BR102012027618A2 - intelligent power management systems for bi-directional electric and hybrid electric vehicles, intelligent power management system for a power generator, method for managing power in an intelligent power management system and method for controlling the operation of a generator power. - Google Patents

intelligent power management systems for bi-directional electric and hybrid electric vehicles, intelligent power management system for a power generator, method for managing power in an intelligent power management system and method for controlling the operation of a generator power. Download PDF

Info

Publication number
BR102012027618A2
BR102012027618A2 BR102012027618A BR102012027618A BR102012027618A2 BR 102012027618 A2 BR102012027618 A2 BR 102012027618A2 BR 102012027618 A BR102012027618 A BR 102012027618A BR 102012027618 A BR102012027618 A BR 102012027618A BR 102012027618 A2 BR102012027618 A2 BR 102012027618A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
power
energy
electric
vehicle
converter
Prior art date
Application number
BR102012027618A
Other languages
Portuguese (pt)
Inventor
Edvaldo Da Silva Carreira
Paulo Emílio Valadão De Miranda
Original Assignee
Coordenação Dos Programas De Pós Graduação De Engenharia Da Universidade Fed Do Rio De Janeiro
Tracel Veículos Elétricos Ltda
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Coordenação Dos Programas De Pós Graduação De Engenharia Da Universidade Fed Do Rio De Janeiro, Tracel Veículos Elétricos Ltda filed Critical Coordenação Dos Programas De Pós Graduação De Engenharia Da Universidade Fed Do Rio De Janeiro
Priority to BR102012027618A priority Critical patent/BR102012027618A2/en
Publication of BR102012027618A2 publication Critical patent/BR102012027618A2/en

Links

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

sistemas inteligentes de gerenciamento de energia para veículos elétrico e elétro-híbrido com conexão bidirecional, sistema inteligente de gerenciamento de energia para um gerador de energia, método para gerenciar energia em um sistema inteligente de gerenciamento de nergia e método para controlar o funcionamento de um gerador de energia. a presente invenção refere-se a um sistema inteligente de gerenciamento de energia para veículos totalmente elétricos (1) ou elétrico-híbridos (2), que prioriza a regeneração de energia cinética em energia elétrica, composto por unidade de controle principal de energia (3) com controle adaptativo para melhorar eficiência com rodagem subsequente em rota específica, sistema embarcado de armazenamento de energia (4), carregador didirecional para recarregamento do veículo (5), normal ou por oportunidade, ou fornecimento de energia elétrica a consumidor externo, conversores para o sistema auxiliar 96), com possibilidade de controle de operação e manutenção remotas, uso de dispositivo com tela sensível ao toque (57) e com disponibilidade de tomadas a bordo para recarregamento de dispositivos pessoais. a presente invenção refere-se ainda a um sistema inteligente de gerenciamento de energia para gerador de energia (22, 23, 24, 25, 69, 84) para geração distribuída de energia elétrica em modo não embarcado, bem como um método utilizado para gerenciar energia nestes sistemas e um método para controlar o funcionamento de um gerador de energia (22, 23, 24, 25, 69, 84).intelligent power management systems for bi-directional electric and electro-hybrid vehicles, intelligent power management system for a power generator, method for managing power in an intelligent energy management system and method for controlling the operation of a generator power. The present invention relates to an intelligent power management system for all-electric (1) or electric-hybrid (2) vehicles, which prioritizes kinetic energy regeneration in electric energy, comprising a main power control unit (3). ) with adaptive control to improve efficiency with subsequent run-on specific route, embedded energy storage system (4), regular or on-time optional vehicle charging charger (5), or external consumer power supply, power converters the auxiliary system 96), with the possibility of remote operation and maintenance control, use of touch screen device (57) and availability of onboard outlets for recharging personal devices. The present invention further relates to an intelligent power generator power management system (22, 23, 24, 25, 69, 84) for distributed power generation in non-embedded mode, as well as a method used for managing energy in these systems and a method for controlling the operation of a power generator (22, 23, 24, 25, 69, 84).

Description

Reiatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMAS INTELIGENTES DE GERENCIAMENTO DE ENERGIA PARA VEÍCULOS ELÉTRICO E ELÉTRICO-HÍBRIDO COM CONEXÃO BIDIRECIONAL, SISTEMA INTELIGENTE DE GERENCIAMENTO DE ENERGIA PARA UM GERADOR DE ENERGIA, MÉTODO PARA GERENCIAR ENERGIA EM UM SISTEMA INTELIGENTE DE GERENCIAMENTO DE ENERGIA E MÉTODO PARA CONTROLAR O FUNCIONAMENTO DE UM GERADOR DE ENERGIA".Patent Description of the Invention for "INTELLIGENT POWER AND ELECTRIC-HYBRID POWER MANAGEMENT SYSTEMS WITH BIDIRECTIONAL CONNECTION, INTELLIGENT ENERGY ENERGY GENERATION SYSTEMS, METHOD FOR CONTROLING THE OPERATION OF AN POWER GENERATOR ".

Campo Técnico A presente invenção refere-se a um sistema inteligente de gerenciamento de energia para veículos totalmente elétricos ou elétrico-híbridos, doravante denominado de sistema de tração elétrica, que prioriza a regeneração de energia cinética em energia elétrica. O sistema de tração elétrica apresenta configuração de montagem com predominância no armazenamento embarcado de energia elétrica e sendo dada ênfase na regeneração de energia cinética em energia elétrica. Um sistema inteligente de gerenciamento de energia para um gerador de energia para geração de energia elétrica em modo não embarcado é também revelado na presente invenção, bem como o método utilizado para gerenciar energia nestes sistemas e o método para controlar o funcionamento de um gerador de energia. Descrição do Estado da Técnica Atualmente, existem diversas versões de veículos elétricos e híbridos, incluindo, por exemplo, configurações baseadas no uso de motores elétricos ou de composições com motores a combustão interna, usados para tração (como é feito convencionalmente) ou para geração de energia elétrica a bordo do veículo, tendo opcionalmente pré-conexão com a rede elétrica para recarga do sistema de armazenamento embarcado. De forma exempli-ficativa, pode-se destacar os seguintes modelos: (a) Veículo híbrido com tração compartilhada entre motor a combustão interna e motor elétrico, compreendendo as seguintes configurações: (a.i) com sistema de apoio embarcado para armazenamento de energia elétrica, não sendo suficiente para garantir o seu funcionamento au- tônomo de longo curso; (a.íi) com sistema de apoio embarcado para armazenamento de energia mecânica ou mecânica e elétrica, não sendo suficiente para garantir o seu funcionamento autônomo de longo curso; (a.iii) com pré-conexão à rede elétrica para as configurações descritas em (a.i) e (a.ii), (b) Veículo híbrido com tração compartilhada entre motor a combustão interna e motor elétrico, tendo conversor embarcado de energia elétrica e que utiliza motor à combustão interna para este fim, compreendendo as seguintes configurações: (b.i) com sistema embarcado de apoio para armazenamento de energia elétrica, não sendo suficiente para garantir o seu funcionamento autônomo de longo curso; (b.ii) com sistema embarcado de apoio para armazenamento de energia mecânica ou mecânica e elétrica, não sendo suficiente para garantir o seu funcionamento autônomo de longo curso; (b.iií) com pré-conexão à rede elétrica para as configurações a-presentadas em (b.i) ou (b.ii). (c) Veículo híbrido com tração compartilhada entre motor a combustão interna e motor elétrico, com conversor de energia elétrica embarcado e que não utiliza motor a combustão interna para este fim, podendo utilizar outros tipos de conversores, tais como pilha a combustível, conversor de energia solar, dentre outros, compreendendo as seguintes configurações: (c.i) com sistema de apoio embarcado para armazenamento de energia elétrica, não sendo suficiente para garantir o seu funcionamento autônomo de longo curso; (c.ii) com sistema de apoio embarcado para armazenamento de energia mecânica ou mecânica e elétrica, não sendo suficiente para garantir o seu funcionamento autônomo de longo curso; (c.iii) com pré-conexão à rede elétrica para as configurações a-presentadas em (c.i) ou (c.ii). (d) Veículo híbrido, com tração elétrica, possuindo conversor de energia elétrica embarcado e que utiliza motor a combustão interna para este fim, compreendendo as seguintes configurações: (d.i) com sistema de apoio embarcado para armazenamento de energia elétrica, não sendo suficiente para garantir o seu funcionamento autônomo de longo curso; (d.ii) com sistema de apoio embarcado para armazenamento de energia mecânica ou mecânica e elétrica, não sendo suficiente para garantir o seu funcionamento autônomo de longo curso; (d.iii) com pré-conexão à rede elétrica para as configurações a-presentadas em (d.i) ou (d.ii). (e) Veículo híbrido, com tração elétrica, possuindo conversor de energia elétrica embarcado e que não utiliza motor a combustão interna para este fim, podendo utilizar outros tipos de conversores, tais como pilha a combustível, conversor de energia solar, dentre outros, compreendendo as seguintes configurações; (e.i) com sistema de apoio embarcado para armazenamento de energia elétrica, não sendo suficiente para garantir o seu funcionamento autônomo de longo curso; (e.ii) com sistema de apoio embarcado para armazenamento de energia mecânica ou mecânica e elétrica, não sendo suficiente para garantir o seu funcionamento autônomo de longo curso; (e.iii) com sistema embarcado de armazenamento de energia e-létrica, mecânica ou mecânica e elétrica capaz de permitir a operação autônoma do veículo, com autonomia compatível com sua aplicação; (e.iv) com pré-conexão à rede elétrica para as configurações a-presentadas em (e.i), (e.ii) ou (e.iii). (f) Veículo elétrico com tração elétrica, com pré-conexão à rede elétrica e que não possui sistema de geração de energia a bordo, podendo opcionalmente compreender um sistema de apoio embarcado para armazenamento de energia mecânica. O termo veículo aqui aplicado refere-se principalmente, mas não limitadamente, aos meios de transportes terrestres, existindo exemplos co- nhecidos, já comercializados ou como protótipos de desenvolvimento.Technical Field The present invention relates to an intelligent energy management system for all-electric or hybrid electric vehicles, hereinafter referred to as electric traction system, which prioritizes the regeneration of kinetic energy over electric energy. The electric traction system presents mounting configuration with predominance in the embedded storage of electric energy and with emphasis on the regeneration of kinetic energy in electric energy. An intelligent power management system for a power generator for off-board power generation is also disclosed in the present invention, as well as the method used to manage power in these systems and the method for controlling the operation of a power generator. . Description of the State of the Art There are currently several versions of electric and hybrid vehicles, including, for example, configurations based on the use of electric motors or internal combustion engine compositions used for traction (as is conventionally done) or for power generation. electric power on board the vehicle, optionally pre-wired to recharge the embedded storage system. For example, the following models can be highlighted: (a) Hybrid vehicle with shared traction between internal combustion engine and electric motor, comprising the following configurations: (ai) with embedded support system for electric energy storage, not sufficient to guarantee its long-term autonomous operation; (a.ii) with embedded support system for storing mechanical or mechanical and electrical energy, not being sufficient to guarantee its long-term autonomous operation; (a.iii) pre-wired to the configurations described in (ai) and (a.ii), (b) Hybrid vehicle with shared traction between an internal combustion engine and an electric motor, having an on-board power converter and which uses an internal combustion engine for this purpose, comprising the following configurations: (b) with embedded support system for storage of electric energy, not being sufficient to guarantee its autonomous long-run operation; (b.ii) with an embedded support system for the storage of mechanical or mechanical and electrical energy, which is not sufficient to guarantee its long-term autonomous operation; (b.iií) pre-connected to the mains for the configurations presented in (b.i) or (b.ii). (c) Hybrid vehicle with shared traction between an internal combustion engine and an electric motor, with an onboard electric power converter and which does not use an internal combustion engine for this purpose, and may use other types of converters such as fuel cell, power converter solar energy, among others, comprising the following configurations: (ci) with embedded support system for the storage of electric energy, not being sufficient to guarantee its autonomous long-term operation; (c.ii) with an embedded support system for mechanical or mechanical and electrical energy storage, which is not sufficient to guarantee its long-term autonomous operation; (c.iii) pre-wired to the configurations shown in (c.i) or (c.ii). (d) Hybrid vehicle with electric traction, which has an on-board electric power converter and uses an internal combustion engine for this purpose, comprising the following configurations: (di) with an on-board support system for the storage of electric energy, not being sufficient for ensure its long-term autonomous operation; (d.ii) with an onboard support system for mechanical or mechanical and electrical energy storage, which is not sufficient to guarantee its long-term autonomous operation; (d.iii) with pre-connection to the mains for the configurations presented in (d.i) or (d.ii). (e) Hybrid vehicle with electric traction, which has an onboard electric power converter and does not use an internal combustion engine for this purpose, and may use other types of converters, such as fuel cell, solar power converter, among others, including the following settings; (e.i) with an embedded support system for the storage of electric energy, which is not sufficient to guarantee its long-term autonomous operation; (e.ii) with an embedded support system for the storage of mechanical or mechanical and electrical energy, which is not sufficient to guarantee its long-term autonomous operation; (e.iii) with an embedded electrical, mechanical or mechanical and electrical energy storage system capable of autonomous vehicle operation, with autonomy compatible with its application; (e.iv) pre-wired to the configurations shown in (e.i), (e.ii) or (e.iii). (f) Electric vehicle with electric traction, pre-connected to the mains and which has no on-board power generation system, and may optionally comprise an onboard support system for mechanical energy storage. The term vehicle used herein refers primarily, but not limited to, land transport, with known examples already being marketed or as development prototypes.

Embora os veículos acima descritos agreguem vantagens às motorizações convencionais, principalmente no que se refere à economia de combustível e ao menor impacto ambiental, eles ainda apresentam limitações. A principal restrição associada normalmente aos veículos elétricos, item (f) acima, é a baixa autonomia, que frequentemente não chega a satisfazer a demanda de utilização devido ao elevado peso e custo do sistema de armazenamento embarcado de energia requerido. Os veículos híbridos convencionais, itens (a) até (c) acima, permanecem dependentes, total ou parcialmente, da utilização de motores a combustão interna para a tração do veículo. Essa característica mantém tais configurações veiculares condicionadas a um equipamento inerentemente ineficiente, uma vez que é limitado ao Ciclo de Carnot e normalmente utiliza combustíveis de origem fóssil.Although the vehicles described above add advantages to conventional powertrains, especially in terms of fuel economy and lower environmental impact, they still have limitations. The main constraint normally associated with electric vehicles, item (f) above, is low autonomy, which often does not meet the demand for use due to the high weight and cost of the embedded energy storage system required. Conventional hybrid vehicles, items (a) to (c) above, remain wholly or partially dependent on the use of internal combustion engines for traction of the vehicle. This feature keeps such vehicle configurations conditional on inherently inefficient equipment as it is limited to the Carnot Cycle and typically uses fossil fuels.

Os veículos descritos no item (d) agregam a vantagem de terem tração elétrica. A tração elétrica é silenciosa, não poluente e muito eficiente, mesmo considerando que utilizam um conversor embarcado de energia elétrica baseado em motores a combustão interna. Neste caso, a eficiência global aumenta e o nível de emissões diminui comparado com as versões mais convencionais. A pré-conexão à rede elétrica agrega mais valor tecnológico e economicidade, possibilitando ainda que atuem como geradores estacionários de energia elétrica para atender demandas locais de forma distribuída.The vehicles described in item (d) add the advantage of having electric traction. The electric traction is quiet, clean and very efficient, even considering that they use an embedded electric power converter based on internal combustion engines. In this case the overall efficiency increases and the emission level decreases compared to the more conventional versions. The pre-connection to the power grid adds more technological value and economy, also allowing them to act as stationary generators of electricity to meet local demands in a distributed manner.

As configurações veiculares descritas no item (e) são portadoras de grande avanço tecnológico, apresentam menor impacto ambiental no seu ciclo de vida, mas apresentam a limitação do custo de fabricação, que é mais elevado nestes casos.The vehicle configurations described in item (e) are carriers of great technological advance, have lower environmental impact in their life cycle, but have the limitation of manufacturing cost, which is higher in these cases.

Dentre os tipos de veículos apresentados no item (e), destaca-se aquele que compreende as características descritas em (e.iii) e (e.iv). Tal modalidade foi pouco explorada comercialmente e nota-se um campo aberto de opções de hibridização a serem experimentadas.Among the types of vehicles presented in item (e), we highlight the one that comprises the characteristics described in (e.iii) and (e.iv). Such modality has been little explored commercially and there is an open field of hybridization options to be tried.

No documento norte-americano US2011/0190968 A1 é feita uma abordagem sobre o controle de operação eficiente de um automóvel híbrido com tração elétrica e pré-conexão à rede elétrica para recarga de baterias do sistema de armazenamento de energia a bordo do veículo, A unidade de controle proposta é baseada no controle do estado de carga (EdC) das baterias embarcadas, impondo condições de operação do automóvel em função do EdC. No entanto, isso é feito em condições limites específicas do EdC, caracterizadas como: EdC decrescente continuamente; manutenção do EdC em nível mínimo e aproximadamente constante; manutenção do EdC em nível variável e próximo ao máximo; manutenção do EdC em nível máximo e constante. Esta abordagem torna-se limitada ao considerar o funcionamento com o sistema de armazenamento de energia embarcado em um nível mínimo do EdC, o que contribui para o desgaste precoce, redução de vida útil e perdas de eficiência. Verifica-se ainda que se trata de um sistema de controle para tração elétrica do tipo seguidor de carga, no qual a unidade de conversão de energia embarcada funciona de modo a atender as demandas transientes de consumo de energia do veículo.US2011 / 0190968 A1 takes an approach to the efficient operation control of a hybrid electric car with electric traction and pre-connection to the battery for recharging the energy storage system on board the vehicle. The proposed control model is based on the charge state control (EoC) of the embedded batteries, imposing the car's operating conditions in accordance with the EoC. However, this is done under specific EoC boundary conditions, characterized as: continuously decreasing EoC; maintenance of the EoC at a minimum and approximately constant level; maintenance of EoC at variable level and close to maximum; maintenance of the EoC at maximum and constant level. This approach is limited by considering operation with the energy storage system embedded at a minimum EoC level, which contributes to early wear, reduced service life and efficiency losses. It is also verified that it is a control system for load-follower electric traction, in which the embedded power conversion unit works to meet the transient demands of the vehicle's energy consumption.

