器と、前記充電調節器から供給されるＤＣ電流及び電圧を充電や放電時に、蓄電池の容量によって過充電及び過放電を防止する機能を提供する過充電／過放電防止回路と、電気エネルギーを化学エネルギーに変換して充電し（ｃｈａｒｇｅ）、一方、負荷に供給を供給するために放電されて（ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）電気エネルギーを供給する蓄電池と、前記充電調節器と連結され、インバータ（ＰＶ  ｉｎｖｅｒｔｅｒ）の場合、交流電源（ＡＣ）を直流電源（ＤＣ）に変換するか、一方、直流電源を交流電源に変換するエネルギー変換装置と、を含む。
【０００９】
本発明の他の実施形態によれば、前記発電機の起電力によって充電され、電源装置に電力を供給して、車両停止時にも、冷媒サイクルを駆動させるバッテリモジュールをさらに含み、前記バッテリモジュールは、直列または並列連結され、充電が可能な少なくとも４つの単位セルを含む。
【００１０】
本発明のさらに他の実施形態によれば、車両が停止された状態で外部交流電源に連結させる外部連結アダプダをさらに含み、前記外部連結アダプダは、外部交流電源を直流に変換するインバータ、過電圧遮断装置及び過電流遮断装置を含む。
【００１１】
本発明のさらに他の実施形態によれば、貨物車用の電気式冷媒サイクル装置は、制御モジュールと、エンジンの動力から起電力を発生させる発電モジュールと、発電モジュールの起電力を貯蔵するバッテリモジュールと、バッテリモジュールによって作動する駆動モータと、バッテリモジュールと駆動モータ１５との連結を制御するサイクル制御ユニットと、駆動モータによって作動する冷却モジュールと、冷却モジュールによって冷凍されるコンテナと、駆動モータとコンテナとの状態を感知するセンサーと、を含み、前記制御モジュールは、エンジン及びバッテリモジュールに固有な作動決定データを有し、そして、エンジンの作動状態によって１つの作動データが選択される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による冷凍装置は、冷凍搭車のコンテナ上に上面に太陽電池アレイを備え、充電調節器、過充電／過放電防止回路、蓄電池、エネルギー変換装置を搭載し、発電機とモータとの間にエネルギー変換装置（ＡＣ→ＤＣ電圧）を備え、バッテリとモータとの間にエネルギー変換装置（ＤＣ→ＡＣ電圧、インバータ）を備えて、ソーラーセル電源が十分ではなければ、発電機電源を使ってハイブリッド方式で冷凍搭車に電源が供給される。
【００１３】
前記冷凍装置は、車両の運行状態と関係なく独立して作動することによって、冷凍コンテナの冷凍状態を、要求される一定レベルに保持させうるという利点を有する。本発明による冷媒サイクル装置は、車両の空転によるエネルギーの浪費を防止させながら、温室ガスの排出を低減させるという長所を有する。さらに本発明による冷媒サイクル装置は、多様な形態の自動車に適用されるように、モジュール化を可能にするという利点を有する。さらに本発明による冷媒サイクル装置は、エンジンクランク軸にベルトで連結されて駆動する冷媒圧縮機の代わりに、発電機によって電力が生産され、その電力でモータ速度を制御して、冷媒圧縮機を駆動する構造を適用することによって、冷媒圧縮機の回転速度がエンジン速度に影響を受けず、環境にやさしいという長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による冷凍搭車のコンテナ上に太陽電池アレイを備えた斜視図
【図２】冷凍搭車の太陽電池アレイシステム構成図
【図３】本発明の実施形態によるソーラーセル電源と発電機電源とを使うハイブリッド方式の貨物車用の電気式冷媒サイクル装置の構成図
【図４】本発明の実施形態による冷凍装置で制御モジュールによって蓄電池が充電または放電され、駆動モータの作動が制御される過程の実施形態を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
