BR102012020043B1 - sistema de dispositivo de armazenamento multienergia, método de montagem de um sistema de energia de propulsão e meio de armazenamento legível por computador - Google Patents

Abstract

“SISTEMA DE DISPOSITIVO DE ARMAZENAMENTO MULTIENERGIA, MÉTODO DE MONTAGEM DE UM SISTEMA DE ENERGIA DE PROPULSÃO E MEIO DE ARMAZENAMENTO LEGÍVEL POR COMPUTADOR” A presente invenção refere-se geralmente a sistemas de acionamento de veículo e, mais especificamente, a controlar um sistema de gerenciamento de energia para otimizar o ciclo de vida de um dispositivo de armazenamento de energia em um sistema de veículo ou não de veículo. O sistema de dispositivo de armazenamento multienergia, compreende um primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) acoplado a uma ligação de corrente contínua (CC) (116); uma carga acoplada (118) à ligação CC (116) e configurada para receber energia da ligação CC; conjunto do conversor abaixador/elevador (110) bidirecional que compreende um primeiro conversor abaixador/elevador bidirecional; um segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) acoplado ao primeiro canal de entrada (112) do primeiro conversor abaixador/elevador bidirecional através de um primeiro barramento CC, em que o segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) tem uma amplitude de armazenamento de energia utilizável que define uma quantidade total de energia utilizável armazenável no segundo dispositivo de armazenamento de energia (108); um banco de dados (136) que compreende informação armazenada relacionada a um evento de aceleração conhecido, em que um fornecimento de energia para a carga é desejado; e um controlador de sistema configurado para obter a informação armazenada relacionada ao evento de aceleração conhecido.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se geralmente a sistemas de acionamento de veículo e, mais especificamente, a controlar um sistema de gerenciamento de energia para otimizar o ciclo de vida de um dispositivo de armazenamento de energia em um sistema de veículo ou não de veículo.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Veículos elétricos e veículos elétricos híbridos são tipicamente movidos por um ou mais dispositivos de armazenamento de energia, ou sozinhos ou em combinação com um motor a combustão interna. Em veículos puramente elétricos, o um ou mais dispositivos de armazenamento de energia move o sistema de acionamento inteiro, em que deste modo elimina a necessidade de um motor a combustão interna. Veículos elétricos híbridos, por outro lado, incluem potência de dispositivo de armazenamento de energia para suplementar a potência fornecida por um motor à combustão interna, o que aumenta muito a eficiência de combustível do motor a combustão interna e do veículo. Tradicionalmente, os dispositivos de armazenamento de energia em sistemas de propulsão elétrico ou híbrido incluem baterias, ultracapacitores, volantes, ou uma combinação destes elementos a fim de fornecer energia suficiente para alimentar um motor elétrico.

[003] Quando duas ou mais fontes de energia são usadas para fornecer potência para o sistema de acionamento, as fontes de energia são tipicamente bem adequadas para fornecer diferentes tipos de energia. Uma primeira fonte de energia, por exemplo, pode ser uma fonte de grande energia que é mais eficiente para fornecer potência de longa duração enquanto uma segunda fonte de energia pode ser uma fonte de grande potência específica mais eficiente para fornecer potência de curta duração. A fonte de grande potência específica pode ser usada para ajudar a fonte de grande energia em fornecer potência para o sistema durante, por exemplo, eventos de aceleração ou carga pulsada. Frequentemente, a fonte de grande energia específica tem um ciclo de vida de carga / descarga que é menor do que o ciclo de vida da fonte de grande energia.

[004] Uma abordagem para aumentar o ciclo de vida da fonte de grande energia pode incluir aumentar o tamanho e / ou eficiência energética da fonte. Entretanto, aumentar qualquer destes parâmetros tipicamente leva a um aumento do custo e peso da fonte de grande energia e pode potencialmente reduzir as taxas de aceleração se usadas em uma aplicação de veículo.

[005] Portanto, é desejável fornecer um sistema que controla o fluxo de energia em um sistema multifonte para otimizar as vidas de ciclo das energias/fontes de energia usadas para entregar potência para acionar cargas.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[006] De acordo com um aspecto da invenção, um sistema de dispositivo de armazenamento multienergia inclui um primeiro dispositivo de armazenamento de energia acoplado a uma ligação de corrente contínua (CC) e uma carga acoplada à ligação CC e configurada para receber energia da ligação CC. Um conjunto conversor abaixador / elevador bidirecional inclui um primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional, em que o primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional compreende um canal de saída acoplado à ligação CC e compreende um primeiro canal de entrada. É incluído um segundo dispositivo de armazenamento de energia acoplado ao primeiro canal de entrada do primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional através de um primeiro barramento CC, em que o segundo dispositivo de armazenamento de energia tem uma amplitude de armazenamento de energia utilizável que define uma quantidade total de energia utilizável armazenável no segundo dispositivo de armazenamento de energia. O sistema também inclui um controlador do sistema e um banco de dados que compreende informação armazenada relacionada a um evento de aceleração conhecido em que um fornecimento de energia para a carga é desejado. O controlador do sistema é configurado para obter a informação armazenada relacionada ao evento de aceleração conhecido e, durante o evento de aceleração conhecido, fazer com que o primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional aumente a tensão do segundo dispositivo de armazenamento de energia e forneça a tensão aumentada para a ligação CC para alimentar a carga de modo que após o evento de aceleração conhecido, o estado de carga do segundo dispositivo de armazenamento de energia seja menor ou substancialmente igual a um estado mínimo de armazenamento de energia utilizável de carga.

[007] De acordo com outro aspecto da invenção, um método de montar um sistema de energia de propulsão inclui acoplar um primeiro dispositivo de armazenamento de energia a uma ligação de corrente contínua (CC) e acoplar um canal de saída de um conjunto conversor abaixador / elevador bidirecional a ligação CC, em que o conversor abaixador / elevador bidirecional compreende um conversor abaixador / elevador bidirecional. O método também inclui acoplar um segundo dispositivo de armazenamento de energia a um primeiro canal de entrada do conversor abaixador / elevador bidirecional e acoplar uma carga à ligação CC. O segundo dispositivo de armazenamento de energia tem uma amplitude de armazenamento de energia utilizável que define uma quantidade total de energia utilizável armazenável no segundo dispositivo de armazenamento de energia, e a carga é configurada para receber energia de um de primeiro dispositivo de armazenamento de energia e segundo dispositivo de armazenamento de energia através da ligação CC. O método adicionalmente inclui acoplar um controlador para os primeiro e segundo dispositivos de armazenamento de energia, ao conversor abaixador / elevador bidirecional, e à carga e configurar o controlador para obter um primeiro conjunto de informação armazenada de um banco de dados de armazenamento, o primeiro conjunto de informação armazenada relacionada a um evento de aceleração conhecido em que energia é para ser fornecida para a carga. O controlador é também configurado para fazer com que o conversor abaixador / elevador bidirecional aumente a tensão armazenada no segundo dispositivo de armazenamento de energia durante o evento de aceleração conhecido e forneça a tensão aumentada para a ligação CC para alimentar a carga de modo que após o evento de aceleração conhecido, o estado de carga do segundo dispositivo de armazenamento de energia seja menor ou substancialmente igual a um estado mínimo de armazenamento de energia utilizável de carga.