No documento US 5.924.505 é feita uma abordagem centrada no controle de dirigibilidade de um veículo elétrico-híbrido. No entanto, o documento não apresenta uma proposição que indique controle eficiente da energia a bordo. Contrariamente, considera dissipar excesso de energia de regeneração sob a forma de energia térmica em resistores de dissipação, com grande desperdício energético.In US 5,924,505 an approach is centered on the drivability control of an electric hybrid vehicle. However, the document does not present a proposition that indicates efficient energy control on board. In contrast, it considers dissipating excess regeneration energy as thermal energy in dissipation resistors, with great energy waste.

No documento US 6.708.789 B1 considera-se um sistema híbrido de tração elétrica no qual a maior porcentagem da energia requerida para a operação é proveniente em qualquer instante do conversor a bordo, sendo o sistema embarcado de armazenamento de energia elétrica utilizado como elemento de apoio para atender apenas a demanda de pico de carga. Também são utilizados resistores elétricos para dissipar o excesso de energia de regeneração sob a forma de energia térmica. Os documentos norte-americanos US 5.924.505 e US 6.708.789 B1 não exploraram a melhoria da eficiência energética de operação do veículo. O documento norte-americano US 8.138.720 B2 revela o controle de dois sistemas simultâneos de armazenamento de energia, sendo um de absorção rápida de energia e outro para armazenamento de longa duração para aplicação em sistema de fornecimento ininterrupto de energia, em veículos elétricos, em veículos elétricos híbridos e em veículos elétricos híbridos com pré-conexão à rede elétrica. Embora se considere possíveis configurações de sistemas de geração de energia a bordo, restringe-se ao controle das duas fontes de armazenamento, não considerando o gerenciamento de energia do sistema de forma eficientemente. O documento norte-americano US 2006/0250902 apresenta diversas configurações em série e em paralelo para uso com motor a combustão interna ou outros equipamentos para geração de eletricidade, como pilha a combustível. Contudo, o documento não trata do gerenciamento de energia a bordo com o objetivo de aumentar a eficiência energética e a redução do consumo de combustível. O documento US 7.740.092 B2 revela o controle de veículos elétricos híbridos com mais de uma fonte de armazenamento de energia a bordo, sendo uma delas necessariamente com capacidade para absorção rápida de energia. O documento se restringe a sistemas com mais de uma fonte de energia a bordo e não são consideradas a regeneração de energia cinéti-ca em energia elétrica e a maximização da eficiência no uso da energia embarcada.US 6,708,789 B1 considers a hybrid electric traction system in which the largest percentage of the energy required for operation comes at any time from the on-board converter, and the on-board electric energy storage system is used as a power element. support to meet only peak load demand. Electrical resistors are also used to dissipate excess regeneration energy in the form of thermal energy. US 5,924,505 and US 6,708,789 B1 have not explored the improved energy efficiency of vehicle operation. US 8,138,720 B2 discloses the control of two simultaneous energy storage systems, one being fast energy absorbing and the other for long term storage for application to uninterruptible power supply system, electric vehicles, in hybrid electric vehicles and in hybrid electric vehicles pre-connected to the power grid. Although possible configurations of onboard power generation systems are considered, it is restricted to controlling both storage sources and does not consider system power management efficiently. US 2006/0250902 presents several series and parallel configurations for use with an internal combustion engine or other equipment for generating electricity, such as a fuel cell. However, the document does not address onboard energy management with the goal of increasing energy efficiency and reducing fuel consumption. US 7,740,092 B2 discloses the control of hybrid electric vehicles with more than one onboard energy storage source, one of which is necessarily capable of rapid energy absorption. The document is restricted to systems with more than one onboard power source and does not consider regeneration of kinetic energy into electrical energy and maximizing onboard energy efficiency.

Com base nos ensinamentos do documento US 2009/0229900 A1, nota-se que os veículos pessoais são normalmente utilizados para transporte durante somente 4% do tempo, podendo oferecer os remanescentes 96% do tempo para outras funções.Based on the teachings of US 2009/0229900 A1, it is noted that personal vehicles are normally used for transportation for only 4% of the time and may offer the remaining 96% of the time for other functions.

Assim, tal documento propõe que um veículo elétrico-híbrido com pré-conexão à rede elétrica atue como fonte e como reservatório de energia, podendo ser usado de forma autônoma para geração distribuída de energia elétrica, não conectado à rede, como parte de uma microrrede local, ou para conectar-se à rede elétrica geral, principaimente durante os horários de pico de consumo de energia elétrica. Em tal documento, consideram-se especiaímente os modos de conexão do veículo para fornecimento de energia e não propriamente os modos de utilização do veículo para transporte. O documento norte-americano US 8.140.204 B2 e o documento europeu EP 1.256.476 B1 tratam de um sistema veicular híbrido com motor a combustão interna em paralelo, com pré-conexão à rede elétrica, que objetiva priorizar o uso da motorização elétrica, preservando a utilização do motor a combustão interna somente quando realmente necessário.Thus, this document proposes that a hybrid electric vehicle pre-connected to the grid acts as a source and as a reservoir of energy and can be used autonomously for distributed generation of electricity, not connected to the grid, as part of a microgrid. or to connect to the mains, especially during peak power consumption times. Such document specifically considers the modes of connection of the vehicle for power supply and not the modes of use of the vehicle for transport. The US document 8.140.204 B2 and the European document EP 1.256.476 B1 deal with a parallel vehicle combustion engine hybrid vehicle system with pre-connection to the mains, which aims to prioritize the use of electric motorization, preserving internal combustion engine use only when really needed.

Deste modo, melhora-se a eficiência de utilização de combustível no veículo. Os veículos híbridos são apenas considerados em configuração paralela.This improves the fuel efficiency of the vehicle. Hybrid vehicles are only considered in parallel configuration.

Finalmente, o documento norte-americano US 2012/0112693 A1, apresenta a configuração de integração física dos diversos componentes de um sistema elétrico-híbrido de tração veicular série, contendo diversos conversores e computador para controle com ênfase no recarregamento elétrico do sistema embarcado de armazenamento de energia. Neste documento não se considera maximizar a eficiência energética de funcionamento do veículo, concentrando o enfoque no sistema de recarregamento a partir de fontes externas de energia.Finally, US 2012/0112693 A1 presents the physical integration configuration of the various components of a series electric-vehicle hybrid drive system, containing several converters and control computer with an emphasis on electrical recharging of the embedded storage system. power. This document does not consider maximizing vehicle energy efficiency by focusing on the recharging system from external power sources.

Como solução aos problemas do estado da técnica previamente mencionados, a presente invenção considera veículos elétricos com conexão bidirecional para recarga e fornecimento de energia elétrica, com baixo consumo próprio de energia para funcionamento. Enfatiza-se na regeneração de energia cinétíca em energia elétrica e na gestão otimizada da energia embarcada, garantindo maior autonomia. A presente invenção também se refere a veículos híbridos com predominância do sistema de armazenamento de energia embarcado. Para viabilizar tais soluções foram projetados e ope-racionaiizados equipamentos eletroeletrônicos que intercambiam fluxos de potência e de informações como, por exemplo, uma unidade de controle principal de energia e um conjunto conversor do sistema auxiliar.As a solution to the previously mentioned problems of the prior art, the present invention considers electric vehicles with two-way connection for recharging and supplying electric energy, with low power consumption for operation. It emphasizes kinetic energy regeneration in electric energy and optimized management of embedded energy, ensuring greater autonomy. The present invention also relates to hybrid vehicles with predominance of the embedded energy storage system. To make such solutions feasible, electronic equipment was designed and operated that exchanged power and information flows, such as a main power control unit and an auxiliary system converter set.

Breve Descrição da Invenção A presente invenção refere-se a um sistema inteligente de gerenciamento de energia para veículo elétrico com conexão bidirecional que compreende: um motor elétrico de tração conectado a um conversor de tração para tracionar o veículo elétrico; um conversor de tração conectado a sensores de controle de acionamento e dirigibilidade do veículo elétrico, que controla o motor elétrico de tração através de um algoritmo para regeneração de energia cinética em energia elétrica; um sistema embarcado de armazenamento de energia para armazenar a energia elétrica a bordo do veículo elétrico; um carregador bidirecional que, através de uma interface, recarrega o sistema embarcado de armazenamento de energia elétrica e supre energia elétrica para uma rede ou sistema consumidor de energia não embarcados; um conjunto conversor do sistema auxiliar que compreende uma pluralidade de conversores do sistema auxiliar do veículo elétrico; e um bar-ramento elétrico que realiza conexões elétrico-eletrônicas com: o sistema embarcado de armazenamento de energia, o carregador bidirecional, o conjunto conversor do sistema auxiliar e o conversor de tração; em que o bar-ramento elétrico possui um sistema de proteção e monitoramento do barra-mento que é responsável pela proteção do sistema elétrico do barramento, garantindo segurança de operação, e o sensoriamento de dados para controle. O sistema inteligente de gerenciamento de energia para veículo elétrico com conexão bidirecional compreende ainda uma unidade de controle principal de energia (UCPE) para controlar, monitorar, adquirir dados, efetuar comunicação e gerenciar a energia a bordo do veículo elétrico, em que a UCPE proporciona fluxo de informações e controle entre uma pluralidade de elementos do sistema e suas respectivas interfaces e em que é dada uma ênfase à regeneração de energia cinética em energia elétrica, garantindo fluxo otimizado de potência gerada pelo motor elétrico de tração e gerenci-ando o estado de carga do sistema de armazenamento de energia. A presente invenção refere-se ainda a um sistema inteligente de gerenciamento de energia para veículo elêtrico-híbrido com conexão bidirecional que compreende: o sistema inteligente de gerenciamento de energia para veículo elétrico com conexão bidirecional conforme definido anteriormente; pelo menos um gerador de energia elétrica embarcado para gerar energia elétrica conforme necessidades de consumo do sistema; e um con- versor de energia para controlar a operação de pelo menos um gerador de energia elétrica embarcado em estado estacionário com base na troca de fluxo de informações e controle entre uma inteligência e uma interface para conversor de energia, em que o uso do sistema de armazenamento de energia é predominante em relação à energia total requerida para a operação do sistema para veículo elétrico-híbrido com conexão bidirecional, representando mais de 50% da energia total embarcada.Brief Description of the Invention The present invention relates to an intelligent electric vehicle power management system with two-way connection comprising: an electric traction motor connected to a traction converter to drive the electric vehicle; a traction converter connected to electric vehicle drive and driveability control sensors, which controls the electric traction motor through an algorithm for regeneration of kinetic energy into electric energy; an embedded energy storage system for storing electrical energy on board the electric vehicle; a bi-directional charger that, via an interface, recharges the embedded electrical energy storage system and supplies electrical energy to a non-embedded energy consuming network or system; an auxiliary system converter assembly comprising a plurality of electric vehicle auxiliary system converters; and an electrical bus that makes electrical-electronic connections to: the embedded energy storage system, the two-way charger, the auxiliary system converter assembly and the traction converter; where the electrical bus has a busbar protection and monitoring system that is responsible for protecting the electrical busbar system, ensuring safe operation, and data sensing for control. The intelligent bi-directional electric vehicle power management system further comprises a main power control unit (UCPE) for controlling, monitoring, acquiring data, communicating and managing the energy onboard the electric vehicle where UCPE provides information and control flow between a plurality of system elements and their respective interfaces and where emphasis is given to the regeneration of kinetic energy into electrical energy, ensuring optimal flow of power generated by the electric traction motor and managing the state of load of the energy storage system. The present invention further relates to a bi-directional smart electric vehicle hybrid power management system comprising: the bi-directional smart electric vehicle power management system as defined above; at least one onboard power generator to generate power as system consumption needs; and a power converter to control the operation of at least one on-board steady-state power generator based on the flow of information and control between an intelligence and power converter interface, wherein the use of the system Energy storage is predominant in relation to the total energy required for the operation of the two-way hybrid electric vehicle system, representing more than 50% of the total energy shipped.

Um método para gerenciar energia em um sistema inteligente de gerenciamento de energia também é abordado na presente invenção. Este método compreende as etapas de monitorar, através da UCPE, as condições operacionais instantâneas do sistema e as informações em tempo real dos alguns de seus subsistemas,· armazenar as informações em tempo real na UCPE através de controle adaptativo, realizado pela UCPE (3) através do monitoramento do estado de carga do sistema de armazenamento de energia (4), com base no histórico de consumo; e determinar, através da UCPE e a partir das informações armazenadas nela, os fluxos de potência e energia através do barramento para os diferentes subsistemas consumidores de e-nergia e armazenadores a bordo do sistema, de modo a impedir que um gerador de energia elétrica atenda a situações de demandas diretas dos sub-sisíemas consumidores de energia, funcionando em potência aproximadamente constante para satisfazer as condições de operação de melhor eficiência energética do gerador.A method for managing power in an intelligent power management system is also addressed in the present invention. This method comprises the steps of monitoring, through UCPE, the instantaneous operating conditions of the system and the real-time information of some of its subsystems, · storing the real-time information in the UCPE through adaptive control performed by UCPE (3) by monitoring the state of charge of the energy storage system (4), based on the consumption history; and determine, through the UCPE and from the information stored on it, the power and energy flows through the bus to the different energy consuming subsystems and onboard storage systems to prevent a power generator from servicing to the direct demands of the power consuming sub-systems, operating at approximately constant power to meet the generator's most energy efficient operating conditions.

Ainda, a presente invenção refere-se a um método para controlar o funcionamento de um gerador de energia, compreendendo as etapas de: detectar, através de uma unidade de controle principal de energia (UCPE), e com base no padrão de consumo de carga de um subsistema consumidor, pelo menos um dentre o decaimento do estado de carga do sistema de armazenamento de modo contínuo seguido de estabilização cíclica desse estado de carga e o decaimento controlado; e proporcionar, através de um conversor de energia que opera em condições de melhor eficiência energética, que o gerador de energia inicie a operação em uma rampa crescente de potência para atingir e manter-se em um nível preestabelecido de potência, em que este nível é mantido aproximadamente constante e em que a operação tem uma duração que é calculada com base no consumo de energia real médio e no estado de carga instantâneo do sistema de armazenamento de energia embarcado.Further, the present invention relates to a method for controlling the operation of a power generator, comprising the steps of: detecting, through a main power control unit (UCPE), and based on the load consumption pattern. from a consumer subsystem, at least one of the continuous storage system load state decay followed by cyclic stabilization of that load state and the controlled decay; and providing, through a power converter operating under the most energy-efficient conditions, that the power generator begins operation at an increasing power ramp to achieve and maintain a pre-established power level, where this level is maintained approximately constant and where the operation has a duration that is calculated based on the average actual power consumption and instantaneous charge state of the embedded power storage system.