下記に、添付した図面に示した実施形態を参照して詳細に説明されるが、実施形態は、本発明の明確な理解のためのものであって、本発明は、これに制限されるものではない。下記の説明で、互いに異なる図面で同じ図面符号を有する構成要素は、類似した機能を有するので、反復説明はせず、公知の構成要素は、簡略に説明されるか、省略されるが、本発明の実施形態から除外されるものではない。
【００１６】
下記の説明で、貨物車は、トラックまたはバンのような車両を含むが、これに制限されず、貨物運送が可能な任意の車両を含む。そして、冷媒サイクル装置は、冷蔵または冷凍を目的として冷媒を循環させて、貨物が保管されたコンテナまたは貯蔵空間を要求される温度に低めるか、保持させるための装置を意味する。冷蔵または冷凍方式、またはコンテナの構造は、多様な形態になり、本発明は、冷蔵または冷凍方式、またはコンテナの構造によって制限されるものではない。さらに本明細書で、冷媒サイクル装置は、冷凍装置と同一または類似した装置を意味する。
【００１７】
本発明による冷媒サイクル装置は、電力伝達ブラシを有した回転子、３相または６相コイルで巻線された固定子、交流を直流に変換させるための少なくとも６つの整流素子、整流素子の放熱のための放熱手段、及び出力電圧または電流の調節のための回転子界磁制御装置を有した発電機と、発電機の起電力によって充電されるバッテリモジュールと、３相コイルで巻線された固定子、電力伝達のためのブラシのない回転子及び固定子界磁制御装置と、からなり、そして、回転数の調節が可能なモータと、前記モータに既定の範囲の電圧と電流とを供給する電圧安定化装置と、前記モータによって駆動されるスクロール方式の冷媒圧縮機と、を含み、前記モータの回転数は、コンテナの内部温度及びエンジン速度によって自動で調節されることを特徴とする。
【００１８】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付した図面を参照して、発明の構成及び動作を詳細に説明する。
図１は、本発明による冷凍搭車のコンテナ上に太陽電池アレイを備えた斜視図である。
ソーラーセル電源と発電機電源とを使う貨物車用の電気式冷媒サイクル装置は、冷凍搭車のコンテナ上に上面に太陽電池アレイを備え、充電調節器、過充電／過放電防止回路、蓄電池、エネルギー変換装置を搭載し、発電機とモータとの間にエネルギー変換装置（ＡＣ→ＤＣ電圧）を備え、バッテリとモータとの間にエネルギー変換装置（ＤＣ→ＡＣ電圧、インバータ）を備えて、ソーラーセル電源が十分ではなければ、発電機電源を使ってハイブリッド方式で冷凍搭車に電源が供給される。
【００１９】
図２は、冷凍搭車の太陽電池アレイシステム構成図である。
冷凍搭車の太陽電池アレイシステム（ソーラーセルアレイシステム）２００は、太陽電池アレイ２１０、充電調節器２２０、過充電／過放電防止回路２３０、蓄電池２４０、及びエネルギー変換装置−インバータ（Ｉｎｖｅｒｔｅｒ）２２１で構成される。
太陽電池アレイ２１０は、集光のためのフランネルレンズを備え、ＰＮ接合半導体を使うソーラーセルアレイ（ＰＶ  ａｒｒａｙ）で構成され、フランネルレンズで集光された太陽エネルギーをソーラーセルアレイで照らせば、光起電力効果によって電気エネルギーに変換して、ＤＣ電流とＤＣ電圧とを生成する。現在使われている太陽電池セル（ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ）は、９８％が単結晶シリコン太陽電池を使い、超高純度の半導体を使い、太陽電池セルの高効率を多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）などの多結晶薄膜シリコン太陽電池を使う。高品質多結晶系薄膜を蒸着する技術は、化学式気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ法）、液相成長法（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ、ＬＰＥ法）、固相結晶化法（Ｓｏｌｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ、ＳＰＣ法）が研究されている。
【００２０】