[008] De acordo com ainda outro aspecto da invenção, um meio de armazenamento legível por computador não transitório que tem um programa de computador armazenado no mesmo e que representa um conjunto de instruções que quando executado por um computador faz com que o computador acesse um banco de dados que compreende informação armazenada relacionada a um evento de aceleração conhecido em que um fornecimento de energia para uma carga é gravado para aumentar uma velocidade de rotação associada com a carga. O conjunto de instruções também faz com que o computador faça com que um conversor abaixador / elevador bidirecional aumente um primeiro dispositivo de armazenamento de energia e forneça a tensão aumentada para uma ligação CC para alimentar a carga durante o evento de aceleração conhecido para aumentar a velocidade de rotação associada com a carga de modo que após o evento de aceleração conhecido, o estado de carga do primeiro dispositivo de armazenamento de energia seja menor ou substancialmente igual a um estado mínimo de armazenamento de energia utilizável de carga, em que o primeiro dispositivo de armazenamento de energia tem uma amplitude de armazenamento de energia utilizável que define uma quantidade total de energia utilizável armazenável no mesmo.

[009] Várias outras características e vantagens ficarão evidentes a partir da descrição detalhada a seguir e figuras.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[010] Os desenhos ilustram realizações preferenciais contempladas presentemente para executar a invenção.

[011] Nos desenhos: A FIGURA 1 ilustra esquematicamente uma realização de um sistema de propulsão de acordo com uma realização da invenção; A FIGURA 2 ilustra esquematicamente outra realização de um sistema de propulsão de acordo com uma realização da invenção; A FIGURA 3 ilustra esquematicamente outra realização de um sistema de propulsão de acordo com uma realização da invenção; A FIGURA 4 ilustra esquematicamente outra realização de um sistema de propulsão de acordo com uma realização da invenção; A FIGURA 5 é um fluxograma que ilustra etapas de procedimento do controlador do sistema de acordo com uma realização de uma realização da invenção; A FIGURA 6 é um fluxograma que ilustra etapas de procedimento do controlador do sistema de acordo com outra realização de uma realização da invenção.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[012] Realizações da invenção se referem a aplicações de veículo e não de veículo. Aplicações veiculares podem incluir aplicações de veículo puramente elétrico ou elétrico híbrido em, por exemplo, veículos de estrada e fora de estrada, carros de golfe, veículo elétricos de baixa velocidade, empilhadeiras, e caminhões utilitários como exemplos. Aplicações não veiculares podem incluir tipos de cargas não veiculares que incluem bombas, ventiladores, guinchos, guindastes, ou outras cargas acionadas por motor. Embora descrita com respeito às aplicações veiculares, realizações de invenção não são destinadas e serem limitadas a tal.

[013] A FIGURA 1 ilustra um sistema de propulsão 100 de acordo com uma realização da invenção. O sistema de propulsão 100 pode ser usado em aplicações de veículo elétrico e híbrido. O sistema de propulsão de veículo 100 inclui um sistema de energia 102 e um controlador do sistema 104. O sistema de energia 102 inclui um primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106, um segundo dispositivo de armazenamento de energia 108, e um conjunto de conversor abaixador / elevador 110 que tem um canal de entrada 112 acoplado a um conversor abaixador / elevador CC / CC bidirecional e que tem um canal de saída 114 acoplado a uma ligação CC 116. O primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106 é configurado para ter uma grande capacidade de armazenamento de energia, mas tem um ciclo de vida mais baixa moderada. O ciclo de vida pode ser determinado como uma função da profundidade de níveis de descarga / recarga de um dispositivo de armazenamento de energia. O segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 tem uma capacidade de armazenamento de energia menor do que primeiro dispositivo de armazenamento de energia, mas tem um ciclo de vida maior do que o primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106. Consequentemente, a quantidade de ciclos de descarga profunda e recarga para o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 é maior do que a quantidade de ciclos de descarga profunda e recarga equivalentes do primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106, o que indica que o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 terá uma vida útil mais longa do que primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106 quando operado sob condições equivalentes. Embora o primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106 seja ilustrado ramo uma bateria, também são contemplados outros tipos de dispositivos de armazenamento de energia tais como um ultracapacitor, uma célula de combustível, um volante, ou algo semelhante. Embora o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 seja ilustrado como um ultracapacitor, também são contemplados outros tipos de dispositivos de armazenamento de energia tal como uma bateria, uma célula de combustível, um volante, ou algo semelhante.

[014] O primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106 é acoplado através de ligação CC 116 a uma carga 118, que, de acordo com uma realização da invenção, é um acionador elétrico que inclui um Inversor CC / CA 120 e um motor ou dispositivo eletromecânico 122. O motor 122 é preferencialmente um motor CA, mas não é limitado a isto. Embora não mostrado, deve ser entendido que cada um de uma pluralidade de motores 122 pode ser acoplado a uma respectiva roda ou outra carga ou que cada motor 122 pode ser acoplado a um diferencial para distribuir potência rotativa para as rodas ou outra carga.

[015] Geralmente, em um modo de operação de aceleração, a tensão fornecida pelo primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106, em um lado de alta tensão 124 do sistema de energia 102, é fornecida para o inversor CC / CA 120 através da ligação CC 116 para acionar o motor 122. O conversor abaixador / elevador bidirecional 110 também atua aumentando a tensão fornecida por um lado de baixa tensão 126 do sistema de energia 102 para o lado de alta tensão 124 do sistema de energia 102. Ou seja, a tensão do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 é fornecida para o conversor abaixador / elevador bidirecional 110 através de um barramento 128 acoplado a um primeiro canal (a) do mesmo no lado de baixa tensão 126 do sistema de energia 102. A tensão fornecida é aumentada pelo conversor abaixador / elevador bidirecional 110 de modo que a tensão fornecida para a ligação CC 116 no lado de alta tensão 124 do sistema de energia 102 é aumentada para um nível operacional do acionador elétrico 118.

[016] Medições de tensão e corrente na ligação CC 116 são fornecidas para o controlador do sistema 104 por um dispositivo de medição de tensão 130 e um dispositivo de medição de corrente 132, respectivamente. As medições baseadas em um ou tanto o dispositivo de medição de tensão 130 como o dispositivo de medição de corrente 132 podem ser usadas pelo controlador do sistema 104 para determinar um estado de carga (SOC) do primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106. Outro dispositivo de medição de tensão 134 fornece as medições da tensão do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 para o controlador do sistema 104 para determinação de seu estado de carga.

[017] De acordo com realizações da invenção, o controlador do sistema 104 é configurado para controlar a energia que flui do e que flui para dentro do primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106 para otimizar suo ciclo de vida. Desta maneira, a vida útil do primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106 pode ser estendida, o que resulta em menos substituições e permite que fontes de menor eficiência sejam usadas que reduzem o custo do sistema.

[018] O segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 tem um limite de SOC superior ou máximo utilizável acima do qual a quantidade de energia utilizável armazenada no mesmo não é aumentada por entrega contínua de energia para o mesmo. Outros limites de parâmetro elétrico também podem restringir o valor utilizável máximo. O segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 também tem um limite de SOC inferior ou mínimo utilizável abaixo do qual qualquer energia armazenada remanescente é incapaz de ser usada para propulsão de veículo. Outros limites de parâmetro elétrico, por exemplo, eficiência reduzida durante operação em valores baixos de SOC, também podem restringir o valor utilizável mínimo. Uma amplitude de armazenamento de energia utilizável inteira do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 é a quantidade de armazenamento de energia entre os limites superior e inferior utilizáveis. Se, por exemplo, o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 for um ultracapacitor, a energia utilizável é tipicamente 75% da energia armazenada ideal do ultracapacitor quando o dispositivo é operado a partir de tensão classificada para metade da tensão classificada do dispositivo ultracapacitor, e, portanto, o limite de valor mínimo de SOC deve corresponder à operação a metade da tensão classificada.