Breve Descrição dos Desenhos A presente invenção será, a seguir, descrita fazendo-se referência a uma concretização preferida ilustrada nos desenhos anexos, dos quais: Figura 1 - uma representação esquemátíca do sistema de tração elétrica para veículos elétrico ou híbrido com conexão bidirecional à rede elétrica e ênfase na eficiência energética da presente invenção;BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will now be described with reference to a preferred embodiment illustrated in the accompanying drawings, of which: Figure 1 is a schematic representation of the electric or hybrid vehicle traction system with bi-directional grid connection. electrical power and emphasis on energy efficiency of the present invention;

Figura 2 - uma representação esquemática do sistema de tração elétrica para veículos elétricos com conexão bidirecional à rede elétrica e ênfase na eficiência energética da presente invenção;Figure 2 is a schematic representation of the electric traction system for electric vehicles with bi-directional mains connection and emphasis on the energy efficiency of the present invention;

Figura 3 - uma representação esquemática do sistema de monitoramento e controle de dispositivos de armazenamento de energia a bordo para sistema de tração elétrica para veículos elétrico e elétrico-híbrido da presente invenção;Figure 3 is a schematic representation of the on-board energy storage device monitoring and control system for electric traction system for electric and hybrid electric vehicles of the present invention;

Figura 4 - uma representação esquemática de tomadas para dispositivos pessoais em veículos elétrico e elétrico-híbrido da presente invenção;Figure 4 is a schematic representation of sockets for personal devices in electric and hybrid electric vehicles of the present invention;

Figura 5 - uma representação esquemática da unidade de controle principal de energia da presente invenção;Figure 5 is a schematic representation of the main power control unit of the present invention;

Figura 6 - uma representação esquemátíca do controle e monitoramento através do uso de interface com tela sensível ao toque em sistema de tração elétrica para veículos elétrico e elétrico-híbrido da presente invenção;Figure 6 is a schematic representation of control and monitoring using the touch screen interface on electric traction system for electric and hybrid electric vehicles of the present invention;

Figura 7 - uma representação esquemática da central de controle, monitoramento e manutenção remota em tempo real para sistema de tração elétrica para veículos elétrico e elétrico-híbrido da presente invenção;Figure 7 is a schematic representation of the real-time remote control, monitoring and maintenance center for electric traction system for electric and hybrid electric vehicles of the present invention;

Figura 8 - uma representação esquemática do controle para configuração de sistema de tração elétrica para veículo elétrico-híbrido com conversor de energia seguidor de eficiência da presente invenção;Figure 8 is a schematic representation of the control for configuration of electric traction system for efficiency-follower hybrid electric vehicle of the present invention;

Figura 9 — uma representação esquemática do sistema de tração elétrica para veículo elétrico-híbrido com pilha a combustível da presente invenção;Figure 9 is a schematic representation of the electric traction system for fuel cell hybrid electric vehicle of the present invention;

Figura 10 - uma representação esquemática detalhada do sistema de tração elétrica para veículo elétrico-híbrido com pilha a combustível da presente invenção;Figure 10 is a detailed schematic representation of the electric traction system for fuel cell hybrid electric vehicle of the present invention;

Figura 11 - uma representação esquemática do sistema embarcado de armazenamento e distribuição de hidrogênio e disposição física de pilhas a combustível com detalhamento da alimentação de reagentes e rejeito de produtos de reação da presente invenção;Figure 11 is a schematic representation of the embedded hydrogen storage and distribution system and physical arrangement of fuel cells detailing the reagent feed and reaction product rejects of the present invention;

Figura 12 — uma representação esquemática do sistema de tração elétrica para veículo elétrico-híbrido com gerador do tipo conversor de energia seguidor de eficiência com grupo motor-gerador da presente invenção;Figure 12 is a schematic representation of the electric traction system for hybrid electric vehicle with generator-power efficiency converter with generator-motor type of the present invention;

Figura 13 — uma representação esquemática do gerador do tipo conversor de energia seguidor de eficiência com grupo motor gerador para uso embarcado em sistema de tração elétrica para veículo elétrico-híbrido e para uso autônomo na geração estacionária de energia elétrica da presente invenção;Figure 13 is a schematic representation of the efficiency follower generator-type power converter generator for use on board electric-hybrid electric traction system and for stand-alone use in stationary power generation of the present invention;

Figura 14 — uma representação esquemática do conversor controlador para gerador do tipo conversor de energia seguidor de eficiência com grupo motor-gerador da presente invenção;Figure 14 is a schematic representation of the drive-to-generator efficiency converter-to-generator-generator converter converter of the present invention;

Figura 15 — apresenta representação esquemática da estratégia de controle do sistema de tração elétrica para veículo elétrico-híbrido com conversor de energia seguidor de eficiência da presente invenção, exemplo típico com gerador do tipo pilha a combustível;Figure 15 shows a schematic representation of the control strategy of the electric traction system for efficiency-following hybrid energy-efficient electric vehicle of the present invention, typical example with fuel cell type generator;

Figura 16 - apresenta representação esquemática da estratégia de controle do sistema de tração elétrica para veículo elétrico-híbrido com conversor de energia seguidor de eficiência, exemplo típico com gerador do tipo conversor de energia com grupo motor-gerador para diferentes combustíveis da presente invenção; e Figura 17 - apresenta uma representação esquemática do sis- tema inteligente de gerenciamento de energia para um gerador de energia não embarcado com conexão bidirecional à rede elétrica e uso de conversor de energia seguidor de eficiência da presente invenção.Figure 16 shows a schematic representation of the control strategy of the electric traction system for hybrid electric vehicle with efficiency-following energy converter, typical example with generator-type energy converter generator for different fuels of the present invention; and Figure 17 shows a schematic representation of the intelligent power management system for an unboarded power generator with bidirectional mains connection and use of the efficiency-following power converter of the present invention.

Descrição Detalhada dos desenhos A presente invenção soluciona os problemas apresentados no estado da técnica por meio de diferentes configurações de veículos com tração elétrica. É dada prioridade à eficiência no uso de energia e à consequente economicidade do sistema com reduzido impacto ambiental e aumento de autonomia.DETAILED DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention solves the problems presented in the state of the art by different configurations of electric drive vehicles. Priority is given to energy efficiency and the consequent cost-effectiveness of the system with reduced environmental impact and increased autonomy.

Isso é alcançado dando-se ênfase à regeneração de energia ci-nética em energia elétrica e à otimização da gestão de energia embarcada.This is achieved by emphasizing the regeneration of kinetic energy in electrical energy and the optimization of embedded energy management.

Para tal, é desenvolvido o conceito de veículo elétrico-híbrido com predominância do sistema de armazenamento de energia a bordo, com operação das fontes de energia em condição de melhor eficiência, como consequência da otimização da engenharia de hibridização da energia a bordo. Essa predominância do sistema de armazenamento de energia a bordo consiste no uso de um sistema de armazenamento de energia com alta capacidade de armazenamento, superior a 50% da energia embarcada, fazendo com que a maior parte da energia utilizada para alimentar o veículo seja proveniente desse sistema de armazenamento. Isso proporciona a utilização de geradores de energia de menor porte, em relação aos veículos híbridos existentes.To this end, the concept of hybrid electric vehicle with predominance of the onboard energy storage system is developed, with operation of the energy sources in a better efficiency condition, as a consequence of the optimization of the onboard energy hybridization engineering. This predominance of the onboard energy storage system consists of the use of a high storage capacity energy storage system, exceeding 50% of the shipped energy, so that most of the energy used to power the vehicle comes from this energy storage system. storage system. This provides for the use of smaller power generators compared to existing hybrid vehicles.

Essa configuração veicular utiliza o conceito estabelecido previamente no item (e.iii), ou seja, um veículo híbrido, com tração elétrica tendo um conversor de energia elétrica embarcado, que utiliza motor a combustão interna para este fim. Pode-se usar ainda outros tipos de conversores, como pilha a combustível e conversor de energia solar. Essa configuração veicular compreende ainda um sistema embarcado de armazenamento de energia eiétrica, mecânica, ou elétrica e mecânica, capaz de permitir a operação autônoma do veículo, com autonomia compatível com sua aplicação e tendo, preferencialmente, pré-conexão à rede elétrica.This vehicle configuration uses the concept previously established in item (e.iii), that is, a hybrid vehicle, with electric traction having an embedded electric power converter, which uses an internal combustion engine for this purpose. Other types of converters such as fuel cell and solar power converter can also be used. This vehicular configuration also comprises an embedded system of storage of electrical, mechanical, or electrical and mechanical energy, capable of autonomous operation of the vehicle, with autonomy compatible with its application and preferably having pre-connection to the electric grid.

Na presente invenção entende-se por veículo, meios de trans- porte de pessoas ou de carga terrestres, como ônibus, caminhão, utilitário, automóvel, motocicleta, bicicleta elétrica, trator, empiihadeira, carro de apoio para atividades esportivas, trem, trolley, bonde e teleférico, ou aquáticos, tais como navio, barco, lancha, ferry-boat, balsa e submarino, ou aéreo, tais como avião, helicóptero, dirigível e veículos para uso espacial. A figura 1 mostra uma representação esquemática preferencial do sistema de tração elétrica para veículo elétrico com conexão bidirecional (VECon) 1 e do sistema de tração elétrica para veículo elétrico-híbrido com conexão bidirecional (VEHCon) 2. Por conexão bidirecional entende-se a possibilidade de conexão do veículo à rede elétrica para o seu recarrega-mento ou para fornecimento de energia a um consumidor externo. O sistema de tração elétrica para veiculo elétrico com conexão bidirecional 1 é composto por uma unidade de controle principal de energia (UCPE) 3, que é responsável pelo controle, monitoramento, aquisição de dados, comunicação e gestão da energia a bordo. A UCPE 3 possui conexão física com diversos subsistemas dos sistemas de tração e auxiliar do veículo, incluindo: um sistema embarcado de armazenamento de energia 4; carregador bidirecional 5; um conjunto conversor do sistema auxiliar 6; e um conversor de tração 7, que controla um motor elétrico de tração 8, capaz de promover regeneração de energia cinética em energia elétrica através do algoritmo 9. O algoritmo 9 é integrado à inteligência 11 do conversor de tração 7 em processos de frenagem e desaceleração.In the present invention is meant vehicle, ground transportation or cargo, such as bus, truck, utility vehicle, automobile, motorcycle, electric bicycle, tractor, forklift, sports car, train, trolley, tram and cable car, or water, such as ship, boat, speedboat, ferry, ferry and submarine, or air, such as airplane, helicopter, airship, and space vehicles. Figure 1 shows a preferred schematic representation of the two-way electric vehicle traction system (VECon) 1 and the two-way electric vehicle hybrid traction system (VEHCon) 2. Bidirectional connection is the possibility connecting the vehicle to the mains for recharging or to supply power to an external consumer. The electric traction system for two-way connection electric vehicle 1 consists of a main power control unit (UCPE) 3, which is responsible for on-board control, monitoring, data acquisition, communication and energy management. UCPE 3 has a physical connection to various subsystems of the vehicle's traction and auxiliary systems, including: an embedded energy storage system 4; bidirectional charger 5; an auxiliary system converter assembly 6; and a traction converter 7, which controls an electric traction motor 8, capable of promoting kinetic energy regeneration in electric energy through algorithm 9. Algorithm 9 is integrated with the intelligence 11 of traction converter 7 in braking and deceleration processes. .

Os subsistemas 4, 5, 6 e 7 dos sistemas de tração e auxiliar do veículo são conectados fisicamente a um barramento elétrico 10. Os subsistemas 4, 5, 6 e 7 possuem fluxo de potência bidirecional com o barramento 10 e são dotados de inteligência 11, que é constituída de circuitos eletrônicos microcontrolados que possuem programas computacionais embarcados de controle e monitoramento, sendo responsável pelo controle local e comunicação com a UCPE 3. O carregador bidirecional 5 realiza transferência de energia da rede elétrica convencionai através da interface 12 para o veículo no processo de recarregamento do seu sistema de armazenamento embarcado de energia 4 e ainda transfere energia elétrica do veículo para uma carga externa para fornecimento de energia a um consumidor externo. A interface 12 proporciona um modo de recarregamento do sistema embarcado de armazenamento de energia elétrica 4, com conexão possuindo ou não contato elétrico físico, com características de “carga rápida”, caracterizando assim, um sistema denominado de “recarregamento por oportunidade”.Subsystems 4, 5, 6, and 7 of the vehicle's traction and auxiliary systems are physically connected to an electrical bus 10. Subsystems 4, 5, 6, and 7 have bidirectional power flow with bus 10 and are equipped with intelligence 11 , which is made up of microcontrolled electronic circuits that have embedded computer control and monitoring programs, and is responsible for local control and communication with UCPE 3. Bidirectional charger 5 performs power transfer from the conventional grid through interface 12 to the vehicle in the recharge process of its embedded energy storage system 4 and still transfers electric power from the vehicle to an external charge for power supply to an external consumer. Interface 12 provides a recharge mode of the embedded electrical energy storage system 4, whether or not connected with physical electrical contact, with "fast charge" characteristics, thus characterizing a system called "recharge by opportunity".

No recarregamento por oportunidade, realiza-se uma recarga e-iétrica parcial do sistema de armazenamento de energia elétrica 4 do veículo em locais específicos de paradas momentâneas ao longo do seu trajeto normal de operação, utilizando-se de sistemas de recarga rápida automatizada. A UCPE 3 funciona através da implementação e controle de fluxos de informações com diversos subsistemas dos sistemas de tração e auxiliar do veículo. Trata-se de um equipamento eletroeletrônico que contém algoritmos de controle robustos e seguros para o gerenciamento da energia a bordo, seguindo condição de operação em maior eficiência no uso e armazenamento da energia embarcada e admitindo controle, operação e manutenção remotas. A UCPE 3 busca e impõe parâmetros de controle para operação em condições de melhor eficiência, determinando a magnitude da potência gerada a bordo em regime permanente, o tempo de geração e o estado de carga do sistema de armazenamento de energia 4 que deflagra ou interrompe a geração embarcada.For recharging on an opportunity basis, a partial e-electric recharge of the vehicle's electrical storage system 4 is performed at specific locations of momentary stops along its normal operating path using automated rapid recharge systems. UCPE 3 works by implementing and controlling information flows with various subsystems of the vehicle's traction and auxiliary systems. It is an electro-electronic equipment that contains robust and safe control algorithms for onboard energy management, following operating conditions in the most efficient use and storage of embedded energy and allowing remote control, operation and maintenance. The UCPE 3 seeks and imposes control parameters for operation in better efficiency conditions, determining the magnitude of the power generated on board in steady state, the generation time and the state of charge of the energy storage system 4 that triggers or interrupts the operation. embedded generation.

Além disso, a UCPE 3 possui inteligência com placa de comunicação serial rápida, garantindo comunicação robusta, resistente a ruídos eletromagnéticos. Tais características da arquitetura eletrônica possibilitam otimizar a engenharia de hibridização da energia a bordo e realizar controle adaptativo de operação do veículo, representado pelo armazenamento dinâmico de informações operacionais e seu processamento inteligente, com o objetivo de reduzir o gasto energético global do veículo em ciclos de rodagem subsequentes. A UCPE 3 possui interfaces específicas que tem conexão para fluxo de informações e controle com as inteligências 11.In addition, the UCPE 3 has intelligence with fast serial communication board, ensuring robust communication, resistant to electromagnetic noise. These features of the electronic architecture make it possible to optimize on-board energy hybridization engineering and to perform adaptive vehicle operation control, represented by the dynamic storage of operational information and its intelligent processing, with the aim of reducing overall vehicle energy expenditure over subsequent shooting. The UCPE 3 has specific interfaces that have connection for information flow and control with intelligences 11.

Assim, a UCPE 3 é associada ao conversor de tração 7 através da interface para conversor de tração (UCPE-CT) 13, ao conjunto conversor do sistema auxiliar 6 através da interface para conjunto conversor do sistema auxiliar (UCPE-CCSA) 14, ao carregador bidirecional 5 através da interface para carregador bidirecional (UCPE-CBD) 15, ao sistema de armazenamento de energia 4 através da interface para sistema de armazenamento de energia (UCPE-AE) 16, ao sistema de proteção e monitoramento do bar-ramento 17 através da interface para sistema de proteção e monitoramento do barramento (UCPE-PMB) 18 e a dispositivos associados à dirigibilidade do veículo, tais como acelerador, freio, acelerômetros, localizador dinâmico de posição, e a comunicações internas e externas ao veiculo através da interface homem-máquina (UCPE-IHM) 19. A UCPE 3 possui ainda uma interface que pode ser usada para conexão à inteligência de uma unidade de conversão de energia, caracterizada como a interface para conversor de energia (UCPE-CE) 20. A figura 1 mostra ainda uma representação esquemática preferencial do sistema de tração elétrica para veículo elétrico-híbrido com conexão bidirecional 2 que possui uma inteligência 11, que tem fluxo de informações e controle com a interface para conversor de energia 20. O sistema possui ainda um conversor de energia seguidor de e-ficiência (CESE) 21 que estabelece fluxo de potência bidirecional com o barramento 10 e admite funcionamento associado a diferentes geradores de energia embarcados 22, 23, 24 e 25, com os quais possui fluxos bidirecio-nais de potência, assim como de informação e controle. O conversor 21 se diferencia dos conversores convencionais pela imposição de operação em condições de melhor eficiência energética.Thus, UCPE 3 is associated with traction converter 7 via traction converter interface (UCPE-CT) 13, auxiliary system converter assembly 6 via auxiliary system converter assembly interface (UCPE-CCSA) 14, bidirectional charger 5 via bidirectional charger interface (UCPE-CBD) 15, power storage system 4 through power storage system interface (UCPE-AE) 16, busbar protection and monitoring system 17 through the bus protection and monitoring system interface (UCPE-PMB) 18 and vehicle driveability-related devices such as accelerator, brake, accelerometers, dynamic position finder, and internal and external vehicle communications via the interface Man-Machine (UCPE-HMI) 19. UCPE 3 also has an interface that can be used to connect to the intelligence of an energy conversion unit, characterized as power converter interface (UCPE-CE) 20. Figure 1 further shows a preferred schematic representation of the two-way connection 2 hybrid electric vehicle traction system having intelligence 11 which has information flow and control with the power converter interface 20. The system also has an EFFICIENCY follower power converter (CESE) 21 which establishes bidirectional power flow with bus 10 and allows operation associated with different embedded power generators 22, 23, 24 and 25, with which it has bidirectional power flows, as well as information and control. Converter 21 differs from conventional converters by imposing operation under conditions of better energy efficiency.

Conforme pode ser observado na figura 1, os geradores de e-nergia embarcados 22 a 25 foram numerados sequencialmente até n para indicar as diversas possibilidades de tipos de geradores de energia que podem ser utilizados em veículos elétricos híbridos. O sistema de tração elétrica para veículo elétrico com conexão bidirecíonal 1 possui especificidades para a sua tração elétrica e o seu sistema auxiliar, compreendendo este último as demandas de energia do veículo não associadas diretamente à tração. Dentre estas especificidades, incluem-se: (1) a topologia e a forma de comunicação dinâmica entre os e-quipamentos principais como, por exemplo, a UCPE 3; (2) a UCPE 3 apresenta inteligência com placa de comunicação serial rápida, garantindo comunicação robusta, resistente a ruídos eletromagnéticos, e algoritmos de controle robustos e seguros para o gerenciamento da energia a bordo, seguindo condição de operação em maior eficiência no uso e armazenamento da energia embarcada e admitindo controle, operação e manutenção remotas.As can be seen in Figure 1, embedded power generators 22 to 25 were numbered sequentially to n to indicate the various possibilities of power generator types that can be used in hybrid electric vehicles. The electric traction system for electric vehicle with two-way connection 1 has specificities for its electric traction and its auxiliary system, the latter comprising vehicle energy demands not directly associated with traction. These specificities include: (1) the topology and the form of dynamic communication between the main equipments such as the UCPE 3; (2) UCPE 3 features intelligence with a fast serial communication card, ensuring robust, noise-resistant communication, and robust and safe control algorithms for onboard power management, following operating conditions for greater use and storage efficiency. shipped power and allowing remote control, operation and maintenance.