太陽電池セルのＰＮ接合部に太陽光が照射されれば、電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）は、上部電極に、正孔（ｈｏｌｅ）は、下部電極に接合されて、光起電力効果によって、２つの電極間に光起電力が発生して、光量子束密度（ｐｈｏｔｏｎ  ｆｌｕｘ  ｄｅｎｓｉｔｙ）に比例するＤＣ電流及びＤＣ電圧が生成される。
【００２１】
一実施形態では、前記太陽電池アレイ２１０は、小規模太陽光発電システム（ｓｍａｌｌ−ｓｃａｌｅ  ＰＶ  ｐｏｗｅｒ  ｓｙｓｔｅｍ）は１００ｋＷｐ未満の太陽電池容量を保有する。
充電調節器２２０は、太陽電池アレイ２１０から発生したＤＣ電流を負荷に直接供給し、蓄電池に充電されるように供給して制御する。
過充電／過放電防止回路２３０は、充電調節器２２０から供給されるＤＣ電流及び電圧を充電や放電時に、蓄電池の容量によって過充電及び過放電を防止する機能を提供する。過充電（Ｏｖｅｒ  Ｃｈａｒｇｅ）は、蓄電池が一定電圧以上に上昇すれば、蓄電池に腐蝕が起こり、ガスが発生して蓄電池の寿命が短縮される。過放電は、蓄電池が一定電圧（例：ＤＣ２３Ｖ）以下に減少すれば、蓄電池で沈殿物が生じ、蓄電池の性能が漸次的に低下する。
蓄電池２４０は、過充電／過放電防止回路２３０と連結され、電気エネルギーを化学エネルギーに変換して充電し、一方、負荷に供給を供給するために放電されて電気エネルギーを供給する。太陽光発電システムに使われる蓄電池２４０は、２次電池であって、主に鉛蓄電池（Ｌｅａｄ−Ａｃｉｄ  Ｂａｔｔｅｒｙ）またはニッケルカドミウム蓄電池（Ｎｉｃｋｅｌ−Ｃａｄｍｉｕｍ  Ｂａｔｔｅｒｙ）を使う。
【００２２】
エネルギー変換装置−インバータ２２１は、前記充電調節器と連結され、交流電源（ＡＣ）を直流電源（ＤＣ）に変換するか、一方、直流電源（ＤＣ）を交流電源（ＡＣ）に変換する。
本発明の実施形態では、発電機とモータとの間にエネルギー変換装置（ＡＣ→ＤＣ電圧）を備え、バッテリとモータとの間にエネルギー変換装置（ＤＣ→ＡＣ電圧、インバータ）を備える。
参考までに、小規模太陽光発電システムは、１００ｋＷｐ未満の太陽電池容量を有し、住宅用システム、灯台用電源、山間僻地の電源に使われ、中規模太陽光発電システム（ｍｉｄｄｌｅ−ｓｃａｌｅ  ＰＶ  ｐｏｗｅｒ  ｓｙｓｔｅｍ）は、１００ｋＷｐ〜５００ｋＷｐの太陽電池容量を有するビル、病院、飛行場などに使われ、大規模太陽光発電システムは、５００ｋＷｐ級以上の太陽光発電所または系統線と連携運用される電力供給会社で使われる。
【００２３】
図３は、本発明の実施形態によるソーラーセル電源と発電機電源とを使うハイブリッド方式の貨物車用の電気式冷媒サイクル装置の構成図である。
図３を参照すれば、ハイブリッド方式の貨物車用の電気式冷媒サイクル装置は、制御モジュールＣと、エンジンＥの動力から起電力を発生させる発電モジュール１１ａ、１１ｂと、発電モジュール１１ａ、１１ｂの起電力を貯蔵するバッテリモジュール１２、１３と、バッテリモジュール１２、１３によって作動する駆動モータ１５と、バッテリモジュール１２、１３と駆動モータ１５との連結を制御するサイクル制御ユニット１４と、駆動モータ１５によって作動する冷却モジュールＰ、Ｓと、冷却モジュールＰによって冷凍されるコンテナＴと、駆動モータ１５とコンテナＴとの状態を感知するセンサー１６ａ、１６ｂと、を含む。
本発明による冷媒サイクル装置は、バンまたはトラックのような構造を有する冷凍コンテナを有する搭車に適用されうるが、これに制限されず、車両の走行から発生するエネルギーを変換して貯蔵し、そして、それから冷蔵のためのエネルギーを発生させて、一定の貯蔵空間を冷凍させる任意の車両に適用可能である。
【００２４】
エンジンＥは、主にディーゼルエンジンになりうるが、これに制限されず、車両に適用される任意のエンジンになりうる。例えば、エンジンＥは、ハイブリッドエンジンになり、発電機は、ハイブリッド車両の発電機と同一または類似した構造を有しうる。このように、本明細書で、エンジンＥは、包括的な意味として使われる。エンジンＥは、主にピストンの往復運動によって動力を発生させる装置を意味するが、本明細書で、エンジンＥは、動力発生または動力伝達と関連したあらゆる装置を含み、そして、動力発生過程でエネルギーの変換のための追加的な装置を含みうる。エンジンＥは、ガソリン、ディーゼルまたは電気エネルギーを運動エネルギーに変換させる機能を有する。