[019] A operação do sistema de propulsão 100 geralmente envolve mudar a velocidade de rotação de motor 122 através de eventos de mudança de velocidade. Em um modo de operação de aceleração em que a velocidade de rotação de motor 122 é para ser aumentada de zero ou de sua velocidade corrente para uma velocidade maior, o controlador do sistema 104 é programado, de acordo com realizações da invenção, para combinara utilização dos dois dispositivos de armazenamento de energia de modo que a energia utilizável armazenamento inteira do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 é utilizada para reduzir a quantidade de drenagem de energia do primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106 durante o modo de aceleração. Em um modo de operação de desaceleração em que a velocidade de rotação de motor 122 é para ser diminuída para zero ou para uma velocidade menor do que sua velocidade corrente, o controlador do sistema 104 é programado para operar o acionador elétrico 118 em um modo regenerativo, em que potência ou energia elétrica é retornada para a ligação CC 116 através do inversor CC / CA 120 durante um evento de frenagem regenerativa. De acordo com realizações da invenção, o controlador do sistema 104 faz com que a energia de frenagem regenerativa seja entregue para o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 e faz com que o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 armazene uma quantidade máxima de energia utilizável no mesmo. Portanto, a amplitude de armazenamento de energia utilizável inteira do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 é carregada com energia durante a desaceleração.

[020] Para utilizar a energia armazenada utilizável inteira no segundo dispositivo de armazenamento de energia 108, é desejável conhecer a priori os períodos de tempo que ocorrerão aceleração e desaceleração. O sistema de propulsão 100 inclui um banco de dados 136 configurado para armazenar informação que diz respeito a períodos de aceleração e desaceleração históricos ou conhecidos do veículo ao longo de uma rota conhecida ou de acordo com tendências de aceleração / desaceleração do veículo. Um sensor de posição do veículo 138 é configurado para determinar uma posição do veículo ao longo de uma rota baseada em identificadores de posição tais como marcos de milhas, hora do dia, ou informação de localização de sistema de posicionamento global (GPS), por exemplo. A informação de posição do veículo é relacionada a eventos de aceleração armazenados no banco de dados 136. Cada evento de aceleração e desaceleração no banco de dados 136 também contém informação que diz respeito à duração de tempo do evento de aceleração ou desaceleração. Em uma realização não veicular, os períodos de aceleração e desaceleração conhecidos podem ser informação armazenada de eventos relacionados a qualquer demanda de energia a ser fornecida para uma carga tal como o acionador elétrico 118 ou para qualquer fornecimento de energia da carga que possa ser capturada e armazenada em dispositivos de armazenamento de energia 106, 108.

[021] Durante o modo de aceleração, o controlador do sistema 104 usa a posição do veículo detectada no sensor de posição do veículo 138 para localizar o evento de aceleração no banco de dados 136 que corresponde à posição do veículo. Baseado na informação do evento de aceleração localizado do banco de dados 136, o controlador do sistema 104 pode determinar a quantidade de tempo que aceleração ocorrerá ou pode determinar a quantidade de energia necessária para aceleração. Baseado no tempo de aceleração ou quantidade de energia e baseado em um estado de carga do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108, o controlador do sistema 104 faz com que toda ou substancialmente toda a energia armazenada utilizável do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 seja fornecida para a ligação CC 116 através de conjunto de conversor abaixador / elevador 110 durante o evento de aceleração. De acordo com realizações preferenciais, o SOC do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 fica no ou substancialmente próximo do limite utilizável mais alto do SOC no início do evento de aceleração e no ou substancialmente próximo do limite utilizável mais baixo no fim do evento de aceleração. Desta maneira, a drenagem de energia do primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106 é reduzida durante o evento de aceleração e diminui o SOC do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 para substancialmente próximo ao limite utilizável mais baixo (SOC), deste modo reduzindo a quantidade de drenagem de energia do primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106 durante o evento de aceleração. Consequentemente, a profundidade de descarga, bem como pico de energia, do primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106 durante o evento de aceleração é reduzida, deste modo reduzindo a profundidade dos efeitos de descarga que podem reduzir o ciclo de vida do primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106.

[022] Durante o modo de desaceleração, o controlador do sistema 104 usa a posição do veículo detectada no sensor de posição do veículo 138 para localizar o evento de desaceleração no banco de dados 136 que corresponde à posição do veículo. Baseado na informação de evento de desaceleração localizada do banco de dados 136, o controlador do sistema 104 pode determinar a quantidade de tempo que a desaceleração ocorrerá ou pode determinar a quantidade de energia que se espera ser gerada. Baseado no tempo de desaceleração ou na quantidade de energia e baseado em um estado de carga, o controlador do sistema 104 faz com que acionador elétrico 118 opere no modo regenerativo e faz com que o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 capture e armazene uma parte da energia de frenagem regenerativa para preencher todo o espaço de energia armazenada utilizável no mesmo durante o evento de desaceleração. De acordo com realizações preferenciais, o SOC do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 é trazido para um nível de SOC ou substancialmente próximo ao limite utilizável superior. Desta maneira, a energia armazenada utilizável inteira pode ser retirada do mesmo como descrito acima durante o próximo evento de aceleração. O primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106 captura e armazena uma parte da energia de frenagem regenerativa. Um retardador dinâmico 140 acoplado a ligação CC 116 também pode ser controlado para moderar os níveis de potência ou energia regenerativa que desenvolve na ligação CC 116 quando o acionador elétrico 118 é operado em altos níveis de potência em modo regenerativo ou quando o nível de potência está acima do limite de que pode ser recarregado para os dois dispositivos de armazenamento de energia 106, 108 tal como durante operação a valores relativamente altos de SOC dos dois dispositivos de armazenamento de energia 106,108.

[023] A FIGURA 2 ilustra um sistema de propulsão 142 de acordo com outra realização da invenção. O sistema de propulsão 142 ilustra a aplicação do sistema de propulsão 100 em uma aplicação de veículo elétrico. Elementos e componentes comuns a sistemas de tração 100 e 142 serão discutidos relativos aos mesmos números de referência quando apropriado.

[024] Como ilustrado na FIGURA 2, o conjunto de conversor abaixador / elevador 110 é um conjunto de conversor abaixador / elevador multicanal. Ou seja, o conjunto de conversor abaixador / elevador 110 inclui primeiro e segundo conversores abaixadores / elevadores CC / CC bidirecionais 144,146 que tem respectivos canais de entrada 112 e 148.0 primeiro e segundo conversores abaixadores / elevadores CC / CC bidirecionais compartilham a conexão de canal de saída 114 para a ligação CC 116.

[025] Adicionalmente aos componentes 102 a 140 comuns com sistema de propulsão 100, o sistema de energia 102 do sistema de propulsão 142 inclui um terceiro dispositivo de armazenamento de energia 150 acoplado a um segundo canal 148 de conversor abaixador / elevador bidirecional 110. O terceiro dispositivo de armazenamento de energia 150 preferencialmente tem uma característica de armazenamento de grande energia específica e, durante um modo de operação de cruzeiro ou motorizado, fornece potência para o(s) motor(es) 122. Geralmente, o conversor abaixador / elevador bidirecional 110 atua aumentando a tensão fornecida pelo lado de baixa tensão 126 do sistema de energia 102 para o lado de alta tensão 124 do sistema de energia 102. Ou seja, a tensão de terceiro dispositivo de armazenamento de energia 150 é fornecida para um segundo canal 148 de conversor abaixador / elevador bidirecional 110 no lado de baixa tensão 126 do sistema de energia 102. A tensão fornecida é aumentada pelo conversor abaixador / elevador bidirecional 110 de modo que a tensão fornecida para ligação CC 116 no lado de alta tensão 124 do sistema de energia 102 é aumentada para um nível operacional do acionador elétrico 118.

