BR102014006100A2 - aparelho e veículo - Google Patents

Abstract

"aparelho e veículo" trata-se um aparelho inclui ao menos uma fonte de energia e um sistema de acionamento acoplado a ao menos uma fonte de energia. o sistema de acionamento converte a energia elétrica recebida a partir da ao menos uma fonte de energia e fornece energia elétrica convertida para acionar ao menos uma carga. o sistema de acionamento inclui um primeiro conversor, um segundo conversor, e um primeiro módulo de comutação acoplado a saídas do primeiro e segundo conversor. quando o aparelho está operando sob um primeiro modo, o primeiro módulo de comutação é comutado para assumir um primeiro estado para permitir que uma primeira energia elétrica de saída fornecida a partir do primeiro conversor e uma segunda energia elétrica de saída fornecida a partir do segundo conversor sejam combinadas para acionar uma primeira carga com a energia elétrica de saída combinada.

Description

“APARELHO E VEÍCULO” Antecedentes [001] As modalidades da descrição referem-se geralmente a sistemas de acionamento elétrico aperfeiçoados, usados em aparelhos, tais como veículos elétricos.

[002] Os veículos sâo máquinas móveis que são projetadas e usadas para o transporte de passageiros e/ou cargas de um lugar para o outro. Os exemplos dos veículos podem incluir bicicletas, carros, caminhões, locomotivas, tratores, ônibus, barcos e aeronaves. Tradicionalmente, ao menos alguns destes veículos são alimentados por motores, tais como motores de combustão interna. Os motores de combustão interna podem operar mediante a queima de combustíveis, tais como diesef, gasolina e gás natural, para fornecer energia necessária a fim de acionar o movimento dos veículos. No entanto, com as crescentes preocupações em relação à escassez, custo e impacto ambiental em associação com o uso do diesel, gasolina e gás natural, interesses crescentes têm surgido para se desenvolver veículos alimentados por eletricidade, tais como veículos completamente/somente elétricos, veículos elétricos híbridos (por exemplo, integração de uma bateria e motor de combustão interna), e veículos elétricos híbridos conectáveis.

[003] Ao menos alguns dos veículos alimentados por eletricidade são dotados de dois conjuntos de motores elétricos. Um consiste no motor elétrico de tração que é usado para fornecer potência de tração para acionar o movimento do veículo. O outro consiste no motor elétrico auxiliar que é usado para fornecer potência de acionamento para executar diversas tarefas, tais como levantamento de cargas, lavrar a terra e descarte de materiais. Tipicamente, o motor elétrico de tração é alimentado por um primeiro conversor (por exemplo, um inversor), e a energia elétrica de saída do primeiro conversor é regulada por um controlador de motor de tração. O motor elétrico auxiliar á alimentado por um segundo conversor (por exemplo, um inversor), e a energia elétrica de saída do segundo conversor é regulada por um controlador de motor auxiliar que é independente do controlador de motor de tração. Devido a estas configurações de controlador separado, o primeiro conversor e o controlador de motor de tração deveríam ser projetados para fornecer energia elétrica de saída desejada de tal moco que o motor de tração possa ser operado para fornecer potência de tração de saída máxima para acionar o movimento do veículo. Semelhantemente, o segundo conversor e o controlador de motor auxiliar deveríam ser projetados para fornecer energia elétrica de saída desejada de tal modo que o motor auxiliar possa fornecer torque de saída máximo para executar determinadas tarefas. No entanto, em operações normais dos veículos elétricos, o motor elétrico de tração e o motor elétrico auxiliar tipicamente não são operados para fornecer sua energia elétrica de salda máxima simultaneamente. Deste modo, na maioria dos casos, a capacidade total do sistema de acionamento elétrico que consiste no primeiro conversor, no controlador de motor de tração, no segundo conversor e no controlador de motor auxiliar não é suficíentemente explorada. (004] Portanto, é desejável fornecer veículos elétricos com sistema de acionamento elétrico aperfeiçoado.

Breve descrição [005] De acordo com um aspecto da presente descrição, é fornecido um aparelho, O aparelho inclui ao menos uma fonte de energia e um sistema de acionamento acoplado a ao menos uma fonte de energia. O sistema de acionamento é configurado para converter energia elétrica recebida a partir da ao menos uma fonte de energia e fornecer energia elétrica convertida para acionar ao menos uma carga. O sistema de acionamento inclui um primeiro conversor, um segundo conversor e um primeiro módulo de comutação acoplado a uma saída do primeiro conversor e uma saída do segundo conversor. Quando o aparelho está operando sob um primeiro modo, o primeiro módulo de comutação é comutado para assumir um primeiro estado para permitir que uma primeira energia elétrica de saída fornecida a partir do primeiro conversor e uma segunda energia elétrica de saída fornecida a partir do segundo conversor sejam combinadas para acionar uma primeiro carga com a energia elétrica de saída combinada.

[006] De acordo com outro aspecto da presente descrição, é fornecido um veículo. O veículo inclui um primeiro conversor de corrente direta (DC) para corrente alternada (AC), um segundo conversor de DC para AC, um controlador, um primeiro motor elétrico e um segundo motor elétrico. O controlador é acoplado ao primeiro conversor de DC para AC e ao segundo conversor de DC para AC. O controlador é configurado para enviar respectivos sinais de controle para o primeiro e segundo conversor de DC para AC para possibilitar que o primeiro e segundo conversor de DC para AC executem a conversão de energia. O primeiro motor elétrico é acoplado ao primeiro conversor de DC para AC. O segundo motor elétrico é acoplado ao segundo conversor de DC para AC. Quando o veículo está operando sob um primeiro modo, o primeiro motor elétrico e o segundo motor elétrico são separadamente alimentados pelo primeiro e segundo conversor de DC para AC. Quando o veículo está operando sob um segundo modo, o primeiro motor elétrico é alimentado tanto pelo primeiro como pelo segundo conversor de DC para AC, e o segundo motor elétrico não está operando.

[007] De acordo com mais outro aspecto da presente descrição, é fornecido outro veículo. O veículo inclui um primeiro conversor, um segundo conversor, um terceiro conversor, um controlador, um primeiro motor elétrico e um segundo motor elétrico. O controlador é acoplado ao primeiro, segundo e terceiro conversor. O controlador é configurado para enviar respectivos sinais de controle para o primeiro, segundo e terceiro conversor para possibilitar que o primeiro, segundo e terceiro conversor executem a conversão de energia. O primeiro motor elétrico é acoplado ao primeiro conversor. O segundo motor elétrico é acoplado ao segundo conversor. O terceiro conversor é configurado para suprir seietívamente energia elétrica para o primeiro motor elétrico ou o segundo motor elétrico dependendo do modo de operação do veículo.