【００２５】
発電モジュール１１ａ、１１ｂは、変換されたエネルギーの一部を再び電気エネルギーに変換させる機能を有しうる。発電モジュール１１ａ、１１ｂは、例えば、クランク軸に連結されて電気を発生させることができる。一般的に、車両に発電機が設けられているので、本発明による発電モジュール１１ａ、１１ｂは、車両の発電機を含むか、または別途に設けられた発電機を含みうる。別途の発電機の設置有無は、既存の発電機の容量、構造または設置空間の大きさによって決定されうる。もし、車両の発電機の容量が十分ではなければ、車両の発電機を除去し、新たな発電機に代替することもできる。発電モジュール１１ａ、１１ｂは、このように別途に設けられるか、代替された発電機１１ａ及びインバータ１１ｂを含みうる。発電機１１ａは、ローターコイルが回転して安定した交流を発生させる３相交流発電機になり、車両の走行速度に関係なく一定レベルの電圧を保持できるように設計されうる。
【００２６】
発電モジュール１１ａ、１１ｂは、発電機１１ａ及びインバータ１１ｂを含み、発電機１１ａは、例えば、伝達ブラシを有した回転子（ｒｏｔｏｒ）、及び３相または６相コイルで巻線された固定子（ｓｔａｔｏｒ）を含み、そして、インバータ１１ｂは、交流を直流に変換するための整流素子、整流素子の放熱のための放熱手段を含みうる。さらに発電モジュール１１ａ、１１ｂは、回転子の界磁制御のための界磁制御装置を含みうる。回転子または固定子は、この分野で公知の任意の形態になりうるが、界磁制御装置によって出力電圧または出力電流が調節され、例えば、回転子の界磁制御を通じて出力が制御される。界磁制御は、発電機（ａｌｔｅｒｎａｔｏｒ）の回転子の回転速度または磁束を調節する方式からなるか、固定子またはインバータを制御する方法からなりうる。界磁制御は、発電機の出力がエンジンの走行速度に関係なく、例えば、１４ないし２８Ｖのように既定のレベルに発電機の出力を制御させるためのものである。アナログ分散方式、デジタル集中方式のように多様な方法で界磁制御がなされ、本発明は、界磁制御の方式によって制限されるものではない。放熱手段は、例えば、アルミニウムのように熱伝導率が高い金属放熱手段になり、発電機モジュール１１ａ、１１ｂの内部に配置される。ピンまたはプレートのような多様な放熱手段が、本発明による放熱手段になりうる。
【００２７】
発電モジュール１１ａ、１１ｂによって発生した起電力を用いてバッテリモジュール１２、１３が充電されうる。バッテリモジュール１２、１３は、バッテリ管理ユニット１２及び蓄電池１３からなりうる。バッテリ管理ユニット１２は、蓄電池１３の充電及び放電を制御し、そして、蓄電池１３は、少なくとも１つになり、望ましく、少なくとも４つのセルからなりうる。多数個のセルは、直列、並列またはこれらの組合わせからなり、望ましく、直列に連結されうる。蓄電池１３は、例えば、リチウム系蓄電器になり、バッテリ管理ユニット１２は、定電圧または定電流回路を含みうる。バッテリ管理ユニット１２は、インバータ１１ｂから流入される電流または電圧を制御し、蓄電池１３からサイクル制御ユニット１４に伝送される電流または電圧を制御することができる。他の実施形態として、蓄電池１３が、例えば、少なくとも４つのセルのように多数個のセルからなる場合、それぞれのセルの充電または放電が制御される。例えば、バッテリ管理ユニット１２は、多数個のセルで充電順位を決め、充電レベルを決定し、放電順位または放電レベルを決定することができる。具体的に、それぞれのセルの充電レベルを全体充電レベルの９５％に決定するか、または放電レベルは、全体放電レベルの５％に決めて、それぞれのセルの充電及び放電順位を決定することができる。他の実施形態として、バッテリ管理ユニット１２は、蓄電池の誤作動の有無を探知し、前述したように、蓄電池１３が多数個のセルからなる場合、それぞれのセルの動作状態を感知して、制御モジュールＣに伝達することができる。