[026] O sistema de propulsão 142 também inclui um dispositivo de acoplamento 152 configurado para acoplar seletivamente o canal 112 do conjunto de conversor abaixador / elevador 110 ao canal 148 do mesmo. No caso em que a potência ou energia armazenada utilizável pelo segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 é esgotada (tal como após um evento de aceleração), o dispositivo de acoplamento 152 conduz de modo que a tensão do terceiro dispositivo de armazenamento de energia 150 pode ser aumentada para a tensão da ligação CC 116 usando dois canais (112 e 148) do conversor abaixador / elevador bidirecional 110 permitindo deste modo aproximadamente o dobro da potência classificada comparada a um único canal do conversor abaixador / elevador bidirecional 110 para facilitar a operação do veículo.

[027] Em uma realização, o dispositivo de acoplamento 152 é um diodo configurado para acoplar automaticamente os canais 112 e 148 do conversor abaixador / elevador bidirecional 110 quando a tensão utilizável do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 cai abaixo do limite de tensão mais baixo. Em outra realização, o dispositivo de acoplamento 152 inclui um sensor de tensão (não mostrado) e um contator (não mostrado). Nesta realização, quando detectada a tensão do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 cai para ou abaixo do limite de tensão mais baixo, o controlador do sistema 104 pode fazer com que o contator feche, deste modo acoplando o canal 112 ao canal 148. Implementações alternativas do dispositivo de acoplamento 152 também podem ser implementadas com dispositivo(s) semicondutores de energia que incluem Retificadores Controladores de Silício (SCRs) ou um contator.

[028] A FIGURA 3 ilustra outra realização da invenção. O sistema de propulsão 154 mostrado na FIGURA 3 ilustra uma realização de ultracapacitor dual do sistema de propulsão 142 da FIGURA 2. Como mostrado na FIGURA 3, o primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106 e o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 são ultracapacitores e são configurados para fornecer potência adicional para o acionador elétrico 118 durante eventos de aceleração e para capturar energia de frenagem regenerativa durante eventos de desaceleração.

[029] Nesta realização, o primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106 tem uma maior eficiência energética do que o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108, e sua tensão corresponde à tensão da ligação CC 116. A tensão do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 é menor do que a tensão da ligação CC 116 e é aumentada através do conjunto do conversor abaixador / elevador 110 para a tensão da ligação CC durante eventos de aceleração como descrito neste documento. Dado que os dispositivos de armazenamento de energia 106,108 são ambos ultracapacitores, o ciclo de vida do primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106 pode corresponder mais proximamente ao ciclo de vida do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108. Entretanto, em geral, o primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106 é um dispositivo maior e mais caro do que o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 devido a sua eficiência energética aumentada. De acordo com realização da invenção, permanece sendo uma vantagem reduzir o nível de profundidade de drenagem de energia do primeiro dispositivo de fonte de energia 106 tanto para aumentar sua vida como para evitar operação a níveis de tensão substancialmente baixos que devem reduzir a performance do sistema de acionamento 118. Consequentemente, o controlador do sistema 104 opera como descrito neste documento durante eventos de aceleração para utilizar energia armazenada na amplitude de armazenamento de energia utilizável inteira do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 durante eventos de aceleração conhecidos. Adicionalmente, durante eventos de desaceleração conhecidos, o controlador do sistema 104 também é programado para capturar energia de frenagem regenerativa no segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 para fazer com que o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 armazene uma quantidade máxima de energia utilizável no mesmo. Portanto, a amplitude de armazenamento de energia utilizável inteira é carregada com energia durante a desaceleração.

[030] A FIGURA 4 ilustra outra realização da invenção. O sistema de propulsão 156 mostrado na FIGURA 4 inclui componentes similares aos componentes mostrados no sistema 100 da FIGURA 1, e, portanto, números usados para indicar os componentes na FIGURA 1 também serão usados para indicar componentes similares na FIGURA 4.

[031] Como ilustrado na FIGURA 4, o conjunto do conversor abaixador / elevador 110 é um conjunto de conversor multi- abaixador / elevador. Ou seja, o conjunto do conversor abaixador / elevador 110 inclui primeiro e segundo conversores abaixadores / elevadores CC / CC bidirecionais 158, 160 que têm respectivos canais de entrada 112 e 162. O primeiro e segundo conversores abaixadores / elevadores CC / CC bidirecionais compartilham a conexão de canal de saída 114 para ligação CC 116.

[032] Adicionalmente aos componentes 102 a 140 comuns com o sistema de propulsão 100, o sistema de energia 102 do sistema de propulsão 156 inclui um sistema de energia auxiliar 164 acoplado a um segundo canal 162 do conversor abaixador / elevador bidirecional 110 através de um barramento 166. O sistema de energia auxiliar 164 inclui um motor térmico (ou motor a combustão interna) 168 acoplado a um alternador acionado por motor 170. Alternativamente o motor térmico pode ser uma turbina a gás ou qualquer motor a combustão externa. O alternador 170 converte energia mecânica recebida do motor térmico 168 em potência ou energia CA e fornece a potência ou energia CA para um conjunto retificador 172 configurado para converter a potência ou energia CA em CC potência ou energia para fornecimento para o barramento 166. Alternativamente, embora não mostrada, uma célula de combustível pode substituir o motor térmico 168 e o alternador 170.

[033] O sistema de energia auxiliar 164 inclui uma ou mais carga auxiliares CA 174 controlada por um ou mais controles de carga auxiliar CA 176 acoplados ao alternador 170. Adicionalmente, o sistema de energia auxiliar 164 pode incluir uma ou mais cargas auxiliares CC 178 controladas por um ou mais controles de carga auxiliar CC 180, os quais podem incluir inversores CC / CA acoplados as cargas auxiliares CA. O inversor CC - CA também pode incluir componentes de filtro passivos para melhorar a qualidade da forma de onda elétrica. As cargas auxiliares CA ou CC podem incluir, por exemplo, uma unidade de ar condicionado, uma unidade compressora de fluido pneumática ou outra, uma bomba, um ventilador de arrefecimento, um aquecedor, luzes, e outras cargas elétricas separadas do sistema de tração. Em uma realização, o motor térmico 168 e o alternador 170 podem ser dimensionados para manejar a carga máxima requerida para operar todas as cargas ligadas.

[034] Como descrito acima, de acordo com as realizações da invenção, o controlador do sistema 104 faz com que a energia armazenada na amplitude de armazenamento de energia utilizável inteira do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 seja utilizada durante eventos de aceleração conhecidos enquanto utiliza energia armazenada no primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106. Adicionalmente, durante eventos de desaceleração conhecidos, o controlador do sistema 104 é também programado para capturar energia de frenagem regenerativa no segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 para fazer com que segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 armazene uma quantidade máxima de energia utilizável no mesmo.

[035] De acordo com outra realização da invenção, o controlador do sistema 104 é configurado para fazer com que o canal 162 do conversor abaixador / elevador bidirecional 110 converta tensão do sistema de energia auxiliar 164 para fornecer potência de aceleração extra para assistir o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 ou para fornecer potência de aceleração extra após a energia armazenada utilizável do segundo dispositivo de fonte de energia 108 ter sido esgotado. Adicionalmente, baseado em uma informação de retomo dos controles de canga auxiliar CA 176 e qualquer controle de carga auxiliar CC 180, o controlador do sistema 104 pode determinar quais cargas 174,178 estão recebendo energia do altemador 170 e se potência em excesso está disponível ou se potência adicional do motor térmico 168 e do altemador 170 é necessária. Se uma quantidade suficiente de excesso de potência está disponível sem ter que para desligar uma ou mais cargas 174, 178, então o controlador do sistema 104 pode fazer com que o conversor abaixador / elevador bidirecional 110 aumente a tensão disponível no barramento 166 para a aceleração.