Desenhos |008] Estas e outras características, aspectos e vantagens da presente descrição serão melhor compreendidas quando a seguinte descrição detalhada é fida com referência aos desenhos em anexo, nos quais os caracteres similares representam partes similares por todos os desenhos, em quei A Figura 1 é um diagrama esquemático de um veículo de acordo com uma modalidade exemplificadora da presente descrição; A Figura 2 é um diagrama esquemático do veículo mostrado na Figura 1 operando em um primeiro modo de acordo com uma modalidade exemplificadora da presente descrição; A Figura 3 é um diagrama esquemático do veículo mostrado na Figura 1 operando em um segundo modo de acordo com uma modalidade exemplificadora da presente descrição; A Figura 4 é um diagrama esquemático de um veículo de acordo com outra modalidade exemplificadora da presente descrição; A Figura 5 é um diagrama esquemático de um veículo de acordo com outra modalidade exemplificadora da presente descrição; A Figura 6 é um diagrama esquemático de um veículo de acordo com outra modalidade exemplificadora da presente descrição; A Figura 7 ê um diagrama esquemático do veículo mostrado na Figura 6 operando em um primeiro modo de acordo com uma modalidade exemplificadora da presente descrição; A Figura 8 é um diagrama esquemático do veículo mostrado na Figura 6 operando em um segundo modo de acordo com uma modalidade exemplificadora da presente descrição; A Figura 9 é um diagrama esquemático do veículo mostrado na Figura 8 operando em um terceiro modo de acordo com uma modalidade exemplificadora da presente descrição; A Figura 10 é um diagrama esquemático de um veículo de acordo com outra modalidade exemplificadora da presente descrição; e A Figura 11 é um diagrama esquemático de um veículo de acordo com outra modalidade exemplificadora da presente descrição.

Descrição detalhada [009] As modalidades apresentadas no presente documento se referem geralmente a um sistema de acionamento elétrico aperfeiçoado usado em veículos. O sistema de acionamento elétrico usado nos veículos pode ser configurado para acionar ao menos um motor de tração e ao menos um motor auxiliar. Em algumas modalidades, o sistema de acionamento elétrico pode incluir ao menos um primeiro conversor e um segundo conversor. O primeiro conversor é especificamente projetado para fazer sua energia elétrica de saída máxima menor do que a energia elétrica que o motor de tração necessita para fornecer torque de tração de saída máximo. Como tal, em alguns modos de operação, quando se deseja que o motor de tração forneça o torque de tração de saída máximo, o segundo conversor pode ser controlado para fornecer energia elétrica suplementar, a qual é combinada com a energia elétrica de saída fornecida a partir do primeiro conversor. Em algumas modalidades, ao menos um meio de combinação é empregado para combinar seletivamente a energia elétrica de saída fornecida a partir do primeiro e segundo conversor. Mais especificamente, em alguns modos de operação, o meio de combinação pode ser operado para assumir um primeiro estado para estabelecer trajetória de transmissão de energia entre o segundo conversor e o motor de tração para permitir que tanto o primeiro como o segundo conversor supre energia elétrica para o motor de tração. Em alguns outros modos de operação, o meio de combinação pode ser operado para assumir um segundo estado para interromper ou terminar a trajetória de transmissão de energia entre o segundo conversor e o motor de tração para permitir que o motor de tração seja somente alimentado pelo primeiro conversor.

[010] Em algumas modalidades, o sistema de acionamento elétrico pode incluir adicionaímente um terceiro conversor. Nas configurações de três conversores, o segundo conversor pode ser especifica mente projetado para fazer com que sua energia elétrica de saída máxima seja menor do que a energia elétrica que o motor auxiliar necessita para fornecer um torque de saída máximo. Quando se deseja que o motor auxiliar seja operado para fornecer o torque de saída máximo, a energia elétrica fornecida a partir do segundo conversor e do terceiro conversor pode ser combinada e a energia elétrica combinada é suprida para o motor auxiliar. Semelhantemente, outro meio de combinação pode ser operado para estabelecer ou terminar a trajetória de transmissão elétrica entre o terceiro conversor e o motor auxiliar para possibilitar ou desabííitar a transferência de energia entre o terceiro conversor e o motor auxiliar.

[011] A presente descrição pode alcançar diversos efeitos técnicos ou vantagens técnicas. Um consiste no fato de que para o mesmo motor de tração e/ou motor auxiliar com a capacidade de ter uma determinada potência de motor, ao menos um dentre o primeiro conversor e o segundo conversor pode ser projetado para ter menos capacidade de energia elétrica de saída em comparação com os conversores convencionais. Q projeto do primeiro e segundo conversor de energia com menos capacidade de energia elétrica de saída pode permitir que um sistema de acionamento elétrico de custo eficaz seja fornecido. Outros efeitos técnicos ou vantagens técnicas se tornarão evidentes para os elementos versados na técnica mediante a referência às descrições detalhadas fornecidas no presente documento e aos desenhos em anexo.

[012] Em um esforço para fornecer uma descrição concisa destas modalidades, nem todas as características de uma implantação real são descritas na uma ou mais modalidades específicas. Deve-se observar que no desenvolvimento de qualquer tal implantação real, conforme em qualquer projeto de engenharia ou projeto de produto, inúmeras decisões específicas de implantação precisa ser feita para se alcançar os objetivos dos desenvolvedores, tais como conformidade com as restrições relacionadas ao sistema e relacionadas ao negócio, as quais variam de uma implantação para outra. Além disso, deve-se observar que tai esforço de desenvolvimento podería ser complexo e demorado, mas seria, no entanto, uma tarefa de rotina do projeto, fabricação e produção para os elementos versados na técnica com o benefício desta descrição.

[013] Exceto onde definido em contrário, os termos técnicos e científicos usados no presente documento têm o mesmo significado conforme é de entendimento comum por um elemento versado na técnica a qual esta descrição pertence. Os termos “primeiro”, “segundo”, e similares, para uso no presente documento, não denotam qualquer ordem, quantidade, ou importância, mas são, de preferência, usados para distinguir um elemento de outro. Além disso, os termos “um” e “uma” não denotam uma limitação de quantidade, mas denotam, de preferência, a presença de ao menos um dos itens mencionados. O termo “ou" se destina a ser inclusivo e se refere a qualquer um, vários ou todos os itens relacionados. O uso de “inclui”, “compreende” ou “tem", e variações dos mesmos, no presente documento, é destinado a abranger os itens relacionados posteriormente e equivalentes dos mesmos» assim como itens adicionais. Os termos “conectado" e “acoplado” não são limitados a acoplamentos ou conexões físicas ou mecânicas, e podem incluir acoplamentos ou conexões elétricas, se diretas ou indiretas. Os termos “circuito”, “conjunto de circuito” e “controlador" podem incluir um único componente ou uma pluralidade de componentes, os quais são componentes ativos e/ou passivos e podem ser opcionalmente conectados ou de outra forma acoplados em conjunto para fornecer a função descrita.