Utilizando a interface homem-máquina 19 da UCPE 3, pode-se utilizar um dispositivo com tela sensível ao toque, tipo tablet, que permite acionar e desligar o veículo, reconhecer o condutor, acionar e desligar dispositivos dos sistemas de tração e auxiliar do veículo, disponibilizar informações de operação dinâmica do veículo, tais como estado de carga do sistema de armazenamento de energia 4, velocidade e posição geográfica do veículo por GPS (Global Positioning System), potência instantânea gasta no veículo, correntes de consumo e de regeneração de energia cinética em e-nergia elétrica e tela para ajustes de variáveis e manutenção; (3) no sistema de armazenamento de energia 4 elétrica e/ou mecânica de elevada capacidades de potência e de energia: a maximização da absorção de energia elétrica regenerada com frenagens ou desacelerações do veículo através do uso eficiente do algoritmo 9 integrado à inteligência 11 do conversor de tração 7. A maximização de absorção de energia elétrica é garantida pela UCPE (3), que permite ao barramento (10) o uso imediato de uma porção da energia elétrica regenerada para o suprimento de demandas de carga do sistema auxiliar e realiza controle adaptativo pelo monitoramento do estado de carga do sistema de armazenamento de energia 4, com base no histórico de consumo; (4) no carregador bidirecíonal 5: a compatibilidade do equipa- mento projetado, dotado de inteligência 11 que garante o processo de recar-regamento adequado às características dinâmicas de operação do veículo, visando diminuição de perdas de energia, e que também garante o fluxo de energia em conformidade com os padrões da rede elétrica convencional, quando em processo de fornecimento de energia para um consumidor externo; (5) no conjunto conversor do sistema auxiliar 6: a capacidade de gerenciar múltiplos conversores associados, dotados de inteligências embarcadas, garantindo o uso eficiente de energia em cada um dos subsiste-mas do sistema auxiliar do veículo. Isso é obtido pela interação do conversor 6 com a UCPE 3, através do uso de seu controle adaptativo. Ainda neste conversor 6, há um conversor para corrente contínua e corrente alternada com o objetivo de disponibilizar em diversos lugares da cabine do veículo tomadas de dois tipos de padrão, para conexão elétrica convencional 54 e para conexão tipo USB 55, objetivando o uso de dispositivos pessoais; (6) no conversor de tração 7: a presença de inteligência 11, que utiliza com lógica específica a interface para conversor de tração 13 e o bar-ramento 10 para garantir o fluxo de energia exigido pelo funcionamento do motor elétrico de tração 8 para satisfazer as exigências de torque e potência impostas pela utilização do veículo, permitindo que a UCPE 3 realize o controle adaptativo para otimizar o gasto de energia em ciclos subsequentes de utilização da mesma rota. Ademais, esta mesma inteligência 11 utiliza-se do algoritmo 9 para gerenciar o funcionamento conjunto das interfaces para conversor de tração 13 e para sistema de armazenamento de energia 16, garantindo o rápido e eficiente armazenamento de energia elétrica no sistema de armazenamento de energia 4, a qual é proveniente da operação do motor elétrico de tração 8 como gerador de energia elétrica durante processos de frenagem ou desaceleração do veículo, que promovem a regeneração de energia cinética em energia elétrica; e (7) na cabine do veículo: a distribuição de tomadas.Using the UCPE 3 human-machine interface 19, a tablet-type touchscreen device can be used which enables the vehicle to be powered on and off, driver recognition, power on and off of the vehicle's traction and auxiliary systems. , provide dynamic vehicle operation information such as energy storage system load status 4, vehicle speed and geographical position by Global Positioning System (GPS), instantaneous vehicle power consumption, power and regeneration currents kinetics in electrical energy and screen for variable adjustments and maintenance; (3) in high power and energy capacities 4 electrical and / or mechanical energy storage system: maximizing the absorption of regenerated electrical energy with vehicle braking or deceleration through the efficient use of algorithm 9 integrated with the intelligence 11 of the traction converter 7. The maximization of the electric energy absorption is guaranteed by the UCPE (3), which allows the bus (10) to immediately use a portion of the regenerated electric energy to supply the auxiliary system load demands and performs control. adaptive by monitoring the state of charge of the energy storage system 4, based on consumption history; (4) in the bi-directional charger 5: the compatibility of the designed, intelligence-equipped equipment 11 which ensures the recharge process is adequate to the vehicle's dynamic operating characteristics, aiming to reduce energy losses, and which also ensures the flow energy in accordance with conventional grid standards when in the process of supplying power to an external consumer; (5) in the auxiliary system converter set 6: the ability to manage multiple associated converters with on-board intelligence, ensuring efficient energy use in each of the vehicle's auxiliary system subsystems. This is achieved by the interaction of converter 6 with CPU 3 through the use of its adaptive control. Also in this converter 6, there is a converter for direct current and alternating current in order to make available in several places of the vehicle sockets two types of standard, for conventional electrical connection 54 and for USB type 55 connection, aiming the use of devices. personal; (6) in traction converter 7: the presence of intelligence 11, which specifically uses the interface for traction converter 13 and bus 10 to ensure the energy flow required by the operation of traction electric motor 8 to satisfy the torque and power requirements imposed by vehicle use, allowing the UCPE 3 to perform adaptive control to optimize energy expenditure in subsequent cycles of use of the same route. Moreover, this same intelligence 11 uses algorithm 9 to manage the joint operation of the traction converter 13 and energy storage system 16 interfaces, ensuring the fast and efficient storage of electricity in the energy storage system 4, which is derived from the operation of the electric traction motor 8 as a generator of electric energy during braking or deceleration processes of the vehicle, which promote the regeneration of kinetic energy in electric energy; and (7) in the vehicle cabin: the distribution of sockets.

Analogamente, o sistema de tração elétrica para veículo elétrico- híbrído com conexão bidirecional 2 possui especificidades inovadoras para a sua tração elétrica e o seu sistema auxiliar, em que o sistema auxiliar compreende as demandas de energia do veiculo não associadas diretamente à tração. Dentre as especificídades, incluem-se, além de todas as características supramencionadas para o sistema de tração elétrica para veículo elétrico com conexão bidirecíonal 1 : (1) engenharia de híbridização de energia a bordo do veículo, que considera o uso de sistema de armazenamento de energia 4 com predominância no que se refere à energia total requerida para a operação do veículo, em uma configuração característica daquela apresentada nos itens (e.iii), e (e.iv) referentes aos tipos possíveis de veículos híbridos; e (2) no conversor de energia seguidor de eficiência 21: a presença da sua inteligência 11 que, pela troca de fluxo de informações e controle com a interface para conversor de energia 20, controla a operação dos geradores de energia elétrica embarcados 22 a 25. Este controle é realizado conforme uma lógica preestabelecida, que impõe condição de operação de melhor eficiência energética ao conversor de energia.Similarly, the electric traction system for two-way connection hybrid electric vehicle 2 has innovative specificities for its electric traction and its auxiliary system, where the auxiliary system understands the energy demands of the vehicle not directly associated with traction. Specifics include, in addition to all of the above-mentioned features for the electric traction system for electric vehicle with bi-directional connection 1: (1) on-board energy hybridization engineering, which considers the use of an energy storage system. energy 4 with predominance as regards the total energy required for vehicle operation, in a configuration characteristic of that presented in items (e.iii), and (e.iv) referring to the possible types of hybrid vehicles; and (2) in efficiency follower power converter 21: the presence of its intelligence 11 which, by exchanging information flow and control with the power converter interface 20, controls the operation of on-board power generators 22 to 25. This control is performed according to a pre-established logic, which imposes the best energy efficiency operating condition on the power converter.

Deste modo, os geradores 22 a 25 não atendem díretamente à demanda transitória do motor elétrico de tração 8, nem de outros sistemas consumidores de carga pertencentes ao sistema auxiliar do veículo. Isto é feito pela troca de fluxos de informação e de potência, de modo a satisfazer a lógica de operação em condições de melhor eficiência energética, através do barramento 10 e de seu sistema de proteção e monitoramento 17, que é responsável pela proteção do sistema elétrico do barramento (10), garantindo segurança de operação, e o sensoriamento de dados para controle. O sistema de proteção 17 é composto por dispositivos elétricos e circuitos eletrônicos de telemetria em tempo real, que funcionam sob controle da UCEPV 3 através da interface para sistema de proteção e monitoramento do barramento 18, a fim de possibilitar o funcionamento dos geradores 22 a 25 em estado estacionário, fornecendo potência de geração de energia elétrica de modo aproximadamente constante e garantindo uma maior eficiência energética de operação, menor consumo de combustível e maior vida útil.Thus, generators 22 to 25 do not directly meet the transient demand of the traction electric motor 8 or other load-consuming systems belonging to the vehicle's auxiliary system. This is done by exchanging information and power streams in order to satisfy the logic of operation under better energy efficiency conditions through bus 10 and its protection and monitoring system 17, which is responsible for protecting the electrical system. (10), ensuring safe operation, and data sensing for control. Protection system 17 is comprised of electrical devices and real-time telemetry electronic circuits, which operate under UCEPV 3 control via the interface for busbar protection and monitoring system 18, to enable generators 22 to 25 to function. in steady state, providing approximately constant power generation power and ensuring greater operating energy efficiency, lower fuel consumption and longer service life.

No caso do gerador de energia elétrica 22 a 25 ser constituído de grupo motor-gerador utilizando motor à combustão interna, a inteligência 11 associada ao conversor de energia 21 possibilita o controle do fluxo de energia do veículo através do barramento 10 e da UCPE 3. Este controle ocorre de modo que, caso o sistema de armazenamento de energia embarcado esteja com carga completa e o veículo requerer frenagem ou desaceleração, sem utilização do sistema mecânico convencional (hidráulico ou pneumático, mantido por segurança) de frenagem do veículoT a energia gerada em regeneração pelo motor elétrico de tração pode ser direcionada pelo barramento 10 ao motor elétrico do grupo motor-gerador. O grupo motor-gerador, por sua vez, estará funcionando na condição de motor elétrico convencional, a fim de proporcionar o funcionamento forçado do motor a combustão interna que o integra, dissipando o excesso de energia sob a forma de calor, conhecido como freio-motor.In case the electric power generator 22 to 25 is made up of a motor-generator set using an internal combustion engine, the intelligence 11 associated with the power converter 21 enables the control of the vehicle energy flow through bus 10 and UCPE 3. This control is such that if the on-board energy storage system is fully loaded and the vehicle requires braking or deceleration without the use of the vehicle's conventional mechanical (hydraulic or pneumatic, safety-maintained) braking systemT the energy generated in regeneration by the electric traction motor may be directed by bus 10 to the electric motor of the generator set. The generator set will be operating in the condition of a conventional electric motor in order to provide for the forced operation of the internal combustion engine, dissipating excess energy in the form of heat, known as brake. motor.

Ao excesso de energia elétrica regenerada por conversão da energia cinética, que não pode mais ser direcionada ao sistema de armazenamento de energia 4 por este encontrar-se com a carga completa, proporcionam-se outras opções de dissipação no veículo, independentemente do tipo de gerador de energia que possua a bordo: (i) a produção e armazenamento de ar comprido a bordo, conforme, por exemplo, descrito nos documentos PI08001587-2 ou PCT/BR2009/00319; ou (ii) a conversão de energia elétrica em energia térmica, armazenada em fonte fria, contribuindo para a operação eficiente de sistema de condicionamento de ar. A figura 2 mostra o sistema de tração elétrica para veiculo elétrico 1 que compreende os equipamentos mostrados na figura 1, tais como: a UCPE 3; o sistema de armazenamento de energia 4; o carregador bidirecio-nal 5; o barramento 10; e o algoritmo de regeneração 9; sendo dado destaque para o conjunto conversor do sistema auxiliar 6. O sistema auxiliar 6 inclui um conversor auxiliar para 24 V 26, que é um conversor isolado de alta para baixa tensão em corrente contínua e que alimenta sistemas auxiliares convencionais do veículo; uma fonte isolada 24-24 Vcc 27, atuando na redução de ruídos no barramento de baixa tensão em corrente contínua e limitando interferências nos sinais de controle de conversores; um conversor para corrente alternada 28, utilizado para e-nergizar as tomadas de alimentação de dispositivos de uso pessoal na cabine do veículo; um conversor para bomba hidráulica de direção 29, utilizado para energizar e controlar o motor da bomba do sistema hidráulico de direção do veículo; um conversor para o compressor de ar comprimido 30, utilizado para energizar e controlar o motor do compressor de ar do sistema pneumático do veículo para acionamento de freios mecânicos, portas, suspensão e armazenamento de energia; e um conversor do condicionamento de ar 31, utilizado para energizar e controlar o motor do compressor do e-quipamento de condicionamento de ar do veículo.Excess electrical energy regenerated by converting the kinetic energy, which can no longer be directed to the energy storage system 4 because it is fully charged, provides further dissipation options in the vehicle, regardless of generator type. (i) the production and storage of long air on board, as, for example, described in PI08001587-2 or PCT / BR2009 / 00319; or (ii) the conversion of electrical energy to thermal energy stored in a cold source, contributing to the efficient operation of the air conditioning system. Figure 2 shows the electric traction system for electric vehicle 1 comprising the equipment shown in figure 1, such as: UCPE 3; energy storage system 4; the bi-directional charger 5; bus 10; and the regeneration algorithm 9; emphasis is given to the auxiliary system converter assembly 6. The auxiliary system 6 includes a 24 V auxiliary converter 26 which is an isolated high to low voltage direct current converter and which supplies conventional vehicle auxiliary systems; an isolated 24-24 Vdc 27 source, acting to reduce noise in the low voltage bus in direct current and limiting interference with converter control signals; an alternating current converter 28, used to energize the power sockets of personal devices in the vehicle cab; a power steering pump converter 29, used to energize and control the vehicle's power steering pump motor; a converter for compressed air compressor 30, used to energize and control the air compressor motor of the vehicle's pneumatic system for operating mechanical brakes, doors, suspension and energy storage; and an air conditioning converter 31, used to energize and control the air conditioning e-equipment compressor motor of the vehicle.

Ademais, o sistema de tração elétrica para veículo elétrico 1 compreende ainda sensores 32 e 33 para o controle de acionamento e diri-gíbilidade do veículo.In addition, the electric traction system for electric vehicle 1 further comprises sensors 32 and 33 for driving and driving control of the vehicle.

Em uma concretização preferencial para sistema de tração elétrica para veículo elétrico 1 ou elétrico-híbrido 2, o sistema de armazenamento de energia embarcado 4 é configurado conforme mostrado na figura 3, ou seja, com interação bidirecional de fluxo de informações e controle entre a interface para sistema de armazenamento de energia 16 e a inteligência 11 de cada um dos armazenadores de energia utilizados.In a preferred embodiment for electric vehicle 1 or electric-hybrid vehicle 2 traction system, the embedded energy storage system 4 is configured as shown in Figure 3, ie with bi-directional information flow interaction and control between the interface. for energy storage system 16 and the intelligence 11 of each of the energy stores used.

Conforme observado na figura 3, os armazenadores de energia compreendem ainda um conversor bidirecional específico para troca de fluxo de potência com o barramento 10, tal qual entre o armazenador 35 e seu conversor bidirecional 36, ou entre os armazenadores 37 e 41 e seus respectivos conversores bidirecionais 38 e 42, ou ainda na configuração em que o armazenador de energia não requer um conversor bidirecional para a troca eficiente de fluxo de potência com o barramento 10, como os armazenadores 39 e 40.As noted in FIG. 3, the energy stores further comprise a bidirectional converter specific for power flow exchange with bus 10, such as between the store 35 and its bidirectional converter 36, or between the stores 37 and 41 and their respective converters. 38 and 42, or in the configuration where the energy store does not require a bidirectional converter for efficient power flow exchange with bus 10, such as store 39 and 40.

Os armazenadores de energia embarcados 35, 37, 39, 40 e 41 podem referir-se, por exemplo, e não limitadamente, a: bancos de baterias tracíonárias (como, por exemplo, baterias de íon de lítio ou de outros tipos adequados a esta aplicação de uso tracionário, capaz de absorver ou de fornecer fluxos de potência ou de armazenar energia por prazos dilatados); banco de supercapacitores, com características especiais para o armazenamento e o fornecimento rápido de picos de potência; sistema eletromecâ-nico de armazenamento de energia, tipo flywheel; sistema composto por compressor de ar e tanques de armazenamento de ar comprimento, que utiliza energia elétrica para produção, compactação e armazenamento de ar; sistema composto por refrigerador e recipiente isolado termícamente para a produção e armazenamento de energia térmica (por exemplo, sob a forma de gelo); e sistema embarcado de eletrólise da água para produção, compressão e armazenamento de hidrogênio.Embedded energy stores 35, 37, 39, 40 and 41 may refer, for example, and not limited to: traconian battery banks (such as lithium-ion batteries or other suitable types thereof) traction application capable of absorbing or supplying power flows or storing energy for extended periods); supercapacitor bank, with special features for the storage and rapid supply of power surges; electromechanical energy storage system, flywheel type; system consisting of air compressor and air length storage tanks, which uses electric power for air production, compaction and storage; thermally insulated refrigerator and container system for the production and storage of thermal energy (eg in the form of ice); and embedded water electrolysis system for hydrogen production, compression and storage.