[036] Entretanto, se o controlador do sistema 104 determina que não existe excesso de potência ou que o excesso de potência não é alto o suficiente para fornecer a potência de aceleração adicional necessária, então o controlador do sistema 104 é configurada para desligar ou reduzir o consumo de potência de uma ou mais cargas 174, 178 de modo que a potência do motor térmico 168 e do altemador 170 podem ser usadas para fornecera potência para a aceleração. Ou seja, o controlador do sistema 104 pode controlar os controles de controle de carga auxiliar CA ou CC 176, 180 de modo que as cargas 174, 178 respectivamente acopladas consumam menos potência do altemador 170, portanto liberando aquela potência para uso em conversão e aceleração.

[037] Adicionalmente a fornecer potência ou energia adicional de aceleração como descrito acima, o sistema de energia auxiliar 164 pode também ser usado para fornecer potência ou energia de carregamento para recarregar o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 ou o primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106. Ou seja, o controlador do sistema 104 pode ser configurado para usar o excesso potência ou energia fornecido pelo altemador 170 durante operação de baixa potência, por exemplo, durante modo de operação de velocidade constante ou de cruzeiro, ou momentos não de propulsão (tal como quando o veículo está parado) aumentar o excesso potência ou energia para recarregar o primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106 através de aumentar o controle do conversor abaixador / elevador bidirecional 158 ou para recarregar segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 através de diminuir o controle do conversor abaixador / elevador bidirecional 160 para reduzira potência auxiliar aumentada.

[038] O sistema de propulsão 156 também inclui um dispositivo de acoplamento 182 configurado para acoplar seletivamente o canal 112 do conjunto do conversor abaixador / elevador 110 para o canal 162 do mesmo. No caso em que a potência ou energia utilizável armazenada pelo segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 é esgotada (tal como após um evento de aceleração), o dispositivo de acoplamento 182 conduz de modo que a tensão do sistema de energia auxiliar 164 possa ser aumentada para a tensão da ligação CC 116 usando os dois canais (112 e 162) do conversor abaixador / elevador bidirecional 110 em que deste modo permite aproximadamente o dobro da energia classificada comparado a um único canal do conversor abaixador / elevador bidirecional 110 para facilitar a operação do veículo. Em uma realização, o dispositivo de acoplamento 182 é um diodo configurado para acoplar automaticamente os canais 112 e 162 do conversor abaixador / elevador bidirecional 110 quando a tensão utilizável do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 cai abaixo do limite de tensão mais baixo. Em outra realização, o dispositivo de acoplamento 182 inclui um sensor de tensão (não mostrado) e um contator (não mostrado). Nesta realização, quando detectado que a tensão do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 cai para ou abaixo do limite utilizável SOC mais baixo, o controlador do sistema 104 pode fazer com que o contator feche, portanto, acoplando o canal 112 ao canal 162. Implementações alternativas do dispositivo de acoplamento 152 também podem ser implementadas com dispositivo(s) semiconductor(es) de potência que incluem Retificadores Controladores de Silício (SCRs) ou um contator.

[039] Com referência agora a FIGURA 5, um fluxograma 184 que descreve um algoritmo de operação do controlador do sistema 104 de acordo com uma realização da invenção é mostrado. Na etapa 186, o controlador do sistema determina a corrente ou próximo evento de aceleração ou desaceleração. Por exemplo, baseado em uma medição de posição do veículo recebida de um dispositivo de medição de posição, tal como o sensor de posição do veículo 138, ou baseado em uma medição de tempo ou distância, pode ser determinada a posição ou localização do veículo ao longo de uma rota conhecida. A posição ou localização do veículo pode indicar um próximo evento de aceleração ou desaceleração ou pode indicar que o veículo pode estar no evento de aceleração ou desaceleração. Dados que correspondem ao evento de aceleração /desaceleração corrente ou próximo são obtidos de um banco de dados desta informação armazenada na etapa 188. Os dados de evento podem incluir, por exemplo, uma duração de tempo do evento bem como requisitos de potência que se espera seja usada ou gerada por uma carga ou gerador durante o evento.

[040] Se o evento corrente ou próximo é um evento de aceleração 190, o controlador 104 é configurado para fazer com que a energia da amplitude de armazenamento de energia utilizável do dispositivo de armazenamento de maior ciclo de vida de energia, tal como o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108, seja completamente entregue durante o evento de aceleração na etapa 192. Nesta etapa, a energia da amplitude de armazenamento de energia utilizável é usada ou esgotada durante o evento de aceleração. Ou seja, antes do evento de aceleração, é contemplado que o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 tenha um estado de carga igual ou substancialmente igual a seu limite SOC utilizável superior. Consequentemente, durante o evento de aceleração, o controlador do sistema 104 é programado para fazer com que o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 entregue toda a sua energia utilizável armazenada de modo que, no final do evento de aceleração, o estado de carga do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 seja igual ou substancialmente igual a seu limite utilizável (SOC) mais baixo.

[041] Na etapa 194, o controlador 104 é configurado para determinar se é necessária energia adicional de outros dispositivos de armazenamento de energia ou pelo controle de cargas auxiliares (tal como a realização mostrada na FIGURA 4) durante o evento de aceleração. Isto pode ser determinado baseado nos dados obtidos que correspondem ao evento de aceleração juntamente com as classificações de energia dos dispositivos de armazenamento de energia no sistema, por exemplo. Se for necessária energia adicional 196, o controlador 104 faz com que a energia de dispositivos de armazenamento adicionais seja entregue durante o evento de aceleração na etapa 198. Esta energia adicional é, portanto após o esgotamento da energia de armazenamento utilizável do dispositivo de armazenamento de alto ciclo de vida.

[042] Após o evento de aceleração ou se energia adicional não for necessária 200, o controle do processo retorna para a etapa 186, e o algoritmo de operação continua como descrito acima enquanto o veículo continua a se deslocar ao longo da rota conhecida.

[043] Se o evento corrente ou próximo é um evento de desaceleração 202, o controlador 104 é configurado para fazer com que energia regenerativa seja armazenada no dispositivo de armazenamento de energia de maior ciclo de vida, tal como o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108, durante o evento de desaceleração na etapa 204. Energia regenerativa pode ser gerada pela operação do acionador elétrico 118 em um modo regenerativo durante o evento de desaceleração, em que a potência ou energia elétrica é retornada para a ligação CC 116 através do Inversor CC / CA 120. Nesta etapa, a energia regenerativa completamente repõe ou preenche a amplitude de armazenamento de energia utilizável inteira do dispositivo de armazenamento. Ou seja, antes do evento de desaceleração, é contemplado que o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 tenha um estado de carga menor do que seu limite utilizável SOC mais baixo. Consequentemente, durante o evento de desaceleração, o controlador do sistema 104 é programado para fazer com que o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 reponha ou preencha completamente sua energia armazenada utilizável de modo que, no final do evento de desaceleração, o estado de carga do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 seja igual ou substancialmente igual a seu limite utilizável SOC mais alto.

[044] Na etapa 206, o controlador 104 é configurado para determinar se está disponível energia regenerativa adicional, e se sim 208, o controlador 104 faz com que energia regenerativa seja entregue e armazenada em dispositivos adicionais de armazenamento de energia do sistema durante o evento de desaceleração na etapa 210. Após o evento de desaceleração ou se energia adicional regenerativa não estiver disponível 212, o controle do processo retorna para etapa 186, e o algoritmo de operação continua ramo descrito acima enquanto o veículo continua a se deslocar ao longo da rota conhecida.