[014] Com referência agora aos desenhos, primeiramente se referindo à Figura 1» na qual é mostrado um diagrama esquemático de um veículo 100 de acordo com uma modalidade exemplificadora da presente descrição. Para uso no presente documento, o “veículo” pode ser quaisquer máquinas móveis adequadas que são projetadas e usadas para o transporte de passageiros e/ou cargas de um lugar para o outro. Os exemplos dos veículos podem incluir bicicletas, carros, caminhões, locomotivas, tratores, ônibus, barcos e aeronaves. Em algumas modalidades da presente descrição, o veículo 100 pode ser configurado para utilizar motores elétricos para fornecer força de acionamento a fim de acionar o movimento do veículo e/ou executar tarefas específicas. Por exemplo, em algumas modalidades, o veículo 100 pode ser um trator elétrico que pode ser dotado de um motor de tração e um motor de tomada de força (PIO). Em outras modalidades» o veículo 100 também pode incluir uma empilhadeira.

[015] Conforme mostrado na Figura 1» o veículo 100 pode incluir um sistema de acionamento elétrico 106 que é acoplado entre uma fonte de energia 102 e um sistema de carga 20. Em um aspecto, quando o veículo 100 está operando em um modo de acionamento, o sistema de acionamento elétrico 106 é configurado para receber energia elétrica de entrada fornecida a partir da fonte de energia 102 e fornecer energia elétrica de saída convertida a partir da energia elétrica de entrada para acionar o sistema de carga 20. Em outro aspecto, quando o sistema de carga 20 está operando em um modo regenerativo ou está freando, o sistema de acionamento elétrico 106 pode ser adicionalmente configurado para converter a energia elétrica regenerativa fornecida a partir do sistema de carga 20 para uma energia elétrica recuperável. Em uma modalidade, a energia elétrica recuperável pode ser usada para carregar a fonte de energia 102. Em outras modalidades, a energia elétrica recuperável pode ser usada para outros propósitos, tais como aquecimento.

[016] Em algumas modalidades, a energia elétrica de entrada fornecida a partir da fonte de energia 102 pode incluir uma energia de corrente direta (DC), uma energia de corrente alternada (AC), e uma combinação das mesmas. Por exemplo, em algumas modalidades, uma ou mais baterias ou conjuntos de bateria, que incluem, mas não se limitam a, baterias de chumbo ácido, baterias de níquel cádmio (NiCd), baterias de níquel hidreto metálico (NiMH), baterias de íon de lítio, e baterias de polímero de lítío, etc., podem ser usadas para fornecer energia DC para o sistema de acionamento elétrico 106. Em outras modalidades, combustível de hidrogênio, biocombustível, gás natural, células de combustível, volantes, uma combinações dos mesmos, e qualquer outro meio de suprimento de energia pode ser usado para fornecer energia elétrica para o sistema de acionamento elétrico 102.

[017] Em algumas modalidades, a fonte de energia 102 pode ser um dispositivo embutido que é integrado com o veículo 100. Em outras modalidades, a fonte de energia 102 pode ficar localizada fora do veículo 100. Por exemplo, o veículo 100 pode ser dotado de uma interface de energia embutida (não mostrada) que pode ser eletricamente acoplada a uma rede elétrica. A interface de energia embutida pode ser configurada para receber energia elétrica a partir da rede elétrica e converter a energia elétrica recebida em uma forma adequada (por exemplo, uma energia DC), a qual é suprida para o sistema de acionamento elétrico 100. A interface de energia embutida também pode ser configurada para carregar a fonte de energia 102 quando a energia armazenada na fonte de energia 102 está ao menos parcialmente esgotada. Ainda em algumas modalidades, a fonte de energia 102 pode ser uma combinação de um dispositivo de armazenamento de energia embutido e uma interface de energia embutida que é capaz de se acoplar eletricamente a uma fonte de energia externa para receber energia elétrica a partir da fonte de energia externa.

[018] Adicionalmente com referência à Figura 1, na modalidade ilustrada, a energia elétrica de entrada fornecida a partir da fonte de energia 102 é uma energia elétrica DC. A energia elétrica DC é liberada para o sistema de acionamento elétrico 108 através de uma primeira linha elétrica 122 e uma segunda linha elétrica 124 acopladas entre a fonte de energia 102 e o sistema de acionamento elétrico 106. Em algumas modalidades, um enlace de DC 104 é acoplado entre a fonte de energia 102 e o sistema de acionamento elétrico 106. O enlace de DC 104 pode incluir um ou mais capacitores que podem ser acoplados em série ou em paralelo. O enlace de DC 104 pode ser configurado para filtrar a energia elétrica DC a partir da fonte de energia 102 e fornecer energia elétrica DC com uma tensão constante para o sistema de acionamento elétrico 106. Para facilitar a descrição, o enlace de DC 104 é mostrado como um elemento externo do sistema de acionamento elétrico 106. No entanto, em algumas modalidades, o enlace de DC 104 pode ser integrado dentro do sistema de acionamento elétrico 106.

[019] Adícionalmente com referência à Figura 1, o sistema de acionamento elétrico 106 pode incluir um primeiro conversor 110, um segundo conversor 112, um controlador 108, um primeiro módulo de comutação 114 e um segundo módulo de comutação 116. Na modalidade ilustrada, o primeiro conversor 110 e o segundo conversor 112 são comumente acoplado a fonte de energia 102 através do enlace de DC 104. Os dois conversores 110» 112 são supridos com a mesma energia elétrica de entrada a partir da fonte de energia 102. O primeiro conversor 110 e o segundo conversor 112 podem ser dispostos para terem a mesma configuração ou configurações diferentes. Por exemplo, em algumas modalidades, tanto o primeiro com o segundo conversor 110, 112 são dispostos para terem configurações em ponto completo. Conforme mostrado na Figura 1, cada um dentre o primeiro e segundo conversor 110, 112 inclui seis comutadores que podem ser ligados e/ou desligados para executar a conversão de energia de acordo com os sinais de controle supridos a partir do controlador 108. Para uso no presente documento, os comutadores que podem ser ligados e/ou desligados para executar a conversão de energia podem incluir qualquer tipo adequado de dispositivos de comutação à base de semicondutor, tais como transistores bipoíares de porta isolada (IGBTs), tiristores comunicados por porta (GCTs), transistores de efeito de campo de semicondutor de óxido de metal (MOSFETs), e dispositivos à base de carboneto de silício (SiC). Em outras modalidades, o primeiro e segundo conversor 110, 112 podem ser dispostos para terem outras configurações, tais como topologia de multinível, topologia ligada a ponto neutro (NPC), topologia de capacitor flutuante e topologia de ponte em H.