制御モジュールＣは、これにより、蓄電池１３の状態を確認して、蓄電池１３の充電及び放電制御方式、または修理如何のようなことを決定することができる。例えば、セルは、２つないし８つになり、それぞれのセルは、直列または並列連結されうる。充電過程で、それぞれのセルの充電過程は、定められたレベルに制限されながら、均一に充電されるようにする。また、放電過程で、それぞれのセルが放電レベルが定められたレベルに制限されながら、均一に放電されるようにする。このような均一レベルの充電または放電は、セルの寿命を増加させながら、充電または放電が安定してなされるようにする。例えば、充電レベルは、第１段階で５０％、第２段階で７０％、そして、第３段階で９０％に定められ、そして、放電段階は、第１段階で５０％、第２段階で３０％、そして、第３段階で１０％に各セルに対して均一になされるようにする。
【００２８】
サイクル制御ユニット１４は、駆動モータ１５の回転数またはデューティー比（ｄｕｔｙ  ｃｙｃｌｅ）を制御することができる。さらにサイクル制御ユニット１４は、電圧安定化回路または電流安定化回路を含みうる。例えば、サイクル制御ユニット１４は、駆動モータ１５に伝達される電圧がＤＣ１４ないし２８Ｖ、そして、電流が５０ないし１５０Ａになるように制御することができる。そのために、サイクル制御ユニット１４は、定電圧回路または定電流回路を有しうる。
電圧または電流安定化回路は、駆動モータに伝達される直流電流が定められた範囲の駆動モータ１５が同期式誘導モータのようなものになる場合、圧縮機Ｐで要求される圧力によって、互いに異なる固定子誘導周波数が設定されるようにする。サイクル制御ユニット１４は、駆動モータ１５の適切な制御のために圧縮機Ｐに加えられる圧力、モータ回転数に対する既定のデータを有しうる。例えば、コンテナＴの現在温度、目標温度、及び目標温度に到逹するための時間、及び蓄電池１３の充電レベルによる最適のデューティー比データを有しうる。他の実施形態として、サイクル制御ユニット１４は、バッテリ管理ユニット１２から許容される稼動時間に基づいてデューティー比を決定することができる。許容される稼動時間は、統計的な車両の運行及び停止時間を考慮して、充電池が有さなければならない基本的な充電レベルを除き、冷蔵のために一定時間使われる電力量を意味する。
【００２９】
多様な媒介変数に基づいてデータが準備され、そして、関連データは更新され、本発明は、提示された実施形態に制限されるものではない。
駆動モータ１５は、３相コイルで巻線された固定子及び電力伝達のためのブラシのない回転子からなりうる。さらに駆動モータ１５は、回転数の調節が可能であり、そして、界磁制御装置を有しうる。界磁制御装置は、駆動モータ１５の固定子に回転磁界を形成し、回転子は、回転磁界の誘導を受ける。具体的に、駆動モータ１５は、同期式誘導モータになりうる。例えば、ＢＬＡＣモータになりうる。駆動モータ１５は、圧縮機Ｐと連結されて冷媒を高温及び高温状態に作るために圧縮させる。圧縮機Ｐは、往復動式圧縮機が車両に一般的であるが、望ましく、スクロール式圧縮機になりうる。スクロール式圧縮機は、ピストン及び弁構造を有さないので、損失を減らし、効率を高めうる。駆動モータ１５によって圧縮された冷媒は、凝縮器Ｓ及び蒸発器を経ながらコンテナＴの温度は低める。このような冷蔵または冷凍過程は、この分野で公知の任意の方法によってなされ、冷媒は、例えば、ＣＦＣ、ＨＣＦＣまたはＨＦＣ系になりうるが、これに制限されるものではない。
【００３０】
本発明によれば、発電機１１ａ、蓄電池１３及び駆動モータ１５によって冷凍がなされ、発電機１１ａは、車両のエンジンＥから起電力を発生させる。他の実施形態として、車両の停止状態でコンテナＴの温度が一定レベルに保持される必要があり、そのために、駆動モータ１５が作動する必要がある。したがって、エンジンＥの作動状態、コンテナＴの温度及びモータ１５の作動状態がリアルタイムで一定周期で感知される必要がある。