[045] A FIGURA 6 ilustra um fluxograma 214 que descreve um algoritmo de operação do controlador do sistema 104 de acordo com outra realização da invenção. Embora o fluxograma 184 acima descreva uma realização onde a energia armazenada e entregue do dispositivo de armazenamento de energia de maior ciclo de vida é usada antes de armazenar e usar a energia do dispositivo de armazenamento de energia de menor ciclo de vida, o fluxograma 214 descreve uma realização onde os dispositivos de armazenamento de energia de maior e menor ciclo de vida são usados simultaneamente. Na etapa 216, o controlador do sistema determina o evento de aceleração ou desaceleração corrente ou próximo. Por exemplo, baseado em uma medição de posição do veículo recebida de um dispositivo de medição de posição, tal como o sensor de posição do veículo 138, ou baseado em uma medição de tempo ou distância, a posição ou localização do veículo ao longo de uma rota conhecida pode ser determinada. A posição ou localização do veículo pode indicar um próximo evento de aceleração ou desaceleração ou pode indicar que o veículo pode estar no evento de aceleração ou desaceleração. Dados que correspondem ao evento de aceleração / desaceleração próximo ou corrente são obtidos de um banco de dados desta informação armazenada na etapa 218. Os dados de evento podem incluir, por exemplo, uma duração de tempo do evento bem como requisitos de energia que se espera seja usada ou gerada por uma carga ou gerador durante o evento.

[046] Se o evento corrente ou próximo é um evento de aceleração 220, o controlador 104 é configurado para fazer com que a energia da amplitude de armazenamento de energia utilizável dos dispositivos de armazenamento de energia de maior e menor ciclo de vida, tal como o primeiro e segundo dispositivos de armazenamento de energia 106 e 108, seja completamente entregue durante o evento de aceleração na etapa 222. Nesta etapa, a energia da amplitude de armazenamento de energia utilizável no dispositivo de armazenamento de energia de maior ciclo de vida é usada ou esgotada durante o evento de aceleração enquanto a energia do dispositivo de armazenamento de energia de menor ciclo de vida é fornecida em uma taxa menor do que se usada sozinha. Durante o evento de aceleração, o controlador do sistema 104 é programado para fazer com que o primeiro dispositivo de armazenamento de energia 106 entregue uma parte de sua energia utilizável armazenada simultaneamente com uma entrega de toda a energia utilizável armazenada no segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 de modo que, no final do evento de aceleração, o estado de carga do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 é igual ou substancialmente igual a seu limite utilizável (SOC) mais baixo.

[047] Após o evento de aceleração, o controle do processo retorna para a etapa 216, e o algoritmo de operação continua como descrito acima enquanto o veículo continua a se deslocar ao longo da rota conhecida.

[048] Se o evento corrente ou próximo é um evento de desaceleração 224, o controlador 104 é configurado para fazer com que a energia regenerativa seja armazenada simultaneamente nos dispositivos de armazenamento de energia de maior e menor ciclo de vida, tal como o primeiro e segundo dispositivos de armazenamento de energia 106 e 108, durante o evento de desaceleração na etapa 226. A energia regenerativa pode ser gerada pela operação do acionador elétrico 118 em um modo regenerativo durante o evento de desaceleração, em que a potência ou energia elétrica é retornada para a ligação CC 116 através do Inversor CC / CA 120. Nesta etapa, a energia regenerativa repõe ou preenche completamente a amplitude de armazenamento de energia utilizável inteira do dispositivo de armazenamento. Ou seja, antes do evento de desaceleração, é contemplado que o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 tenha um estado de carga menor do que seu limite utilizável (SOC) mais baixo. Consequentemente, durante o evento de desaceleração, o controlador do sistema 104 é programado para fazer com que o segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 reponha ou preencha completamente sua energia armazenada utilizável de modo que, no final do evento de desaceleração, o estado de carga do segundo dispositivo de armazenamento de energia 108 seja igual ou substancialmente igual a seu limite utilizável SOC superior. O controlador 104 também faz com que a energia regenerativa seja entregue e armazenada em dispositivos de armazenamento de energia adicionais do sistema durante o evento de desaceleração na etapa 226. Após o evento de desaceleração, o controle do processo retorna para etapa 216, e o algoritmo de operação continua como descrito acima enquanto o veículo continua a se deslocar ao longo da rota conhecida.

[049] Um indivíduo versado na técnica avaliará que o controlador do sistema 106 pode ser implementado através de uma pluralidade de componentes tais como um ou mais de componentes eletrônicos, componentes de hardware e / ou componentes de software de computador. Estes componentes podem incluir uma ou mais mídias de armazenamento legíveis por computador tangíveis que geralmente armazenam instruções tais como software, firmware e / ou linguagem assembly para executar uma ou mais partes de uma ou mais implementações ou realizações. Exemplos de um meio de armazenamento legível por computador tangível incluem um meio de armazenamento dados gravável e / ou dispositivo de armazenamento de massa. Este meio de armazenamento legível por computador tangível pode empregar, por exemplo, um ou mais de um meio de armazenamento de dados magnético, elétrico, biológico, e / ou atômico. Adicionalmente, este meio pode tomar a forma de, por exemplo, discos flexíveis, fitas magnéticas, CD-ROMs, DVD-ROMs, controladores de disco rígido, e / ou memória eletrônica. Outras formas de mídia de armazenamento legível por computador tangível não listadas podem ser empregadas com realizações da invenção.

[050] Uma quantidade destes componentes pode ser combinada ou dividida em uma implementação dos sistemas descritos neste documento. Adicionalmente, estes componentes podem incluir um conjunto e / ou série de instruções de computador escritas ou implementadas com qualquer de uma quantidade de linguagens de programação, como será avaliado pelos indivíduos versados na técnica.

[051] Uma contribuição técnica para o método e aparelho revelados fornece um dispositivo implementado por computador capaz de otimizar o ciclo de vida de bateria de um sistema de veículo ou não de veículo.

[052] Portanto, de acordo com uma realização da invenção, um sistema de dispositivo de armazenamento multienergia inclui um primeiro dispositivo de armazenamento de energia acoplado a uma ligação de corrente contínua (CC) e uma carga acoplada à ligação CC e configurada para receber energia da ligação CC. Um conjunto conversor abaixador / elevador bidirecional inclui um primeiro conversorabaixador/elevador bidirecional, em que o primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional compreende um canal de saída acoplado à ligação CC e compreende um primeiro canal de entrada. É incluído um segundo dispositivo de armazenamento de energia acoplado ao primeiro canal de entrada do primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional através de um primeiro barramento CC, em que o segundo dispositivo de armazenamento de energia tem uma amplitude de armazenamento de energia utilizável que define uma quantidade total de energia utilizável armazenável no segundo dispositivo de armazenamento de energia. O sistema também inclui um controlador do sistema e um banco de dados que compreende informação armazenada relacionada a um evento de aceleração conhecido em que um fornecimento de energia para a carga é desejado. O controlador do sistema é configurado para obter a informação armazenada relacionada ao evento de aceleração conhecido e, durante o evento de aceleração conhecido, fazer com que o primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional aumente a tensão do segundo dispositivo de armazenamento de energia e forneça a tensão aumentada para a ligação CC para alimentar a carga de modo que após o evento de aceleração conhecido, o estado de carga do segundo dispositivo de armazenamento de energia seja menor ou substancialmente igual a um estado mínimo de armazenamento de energia utilizável de carga.