[020] Ainda com referência à Figura 1, o primeiro conversor 110 pode ser configurado para executar a conversão de energia unidirecional ou btdirecíonal. Na modalidade ilustrada, o primeiro conversor 110 pode compreender um conversor de DG-AC trifásico (também mencionado como um inversor trifásico). O primeiro conversor 110 é configurado para converter a energia elétrica DC de entrada recebida a partir da fonte de energia 102 para a primeira energia elétrica AG trifásica. A primeira energia elétrica AC trifásíca é transmitida para o sistema de carga 20 ao menos ao longo de uma primeira linha elétrica 126, uma segunda linha elétrica 128, e uma terceira linha elétrica 130. Além disso, o primeiro conversor 110 pode ser configurado para converter a primeira energia elétrica AC trifásica para energia elétrica DC. Como tal, a fonte de energia 102 pode ser carregada com a energia elétrica DC.

[021] O segundo conversor 112 pode compreender um conversor ou inversor de DC-AC trífásíco similar como o primeiro conversor 110. O segundo conversor 112 é configurado para converter a energia elétrica DC de entrada recebida a partir da fonte de energia 102 para a segunda energia elétrica AC trifásica. A segunda energia elétrica AC trifásica é transmitida para o sistema de carga 20 ao menos ao longo de uma quarta linha elétrica 132, uma quinta linha elétrica 134 e sexta linha elétrica 136. Além disso, o segundo conversor 112 pode ser configurado para converter a segunda energia elétrica AC trifásica para energia elétrica DC para carregar a fonte de energia 102.

[022] A primeira energia elétrica AC trifásica suprida a partir do primeiro conversor 110 pode ser regulada de acordo com os primeiros sinais de controle 142 fornecidos a partir do controlador 108. A segunda energia elétrica AC trifásica suprida a partir do segundo conversor 112 pode ser regulada de acordo com os segundos sinais de controle 144 fornecidos a partir do controlador 108. Para uso no presente documento, o controlador 108 pode incluir quaisquer dispositivos ou circuitos programáveis adequados, tais como um processador de sinal digital (DSP), um arranjo de portas programável por campo (FPGA), um controlador lógico programável (PLC) e um circuito integrado de aplicação específica (ASIC). O controlador 108 pode ser configurado para gerar os primeiros sinais de controle 142 e segundos sinais de controle 144 mediante a implantação de um ou mais algoritmos ou programas de software de acordo com os diversos sinais de entrada 146, tais como sinais de comando (por exemplo, comando de torque) e/ou sinais de retroalimentação (por exemplo, tensão de retroalimentação de motor e/ou corrente de retroalímentação de motor).

[023] Adicionalmente com referência à Figura 1, o primeiro conversor 110 é disposto para ter uma trajetória de transmissão de energia fixa com uma primeira carga 118 do sistema de carga 20 através da primeira, segunda e terceira linha elétrica 126, 128, 130. Na modalidade ilustrada, a primeira carga 118 é um motor de tração que é disposto para fornecer uma potência de acionamento (por exemplo, um torque de tração) para acionar o movimento do veículo 100. Com a trajetória de transmissão de energia fixa, a primeira energia elétrica AC trífásica fornecida a partir do primeiro conversor 110 pode ser sempre suprida para a primeira carga 118. Em uma modalidade particular, o primeiro conversor 110 é especificamente projetado para ter sua energia elétrica de saída máxima menor do que a energia elétrica máxima que a primeira carga 118 exige para fornecer uma potência de acionamento máxima. Deste modo, no caso em que se deseja que o motor de tração da primeira carga 118 forneça uma potência de acionamento máxima, a primeira energia elétrica AC trifásica fornecida a partir do primeiro conversor 110 pode ser suplementada peto segundo conversor 112.

[024] Adicionalmente com referência à Figura 1, a saída do segundo conversor 112 é eletricamente acoplada à saída do primeiro conversor 110 através do primeiro módulo de comutação 114. O primeiro módulo de comutação 114 é configurado para ser comutado para assumir um primeiro estado (por exemplo, ligado ou fechado) para estabelecer uma trajetória de transmissão de energia entre o segundo conversor 112 e a primeira carga 118. Como tal, a segunda energia elétrica AC trifásica pode ser combinada com a primeira energia elétrica AC trifásica fornecida a partir do primeiro conversor 110 e a energia elétrica AC trifásica combinada pode ser suprida para a primeira carga 118 para possibilitar que a primeira carga 118 forneça potência de acionamento principal, tal como torque de tração. O primeiro módulo de comutação 114 é adicionaímente configurado para ser comutado para assumir um segundo estado (por exemplo, desligado ou aberto) para interromper ou terminar a trajetória de transmissão de energia entre o segundo conversor 112 e a primeira carga 118. Como tal, a primeira carga 118 pode ser somente alimentada pelo primeiro conversor 110. Para uso no presente documento, “desligado” e “aberto” pode se referir a um estado “desligado” de um comutador que a alta impedância é criada mediante a operação do comutador.

[025] Em uma modalidade mais específica, o primeiro módulo de comutação 114 pode incluir três subcomutadores e cada subcomutador é associado com um par de linhas elétricas. Por exemplo, um primeiro subcomutador 111 é eletricamente conectado entre um primeiro par de linhas elétricas de 126, 132, um segundo subcomutador 113 é eletricamente conectado entre um segundo par de linhas elétricas 128, 134, e um terceiro subcomutador 115 é eletricamente conectado entre um terceiro par de linhas elétricas 130, 136. Em uma modalidade, os três subcomutadores 111, 113, 115 podem ser ligados e/ou desligados simultaneamente de acordo com o primeiro sinal de comutação 138 fornecido a partir do controlador 108. Em outras modalidades, os três subcomutadores 111, 113, 115 podem ser ligados e/ou desligados de forma independente. Ainda em algumas modalidades, os três subcomutadores 111, 113, 115 podem ser operados manualmente para estabelecer e/ou terminar a trajetória de transmissão de energia.

[026] Adicionaímente com referência á Figura 1, o segundo conversor 112 é eletricamente acoplado à segunda carga 120 através do segundo módulo de comutação 116. O segundo módulo de comutação 116 é configurado para ser comutado para assumir um primeiro estado (por exemplo, ligado ou fechado) para estabelecer uma trajetória de transmissão de energia entre o segundo conversor 112 e a segunda carga 120. Como tal, a segunda energia elétrica AC trifãsíca pode ser fornecida par a segunda carga 120 através das três linhas elétricas 132, 134, 138. Para uso no presente documento, “fechado” pode se referir a um estado “fígado” de um comutador que a baixa impedãncía é criada mediante a operação do comutador. O segundo módulo de comutação 116 é adicionalmente configurado para ser comutado para assumir um segundo estado {por exemplo, desligado ou aberto) para terminar a trajetória de transmissão de energia entre o segundo conversor 112 e a segunda carga 120. Em algumas circunstâncias, a desconexão da segunda Garga 120 a partir do segundo conversor 120 é útil. Por exemplo, um motor auxiliar da segunda carga 120 pode ser protegido quando a operação de supervelocidade do motor auxiliar 120 é detectada. Semelhantemente, o segundo módulo de comutação 116 pode incluir três subcomutadores que são ligados e/ou desligados de acordo com o segundo sinal de comutação 140 suprido a partir do controlador 108.