車両が一定速度以下に運行される場合、発電機の起電力が不足であって、モータを駆動することができない場合が発生するが、本発明では、圧縮機に連結されたモータの速度を調節して、モータが停止されないように制御するので、コンテナの温度が保持される。エンジンＥの状態を感知するためのセンサーＤが設けられ、必要な信号値が制御モジュールＣに伝達されうる。センサーＤは、直接エンジンＥに連結されるか、またはＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）に連結されうる。コンテナＴの温度を探知するための温度センサー１６ａが設けられ、そして、駆動モータ１５の作動状態を探知するための動作センサー１５が駆動モータ１５に設けられることもある。
【００３１】
制御モジュールＣは、それぞれのセンサーＤ、１６ａ、１６ｂから伝達された信号に基づいて、蓄電池１３の充電または放電、または駆動モータ１５の作動を制御することができる。制御モジュールＣによって蓄電池１３に対する充電または放電がなされながら、駆動モータ１５が制御される過程が、下記で説明される。
【００３２】
図４は、本発明による冷凍装置で制御モジュールによって蓄電池が充電または放電され、そして、駆動モータの作動が制御される過程の実施形態を図示したものである。
図４を参照すれば、制御モジュール２１は、温度センサー、位置センサーまたはエンジン探知センサーのような探知センサー２６ａ、２６ｂ、２６ｃから伝達されたそれぞれの信号からエンジン、コンテナ、蓄電池または駆動モータの状態を探知することができる。蓄電池の状態は、例えば、バッテリ管理ユニットから伝達されうる。
【００３３】
制御モジュール２１は、既定の作動決定データを有し、センサー２６ａ、２６ｂ、２６ｃから伝達された信号に基づいて、作動決定データから最も適した作動データを決定することができる。具体的に、作動決定データは、例えば、エンジン速度、蓄電池の充電状態及びコンテナの温度に基づいて作られた作動決定データを有しうる。作動決定データは、発電機及び駆動モータの種類によって互いに異ならせて決定され、それぞれの冷凍搭車に固有に決定されうる。制御モジュール２１は、自動決定データを保存するためのデータ保存ユニット２２を有し、そして、センサー２６ａ、２６ｂ、２６ｃから伝送された探知信号をデータ保存ユニット２２のデータと比較するための決定ユニット２３を有しうる。データ保存ユニット２２のデータは、更新され、決定ユニット２３によって現在の条件で最適の作動データが選択されうる。
【００３４】
決定ユニット２３によって最適の作動データが選択されれば、作動制御ユニット２４によってコンテナの冷凍のためのそれぞれの装置が作動し、そして、作動ユニット２５が作動する。データ保存ユニット２２、決定ユニット２３、及び作動制御ユニット２４は、実質的に制御ユニット２１の一部になり、そして、作動ユニット２５は、例えば、発電機、蓄電池、駆動モータ、または圧縮機のようなものになりうる。作動ユニット２５の作動状態は、一定周期で探知センサー２６ａ、２６ｂ、２６ｃによって探知され、そして、再び前述したような過程が一定の周期で反復されうる。
決定ユニット２３によって選択された作動データが、最適のデータになるということが検証される必要がある。最適の作動データになるかの有無は、与えられた条件で１つまたは２つの媒介変数を選択し、該選択された媒介変数の変化を探知することによって決定されうる。本発明による冷蔵装置で、このような標準媒介変数は、蓄電池の放電速度になりうる。例えば、決定ユニット２３によって決定された作動データに対して許容される蓄電池放電速度が決定されうる。そして、決定ユニット２３によって決定された作動データによって作動ユニット２５が作動する過程で、例えば、蓄電池のような作動ユニット２５の放電速度が測定されうる。そして、放電速度が定められた許容範囲内であるか否かが標準ユニット２８によって決定され、結果が決定ユニット２３に伝達されうる。そして、決定ユニット２３は、標準ユニット２８によって伝達された結果によって、再び最適の作動データを決定し、これにより、作動制御ユニット２４は、作動ユニット２５を作動させ、そして、結果をセンサー２６ａ、２６ｂ、２６ｃを経由して制御モジュールＣにフィードバックする。そして、これにより、最適の作動データが保持されるか、再び選択されうる。