[053] De acordo com outra realização da invenção, um método para montar um sistema de energia de propulsão inclui acoplar um primeiro dispositivo de armazenamento de energia a uma ligação de corrente contínua (CC) e acoplar um canal de saída de um conjunto conversor abaixador / elevador bidirecional a ligação CC, em que o conversor abaixador / elevador bidirectional compreende um conversor abaixador / elevador bidirecional. O método também inclui acoplar um segundo dispositivo de armazenamento de energia para um primeiro canal de entrada do conversor abaixador / elevador bidirecional e acoplar uma carga para a ligação CC. O segundo dispositivo de armazenamento de energia tem uma amplitude de armazenamento de energia utilizável que define uma quantidade total de energia utilizável armazenável no segundo dispositivo de armazenamento de energia, e a carga é configurada para receber energia de um de primeiro dispositivo de armazenamento de energia e segundo dispositivo de armazenamento de energia através da ligação CC. O método adicionalmente inclui acoplar um controlador ao primeiro e segundo dispositivos de armazenamento de energia, ao conversor abaixador / elevador bidirecional, e à carga e configurar o controlador para obter um primeiro conjunto de informação armazenada de um banco de dados de armazenamento, o primeiro conjunto de informação armazenada relacionada a um evento de aceleração conhecido em que energia seja fornecida para a carga. O controlador é também configurado para fazer com que o conversor abaixador / elevador bidirecional aumente uma tensão armazenada no segundo dispositivo de armazenamento de energia durante o evento de aceleração conhecido e forneça a tensão aumentada para a ligação CC para alimentar a carga de modo que após o evento de aceleração conhecido, o estado de carga do segundo dispositivo de armazenamento de energia seja menor ou substancialmente igual a um estado mínimo de armazenamento de energia utilizável de carga.

[054] De acordo com ainda outra realização da invenção, um meio de armazenamento legível por computador não transitório que tem um programa de computador armazenado no mesmo e que representa um conjunto de instruções que quando executado por um computador faz com que o computador acesse um banco de dados que compreende informação armazenada relacionada a um evento de aceleração conhecido em que um fornecimento de energia para uma carga é gravado para aumentar uma velocidade de rotação associada com a carga. O conjunto de instruções também fazer com que o computador faça com que um conversor abaixador / elevador bidirecional aumente um primeiro dispositivo de armazenamento de energia e forneça a tensão aumentada para uma ligação CC para alimentara carga durante o evento de aceleração conhecido para aumentar a velocidade de rotação associada com a carga de modo que após o evento de aceleração conhecido, o estado de carga do primeiro dispositivo de armazenamento de energia seja menor ou substancialmente igual a um estado mínimo de armazenamento de energia utilizável de carga, em que o primeiro dispositivo de armazenamento de energia tem uma amplitude de armazenamento de energia utilizável que define uma quantidade total de energia utilizável armazenável no mesmo.

[055] Embora a invenção tenha sido descrita em detalhes em conexão com apenas uma quantidade limitada de realizações, deve ser prontamente entendido que a invenção não é limitada a estas realizações reveladas. Em vez disso, a invenção pode ser modificada para incorporar qualquer quantidade de variações, alterações, substituições ou arranjos equivalentes não descritos até aqui, mas que são comensuráveis com o espírito e escopo da invenção. Adicionalmente, embora várias realizações da invenção tenham sido descritas, deve ser entendido que aspectos da invenção podem incluir apenas algumas das realizações descritas. Consequentemente, a invenção não é para ser vista como limitada pela descrição acima, mas é limitada apenas pelo escopo das reivindicações em anexo.

Claims (22)

1. SISTEMA DE DISPOSITIVO DE ARMAZENAMENTO MULTIENERGIA, compreendendo: um primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) acoplado a uma ligação de corrente contínua (116); uma carga (118) acoplada à ligação CC (116) e configurada para receber energia da ligação CC (116); um conjunto do conversor abaixador / elevador (110) bidirecional que compreende um primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional, o primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional compreendendo um canal de saída (114) acoplado à ligação CC (116) e que compreende um primeiro canal de entrada (112); um segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) acoplado ao primeiro canal de entrada (112) do primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional através de um primeiro barramento CC, em que o segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) tem uma amplitude de armazenamento de energia utilizável que define uma quantidade total de energia utilizável armazenável no segundo dispositivo de armazenamento de energia (108); um banco de dados (136) que compreende informação armazenada relacionada a um evento de aceleração conhecido, em que um fornecimento de energia para a carga (118) é desejado; e um controlador do sistema (104) configurado para: obter a informação armazenada relacionada ao evento de aceleração conhecido; e durante o evento de aceleração conhecido, fazer com que o primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional aumente a tensão do segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) e forneça a tensão aumentada para a ligação CC (116) para alimentar a carga (118) de modo que após o evento de aceleração conhecido, o estado de carga do segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) seja menor ou igual a um estado mínimo de armazenamento de energia utilizável de carga, caracterizado pelo primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional abaixar e elevar tensões recebidas, de maneira a fornecer tensão para um lado de alta tensão (124) e para um lado de baixa tensão (126) do sistema de dispositivo de armazenamento multienergia; e pelo primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional ser acoplado à ligação CC (116) no lado de alta tensão (124) do sistema de dispositivo de armazenamento multienergia e o segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) é acoplado ao primeiro canal de entrada (112) do primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional no lado de baixa tensão (126) do sistema de dispositivo de armazenamento multienergia.

2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) ter um ciclo de vida menor do que aquela do segundo dispositivo de armazenamento de energia (108).

3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) compreender uma bateria; e pelo segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) compreender um ultracapacitor.

4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) compreender um ultracapacitor; e pelo segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) compreender um ultracapacitor.

5. SISTEMA, de a∞rdo com a reivindicação 1, caracterizado pela amplitude de armazenamento de energia utilizável ser limitada por um limite de estado de carga utilizável e um limite utilizável menor; e pelo controlador do sistema (104), em sendo configurado para fazer com que o primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional aumente a tensão no segundo dispositivo de armazenamento de energia (108), ser configurado para fazer com que o primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional aumente a tensão no segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) até que o estado de carga do segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) tenha alcançado o limite utilizável menor.

6. SISTEMA, de a∞rdo com a reivindicação 1, caracterizado pelo controlador do sistema (104) ser adicionalmente configurado para fazer com que o primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) entregue energia para a ligação CC (116) para alimentar a carga (118) durante o evento de aceleração conhecido.

7. SISTEMA, de a∞rdo com a reivindicação 6, caracterizado pelo controlador do sistema (104), em sendo configurado para fazer ∞m que o primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) entregue energia para a ligação CC (116), ser configurado para fazer com que o primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) entregue energia para a ligação CC (116) simultaneamente enquanto a energia está sendo entregue do segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) durante o evento de aceleração conhecido.

8. SISTEMA, de a∞rdo com a reivindicação 1, caracterizado pelo banco de dados (136) adicionalmente compreender informação armazenada relacionada a um evento de desaceleração conhecido; e em que o controlador do sistema (104) é adicionalmente configurado para: obter a informação armazenada relacionada ao evento de desaceleração conhecido; e durante o evento de desaceleração conhecido: fazer com que o primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional entregue energia de frenagem regenerativa para o segundo dispositivo de armazenamento de energia (108); e fazer com que o segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) armazene energia de frenagem regenerativa para que após o evento de desaceleração conhecido, a energia armazenada no segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) seja igual à amplitude de armazenamento de energia utilizável.

9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela amplitude de armazenamento de energia utilizável ser limitada por um limite de estado de carga utilizável e um limite utilizável menor; e em que o controlador do sistema (104), em sendo configurado para fazer com que o segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) armazene energia de frenagem regenerativa, seja configurado para fazer com que o segundo armazenamento de energia (108) armazene energia de frenagem regenerativa até que o estado de carga do segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) tenha alcançado o limite utilizável mais alto.

10. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo conjunto conversor abaixador / elevador bidirecional adicionalmente compreender um segundo conversor abaixador / elevador bidirecional que compreende um segundo canal de entrada (148) e que compreende um canal de saída (114) acoplado à ligação CC (116); compreendendo adicionalmente um terceiro dispositivo de armazenamento de energia (150) acoplado ao segundo conversor abaixador / elevador bidirecional; e em que o controlador do sistema é adicionalmente configurado para fazer com que o segundo conversor abaixador / elevador bidirecional aumente uma tensão do terceiro dispositivo de armazenamento de energia (150) e forneça a tensão aumentada para a ligação CC (116) para alimentar a carga durante um modo de operação fora do evento de aceleração.

11. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo conjunto conversor abaixador / elevador bidirecional adicionalmente compreender um segundo conversor abaixador / elevador bidirecional que compreende um segundo canal de entrada (148) e que compreende um canal de saída (114) acoplado à ligação CC (116); compreendendo adicionalmente um sistema auxiliar acoplado ao segundo canal de entrada (148), em que o sistema auxiliar compreende: uma fonte de energia auxiliar (164); uma carga auxiliar (174); e um controlador de carga auxiliar (164) acoplado à fonte de energia auxiliar (164) e à carga auxiliar (174); e em que o controlador do sistema (104) é adicionalmente configurado para fazer com que o segundo conversor abaixador / elevador bidirecional aumente uma tensão da fonte de energia auxiliar (164) durante o evento de aceleração conhecido.

12. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo controlador do sistema (104) ser adicionalmente configurado para fazer com que o controlador de carga auxiliar (164) reduza um consumo de energia pela carga auxiliar (174) durante o evento de aceleração conhecido.

13. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo controlador do sistema (104) ser adicionalmente configurado para: fazer com que o segundo conversor abaixador / elevador bidirecional aumente uma tensão da fonte de energia auxiliar (164); fazer com que o primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional diminua a tensão aumentada; e fazer com que o segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) armazene a tensão diminuída.

14. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela carga (118) compreender um inversor CC/CA (120) acoplado à ligação CC (116); e um dispositivo eletromecânico (122) acoplado ao inversor CC/CA (120).

15. MÉTODO DE MONTAGEM DE UM SISTEMA DE ENERGIA DE PROPULSÃO, compreendendo: acoplar um primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) a uma ligação de corrente contínua (116); acoplar um canal de saída (162) de um conjunto conversor abaixador / elevador bidirecional à ligação CC (116), em que o conversor abaixador / elevador bidirecional é configurado para abaixar e elevar tensões recebidas, de maneira a fornecer tensão para um lado de alta tensão (124) e para um lado de baixa tensão (126) do sistema de energia de propulsão; acoplar um segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) a um primeiro canal de entrada (148) do conversor abaixador / elevador bidirecional, em que o segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) tem uma amplitude de armazenamento de energia utilizável que define uma quantidade total de energia utilizável armazenável no segundo dispositivo de armazenamento de energia (108); acoplar uma carga (118) à ligação CC (116), a carga (118) sendo configurada para receber energia de um do primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) e segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) através da ligação CC (116); acoplar um controlador (104) ao primeiro e segundo dispositivos de armazenamento de energia (106, 108), ao conversor abaixador / elevador bidirecional, e à carga (118); e configurar o controlador (104) para: obter um primeiro conjunto de informação armazenada de um banco de dados (136) de armazenamento, o primeiro conjunto de informação armazenada relacionado a um evento de aceleração conhecido em que a energia é fornecida para a carga (118); e fazer com que o conversor abaixador / elevador bidirecional aumente a tensão armazenada no segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) durante o evento de aceleração conhecido e forneça a tensão aumentada para a ligação CC (116) para alimentar a carga (118) de modo que após o evento de aceleração conhecido, o estado de carga do segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) seja menor ou igual a um estado mínimo de armazenamento de energia utilizável de carga; caracterizado pela etapa de acoplar o primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional compreender acoplar o primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional à ligação CC (116) no lado de alta tensão (124) do sistema de energia de propulsão; e pela etapa de acoplar o segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) compreender acoplar o segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) ao primeiro canal de entrada (112) do primeiro conversor abaixador / elevador bidirecional no lado de baixa tensão (126) do sistema de energia de propulsão.

16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender adicionalmente configurar o controlador (104) para: obter um segundo conjunto de informação armazenada de um banco de dados (136) de armazenamento, o segundo conjunto de informação armazenada relacionado a um evento de desaceleração conhecido em que a energia é fornecida para a carga (118); e fazer com que o segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) armazene ao menos uma parte da energia fornecida à carga (118) durante o evento de desaceleração conhecido, de maneira que após o evento de desaceleração conhecido, a energia armazenada no segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) seja igual ao armazenamento de energia utilizável máximo do segundo dispositivo de armazenamento de energia (108).

17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por compreender adicionalmente configurar o controlador (104) para fazer com que o primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) armazene ao menos uma parte da energia fornecida pela carga (118) durante o evento de desaceleração conhecido.

18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender adicionalmente configurar o controlador (104) para fazer com que o primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) entregue energia à ligação CC (116) para alimentar a carga (118) durante o evento de aceleração conhecido.

19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) compreender uma bateria tendo um primeiro ciclo de vida; e pelo segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) compreender um ultracapacitor tendo um segundo ciclo de vida maior que o da bateria.

20. MEIO DE ARMAZENAMENTO LEGÍVEL POR COMPUTADOR, não transitório, caracterizado por ter um programa de computador armazenado no mesmo e que compreende um conjunto de instruções que quando executado por um computador faz o computador: acessar um banco de dados (136) que compreende informação armazenada relacionada a um evento de aceleração conhecido em que um fornecimento de energia para uma carga (118) é gravado para aumentar uma velocidade de rotação associada com a carga (118); fazer com que um conversor abaixador / elevador bidirecional aumente a tensão de um primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) e forneça a tensão aumentada para uma ligação CC (116) para alimentar a carga (118) durante o evento de aceleração conhecido para aumentar a velocidade de rotação associada com a carga (118) de modo que após o evento de aceleração conhecido, o estado de carga do primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) seja menor ou igual a um estado mínimo de armazenamento de energia utilizável de carga, em que o primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) tem uma amplitude de armazenamento de energia utilizável que define uma quantidade total de energia utilizável armazenável no mesmo.

21. MEIO, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo conjunto de instruções adicionalmente fazer com que o computador: acesse o banco de dados (136) que compreende informação armazenada relacionada a um evento de desaceleração conhecido em que um fornecimento de energia de uma carga (118) para a ligação CC (116) é gravado para reduzir a velocidade de rotação associada com a carga (118); faça com que o conversor abaixador / elevador bidirecional reduza o fornecimento de energia da carga (118) e forneça energia reduzida para o primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) para armazenamento de modo que depois do evento de desaceleração conhecido, a energia armazenada no primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) faz com que o estado de carga do primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) seja igual a um estado máximo de armazenamento de energia utilizável de carga.

22. MEIO, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo conjunto de instruções adicionalmente fazer com que o computador: faça com que com que o segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) forneça tensão à ligação CC (116) para alimentar a carga (118) durante o evento de aceleração conhecido após o estado da carga do primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) tiver alcançado um estado mínimo de armazenamento de energia utilizável de carga, em que o segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) tem um ciclo de vida inferior do que o ciclo de vida do primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106); e faça com que o segundo dispositivo de armazenamento de energia (108) armazene energia da carga (118) durante o evento de desaceleração conhecido após o estado da carga do primeiro dispositivo de armazenamento de energia (106) tiver alcançado o estado máximo de armazenamento de energia utilizável de carga.

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