[027] Adicionalmente com referência à Figura 1, em algumas modalidades, a primeira carga 118 pode incluir um motor de tração, tal como um motor AC trifásico que pode ser operado para fornecer potência de acionamento principal (por exemplo, torque de tração) para acionar o movimento do veículo 100. A segunda carga 120 pode incluir um motor auxiliar (também pode ser mencionado como um motor PIO), tal como um motor AC trifásico que pode ser operado para fornecer potência de acionamento auxiliar para executar determinadas tarefas, tais como ceifar plantas, arar terra, levantar materiais, arrastar materiais, escavar materiais e descartar materiais. Tanto o motor de tração 118 como o motor auxiliar 120 pode ser controlado para fornecer torques de tração diferentes dependendo dos diferentes modos de operação ou exigências do veículo 100.

[028] Conforme mostrado na Figura 1, a primeira carga 118 (por exemplo, o motor de tração) e a segunda carga 120 (por exemplo, o motor auxiliar) são mostradas como elementos externos do sistema de acionamento elétrico 106. Em algumas modalidades, uma ou tanto a primeira carga 118 como a segunda carga 120 pode ser integrada no sistema de acionamento elétrico 106 para formar um módulo.

[029] Com referência agora à Figura 2, a qual ilustra uma primeira configuração do sistema de acionamento elétrico 106 mostrado na Figura 1, quando o veículo está operando sob um primeiro modo de operação. Em uma modalidade, o primeiro modo de operação pode ser um modo de partida ou um modo de aceleração, no qual o motor de tração 118 pode ser operado para fornecer um torque de tração máxima e o motor auxiliar 120 pode está operando. Neste caso, conforme mostrado na Figura 2, o primeiro módulo de comutação 114 pode ser ligado ou fechado de tal modo que a primeira energia elétrica AC trifásica fornecida a partir do primeiro conversor 110 e a segunda energia elétrica AC trifásica fornecida a partir do segundo conversor 112 podem ser combinadas. A energia elétrica AC trifásica combinada é suprida para o motor de tração 118 para permitir que o torque de tração máximo seja fornecido. Além disso, sob o primeiro modo de operação, o segundo módulo de comutação 116 pode ser desligado ou aberto para desconectar o motor auxiliar 120 a partir do segundo conversor 112.

[030] Com referência à Figura 3, a qual ilustra uma segunda configuração do sistema de acionamento elétrico 106 mostrado na Figura 1, quando o veículo 100 está operando sob um segundo modo de operação. Em uma modalidade, sob o segundo modo de operação, o veículo 100 pode ser configurado para executar determinadas tarefas, tais como arar a terra ou levantar materiais. Neste caso, o motor de tração 118 deveria ser operado para fornecer potência de acionamento principal relativamente pequena e o motor auxiliar 120 deveria ser operado para fornecer grande potência de acionamento auxiliar. Conforme mostrado na Figura 3, devido ao fato de que o primeiro módulo de comutação 114 está desligado ou aberto, não existe trajetória de transmissão de energia entre o motor de tração 118 e a saída do segundo conversor 112, Portanto, o motor de tração 118 é somente alimentado pelo primeiro conversor 110, A quantidade da primeira energia elétrica AC trífásica fornecida a partir do primeiro conversor 110 pode ser ajustada de acordo com os primeiros sinais de controle 142 fornecidos a partir do controlador 108. Consequentemente, o motor de tração 118 pode fornecer torque de tração relativamente pequeno para manter um movimento do veículo 100.

[031] Adicíonaimente com referência à Figura 3, ainda sob o segundo modo de operação, devido ao fato de que o segundo módulo de comutação 116 está ligado ou fechado, é estabelecida uma trajetória de transmissão de energia entre o segundo conversor 112 e o motor auxiliar 120. O motor auxiliar 120 é somente alimentado pelo segundo conversor 112, A quantidade da segunda energia elétrica AC trífásica suprida para o motor auxiliar 120 pode ser ajustada de acordo com os segundos sinais de controle 144 fornecidos a partir do controlador 108, Portanto, a segunda energia elétrica AC trífásica pode ser alterada para permitir que o motor auxiliar 120 forneça potência de acionamento auxiliar variável para executar tarefas específicas.

[032] A Figura 4 ilustra um diagrama esquemático de um veículo 105 de acordo com outra modalidade exemplificadora da presente descrição. A estrutura geral do veículo 105 mostrada na Figura 4 é substancialmente similar ao veículo 100 mostrado e descrito acima com referência à Figura 1. Deste modo, os elementos que são similares àqueles mostrados na Figura 1 são designados com os mesmos números de referência na Figura 4.

[033] Conforme mostrado na Figura 4, diferente do veículo 100 mostrado na Figura 1, o qual supre energia elétrica para o primeiro e segundo conversor 110, 112 diretamente a partir da fonte de energia 102, o veículo 105 pode suprir de forma indireta a energia elétrica extraída a partir da fonte de energia 102 para um ou mais conversores do veículo 105. Em uma modalidade, o veículo 105 inclui adicionalmente um conversor de estágio frontal 103 que tem sua entrada acoplada à fonte de energia 102 através da primeira linha elétrica 102 e segunda linha elétrica 104, e sua saída acoplada tanto ao primeiro conversor 110 como ao segundo conversor 112. Em uma modalidade, o conversor de estágio frontal 103 é um conversor DC/DC 103 que é configurado para converter a primeira energia elétrica DC fornecida a partir da fonte de energia 102 para segunda energia elétrica DC. A segunda energia etétrica DC é suprida tanto para o primeiro conversor 110 como para o segundo conversor 112.

[034] Em algumas modalidades, o conversor DC/DC 103 também pode ser configurado para executar conversões de energia bidirecionais. Por exemplo, o conversor DC/DC 103 pode ser configurado para converter a primeira energia elétrica DC fornecida a partir do primeiro conversor 110 ou o segundo conversor 112 para a segunda energia elétrica DC para carregar a fonte de energia 102.