【００３５】
他の実施形態として、本発明による冷凍装置で蓄電池の作動及び駆動モータの作動は、全体作動で主な機能を果たす。したがって、蓄電池の作動の一定の周期で精密に監視される必要がある。蓄電池の作動は、温度及び圧力によって影響を受けるので、蓄電池の適切な作動のために、温度及び圧力が一定の周期で測定され、そして、それにより、蓄電池の放電及び充電が制御される必要がある。さらに走行がなされる場合であるとしても、エンジンから発電が難しい状況が発生しうる。このような状況を感知するためのリセット作動センサー２９が別途に設けられることもある。リセット作動センサー２９は、蓄電池の温度、圧力またはエンジンの非常状態を探知するためのものであって、例えば、許容された温度範囲、圧力範囲またはエンジンの非常状態が発生する場合、蓄電池の充電または放電を中断させることができる。特にリセット作動センサー２９から測定された圧力値によって蓄電池の充電または放電条件が決定されうる。蓄電池の充電または放電は、外部圧力に影響を受け、それにより、駆動モータの作動状態が変わりうる。したがって、リセット作動センサー２９は、蓄電池の作動と関連した適正圧力に対するデータを有し、圧力変化が、もし変化が要求されるレベルになる場合、これを制御モジュールＣに伝送しうる。制御モジュールＣは、圧力変化による適正レベルの放電または充電条件に対するデータを有し、これにより、蓄電池の充電または放電条件を再び設定することができる。
【００３６】
他の実施形態として、本発明による冷却装置または蓄電池に外部電源を連結させるための外部連結アダプダＥＯが設けられることもある。具体的に、外部電源は、例えば、蓄電池に直接連結され、車両停止中に連結されうる。バッテリ管理ユニットは、外部電源の連結のためのスイッチングユニットを有し、外部電源の連結による外部交流電源を直流に変換する変換装置、過電圧遮断装置または過電流遮断装置が配置される。外部電源ＥＯが連結されれば、バッテリ管理モジュールは、これを制御モジュールＣに連結信号を伝送しうる。実質的に、外部電源による充電過程は、バッテリ管理モジュールによってなされ、制御モジュールＣは、発電機とバッテリモジュールとの連結状態を制御する。必要に応じて、外部連結アダプダＥＯは、自体的に外部交流電源を直流に変換するインバータ、過電圧遮断装置または過電流遮断装置を含みうる。
多様な方法で制御モジュールＣによって冷凍装置が作動し、本発明は、提示された実施形態に制限されるものではない。
【００３７】
以下、本発明による冷凍装置の作動過程について説明される。
冷凍装置の作動方法は、エンジンまたはクランク軸に連結された発電機によって起電力が発生して、インバータによって変換されうる。発電機は、例えば、界磁コイルが巻き取られたステータ（ｓｔａｔｏｒ）とローターとからなり、発電機から発生した起電力は、エンジンの回転速度（ＲＰＭ）に関係なく一定レベルに保持されるように制御される。一定レベルの電圧を、例えば、蓄電池の充電で要求される適切な電圧を意味する。発電機から発生する起電力を一定レベルに保持するために、例えば、界磁制御ユニットのようなものが設けられ、界磁制御ユニットは、エンジンの回転速度によって発生する電圧を既定の範囲に調節する機能を有しうる。例えば、既定の範囲は、ＤＣ２０ないし３０Ｖになり、そして、エンジンの回転速度に関係なく保持されるように調節される。
【００３８】
電圧制御になった起電力によってバッテリが充電されうる。バッテリの充電過程は、例えば、バッテリ管理ユニットによって制御され、もし、バッテリが多数個のセルからなるリチウムイオンバッテリになれば、それぞれのセルは、充電が放電状態によって適切に調節される。バッテリの充電過程で駆動モータの作動条件が探知されうる。作動条件は、コンテナの状態、バッテリの充電状態またはエンジンの駆動状態によって決定されうる。
作動条件が選択されれば、制御モジュールによって既定の条件によって適切な作動データが選択されうる。作動データは、既定の作動決定データから選択されうる。作動が選択されれば、それにより、駆動モータが作動し、そして、周期的に作動が探知されうる。