Os armazenadores de energia elétrica 35, 37, 39, 40 e 41 podem ainda ser configurados para operação conjunta com geradores de eletricidade embarcados de diferentes tipos, incluindo pilha a combustível, grupo motor-gerador, turbina, painel solar ou regeneração de energia cinética em energia elétrica. O sistema embarcado de armazenamento de energia 4 requer o uso de carregador bidirecional 5 para recarga ou fornecimento de energia através da interface 12. O carregador bidirecional 5 e a interface 12 possuem em seus circuitos, dispositivos capazes de realizar ainda recarregamento elétrico por oportunidade. O conjunto conversor do sistema auxiliar 6 é preferencialmente subdivido em dispositivos eletroeletrônicos 26 a 31. O conversor auxiliar para 24 Vcc 26 é um conversor isolado, responsável por reduzir a tensão proveniente do barramento 10 para 24 Vcc a fim de alimentar todas as cargas do sistema auxiliar que requerem esta tensão. A fonte isolada 24 Vcc 27 é uma fonte convencional, sendo utilizada para alimentar os controles do in-versor de tração, visando minimizar ruídos. O conversor para corrente alternada 28 é utilizado para energi-zar tomadas da cabine do veículo, conforme representado esquematicamen-te, de forma não limitada, na figura 4 e proporciona o recarregamento de dispositivos pessoais a bordo.Electric energy storages 35, 37, 39, 40 and 41 can also be configured for joint operation with on-board electric generators of different types, including fuel cell, generator set, turbine, solar panel or kinetic energy regeneration. electricity. Embedded energy storage system 4 requires the use of two-way charger 5 for recharging or power supply via interface 12. The two-way charger 5 and interface 12 have in their circuitry devices capable of performing electrical recharging on occasion. The auxiliary system converter assembly 6 is preferably subdivided into electro-electronic devices 26 to 31. The 24 Vdc auxiliary converter 26 is an isolated converter responsible for reducing the voltage from the bus 10 to 24 Vdc in order to supply all system loads. auxiliary that require this voltage. The 24 VDC 27 isolated power supply is a conventional power supply and is used to power traction inverter controls to minimize noise. The AC converter 28 is used to energize vehicle cab sockets as shown, without limitation, in Figure 4 and provides recharging of personal devices on board.

Também componentes do conjunto conversor do sistema auxiliar 6, o conversor da bomba hidráulica 29, o conversor do compressor de ar comprimido 30 e o conversor do compressor do condicionador de ar 31 podem ser convencionais ou específicos, podendo ser instalados e utilizados como dispositivos individuais ou ser agrupados em um único equipamento. A figura 5 apresenta a unidade de controle principal de energia (UCPE) 3 de forma detalhada. A UCPE 3 é responsável pelas atividades de controle, monitoramento e comunicação do veículo de forma integrada, sendo composta pelas interfaces para conversor de tração 13, para conjunto conversor do sistema auxiliar 14, para carregador bidirecional 15, para sistema de armazenamento de energia 16, para sistema de proteção e monitoramento do barramento 18, homem-máquina 19 e para conversor de energia 20. A interface homem-máquina 19 possui ligação com fluxos de informações e controle com o dispositivo homem-máquina 56, que é o sistema que garante a comunicação interna e externa de informações do veículo com seres humanos. Isso inclui o uso de dispositivo com tela sensível ao toque tipo tablet para acionamento, controle e aquisição de dados do veículo. Tal dispositivo possibilita acesso à Internet no interior do veículo em rede sem fio, a transmissão e recepção de dados de controle e monitoramento para assessorar remotamente a operação e possibilitar ações de segurança e de manutenção preventiva e corretiva à distância, em tempo real.Also components of the auxiliary system converter assembly 6, the hydraulic pump converter 29, the compressed air compressor converter 30, and the air conditioner compressor converter 31 may be conventional or specific, and may be installed and used as individual or separate devices. be grouped into a single device. Figure 5 shows the main power control unit (UCPE) 3 in detail. The UCPE 3 is responsible for the control, monitoring and communication activities of the vehicle in an integrated way, consisting of interfaces for traction converter 13, for auxiliary system converter set 14, for bidirectional charger 15, for energy storage system 16, for busbar protection and monitoring system 18, human machine 19 and for power converter 20. The human machine interface 19 is connected with information flows and control with the human machine device 56, which is the system that ensures internal and external communication of vehicle information with humans. This includes using a tablet-type touchscreen device for triggering, controlling and acquiring vehicle data. This device enables wireless Internet access inside the vehicle, the transmission and reception of control and monitoring data to remotely advise the operation and enable security and preventive and corrective remote maintenance actions in real time.

Além disso, a UCPE 3 é um circuito eletrônico microprocessado de alta capacidade, dedicado, específico para uso veicular para veículos elétricos ou veículos elétrico-hídridos, tendo, por exemplo, os sistemas de tração elétrica para veículo elétrico com conexão bidirecional 1 ou para veículo eiétrico-híbrido com conexão bidirecional 2, com capacidade para atender às exigências de uso veicular referentes a vibrações mecânicas e interferências eletromagnéticas. A UCPE 3 possui capacidade de proteção a intempéries, como elevado grau de umidade, temperatura e presença de poeira, com invólucro resistente a gases, fogo e explosão. A figura 6 mostra um detalhamento adicional da interface homem-máquina 19 que estabelece fluxos de informações e controle com o dispositivo homem-máquina 56. O dispositivo 56 é um subsistema da UCPE 3, responsável por garantir as comunicações sem fio, internas e externas ao veiculo, incluindo dispositivo com tela sensível ao toque tipo tablet 57, que possui antena om-nidirecíonal 58 e tela 59 com configuração do tipo, porém não limitada, à a-presentada na figura 6.In addition, UCPE 3 is a dedicated, high-capacity microprocessor electronic circuit specific for vehicular use for electric vehicles or electric-hydro vehicles, for example electric traction systems for bi-directional connection 1 or vehicle Hybrid Hybrid with two-way connection 2, capable of meeting vehicle use requirements for mechanical vibration and electromagnetic interference. The UCPE 3 has weather protection capabilities such as high degree of humidity, temperature and dust, with gas, fire and explosion resistant enclosure. Figure 6 shows further detail of human-machine interface 19 which establishes information flows and control with human-machine device 56. Device 56 is a subsystem of UCPE 3, responsible for ensuring wireless internal and external communications. vehicle, including a device with a touchscreen type tablet 57, which has omni-directional antenna 58 and screen 59 of a type configuration, but not limited to that shown in Figure 6.

De forma exempiificativa, a tela de operação 59 pode exibir, dentre outras possibilidades, indicadores para estado de carga do sistema de armazenamento de energia embarcado, para nível remanescente de combustíveis líquidos ou gasosos, quando utilizados, da potência instantânea fornecida ao sistema de tração e correntes no barramento elétrico de corrente contínua nas condições de fornecimento de energia ou de regeneração, assim como de marchas à frente, neutro ou ré. O dispositivo 56 proporciona ainda a troca de sinais de controle analógicos com dispositivos convencionais do veiculo, como ar condicionado, rádio, televisão, vídeo, microfone, dentre outros, através da porta de comunicação 60, e a comunicação externa ao veículo através de antena omni-direcional 61, conforme mostrado na figura 7, onde é ilustrada a comunicação com uma central de controle, monitoramento e manutenção remota e em tempo real (CCMMR) 62. O conceito de veículo elétrico-híbrido da presente invenção pressupõe uma estratégia de controle que faz uso de um conversor de energia seguidor de eficiência 21. O conversor 21 enfatiza a utilização de equipamentos geradores de energia elétrica em condições de melhor eficiência energética em vez de coloca-los à disposição do condutor ou do próprio veículo para atender às demandas transientes de potência e energia associadas ao modo específico de deslocamento do veículo. A UCPE 3 determina e direciona os fluxos de potência e energia através do barramento 10 para os diferentes subsistemas consumidores e armazenadores a bordo de modo que o gerador de energia elétrica embarcado é preservado para que não atenda em nenhuma situação de demandas diretas desses subsistemas consumidores de carga, funcionando em potência aproximadamente constante para satisfazer as condições de operação de melhor eficiência energética. Esta determinação proveniente da UCPE 3 baseia-se nas condições operacionais instantâneas do veículo e das informações em tempo real dos seguintes subsistemas do veículo: sistema embarcado de armazenamento de energia 4; conjunto conversor do sistema auxiliar 6; conversor de tração 7; motor elétrico de tração 8; algoritmo 9; bar-ramento elétrico 10 e sistema de proteção e monitoramento do barramento 17. Essas informações em tempo real são armazenadas na própria UCPE 3 através de controle adaptativo. O controle é realizado através da comunicação com o conversor de energia seguidor de eficiência 21, que estabelece o modo de funcionamento dos geradores existentes a bordo 22 a 25, no que se refere à potência gerada a bordo, ao estado de carga do sistema de armazenamento de energia e em relação à carga demandada, conforme descrito esquematicamente na figura 8.For example, operating screen 59 may display, among other possibilities, indicators for the state of charge of the embedded energy storage system, for the remaining level of liquid or gaseous fuels, when used, of the instantaneous power supplied to the traction system and DC currents in the power supply or regeneration conditions, as well as forward, neutral or reverse. Device 56 further provides for the exchange of analog control signals with conventional vehicle devices such as air conditioning, radio, television, video, microphone, among others via communication port 60, and external vehicle communication via omni antenna. 61, as shown in Figure 7, where communication with a remote and real-time control, monitoring and maintenance (CCMMR) center 62 is illustrated. The hybrid electric vehicle concept of the present invention presupposes a control strategy that makes use of an energy-efficient 21 power converter. Converter 21 emphasizes the use of energy-generating equipment in better energy-efficient conditions rather than making it available to the driver or the vehicle itself to meet transient power demands. power and energy associated with the specific mode of travel of the vehicle. UCPE 3 determines and directs the power and energy flows through bus 10 to the different consumer and storage subsystems on board so that the on-board electric power generator is preserved so that it does not meet the direct demands of these consumer subsystems. operating at approximately constant power to meet the most energy efficient operating conditions. This determination from UCPE 3 is based on instantaneous vehicle operating conditions and real-time information from the following vehicle subsystems: embedded energy storage system 4; auxiliary system converter assembly 6; traction converter 7; traction electric motor 8; algorithm 9; electrical bus 10 and bus protection and monitoring system 17. This real-time information is stored in the CPU 3 itself through adaptive control. Control is accomplished by communicating with the efficiency follower power converter 21 which establishes the operating mode of the onboard generators 22 to 25 as regards the onboard power generated, the state of charge of the storage system. of energy and in relation to the load demanded as schematically described in figure 8.

Tomando como exemplo o padrão esquemático de consumo de carga do veículo 63, o decaimento do estado de carga do sistema de armazenamento admite decaimento contínuo 64 seguido de estabilização cíclica desse estado de carga 65 ou decaimento controlado 66. Isso é realizado sob controle da UCPE 3 que, com base no estado de carga do sistema de armazenamento de energia embarcado 4, deflagra a geração de energia embarcada em potência constante, pela duração requerida, calculada com base no consumo de energia real médio e no estado de carga instantâneo do sistema de armazenamento de energia embarcado 4. O comportamento do decaimento do estado de carga do sistema de armazenamento de energia embarcado conforme descrito é garantido por um padrão de funcionamento do gerador de energia embarcado conforme a figura 8, que mostra início de operação em rampa crescente de potência 67 para atingir e manter-se em nível preestabeiecido de potência 68.Taking as an example the schematic pattern of vehicle load consumption 63, the storage system load state decay permits continuous decay 64 followed by cyclic stabilization of this load state 65 or controlled decay 66. This is performed under the control of UCPE 3 which, based on the state of charge of the embedded energy storage system 4, triggers the constant power generation of embedded energy for the duration required, calculated on the basis of the average real energy consumption and the instantaneous state of charge of the storage system 4. The on-board decay behavior of the on-board energy storage system as described is ensured by an operating pattern of the on-board power generator as shown in Figure 8, which shows the start of power ramp operation. to achieve and maintain a preset power level 68.

Este nível de potência é selecionado em função de condições limites de operação e de melhor eficiência energética fornecidas pelo fabri- cante do gerador de energia, assim como pela engenharia de hibridização de energia embarcada, sendo mantido aproximadamente constante durante a operação conforme controle do conversor 21, sob gerenciamento por controle adaptativo da UCPE 3. O modo de operação do sistema de tração elétrica para veículo elétrico-hrbrído com conexão bidirecional 2 possibilita diferentes configurações veiculares com a utilização de pilhas a combustível como gerador de energia elétrica embarcado, conforme mostrado na figura 9. O gerador embarcado do tipo pilha a combustível 69 é composto, como exemplificado de forma não limitada, por: empilhamento 70; balanço de planta 71, que é composto pelo menos por unidades de controle de fornecimento de combustível 72 e de ar ou oxigênio 73; unidade de controle de descarte e/ou reciclagem de produtos de reação e calor gerado 74; e sistema de adequação da energia elétrica gerada 75. Tais componentes específicos e suas funções são definidas por cada fornecedor ou fabricante de pilhas a combustível. A figura 10 mostra o uso dos equipamentos que fazem parte do sistema 2, incluindo o conversor de energia seguidor de eficiência específico para pilhas a combustível 76.This power level is selected according to the operating conditions and best energy efficiency conditions provided by the power generator manufacturer as well as the onboard energy hybridization engineering and is kept approximately constant during operation as controlled by the drive 21 , under management by adaptive control of UCPE 3. The operation mode of the electric traction system for hybrid electric vehicle with two-way connection 2 allows different vehicle configurations using fuel cells as an embedded electric power generator, as shown in the figure. 9. The onboard fuel cell generator 69 is, as is not limited to, composed of: stacking 70; plant balance 71, which is composed of at least fuel supply 72 and air or oxygen 73 control units; control unit for disposal and / or recycling of reaction products and heat generated 74; and generated electricity adequacy system 75. Such specific components and their functions are defined by each fuel cell supplier or manufacturer. Figure 10 shows the use of the equipment that is part of system 2, including the fuel cell specific efficiency follower power converter 76.

Os subsistemas referentes a esses equipamentos são idênticos àqueles previamente descritos para a figura 2 e incluem: os equipamentos previamente mencionados na figura 1, tais como a UCPE 3; o sistema de armazenamento de energia 4; o carregador bidirecional 5; o barramento 10; o algoritmo de regeneração 9; sendo dado destaque para o conjunto conversor do sistema auxiliar 6, o qual incluí os seguintes dispositivos: conversor auxiliar para 24 V 26, que é um conversor isolado de alta para baixa tensão em corrente contínua e que alimenta sistemas auxiliares convencionais do veículo; fonte isolada 24-24 Vcc 27, atuando na redução de ruídos no barramento de baixa tensão em corrente contínua e limitando interferências nos sinais de controle de conversores; conversor para corrente alternada 28, utilizado para energizar as tomadas de alimentação de dispositivos de uso pessoal na cabine do veículo; conversor para bomba hidráulica de direção 29, utilizado para energizar e controlar o motor da bomba do sistema hidráulico de direção do veículo; conversor para o compressor de ar comprimido 30, utilizado para energizar e controlar o motor do compressor de ar do sistema pneumático do veículo para acionamento de freios mecânicos, portas, suspensão e armazenamento de energia; e conversor do condicionamento de ar 31, utilizado para energizar e controlar o motor do compressor do e-quipamento de condicionamento de ar do veículo. Por fim, compreende ainda sensores 32 e 33 para o controle de acionamento e dirigibilidade do veículo.The subsystems related to these devices are identical to those previously described for figure 2 and include: the equipment previously mentioned in figure 1, such as UCPE 3; energy storage system 4; the bidirectional charger 5; bus 10; the regeneration algorithm 9; Emphasis is given to the auxiliary system converter assembly 6, which includes the following devices: 24 V auxiliary converter 26, which is an isolated high to low voltage direct current converter and supplies conventional vehicle auxiliary systems; isolated 24-24 Vdc 27 source, acting to reduce noise in the low voltage bus in direct current and limiting interference in the control signals of converters; ac converter 28, used to energize the power outlets of personal devices in the vehicle cab; steering hydraulic pump converter 29, used to energize and control the vehicle steering hydraulic pump motor; converter for compressed air compressor 30, used to energize and control the air compressor motor of the vehicle's pneumatic system for operating mechanical brakes, doors, suspension and energy storage; and air conditioning converter 31, used to energize and control the vehicle air conditioning e-equipment compressor motor. Finally, it further comprises sensors 32 and 33 for driving and driving control of the vehicle.