[035] Em algumas modalidades, o conversor DC/DC 103 pode ser configurado para regular a energia elétrica DC suprida para o primeiro e segundo conversor 110, 112 ou energia elétrica DC suprida para a fonte de energia 102 de acordo com sinais de controle 107 fornecidos a partir do controlador 108. Por exemplo, o conversor DC/DC 103 pode ser configurado para fornecer a segunda energia elétrica DC que tem um nível de tensão de DC maior do que o nível de tensão de DC da primeira energia elétrica DC recebida a partir da fonte de energia 102 (isto é, aumentando a energia elétrica DC). Em outras modalidades, o conversor DC/DC 103 pode ser configurado para fornecer a segunda energia elétrica DC que tem um nível de tensão de DC menor do que o nível de tensão de DC da primeira energia elétrica DC recebida a partir do primeiro conversor 110 ou do segundo conversor 112 (isto é, neutralizando a energia elétrica DC).

[036] A Figura 5 ilustra um diagrama esquemático de um veículo 200 de acordo com outra modalidade exemplificadora da presente descrição. A estrutura geral do veículo 200 mostrada na Figura 5 é substancialmente similar ao veículo 100 mostrado e descrito acima com referência à Figura 1. Deste modo, os elementos que são similares àqueles mostrados na Figura 1 são designados com os mesmos números de referência na Figura 1.

[037] Em comparação com o veículo 100 mostrado na Figura 1, uma das diferenças do veículo 200 mostrado na Figura 5 consiste no fato de que o primeiro conversor 110 e o segundo conversor 112 são acoplados a uma primeira fonte de energia 102 e uma segunda fonte de energia 150, respectivamente. Mais específicamente, o primeiro conversor 110 é eletricamente acoplado à primeira fonte de energia 102 através da primeira e segunda linha elétrica de entrada 122, 124. Em algumas modalidades, um primeiro enlace de DC 104 é acoplado entre a primeira fonte de energia 102 e o primeiro conversor 110 para manter a primeira energia elétrica DC suprida para o primeiro conversor 110 em uma tensão constante. Em algumas modalidades, o primeiro conversor 110 é configurado para converter a primeira energia elétrica DC fornecida a partir da primeira fonte de energia 102 para a primeira energia elétrica de saída. Na modalidade ilustrada, a primeira energia elétrica de saída é uma energia elétrica AC trifásica que é suprida para acionar um motor elétrico AC trifãsico. Em outras modalidades, a primeira energia elétrica de saída pode ser uma energia elétrica multifásíca ou monofásica suprida para acionar motores elétricos multifásícos ou monofãsicos, respectivamente. Em algumas modalidades, o primeiro conversor 110 pode incluir um conversor bldirecionaí. Por exemplo, quando o veículo 200 está operando sob um modo regenerativo, o primeiro conversor 110 pode ser adicionalmente configurado para converter a energia elétrica AC trifásica fornecida a partir do motor de tração 118 para energia elétrica DC. A energia elétrica DC pode ser usada para carregar a primeira fonte de energia 102 ou para qualquer outro propósito, tal como aquecimento.

[038] O segundo conversor 112 é eletricamente acoplado à segunda fonte de energia 150 através de terceira e quarta linha elétrica de entrada 152, 154. Em algumas modalidades, um segundo enlace de DC 168 pode ser acoplado entre a segunda fonte de energia 150 e o segundo conversor 112 para manter a segunda energia elétrica DC suprida para o segundo conversor 112 em uma tensão constante. Em algumas modalidades, o segundo conversor 112 é configurado para converter a segunda energia elétrica DC suprida a partir da segunda fonte de energia 150 para a segunda energia elétrica de saída. Na modalidade ilustrada, a segunda energia elétrica de saída é uma energia elétrica AC trifásica que é suprida para acionar um motor elétrico AC trífásico. Em outras modalidades, a segunda energia elétrica de saída pode ser energia elétrica multifásica ou monofásica suprida para acionar motores elétricos muiiifástcos ou monofásicos, respectivamente. Em algumas modalidades, o segundo conversor 112 pode incluir um conversor bidirecíonal. Por exemplo, quando o veículo 200 está operando sob um modo regenerativo, o segundo conversor 112 pode ser adicionalmente configurado para converter a energia elétrica AC trifásica fornecida a partir do motor auxiliar 120 para energia elétrica DC. A energia elétrica DC pode ser usada para carregar a fonte de energia 102 ou para qualquer outro propósito, tal como aquecimento.

[039] Adicionalmente com referência à Figura 5, dependendo dos modos de operação do veículo 200, a primeira energia elétrica de saída fornecida a partir do primeiro conversor 110 pode ser somente fornecida para o motor de tração 118 ou ser fornecida em combinação com a segunda energia elétrica de saída a partir do segundo conversor 112 para o motor de tração 118. Por exemplo, quando o veículo 200 é instruído para estar operando sob um primeiro modo de operação (por exemplo, modo de partida ou modo de aceleração), o primeiro módulo de comutação 114 pode ser ligado ou fechado de acordo com um primeiro sinal de comutação 138 fornecido a partir do controlador 108 para estabelecer uma trajetória de transmissão elétrica entre o segundo conversor 112 e o motor de tração 118. A segunda energia elétrica de saída fornecida a partir do segundo conversor 112 pode ser transmitida ao longo da trajetória de transmissão elétrica e ser combinada com a primeira energia elétrica de saída fornecida a partir do primeiro conversor 110. Então, a energia elétrica combinada pode ser suprida para o motor de tração 118 para possibilitar que a potência de acionamento principal (por exemplo, torque de tração máximo) seja fornecida. Ainda no primeiro modo de operação, o segundo módulo de comutação 116 pode ser desligado ou aberto de acordo com um segundo sinal de comutação 140 fornecido a partir do controlador 108, de tal modo que o motor auxiliar 120 seja desconectado a partir do segundo conversor 112, ou o motor auxiliar 120 para a operação.

[040] Adicionaimente com referência à Figura 5, quando o veículo 200 é instruído a estar operando sob um segundo modo de operação (por exemplo, arar a terra), o primeiro módulo de comutação 114 pode ser desligado ou aberto de acordo com o primeiro sinal de comutação 138 fornecido a partir do controlador 108 para terminar a trajetória de transmissão elétrica entre o segundo conversor 112 e o motor de tração 118. Neste caso, o motor de tração 118 somente recebe a primeira energia elétrica de saída fornecida a partir do primeiro conversor 110 e fornece potência de acionamento principal necessária para acionar o movimento do veícuio 200. Sob o segundo modo de operação, o segundo módulo de comutação 116 pode ser ligado ou fechado para estabelecer uma trajetória de transmissão de energia entre o segundo conversor 112 e o motor auxiliar 120. Então, o motor auxiliar 120 pode receber a segunda energia elétrica fornecida a partir do segundo conversor 112 e fornecer potência de acionamento auxiliar necessária para executar determinadas tarefas, tais como arar a terra e levantar materiais. Em algumas modalidades, sob o segundo modo de operação, o segundo módulo de comutação 116 também pode ser desligado ou aberto para proteger o motor auxiliar 120 contra condições anormais. Por exemplo, o segundo módulo de comutação 116 pode ser aberto quando uma condição de operação de sobrevelocidade do motor auxiliar 120 é detectada.