周期的に作動が探知されながら、制御モジュールによって作動条件が許容範囲内であるか否かが探知されうる。駆動モータの作動によってコンテナの状態が変化され、そして、バッテリの充電程度によって放電条件が変わりうる。それにより、同期式誘導モータのような駆動モータの回転数が適切に作動データによって調節される。
【００３９】
もし、許容範囲内にいなければ（ＮＯ）、再び作動が選択され、これに比べて、許容範囲内にあれば、周期的にバッテリの圧力または温度が探知されうる。バッテリの圧力または温度は、レベルによってバッテリの作動に影響を及ぼしうる。前述されたリセット作動センサーは、作動条件が変更にならなければならない圧力変化範囲または温度変化範囲を有しうる。そして、周期的に圧力変化範囲または温度変化範囲に該当するか否かが探知されうる（ステップＳ３８）。例えば、圧力変化範囲は、５ｍｂａｒないし１０ｍｂａｒになり、そして、温度変化範囲は、５ないし１０になりうるが、これに制限されるものではない。
もし、作動変更レベルにならなければ（ＮＯ）、作動過程で発生した多様なデータが保存することができる。これに比べて、定められた変化範囲に該当するならば（ＹＥＳ）、リセット作動センサーは、これを制御モジュールに伝達することができる。
リセット制御センサーから伝達された値によって、制御モジュールは、再び作動選択ができ、そして、それにより、駆動モータが作動する。作動過程で発生する多様なデータは、例えば、既定の作動決定データから発生する誤差のようなものを意味し、今後作動決定データの更新のために使われる。作動と関連した多様なデータが保存され、本発明は、提示された実施形態に制限されるものではない。
【００４０】
本発明による冷凍装置は、車両の運行状態と関係なく独立して作動することによって、冷凍コンテナの冷凍状態を、要求される一定レベルに保持させうるという利点を有する。本発明による冷媒サイクル装置は、車両の空転によるエネルギーの浪費を防止させながら、温室ガスの排出を低減させるという長所を有する。さらに本発明による冷媒サイクル装置は、多様な形態の自動車に適用されるように、モジュール化を可能にするという利点を有する。さらに本発明による冷媒サイクル装置は、エンジンクランク軸にベルトで連結されて駆動する冷媒圧縮機の代わりに、発電機によって電力が生産され、その電力でモータ速度を制御して、冷媒圧縮機を駆動する構造を適用することによって、冷媒圧縮機の回転速度がエンジン速度に影響を受けないために、高速運行時に過度に燃料が消耗することを防止するので、環境にやさしいという長所を有する。
【００４１】
本発明の望ましい実施形態を参照して説明したが、当業者は、下記の特許請求の範囲に記載の本発明の技術的思想及び領域から外れない範囲内で本発明を多様に修正または変形して実施することができる。本発明は、このような変形及び修正発明によって制限されず、請求範囲によって特定される。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、ソーラーセル電源と発電機電源とを使うハイブリッド方式の貨物車用の電気式冷媒サイクル装置関連の技術分野に適用可能であり、産業上有用である。
【符号の説明】
【００４３】
１１ａ、１１ｂ  発電モジュール
１２、１３  バッテリモジュール
１４  サイクル制御ユニット
１５  駆動モータ
１６ａ、１６ｂ  センサー
２１  制御モジュール
２２  データ保存ユニット
２３  決定ユニット
２４  作動制御ユニット
２５  作動ユニット
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ  探知センサー
２８  標準ユニット
２９  リセット作動センサー
１００  冷凍搭車
２００  ソーラーセルアレイシステム
２１０  太陽電池アレイ
２２０  充電調節器
２３０  過充電／過放電防止回路
２４０  蓄電池
２２１  エネルギー変換装置−インバータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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