Em uma configuração híbrida com gerador do tipo conversor de energia seguidor de eficiência com píiha a combustível (CESE-PaC) 69, utiliza-se pilha a combustível alimentada com hidrogênio ou outros combustíveis, armazenado a bordo e oxigênio do ar como conversor de energia embarcado. O empilhamento 70 possui seu próprio balanço de planta 71, que controla e monitora sua operação, administrando combustível 72 e ar 73, com descarte dos produtos de reação 74 e coleta de corrente elétrica, que alimenta a carga 75 e possui fluxo de potência com o conversor de e-nergia para gerador com pilha a combustível 76. A inteligência 11 embarcada no gerador 69 possui fluxo de informações com o conversor 76. O arranjo físico dos subsistemas embarcados de armazenamento, distribuição e utilização energética de hidrogênio ou outros combustíveis para sistema para veículo elétrico-híbrido com conexão bidirecional 2, na configuração em que o gerador embarcado de energia elétrica é pilha a combustível, está representado esquematicamente de forma não limitada na figura 11. Tais subsistemas são constituídos por tanques de armazenamento de hidrogênio 81, sistema de distribuição de hidrogênio 82 em alta e baixa pressões e uso energético do hidrogênio 83 na pilha a combustível.In a hybrid configuration with fuel cell efficiency follower power converter (CESE-PaC) 69 generator, hydrogen fuel cell fuel or other fuels stored on board and air oxygen are used as an onboard power converter . Stack 70 has its own plant balance 71, which controls and monitors its operation, managing fuel 72 and air 73, disposing of reaction products 74 and collecting electric current, which feeds load 75 and has power flow with fuel cell generator e-energy converter 76. Intelligence 11 embedded in generator 69 has information flow with converter 76. The physical arrangement of on-board storage, distribution and energy use subsystems of hydrogen or other system fuels for hybrid electric vehicle with bidirectional connection 2, in the configuration in which the on-board electric generator is fuel cell, is schematically represented in a non-limited manner in figure 11. Such subsystems consist of hydrogen storage tanks 81, distribution system 82 at high and low pressures and energy use of hydrogen 83 in the fuel cell.

Em uma modalidade preferencial, utilizam-se dois tanques de armazenamento de hidrogênio diretamente conectados a um sistema de distribuição de hidrogênio em alta e baixa pressões.In a preferred embodiment, two hydrogen storage tanks are used directly connected to a high and low pressure hydrogen distribution system.

Conforme mostrado na figura 11, o sistema de distribuição de hidrogênio compreende válvulas, reguladores de pressão, conectores, ma-nômetros, transdutores de pressão, tubulação, incluindo a tubulação de distribuição de dutos individuais para cada pilha a combustível. O uso do hidrogênio como combustível em uma pilha a combustível é exemplificativo. O sistema possui ainda outras configurações específicas que fazem uso de outros combustíveis, com ou sem reforma prévia, tais como: etanol, metanol, gás natural, biogases, gases ricos em metano e outros hidrocarbonetos, die-sel, gasolina, entre outros. A figura 12 mostra uma concretização do sistema para veículo elétrico-híbrsdo com conexão bidirecional 2 que faz uso de gerador do tipo conversor de energia seguidor de eficiência com grupo motor-gerador (CE-SE-GMG) 84. O gerador 84 compreende um motor a combustão interna 85 a-limentado por combustível 86 para acionar o motor-gerador elétrico 87. Esse sistema é controlado pelo conversor de energia para gerador com grupo motor-gerador 88 o qual é comandado pela interface para conversor de energia 20. A estratégia de funcionamento do gerador 84, mostrada na figura 13, é tal que, apesar do motor a combustão interna 85 poder operar ao longo da sua curva de potência máxima 90, ele é controlado de modo a operar ao longo de sua curva de melhor eficiência energética 91. A curva 91 é composta por curvas adicionais de isoeficiência 92, que definem uma região de operação em termos de potência gerada com torque específico, estabelecendo a região de melhor eficiência energética 93. Essa região de melhor eficiência energética 93 é estabelecida pela condição de menor consumo específico de combustível do motor a combustão interna 85 medida, por exemplo, em g/kWh em análise prévia de funcionamento desta máquina térmica em potência constante. Uma região específica de melhor eficiência energética é característica para cada tipo de combustível utilizado. A região 93 é utilizada para impor as condições de funcionamento, como a rotação nominal, do motor-gerador elétrico 87 de modo que ele opere na região piana da sua curva de torque 94, na potência predeterminada 95, seguindo a curva de melhor eficiência 96 do motor-gerador elétrico 87, sob comando da UCPE (3), que implementa lógica de operação preesta-belecida. A figura 14 mostra de forma esquemática a inteligência de controle 89 do gerador 84, que é a unidade responsável pelo fluxo de informações e controle entre o módulo de controle do motor a combustão interna 97 da unidade de combustão interna 98 e o módulo de controle 99 do conversor do motor-gerador trifásico 100 da unidade elétrica 101. A inteligência de controle do gerador 89 realiza a comunicação entre a unidade de combustão interna 98 e a unidade elétrica 101, garantindo a estratégia de controle estabelecida na figura 13. O sistema para veículo elétrico-híbrido com conexão bidirecional 2 que utiliza gerador do tipo conversor de energia seguidor de eficiência 84 pode apresentar uma pluralidade de configurações no que diz respeito ao combustível que alimenta o motor a combustão interna 85 do gerador 84. O combustível pode ser qualquer combustível que possa ser utilizado para alimentar um motor a combustão interna como, por exemplo, e-tanol, gás natural, diesel, bíodiesel gasolina e metanol. O motor a combustão interna pode ainda ser do tipo flex, ou seja, ser alimentado por mais de um combustível.As shown in figure 11, the hydrogen distribution system comprises valves, pressure regulators, connectors, gauges, pressure transducers, piping, including individual duct distribution piping for each fuel cell. The use of hydrogen as fuel in a fuel cell is exemplary. The system also has other specific configurations that make use of other fuels, with or without prior reform, such as: ethanol, methanol, natural gas, biogases, methane-rich gases and other hydrocarbons, die-sel, gasoline, among others. Figure 12 shows an embodiment of the two-way connection 2 hybrid electric vehicle system which makes use of the power-generator efficiency follower type converter (CE-SE-GMG) 84. The generator 84 comprises a motor internal combustion 85 fuel-limited 86 to drive the electric generator motor 87. This system is controlled by the generator-to-generator power converter 88 which is controlled by the power converter interface 20. The operation of generator 84, shown in Figure 13, is such that although internal combustion engine 85 may operate along its maximum power curve 90, it is controlled to operate along its best energy efficiency curve 91. Curve 91 is composed of additional iso-efficiency curves 92, which define an operating region in terms of power generated with specific torque, establishing the region of best efficiency in terms of efficiency. 93. This best energy efficient region 93 is established by the lowest specific fuel consumption condition of the internal combustion engine 85 measured, for example, in g / kWh in prior operation analysis of this constant-power thermal machine. A specific region of better energy efficiency is characteristic for each type of fuel used. Region 93 is used to impose the operating conditions, such as the nominal speed, of the electric motor generator 87 so that it operates in the pian region of its torque curve 94 at the predetermined power 95, following the best efficiency curve 96. electric generator motor 87, under the command of UCPE (3), which implements pre-established operating logic. Figure 14 shows schematically the control intelligence 89 of generator 84, which is the unit responsible for the flow of information and control between the internal combustion engine control module 97 of internal combustion unit 98 and control module 99 of three-phase generator 100 converter of electric unit 101. Generator 89 control intelligence performs communication between internal combustion unit 98 and electric unit 101, ensuring the control strategy established in figure 13. The vehicle system 2-way electric-hybrid power supply 2 utilizing efficiency follower power generator type 84 may have a plurality of configurations with respect to the fuel that powers the internal combustion engine 85 of generator 84. The fuel may be any fuel that can be used to power an internal combustion engine such as e-tanol, natural gas, diesel, biodiesel gasoline and methanol. The internal combustion engine may also be of the flex type, that is, be powered by more than one fuel.

De forma particular, a figura 15 apresenta a estratégia de controle para o uso de um conversor de energia seguidor de eficiência com pilha a combustível como gerador elétrico embarcado 69, que determina a operação da pilha a combustível em nível de eficiência constante 123 em uma faixa de operação em potência constante 124, que é determinada pela UCPE 3, entre as potências mínima 125 e máxima 126 da pilha a combustível. Esta estratégia de controle é implementada pela UCPE 3 que, com base no estado de carga do sistema de armazenamento de energia embarcado 4, deflagra a geração de energia embarcada em potência constante, pela duração requerida, calculada com base no consumo de energia real médio e no estado de carga instantâneo do sistema de armazenamento de energia embarcado 4.In particular, Figure 15 presents the control strategy for using a fuel cell efficiency follower power converter as an onboard electric generator 69, which determines the operation of the fuel cell at constant efficiency level 123 in a range. at constant power 124, which is determined by UCPE 3, between the minimum power 125 and the maximum power 126 of the fuel cell. This control strategy is implemented by UCPE 3 which, based on the state of charge of the onboard energy storage system 4, triggers the onboard power generation at constant power, for the required duration, calculated based on the average real energy consumption and in the instantaneous charge state of the embedded energy storage system 4.

Os níveis de potência mínima 125 e máxima 126 são determinados em função de condições limites de operação e de melhor eficiência e-nergétíca fornecidas pelo fabricante do gerador de energia, assim como pela engenharia de hibrídização de energia embarcada, sendo mantidos aproximadamente constantes durante a operação conforme controle do conversor 21, sob gerenciamento por controle adaptativo da UCPE 3. A estratégia de controle proporciona a operação da pilha a combustível de modo a consumir menos combustível e garantir maior tempo de vida útil. Isso é conseguido estabelecendo lógica de controle de modo que seja diminuído, para um período de trabalho, o número de vezes em que a pilha a combustível é ligada e desligada, e também impondo a sua operação para geração de eletricidade em potência constante, a qual é determinada com base nas características fornecidas pelo fabricante em relação às potências mínima e máxima de operação eficiente do equipamento. A figura 16 mostra a estratégia de controle para uso de gerador do tipo conversor de energia seguidor de eficiência com grupo motor-gerador 84 que determina a operação do grupo motor-gerador sempre em condição de melhor eficiência energética em potência aproximadamente constante, de forma a garantir menor consumo de combustível, menores emissões e maior vida útil do gerador 84. Analogamente ao descrito em relação à figura 15, esta estratégia de controle é realizada pela UCPE 3 que, com base no estado de carga do sistema de armazenamento de energia embarcado 4, deflagra a geração de energia embarcada em potência constante, pela duração requerida, calculada com base no consumo de energia real médio e no estado de carga instantâneo do sistema de armazenamento de energia embarcado 4.Minimum 125 and maximum 126 power levels are determined based on the operating conditions and best energy efficiency conditions provided by the power generator manufacturer, as well as the onboard energy hybridization engineering, and are kept approximately constant during operation. as controlled by converter 21 under management by adaptive control of UCPE 3. The control strategy provides fuel cell operation to consume less fuel and ensure longer life. This is achieved by establishing control logic so that the number of times the fuel cell is switched on and off for a working period is reduced, as well as imposing its operation for constant power generation, which is determined on the basis of the characteristics provided by the manufacturer with respect to the minimum and maximum efficient operating powers of the equipment. Figure 16 shows the control strategy for the use of efficiency-following power generator with generator set 84 that determines the operation of the generator set always at the condition of best energy efficiency at approximately constant power, so as to ensure lower fuel consumption, lower emissions and longer generator life 84. Similarly to what is described in relation to figure 15, this control strategy is performed by UCPE 3 which, based on the state of charge of the embedded energy storage system 4 , triggers the onboard power generation at constant power for the required duration, calculated on the basis of the average real power consumption and the instantaneous charge state of the onboard energy storage system 4.

Em uma concretização preferencial, a máquina elétrica utilizada no grupo motor-gerador 84 refere-se a uma máquina assíncrona do tipo motor de indução convencional, operando como gerador.In a preferred embodiment, the electric machine used in the motor generator group 84 refers to a conventional induction motor type asynchronous machine operating as a generator.

Assim, a UCPE 3, através da sua interface para conversor de energia 20, determina à inteligência de controle do conversor 89 a potência requerida para a operação do veículo. Esta inteligência de controle do con- versor 89 estabelece os parâmetros de operação da máquina térmica - motor a combustão interna 85 - para que opere em condição de meihor eficiência energética 91. Aíém disso, controla ainda o modo de operação da máquina elétrica — motor assíncrono 87 — para que funcione em condições de tensão e de frequência que garantam operação no quadrante de geração de energia elétrica para a rotação de eixo imposta.Thus, UCPE 3, through its power converter interface 20, determines to the control intelligence of converter 89 the power required for vehicle operation. This control intelligence of inverter 89 sets the operating parameters of the thermal machine - internal combustion engine 85 - so that it operates in the best energy efficiency condition 91. It also controls the operating mode of the electric machine - asynchronous motor 87 - to operate under voltage and frequency conditions that ensure operation in the power generation quadrant for the imposed shaft rotation.

Assim sendo, a inteligência de controle do conversor 89 utiliza-se de um motor elétrico convencional, assíncrono, para funcionar como gerador de energia elétrica. Em toda a faixa de potência permitida pelo gerador elétrico 87, a inteligência de controle do conversor 89 opera o motor a combustão interna 85, fazendo com que este siga a sua curva de melhor eficiência de funcionamento 91.Thus, the control intelligence of converter 89 uses a conventional, asynchronous electric motor to function as a power generator. Over the full power range allowed by the electric generator 87, the control intelligence of converter 89 operates the internal combustion engine 85, causing it to follow its best operating efficiency curve 91.

Um sistema inteligente de gerenciamento de energia para gerador de energia 34 com conexão bidirecional à rede elétrica e uso de um conversor de energia seguidor de eficiência 21 é mostrado na figura 17. O sistema 34 é para geração de energia elétrica em modo não embarcado e compreende os seguintes componentes: unidade de controle principal de energia (UCPE) 3, sistema de armazenamento de energia 4, carregador bidirecional 5, conjunto conversor do sistema auxiliar 6, barramento elétrico 10, sistema de proteção e monitoramento do barramento 17, conversor de energia seguidor de eficiência 21 e geradores 22, 23, 24, 25.A smart power management system for power generator 34 with bi-directional mains connection and use of an efficiency follower power converter 21 is shown in figure 17. System 34 is for unattended power generation and comprises main power control unit (UCPE) 3, power storage system 4, bidirectional charger 5, auxiliary system converter assembly 6, electrical bus 10, bus protection and monitoring system 17, follower power converter 21 and generators 22, 23, 24, 25.

Como se observa, o sistema inteligente de gerenciamento de energia para gerador de energia 34 corresponde ao sistema de tração elétrica para veículo elétrico-híbrido com conexão bidirecional 2 com os dispositivos relacionados à tração do veículo — conversor de tração 7, motor elétrico de tração 8, algoritmo 9 e interface para conversor de tração 13 — sendo suprimidos.As it turns out, the intelligent power management system for power generator 34 corresponds to the electric traction system for electric hybrid vehicle with bi-directional connection 2 with vehicle traction related devices - traction converter 7, electric traction motor 8 , algorithm 9 and interface for traction converter 13 - being suppressed.

Além disso, alguns dos subsistemas do conjunto conversor do sistema auxiliar 6 também não fazem parte do sistema 34. São eles: conversor da bomba hidráulica 29, conversor do compressor de ar 30 e conversor do condicionamento de ar 31. Todos os demais componentes do sistema 34 operam de modo análogo aos componentes correspondentes do sistema de tração elétrica para veículo elétrico-híbrido com conexão bidirecional 2, descrito anteriormente.In addition, some of the subsystems of the auxiliary system converter assembly 6 are also not part of system 34. These are: hydraulic pump converter 29, air compressor converter 30, and air conditioning converter 31. All other system components 34 operate analogously to the corresponding components of the electric drive system for two-way connection hybrid electric vehicle 2 described above.

Tendo sido descrito exemplos de concretizações preferidos, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações a-pensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.Having described examples of preferred embodiments, it should be understood that the scope of the present invention encompasses other possible variations, being limited only by the content of the appended claims, including the possible equivalents thereof.