[041} A Figura 6 ilustra um diagrama esquemático de um veículo 300 de acordo com outra modalidade exemplificadora da presente descrição, A estrutura gerai do veículo 300 mostrado na Figura 6 é substancialmente similar ao veículo 100 mostrado na Figura 1. Deste modo, os elementos que são similares àqueles mostrados na Figura 1 são designados com os mesmos números de referência no veículo 300 mostrado na Figura 6.

[042] Similar ao veículo 100 mostrado e descrito com referência à Figura 1, o veículo 300 também emprega uma única fonte de energia 102 para suprir energia elétrica para múltiplos conversores em um sistema de acionamento elétrico 106. Mais especificamente, na modalidade ilustrada da Figura 6, o sistema de acionamento elétrico 106 incluí ao menos um primeiro conversor 110, um segundo conversor 112 e um terceiro conversor 156. O primeiro, segundo e terceiro conversor 110, 112, 156 são comumente acoplados à fonte de energia 102 através de uma primeira linha elétrica 122 e uma segunda linha elétrica 124. Em algumas modalidades, um enlace de DC 104 que consiste em um ou mais capacitores pode ser eletricamente acoplado entre a fonte de energia 102 e os três conversores 110, 112, 156. O enlace de DC 104 funciona para fornecer energia elétrica DC com uma tensão constante para a entrada dos três conversores 110, 112, 156.

[043] O primeiro conversor 110 pode ser configurado para executar conversões de energia unidirecionais ou bidirecionais. Em uma modalidade, o primeiro conversor 110 é configurado para converter a energia elétrica de entrada fornecida a partir da fonte de energia 102 para a primeira energia elétrica de saída. Em uma modalidade, a energia elétrica de entrada é uma energia elétrica DC e a primeira energia elétrica de saída fornecida a partir do primeiro conversor 110 é uma energia elétrica AC trifásica. A energia elétrica AC trifásica é suprida para a primeira carga ou o motor de tração 118 através de um primeiro conjunto de linhas elétricas de saída 126, 128, 130. Em outras modalidades, a primeira energia elétrica de saída pode ser energia elétrica monofásica ou muitifásica dependendo do tipo da carga que deve ser alimentada pela primeira energia elétrica. A primeira energia elétrica de saída pode ser somente suprida para o sistema de carga 20 ou ser combinada com a energia elétrica de saída fornecida a partir de outros conversores.

[044] Em uma modalidade particular, o primeiro conversor 110 mostrado na Figura 6 é especificamente projetado de uma maneira que a energia elétrica de saída máxima capaz de ser fornecida pelo primeiro conversor 110 seja menor do que a energia elétrica que a primeira carga 118 (por exemplo, um motor de tração) exige para fornecer uma potência de acionamento principal máxima. No caso em que se deseja que a primeira carga ou o motor de tração 118 forneça uma potência de acionamento principal máxima, a primeira energia elétrica de saída fornecida a partir do primeiro conversor 110 pode ser seletivamente suplementada a partir de um ou mais outros conversores de energia.

[045] O segundo conversor 112 também pode ser configurado para executar conversões de energia unidirecionais ou bidirecionais. Em uma modalidade, o segundo conversor 112 é configurado para converter a energia elétrica de entrada fornecida a partir da fonte de energia 102 para a segunda energia elétrica de saída. Em uma modalidade, a segunda energia elétrica de saída fornecida a partir do segundo conversor 112 é uma energia elétrica AC írifásica que é suprida para a segunda carga ou o motor auxiliar 120 através de um segundo conjunto de linhas elétricas de saída 132, 134, 136. Em outras modalidades, a segunda energia elétrica de saída pode ser energia elétrica monofásica ou multifásica dependendo do tipo da carga que deve ser alimentada pela segunda energia elétrica de saída. A segunda energia elétrica de saída pode ser somente fornecida para uma segunda carga 120 (por exemplo, um motor auxiliar) ou combinada com a energia elétrica de salda fornecida a partir de outros conversores antes de ser suprida para a segunda carga ou o motor auxiliar 120.

[046] Em uma modalidade particular, o segundo conversor 112 mostrado na Figura 6 é especifica mente projetado de uma maneira que a energia elétrica de saída máxima capaz de ser fornecida a partir do segundo conversor 112 seja menor do que a energia elétrica que o motor auxiliar 120 exige para fornecer uma potência de acionamento auxiliar máxima. No caso em que se deseja que a segunda carga ou o motor auxiliar 120 forneça uma potência de acionamento auxiliar máxima, a segunda energia elétrica fornecida a partir do segundo conversor 112 pode ser seletivamente suplementada a partir de um ou mais outros conversores.

[047] O terceiro conversor 156 é configurado para converter a energia elétrica de entrada fornecida a partir da fonte de energia 102 para a terceira energia elétrica de saída. A terceira energia elétrica de saída pode ser seletivamente suprida para a primeira carga ou o motor de tração 118 através de um primeiro módulo de comutação 114. A terceira energia elétrica de saída também pode ser seletivamente suprida para a segunda carga ou o motor auxiliar 120 através de um segundo módulo de comutação 172. Em uma modalidade, a terceira energia elétrica de saída fornecida a partir do terceiro conversor 156 é uma energia elétrica AC trifásica que é suprida para a primeira carga 118 ou para a segunda carga 120 através de um terceiro conjunto de linhas elétricas de saída 158, 162, 164, Em outras modalidades, a terceira energia elétrica de saída pode ser energia elétrica monofásica ou multifásica dependendo do tipo da carga que deve ser alimentada pela terceira energia elétrica, Além disso, em uma modalidade, a terceira energia elétrica de saída fornecida a partir do terceiro conversor 156 pode ser regulada com base, ao menos em parte, nos terceiros sinais de controle 145 fornecidos a partir do controlador 108, [048] Mais especificamente, conforme mostrado na Figura 6, o sistema de acionamento elétrico 106 pode incluir adicionalmente um primeiro módulo de comutação 114 e um segundo módulo de comutação 172. O primeiro módulo de comutação 114 é eletricamente acoplado entre as saídas do primeiro conversor 110 e do terceiro conversor 156. O primeiro módulo de comutação 114 é configurado para ser comutado para assumir um primeiro estado, no qual uma energia elétrica de saída combinada a partir do primeiro e terceiro conversor 110, 156 pode ser suprida para a primeira carga 118. O primeiro módulo de comutação 114 também é configurado para ser comutado para assumir um segundo estado, no qual a primeira energia elétrica de saída pode ser somente suprida para a primeira carga 118. O segundo módulo de comutação 172 é eletricamente acoplado entre as saídas do segundo conversor 112 e do terceiro conversor 156. O segundo módulo de comutação 172 é configurado para ser comutado para assumir um primeiro estado, no qual uma energia elétrica de saída combinada a partir do segundo e terceiro conversor 112, 156 pode ser suprida para a segunda carga 120. O segundo módulo de comutação 172 também é configurado para ser comutado para assumir um segundo estado, no qual a segunda energia elétrica de saída fornecida a partir do segundo conversor 112 pode ser somente suprida para a segunda carga 120.