REIVINDICAÇÕES

Claims (34)

1. Sistema inteligente de gerenciamento de energia para veículo elétrico com conexão bidirecional (1) que compreende: um motor elétrico de tração (8) conectado a um conversor de tração (7) para tracionar o veículo elétrico; um conversor de tração (7) conectado a sensores (32, 33) de controle de acionamento e dirigibilidade do veículo elétrico, que controla o motor elétrico de tração (8) através de um algoritmo (9) para regeneração de energia cinética em energia elétrica; um sistema embarcado de armazenamento de energia (4) para armazenar a energia elétrica a bordo do veículo elétrico; um carregador bidirecional (5) que, através de uma interface (12), recarrega o sistema embarcado de armazenamento de energia elétrica (4) e supre energia elétrica para uma rede ou sistema consumidor de energia não embarcados; um conjunto conversor do sistema auxiliar (6) que compreende uma pluralidade de conversores do sistema auxiliar do veículo elétrico; e um barramento elétrico (10) que realiza conexões elétrico-eletrônicas com: o sistema embarcado de armazenamento de energia (4), o carregador bidirecional (5), o conjunto conversor do sistema auxiliar (6) e o conversor de tração (7); em que o barramento elétrico (10) possui um sistema de proteção e monitoramento do barramento (17) que é responsável pela proteção do sistema elétrico do barramento (10), garantindo segurança de operação, e o sensoriamento de dados para controle; caracterizado pelo fato de que compreende ainda: uma unidade de controle principal de energia (UCPE) (3) para controlar, monitorar, adquirir dados, efetuar comunicação e gerenciar a e-nergia a bordo do veículo elétrico, em que: a UCPE (3) proporciona fluxo de informações e controle entre: (a) o conversor de tração (7) e uma interface (13) para o conversor de tração (7); (b) o conjunto conversor do sistema auxiliar (6) e uma interface (14) para o conjunto conversor do sistema auxiliar (6); (c) o carregador bidirecional (5) e uma interface (15) para o carregador bidirecional (5); (d) o sistema de armazenamento de energia (4) e uma interface (16) para o sistema de armazenamento de energia (4); (e) um sistema de proteção e monitoramento do barramento (17) e uma interface (18) para o sistema de proteção e monitoramento do barramento (17); e (f) dispositivos para dirigibilidade do veículo elétrico e comunicações internas e externas ao veículo elétrico e uma interface homem-máquina (19); e em que a interface (13), uma inteligência (11) do conversor de tração (7) e um algoritmo (9) proporcionam ênfase à regeneração de energia cinética em energia elétrica, garantindo fluxo otimizado de potência gerada pelo motor elétrico de tração (8) e gerenciando o estado de carga do sistema de armazenamento de energia (4), através da interface (16).1. Intelligent bidirectional electric vehicle power management system (1) comprising: an electric traction motor (8) connected to a traction converter (7) to drive the electric vehicle; a traction converter (7) connected to electric vehicle drive and steer control sensors (32, 33), which controls the electric traction motor (8) through an algorithm (9) for kinetic energy regeneration in electric energy ; an embedded energy storage system (4) for storing electrical energy on board the electric vehicle; a bi-directional charger (5) which, via an interface (12), recharges the embedded electrical energy storage system (4) and supplies electrical energy to a non-embedded energy consuming network or system; an auxiliary system converter assembly (6) comprising a plurality of electric vehicle auxiliary system converters; and an electric bus (10) that makes electrical-electronic connections to: the embedded energy storage system (4), the bidirectional charger (5), the auxiliary system converter assembly (6) and the traction converter (7) ; wherein the electrical bus (10) has a bus protection and monitoring system (17) that is responsible for protecting the electrical bus system (10), ensuring safe operation, and data sensing for control; characterized by the fact that it also comprises: a main power control unit (UCPE) (3) to control, monitor, acquire data, communicate and manage e-energy on board the electric vehicle, in which: the UCPE (3) ) provides information flow and control between: (a) the traction converter (7) and an interface (13) for the traction converter (7); (b) the auxiliary system converter assembly (6) and an interface (14) for the auxiliary system converter assembly (6); (c) the bidirectional charger (5) and an interface (15) for the bidirectional charger (5); (d) the energy storage system (4) and an interface (16) for the energy storage system (4); (e) a busbar protection and monitoring system (17) and an interface (18) for the busbar protection and monitoring system (17); and (f) electric vehicle steerability devices and internal and external communications to the electric vehicle and a human machine interface (19); and wherein the interface (13), an intelligence (11) of the traction converter (7) and an algorithm (9) emphasize the regeneration of kinetic energy in electric energy, ensuring optimized power flow generated by the electric traction motor ( 8) and managing the load state of the energy storage system (4) through interface (16). 2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a UCPE (3) proporciona o fluxo de informações e controle através de inteligências (11), embarcadas no sistema de armazenamento de energia (4), no carregador bidirecional (5), no conjunto conversor do sistema auxiliar (6), no conversor de tração (7), e em um dispositivo homem-máquina (56).System according to claim 1, characterized in that the UCPE (3) provides the flow of information and control through intelligences (11) embedded in the energy storage system (4) in the bidirectional charger ( 5), the auxiliary system converter assembly (6), the traction converter (7), and a man-machine device (56). 3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a UCPE (3) é um circuito eletrônico microprocessado de alta capacidade para uso veicular, com capacidade para resistir a vibrações mecânicas, interferências eletromagnéticas e intempéries.System according to Claim 1, characterized in that the UCPE (3) is a high-capacity microprocessor electronic circuit for vehicular use capable of resisting mechanical vibration, electromagnetic interference and weather. 4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a UCPE (3) compreende algoritmos de controle para gerenciar a energia embarcada, em que determina a magnitude da potência gerada a bordo em regime permanente, o tempo de geração e o estado de carga do sistema de armazenamento de energia (4), de modo a controlar a geração de energia embarcada.System according to Claim 1, characterized in that the UCPE (3) comprises control algorithms for managing the on-board power, which determines the magnitude of the steady-state power generated on board, the generation time and the state of charge of the energy storage system (4) in order to control the onboard power generation. 5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema embarcado de armazenamento de energia (4), o carregador bidirecional (5), o conjunto conversor do sistema auxiliar (6), e o conversor de tração (7) possuem fluxo de potência bidirecional com o bar-ramento elétrico (10).System according to claim 1, characterized in that the embedded energy storage system (4), the bidirectional charger (5), the auxiliary system converter assembly (6), and the traction converter ( 7) have bidirectional power flow with the electric bus (10). 6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema embarcado de armazenamento de energia (4) compreende pelo menos um armazenador de energia embarcado (35, 37, 39, 40, 41) que incorpora um conversor bidirecional especifico (36, 38, 42) para troca de fluxo de potência com o barramento (10).System according to Claim 1, characterized in that the embedded energy storage system (4) comprises at least one embedded energy storage system (35, 37, 39, 40, 41) incorporating a bidirectional converter. (36, 38, 42) for exchanging power flow with the bus (10). 7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos um armazenador de energia embarcado (35, 37, 39, 40, 41) é selecionado a partir do grupo que compreende: banco de baterias tracionárias, banco de supercapacitores, sistema eletromecânico de armazenamento de energia, tipo “flywheel’’, sistema composto por compressor de ar e tanques de armazenamento de ar comprimido, sistema composto por refrigerador e recipiente isolado termicamente, e sistema embarcado de ele-trólise da água para produção, compressão e armazenamento de hidrogênio.System according to claim 6, characterized in that at least one embedded energy store (35, 37, 39, 40, 41) is selected from the group comprising: traction battery bank, supercapacitors, flywheel electromechanical energy storage system, air compressor system and compressed air storage tanks, thermally insulated cooler and container system, and on-board water electrolysis system for production, hydrogen compression and storage. 8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conversor de tração (7), com o auxilio dos sensores (32, 33) e do algoritmo (9), proporciona a operação do motor elétrico de tração (8) como gerador de energia elétrica durante processos de frenagem ou desaceleração do veículo, de modo a regenerar energia cinética em energia elétrica.System according to claim 1, characterized in that the traction converter (7), with the aid of the sensors (32, 33) and the algorithm (9), provides the operation of the traction electric motor ( 8) as an electric power generator during braking or deceleration processes of the vehicle, in order to regenerate kinetic energy into electric energy. 9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a energia elétrica gerada no processo de regeneração é utilizada para carregar pelo menos um armazenador de energia embarcado (35, 37, 39,40, 41).System according to claim 8, characterized in that the electrical energy generated in the regeneration process is used to charge at least one embedded energy store (35, 37, 39,40, 41). 10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a inteligência (11) utiliza a interface para conversor de tração (13) e o barramento (10) para garantir o fluxo de energia requerido pelo motor elétrico de tração (8) de modo a satisfazer as exigências de torque e po- tência impostas pela utilização do veículo, a UCPE (3) realizando um controle adaptativo para otimizar o gasto de energia em futuras utilizações da mesma rota pelo veículo.System according to Claim 1, characterized in that the intelligence (11) uses the drive converter interface (13) and the busbar (10) to ensure the energy flow required by the electric drive motor ( 8) In order to meet the torque and power requirements imposed by the use of the vehicle, the UCPE (3) conducts an adaptive control to optimize energy consumption in future uses of the same route by the vehicle. 11. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a inteligência (11), através do algoritmo (9) gerencia o funcionamento conjunto das interfaces para conversor de tração (13) e para sistema de armazenamento de energia (16) para maximizar a absorção de energia elétrica no sistema de armazenamento de energia (4), em que: a energia é proveniente da regeneração de energia cinética em energia elétrica realizada pelo motor elétrico de tração (8) operando como gerador de energia elétrica; e a maximização de absorção de energia elétrica é garantida pela UCPE (3), permitindo ao barramento (10) o uso imediato de uma porção da energia elétrica regenerada para o suprimento de demandas de carga do sistema auxiliar e realizando o controle adaptativo através de monitoramento do estado de carga do sistema de armazenamento de energia (4), com base no histórico de consumo.System according to Claim 1, characterized in that the intelligence (11), through the algorithm (9) manages the joint operation of the interfaces for traction converter (13) and for energy storage system (16). ) to maximize the absorption of electric energy in the energy storage system (4), wherein: the energy comes from the regeneration of kinetic energy in electric energy performed by the electric traction motor (8) operating as an electric energy generator; and the maximization of electric energy absorption is guaranteed by the UCPE (3), allowing the bus (10) to immediately use a portion of the regenerated electric energy to supply auxiliary system load demands and performing adaptive control through monitoring. load state of the energy storage system (4), based on the consumption history. 12. Sistema, de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a interface homem-máquina (19) estabelece fluxos de informações e controle com um dispositivo homem-máquina (56) para realizar comunicações sem fio, internas e externas ao veículo.System according to claim 1, characterized in that the human-machine interface (19) establishes information and control flows with a human-machine device (56) for wireless communication, internal and external to the vehicle. 13. Sistema, de acordo com reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a interface homem-máquina (19), através do dispositivo homem-máquina (56), conecta-se a um dispositivo exibidor (57) que proporciona as seguintes tarefas: acionar e desligar o veículo; reconhecer o condutor; acionar e desligar dispositivos dos sistemas de tração e auxiliar do veículo; disponibilizar informações de operação dinâmica do veículo, (como estado de carga do sistema de armazenamento de energia (4), velocidade e posição geográfica do veículo por GPS, potência instantânea gasta no veículo, correntes de consumo e de regeneração de energia cinética em energia elétrica e teia para ajustes de variáveis e manutenção; acessar à internet no interior do veículo; e transmitir e receber dados de controle e monitoramento para uma central de controle, monitoramento e manutenção remota (62) que assessora remotamente a operação e possibilita ações de segurança e de manutenção preventiva e corretiva à distância, em tempo real.System according to claim 12, characterized in that the human-machine interface (19) via the human-machine device (56) connects to a display device (57) which provides the following tasks: turn the vehicle on and off; recognize the driver; trigger and disconnect devices from the vehicle's traction and auxiliary systems; provide dynamic vehicle operation information (such as energy storage system load status (4), GPS vehicle speed and geographical position, instantaneous vehicle power consumption, current consumption and kinetic energy regeneration currents and web for variable setting and maintenance, accessing the internet inside the vehicle, and transmitting and receiving control and monitoring data to a remote control, monitoring and maintenance center (62) that remotely advises the operation and enables safety and security actions. preventive and corrective remote maintenance in real time. 14. Sistema, de acordo com reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dispositivo exibidor (57) é um dispositivo com tela sensível ao toque.System according to claim 13, characterized in that the display device (57) is a touch screen device. 15. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o carregador bidirecional (5): transfere energia da rede elétrica convencional através da interface (12) para o veículo, recarregando o sistema embarcado de armazenamento de energia (4); e transfere energia elétrica do veículo para uma carga externa, proporcionando energia a um consumidor externo não embarcado.System according to claim 1, characterized in that the bidirectional charger (5): transfers power from the conventional mains through the interface (12) to the vehicle by recharging the embedded energy storage system (4) ; and transfers electric power from the vehicle to an external charge, providing power to an unmarked external consumer. 16. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a interface (12) proporciona um sistema de recarregamento de “carga rápida”, em que o sistema embarcado de armazenamento de e-nergia elétrica (4) é recarregado parcialmente através de conexão com ou sem contato elétrico físico, em locais específicos de paradas momentâneas ao longo do trajeto do veículo.System according to claim 15, characterized in that the interface (12) provides a "fast charge" recharge system, wherein the on-board electrical energy storage system (4) is partially recharged. through connection with or without physical electrical contact, at specific locations of momentary stops along the vehicle's path. 17. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto conversor do sistema auxiliar (6) compreende: um conversor auxiliar para 24 V (26), que é um conversor isolado de alta para baixa tensão em corrente contínua e que alimenta sistemas auxiliares convencionais do veículo; uma fonte isolada 24-24 Vcc (27) que atua na redução de ruídos no barramento (10) de baixa tensão em corrente contínua e limita interferências nos sinais de controle dos conversores (26, 28, 29, 30, 31); um conversor para corrente alternada (28) que energiza as to- madas de alimentação de dispositivos de uso pessoal na cabine do veículo; um conversor para bomba hidráulica de direção (29) que energi-za e controla o motor da bomba do sistema hidráulico de direção do veículo; um conversor para o compressor de ar comprimido (30) que e-nergiza e controla o motor do compressor de ar do sistema pneumático do veículo para acionamento de freios mecânicos, portas e suspensão; e um conversor do condicionamento de ar (31) que energiza e controla o motor do compressor do equipamento de condicionamento de ar do veículo; em que a fonte (27) e os conversores (26, 28, 29, 30, 31) possuem inteligências embarcadas (11), garantindo o uso eficiente de energia.System according to Claim 1, characterized in that the auxiliary system converter assembly (6) comprises: a 24 V auxiliary converter (26), which is an isolated high to low voltage direct current converter. and feeding conventional auxiliary vehicle systems; a 24-24 Vdc isolated source (27) that acts to reduce noise in the low voltage dc bus (10) and limits interference with the control signals of the converters (26, 28, 29, 30, 31); an alternating current converter (28) which energizes the power outlets of personal devices in the vehicle cab; a power steering pump converter (29) which energizes and controls the vehicle's power steering pump motor; a compressed air compressor converter (30) which energizes and controls the air compressor motor of the vehicle's pneumatic system for operating mechanical brakes, doors and suspension; and an air conditioning converter (31) which energizes and controls the compressor engine of the vehicle air conditioning equipment; wherein source (27) and converters (26, 28, 29, 30, 31) have embedded intelligences (11), ensuring efficient energy use. 18. Sistema inteligente de gerenciamento de energia para veículo elétríco-híbrido com conexão bidirecional (2) que compreende; o sistema inteligente de gerenciamento de energia para veículo elétrico com conexão bidirecional (1) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17; pelo menos um gerador de energia elétrica embarcado (22, 23, 24, 25) para gerar energia elétrica conforme necessidades de consumo do sistema (2); caracterizado pelo fato de que compreende ainda: um conversor de energia (21) para controlar a operação de pelo menos um gerador de energia elétrica embarcado (22, 23, 24, 25) em estado estacionário com base na troca de fluxo de informações e controle entre uma inteligência (11) e uma interface para conversor de energia (20), em que o uso do sistema de armazenamento de energia (4) é predominante em relação à energia total requerida para a operação do sistema para veículo elétri-co-híbrido com conexão bidirecional (2), representando mais de 50% da e-nergia total embarcada.18. Intelligent power management system for bi-directional hybrid electric vehicle (2) comprising; the intelligent bi-directional electric vehicle power management system (1) as defined in any one of claims 1 to 17; at least one on-board electric power generator (22, 23, 24, 25) to generate electric power according to system consumption needs (2); characterized by the fact that it further comprises: a power converter (21) for controlling the operation of at least one on-board stationary power generator (22, 23, 24, 25) based on information flow exchange and control between an intelligence (11) and an energy converter interface (20), wherein the use of the energy storage system (4) is predominant over the total energy required for the operation of the electric-co-hybrid vehicle system with bi-directional connection (2), representing more than 50% of total embedded e-energy. 19. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que pelo menos um armazenador de energia embarcado (35, 37, 39, 40, 41) é configurado para operar em conjunto com pelo menos um gerador embarcado de energia elétrica (22, 23, 24, 25), em que pelo menos um gerador embarcado de energia elétrica (22, 23) é selecionado a partir do grupo que compreende uma pilha a combustível, um grupo motor-gerador; uma turbina e um painel solar, além de regeneração de energia cinética em energia elétrica.System according to claim 18, characterized in that at least one embedded energy store (35, 37, 39, 40, 41) is configured to operate in conjunction with at least one embedded energy generator ( 22, 23, 24, 25), wherein at least one onboard electric power generator (22, 23) is selected from the group comprising a fuel cell, a motor generator group; a turbine and a solar panel, and regeneration of kinetic energy into electrical energy. 20. Sistema, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a UCPE (3), com base nas condições operacionais instantâneas do veículo e das informações em tempo real dos subsistemas (4, 6, 7, 8, 9, 10, 17) do veículo, proporciona a utilização dos equipamentos geradores de energia embarcados (22, 23, 24, 25) em potência aproximadamente constante.System according to claim 19, characterized in that the UCPE (3), based on the instantaneous operating conditions of the vehicle and the real-time information of the subsystems (4, 6, 7, 8, 9, 10 , 17) of the vehicle, provides the use of the on-board power generating equipment (22, 23, 24, 25) at approximately constant power. 21. Sistema, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que as condições operacionais instantâneas do veículo e das informações em tempo real dos subsistemas (4, 6, 7, 8, 9, 10, 17) do veículo são armazenadas na UCPE (3) através de um controle adaptativo.System according to claim 20, characterized in that the instantaneous operating conditions of the vehicle and the real-time information of the vehicle subsystems (4, 6, 7, 8, 9, 10, 17) are stored in the UCPE (3) through adaptive control. 22. Sistema, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o controle adaptativo é realizado através da comunicação da UCPE (3) com o conversor (21), que estabelece o modo de funcionamento dos geradores de energia (22, 23, 24, 25) no que se refere à potência gerada a bordo, ao estado de carga do sistema de armazenamento de energia (4) e à carga demandada.System according to claim 21, characterized in that the adaptive control is performed by communicating the CPU (3) with the converter (21), which establishes the mode of operation of the power generators (22, 23 24, 25) as regards the on-board generated power, the load state of the energy storage system (4) and the load demanded. 23. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que, quando o sistema de armazenamento de energia (4) está com carga completa, a energia gerada através do processo de regeneração pelo motor elétrico de tração (8) é direcionada através do barramento (10) para; alimentar demandas de carga do sistema auxiliar; alimentar o motor elétrico (87) do grupo motor-gerador; produzir e armazenar ar comprimido a bordo; e converter energia elétrica em energia térmica, que é armazenada em fonte fria e contribui para a operação eficiente do sistema de condicionamento de ar do veículo.System according to Claim 18, characterized in that when the energy storage system (4) is fully charged, the energy generated by the regeneration process by the electric drive motor (8) is directed through the bus (10) to; feed load demands of the auxiliary system; power the electric motor (87) of the generator set; produce and store compressed air on board; and convert electrical energy to thermal energy, which is stored in a cold source and contributes to the efficient operation of the vehicle's air conditioning system. 24. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que: pelo menos um gerador embarcado de energia elétrica (22, 23, 24, 25) é um gerador (69) que compreende uma pilha a combustível; e o conversor de energia é um conversor específico para gerador com pilhas a combustível (76), comandado pela UCPE (3) através da interface (20) para gerenciar o gerador (69) através das inteligências (11), mantendo uma pilha a combustível operando em uma faixa de operação em potência constante (124), em que uma faixa (124) está em um nível de eficiência constante (123) e é determinada pela UCPE (3) entre as potências mínima (125) e máxima (126) da pilha a combustível; e em que a pilha a combustível (69) é alimentada com um combustível armazenado a bordo, dentre: hidrogênio (72), etanol, metanol, gás natural, biogases, gases ricos em metano e outros hidrocarbonetos, diesel e gasolina.A system according to claim 18, characterized in that: at least one onboard electric power generator (22, 23, 24, 25) is a generator (69) comprising a fuel cell; and the power converter is a fuel cell generator specific converter (76), controlled by UCPE (3) via interface (20) to manage the generator (69) through the intelligences (11) while maintaining a fuel cell operating in a constant power operating range (124), where a range (124) is at a constant efficiency level (123) and is determined by UCPE (3) between minimum (125) and maximum (126) the fuel cell; and wherein the fuel cell (69) is fed with a fuel stored on board, such as hydrogen (72), ethanol, methanol, natural gas, biogases, methane-rich gases and other hydrocarbons, diesel and gasoline. 25. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que: pelo menos um gerador embarcado de energia elétrica (22, 23, 24, 25) é um gerador (84) que compreende um motor a combustão interna (85), alimentado por combustível (86) para acionar o motor-gerador elétrico (87); o conversor de energia é um conversor específico para gerador com grupo motor-gerador (88), comandado pela UCPE (3) através da interface (20) para gerenciar o gerador (84) através das inteligências (11, 89), mantendo um motor a combustão interna (85) operando ao longo de sua curva de melhor eficiência energética (91), que tem curvas de isoeficiência (92), que definem uma região de melhor eficiência energética (93) do motor a combustão interna (85); em que: o conhecimento da região de melhor eficiência energética (93) é utilizado para determinar a rotação nominal do motor-gerador elétrico (87) para que opere na região plana da sua curva de torque (94), com uma potência predeterminada (95), seguindo a curva de melhor eficiência (96) do motor-gerador elétrico (87), sob comando da UCPE (3), que implementa ló- gíca de operação preestabelecida; e em que o combustível (86) que alimenta o motor a combustão interna (85) é selecionado do grupo que compreende: etanol, gás natural, bio-gãs, diesel, biodiesel, gasolina e metanol e suas combinações.System according to claim 18, characterized in that: at least one on-board electric power generator (22, 23, 24, 25) is a generator (84) comprising an internal combustion engine (85) , fueled (86) to drive the electric motor generator (87); The power converter is a generator-specific converter with generator set (88), commanded by UCPE (3) through interface (20) to manage generator (84) through intelligences (11, 89), keeping a motor internal combustion (85) operating along its best energy efficiency curve (91), which has isoefficiency curves (92), which define a region of best energy efficiency (93) of the internal combustion engine (85); where: knowledge of the best energy efficiency region (93) is used to determine the nominal rotation of the electric motor generator (87) to operate in the flat region of its torque curve (94) with a predetermined power (95). ), following the best efficiency curve (96) of the electric motor generator (87), under the command of UCPE (3), which implements pre-established logic of operation; and wherein the fuel (86) fueling the internal combustion engine (85) is selected from the group comprising: ethanol, natural gas, bio-gas, diesel, biodiesel, gasoline and methanol and combinations thereof. 26. Sistema, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o motor-gerador elétrico (87) é um motor assíncrono do tipo motor de indução convencional que opera como gerador.System according to Claim 25, characterized in that the electric generator motor (87) is a conventional induction motor-type asynchronous motor operating as a generator. 27. Sistema inteligente de gerenciamento de energia para um gerador de energia (34) que compreende: um sistema embarcado de armazenamento de energia (4) para armazenar a energia elétrica a bordo do sistema (34); um carregador bidirecional (5) que, através de uma interface (12), recarrega o sistema embarcado de armazenamento de energia elétrica (4) e supre energia elétrica para pelo menos um dentre uma rede e um sistema consumidor de energia; um conjunto conversor do sistema auxiliar (6) que compreende uma pluralidade de conversores do sistema auxiliar do sistema (34); e um barramento elétrico (10) que realiza conexões elétrico-eietrônicas com: o sistema embarcado de armazenamento de energia (4), o carregador bidirecional (5), o conjunto conversor do sistema auxiliar (6) e um conversor de energia (21, 76, 88); em que o barramento elétrico (10) possui um sistema de proteção e monitoramento do barramento (17), que é responsável pela proteção do sistema elétrico do barramento (10), garantindo segurança de operação, e o sensoriamento de dados para controle; caracterizado pelo fato de que compreende ainda: uma unidade de controle principal de energia (UCPE) (3) para controlar, monitorar, adquirir dados, efetuar comunicação e gerenciar a e-nergia a bordo do sistema (34), em que: a UCPE (3) proporciona fluxo de informações e controle entre: (a) o conjunto conversor do sistema auxiliar (6) e uma interface (14) para o conjunto conversor do sistema auxiliar (6); (b) o carregador bidírecional (5) e uma interface (15) para o carregador bidirecíonal (5); (c) o sistema de armazenamento de energia (4) e uma interface (16) para o sistema de armazenamento de energia (4); (d) um sistema de proteção e monitoramento do barramento (17) e uma interface (18) para o sistema de proteção e monitoramento do barramento (17); e (e) dispositivos para comunicações internas e externas ao sistema (34) e uma interface homem-máquina (19).27. Intelligent power management system for a power generator (34) comprising: an embedded energy storage system (4) for storing electrical energy on board the system (34); a bi-directional charger (5) which, via an interface (12), recharges the embedded electrical energy storage system (4) and supplies electrical energy to at least one of a network and an energy consuming system; an auxiliary system converter assembly (6) comprising a plurality of system auxiliary system converters (34); and an electrical bus (10) which makes electrical and electronic connections to: the embedded energy storage system (4), the bidirectional charger (5), the auxiliary system converter assembly (6) and a power converter (21, 76, 88); wherein the electrical bus (10) has a bus protection and monitoring system (17), which is responsible for protecting the electrical bus system (10), ensuring safe operation, and data sensing for control; characterized by the fact that it further comprises: a main power control unit (UCPE) (3) to control, monitor, acquire data, communicate and manage e-energy on board system (34), in which: the UCPE (3) provides information and control flow between: (a) the auxiliary system converter assembly (6) and an interface (14) for the auxiliary system converter assembly (6); (b) the bidirectional charger (5) and an interface (15) for the bidirectional charger (5); (c) the energy storage system (4) and an interface (16) for the energy storage system (4); (d) a busbar protection and monitoring system (17) and an interface (18) for the busbar protection and monitoring system (17); and (e) devices for internal and external system communications (34) and a human machine interface (19). 28. Método para gerenciar energia em um sistema inteligente de gerenciamento de energia (2, 34), que compreende as etapas de: monitorar, através da UCPE (3), as condições operacionais instantâneas do sistema (2, 34) e as informações em tempo real dos seguintes subsistemas: sistema embarcado de armazenamento de energia (4), conjunto conversor do sistema auxiliar (6), barramento elétrico (10), sistema de proteção e monitoramento do barramento (17), e conversor de energia (21, 76, 88); armazenar as informações em tempo real na UCPE (3) através de controle adaptativo, realizado pela UCPE (3) através do monitoramento do estado de carga do sistema de armazenamento de energia (4), com base no histórico de consumo; caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de: determinar, através da UCPE (3) e a partir das informações armazenadas nela, os fluxos de potência e energia através do barramento (10) para os diferentes subsistemas consumidores de energia e armazenadores a bordo do sistema (2, 34), de modo a impedir que um gerador de energia elétrica (22, 23, 24, 25, 69, 84) atenda a situações de demandas diretas dos subsistemas consumidores de energia, funcionando em potência aproximadamente constante para satisfazer as condições de operação de melhor eficiência energética do gerador (22, 23, 24, 25, 69, 84).28. Method for managing power in an intelligent power management system (2, 34), comprising the steps of: monitoring, through the UCPE (3), the instantaneous operating conditions of the system (2, 34) and the information in real time of the following subsystems: embedded energy storage system (4), auxiliary system converter assembly (6), electrical bus (10), bus protection and monitoring system (17), and power converter (21, 76 , 88); store real-time information in the CPU (3) through adaptive control performed by CPU (3) by monitoring the state of charge of the energy storage system (4), based on the consumption history; characterized by the fact that it further comprises the step of: determining, through the UCPE (3) and from the information stored therein, the power and energy flows through the bus (10) for the different energy consuming subsystems and onboard storage of the system (2, 34) to prevent an electric power generator (22, 23, 24, 25, 69, 84) from meeting the direct demands of the power consuming subsystems operating at approximately constant power to satisfy operating conditions for better generator energy efficiency (22, 23, 24, 25, 69, 84). 29. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que a etapa de monitorar compreende ainda monitorar as condi- ções operacionais instantâneas do sistema (2) e as informações em tempo real do conversor de tração (7), do motor elétrico de tração (8) e do algoritmo (9>-Method according to claim 28, characterized in that the monitoring step further comprises monitoring the instantaneous operating conditions of the system (2) and the real-time information of the traction converter (7) of the motor. traction drive (8) and algorithm (9> - 30. Método para controlar o funcionamento de um gerador de energia (22, 23, 24, 25, 69, 84) que compreende as etapas de: detectar, através de uma unidade de controle principal de energia (UCPE) (3), e com base no padrão de consumo de carga (63) de um subsistema consumidor, pelo menos um dentre o decaimento do estado de carga do sistema de armazenamento (4) de modo contínuo (64) seguido de estabilização cíclica desse estado de carga (65) e o decaimento controlado (66); e caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de: proporcionar, através de um conversor de energia que opera em condições de melhor eficiência energética (21, 76, 88), que o gerador de e-nergia (22, 23, 24, 25, 69, 84) inicie a operação em uma rampa crescente de potência (67) para atingir e manter-se em um nível preestabelecido de potência (68), em que este nível é mantido aproximadamente constante e em que a operação tem uma duração que é calculada com base no consumo de energia real médio e no estado de carga instantâneo do sistema de armazenamento de energia embarcado (4).30. A method for controlling the operation of a power generator (22, 23, 24, 25, 69, 84) comprising the steps of: detecting through a main power control unit (UCPE) (3), and based on the load consumption pattern (63) of a consumer subsystem, at least one of the continuous storage system (4) load state decay (64) followed by cyclic stabilization of that load state (65) and controlled decay (66); and characterized by the fact that it further comprises the step of: providing, through an energy converter operating under conditions of better energy efficiency (21, 76, 88), that the e-energy generator (22, 23, 24, 25, 69, 84) commence operation on an increasing power ramp (67) to achieve and maintain a preset power level (68), wherein this level is kept approximately constant and the operation has a duration which is calculated based on the average real energy consumption and instantaneous charge state of the embedded energy storage system (4). 31. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que o gerador de energia (22, 23, 24, 25, 69, 84) é um gerador (69) que compreende uma pilha a combustível.Method according to claim 30, characterized in that the power generator (22, 23, 24, 25, 69, 84) is a generator (69) comprising a fuel cell. 32. Método, de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que a etapa de proporcionar compreende ainda determinar que a pilha a combustível opere em um nível de eficiência constante (123) dentro de uma faixa de operação em potência constante (124), que é determinada pela UCPE (3) entre as potências mínima (125) e máxima (126) da pilha a combustível.The method of claim 31, wherein the step of providing further comprises determining that the fuel cell operates at a constant efficiency level (123) within a constant power operating range (124). , which is determined by the CPU (3) between the minimum (125) and maximum (126) powers of the fuel cell. 33. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que o gerador de energia (22, 23, 24, 25, 69, 84) compreende um motor a combustão interna (85).A method according to claim 30, characterized in that the power generator (22, 23, 24, 25, 69, 84) comprises an internal combustion engine (85). 34. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que a etapa de proporcionar compreende ainda: determinar que o motor a combustão interna (85) opere em sua curva de melhor eficiência energética (91); definir, através da UCPE (3), que implementa lógica de operação preestabelecida, a partir das curvas de isoeficiência (92), a curva de melhor eficiência energética (91) do motor a combustão interna (85), e uma região de melhor eficiência energética (93) do motor a combustão interna (85), determinar, a partir da região (93), que o motor-gerador elétrico (87) opere na região plana da sua curva de torque (94), com uma potência predeterminada (95), seguindo a curva de melhor eficiência (96) do motor-gerador elétrico (87).A method according to claim 33, characterized in that the step of providing further comprises: determining that the internal combustion engine (85) operates at its best energy efficiency curve (91); define, through UCPE (3), which implements pre-established operating logic, based on the isoefficiency curves (92), the best energy efficiency curve (91) of the internal combustion engine (85), and a region of better efficiency. (93) of the internal combustion engine (85), determine from region (93) that the electric generator motor (87) operates in the flat region of its torque curve (94) with a predetermined power ( 95), following the best efficiency curve (96) of the electric motor generator (87).
BR102012027618A 2012-10-26 2012-10-26 intelligent power management systems for bi-directional electric and hybrid electric vehicles, intelligent power management system for a power generator, method for managing power in an intelligent power management system and method for controlling the operation of a generator power. BR102012027618A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BR102012027618A BR102012027618A2 (en) 2012-10-26 2012-10-26 intelligent power management systems for bi-directional electric and hybrid electric vehicles, intelligent power management system for a power generator, method for managing power in an intelligent power management system and method for controlling the operation of a generator power.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BR102012027618A BR102012027618A2 (en) 2012-10-26 2012-10-26 intelligent power management systems for bi-directional electric and hybrid electric vehicles, intelligent power management system for a power generator, method for managing power in an intelligent power management system and method for controlling the operation of a generator power.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BR102012027618A2 true BR102012027618A2 (en) 2016-09-20

Family

ID=56958529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR102012027618A BR102012027618A2 (en) 2012-10-26 2012-10-26 intelligent power management systems for bi-directional electric and hybrid electric vehicles, intelligent power management system for a power generator, method for managing power in an intelligent power management system and method for controlling the operation of a generator power.

Country Status (1)

Country Link
BR (1) BR102012027618A2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015123737A1 (en) Smart energy management systems for electric and hybrid electric vehicles with bidirectional connection, smart energy management system for an energy generator, method for managing energy in a smart energy management system and method for controlling the operation of an energy generator
ES2389990T3 (en) Vehicle system, and method
US10240847B1 (en) Efficient electric trailer refrigeration system
EP1883552B1 (en) Plug-in hybrid vehicle with fast energy storage
Zhao et al. Energy storage system for a port crane hybrid power-train
US20130241485A1 (en) Grid tie system and method
US20200254888A1 (en) System And Method Of Hybrid Fast Electric Vehicle Charging Utilizing Efficient Hydraulic Energy Storage And Regeneration
CN209552964U (en) Extended-range mobile power vehicle
CN202080273U (en) Energy management system of battery electric vehicle
CA3125427A1 (en) Hybrid hydrogen power module
CN110370951B (en) Electric car power supply control method and system and electric car
CN101947922A (en) Multi-power source automobile electric propulsion system and control method thereof
Kanellos et al. Toward Smart Green Seaports: What should be done to transform seaports into intelligent and environment-friendly energy systems?
WO2014031099A1 (en) Vehicle powertrain and method
BR102012027618A2 (en) intelligent power management systems for bi-directional electric and hybrid electric vehicles, intelligent power management system for a power generator, method for managing power in an intelligent power management system and method for controlling the operation of a generator power.
CN215244296U (en) Diesel oil extended-range electric light truck overall arrangement structure
Zhao et al. Study and simulation of on-board energy saving system with electric double layer capacitor of railway vehicle
CN114285146A (en) Hybrid power supply system and refrigerated transport equipment
CN203766545U (en) Whole car control system for pure electric passenger car
Salisbury et al. Detailed Design of a Fuel Cell Plug-in Hybrid Electric Vehicle
Bravo et al. The influences of energy storage and energy management strategies on fuel consumption of a fuel cell hybrid vehicle
CN107757340A (en) A kind of distributed increasing journey dynamical system and passenger car
US11801767B2 (en) Control of vehicle and home energy storage systems
Yang et al. Coordination Control for a PEMFC-Battery-Supercapacitor Hybrid Tramway
US20230182587A1 (en) Current control during dc fast charging

Legal Events

Date Code Title Description
B03A Publication of an application: publication of a patent application or of a certificate of addition of invention
B06F Objections, documents and/or translations needed after an examination request according art. 34 industrial property law
B06V Preliminary requirement: requests without searches performed by other patent offices: suspension of the patent application procedure
B08F Application fees: dismissal - article 86 of industrial property law

Free format text: REFERENTE A 8A ANUIDADE.

B11B Dismissal acc. art. 36, par 1 of ipl - no reply within 90 days to fullfil the necessary requirements