[049] A Figura 7 ilustra uma primeira configuração do veículo 300 mostrado na Figura 6, quando o veículo 300 está operando sob um primeiro modo de operação de acordo com uma modalidade exemptifícadora da presente descrição, Em algumas modalidades, o primeiro modo de operação pode ser um modo de tração, no qual a primeira carga ou motor de tração 118 exige uma grande potência de acionamento principal e a segunda carga ou o motor auxiliar 120 exige uma potência de acionamento auxiliar pequena. Em algumas modalidades, no primeiro modo ou modo de tração, o primeiro conversor 110 não pode satisfazer as exigências de energia da primeira carga ou do motor de tração 118. Neste caso, o primeiro módulo de comutação 114 é ligado ou fechado para estabelecer uma trajetória de transmissão de energia entre o motor de tração 118 e o terceiro conversor 156. A terceira energia elétrica de saída fornecida a partir do terceiro conversor 156 pode ser transmitida ao longo da trajetória de transmissão de energia e combinada com a primeira energia elétrica de saída fornecida a partir do primeiro conversor 110. A energia elétrica combinada é suprida para a primeira carga ou o motor de tração 118 para possibilitar que a primeira carga ou o motor de tração 118 forneça uma potência de acionamento principal.

[050] Em algumas modalidades, a quantidade de energia elétrica combinada pode ser alterada para permitir que a potência de acionamento principal variável seja fornecida a partir do motor de tração 118. A mudança da energia elétrica combinada pode ser alcançada mediante a regulação da primeira energia elétrica de saída de acordo com os primeiros sinais de controle 142 fornecidos a partir do controlador 108, regulando a terceira energia elétrica de saída de acordo com os terceiros sinais de controle 144 fornecidos a partir do controlador 108, ou uma combinação dos mesmos.

[051] Ainda no primeiro modo de operação, o segundo módulo de comutação 172 é desligado ou aberto para terminar uma trajetória de transmissão de energia entre o segundo conversor 112 e a segunda carga ou o motor auxiliar 120. Deste modo, a segunda carga ou o motor auxiliar 120 somente recebe a segunda energia elétrica de saída a partir do segundo conversor 112 e fornece consequentemente determinada potência de acionamento auxiliar.

[052] A Figura 8 ilustra um segundo modo de operação do veículo 300 mostrado na Figura 6 de acordo com uma modalidade exemplificadora da presente descrição. Em algumas modalidades, o segundo modo de operação pode ser um modo auxiliar no qual se desejada que a segunda carga ou o motor auxiliar 120 forneça uma potência de acionamento auxiliar grande, enquanto que se deseja que a primeira carga ou o motor de tração 118 forneça uma potência de acionamento principal pequena. Em algumas modalidades, o segundo conversor 112 pode ser projetado de modo que a energia elétrica de saída máxima não corresponda à energia elétrica que o motor auxiliar 120 exige para fornecer uma potência de acionamento auxiliar máxima. Neste caso, o segundo módulo de comutação 172 pode ser ligado ou fechado para estabelecer uma trajetória de transmissão de energia entre o terceiro conversor 158 e o motor auxiliar 120. Como tal, a terceira energia elétrica de saída fornecida a partir do terceiro conversor 156 pode ser transmitida ao longo da trajetória de transmissão de energia e ser combinada com a segunda energia elétrica fornecida a partir do segundo conversor 112. A energia elétrica combinada é suprida para o motor auxiliar 120 para possibilitar que o motor auxiliar 120 forneça uma potência de acionamento auxiliar reiatívamente grande.

[053] Ainda no segundo modo de operação ou no modo auxiliar, o primeiro módulo de comutação 114 é desligado ou aberto para terminar uma trajetória de transmissão de energia entre o terceiro conversor 156 e o motor de tração 118. Como tal, o motor de tração 118 somente recebe a primeira energia eíétrica de saída fornecida a partir do primeiro conversor 110 e fornece consequentemente potência de acionamento principal relativamente pequena, [054] A Figura 9 ilustra um terceiro modo de operação do veículo 300 mostrado na Figura 6 de acordo com uma modalidade exemplifícadora da presente descrição. Em algumas modalidades, o terceiro modo de operação pode ser um modo de operação independente, no qual o primeiro conversor 110 é capaz de suprir energia elétrica suficiente para a primeira carga ou para o motor de tração 118 e o segundo conversor 112 é capaz de fornecer energia elétrica suficiente para a segunda carga ou para o motor auxiliar 120. Neste caso, o primeiro módulo de comutação 114 pode ser desligado ou aberto para terminar a trajetória de transmissão de energia entre o terceiro conversor 156 e a primeira carga ou o motor de tração 118. A primeira carga ou o motor de tração 118 somente recebe a primeira energia elétrica de salda fornecida a partir do primeiro conversor 110 e fornece potência de acionamento principal necessária para acionar o movimento do veiculo 300.

[055] Ainda no terceiro modo de operação, o segundo módulo de comutação 172 é desligado ou aberto para terminar a trajetória de transmissão de energia entre o terceiro conversor 112 e a segunda carga ou o motor auxiliar 120. Deste modo, a segunda carga ou o motor auxiliar 120 somente recebe a segunda energia elétrica fornecida a partir do segundo conversor 112 e fornece potência de acionamento auxiliar necessária para executar determinadas tarefas, tais como arar a terra e levantar materiais.

[056] A Figura 10 ilustra um diagrama esquemático de um veículo 400 de acordo com outra modalidade exemplifícadora da presente descrição. A estrutura geral do veículo 400 mostrado na Figura 10 é substancíalmente similar ao veículo 300 mostrado na Figura 6. Deste modo, os elementos que são similares àqueles mostrados na Figura 6 são designados com os mesmos números de referência no veículo 400 mostrado na Figura 10.

[057] Uma das diferenças do veículo 400 mostrado na Figura 10 em relação ao veículo 300 mostrado na Figura 6 consiste no fato de que o sistema de acionamento elétrico 106 é configurado para ser alimentado por ao menos uma primeira fonte de energia 102 e uma segunda fonte de energia 168, Mais especificamente, a primeira fonte de energia 102 é eletricamente acoplada a um primeiro conversor 110 através de uma primeira linha elétrica de entrada 122 e uma segunda linha elétrica de entrada 124. O primeiro conversor 110 pode incluir um conversor de DC-AC (também mencionado como inversor} que é configurado para converter energia elétrica DC fornecida a partir da primeira fonte de energia 102 para a primeira energia elétrica AG trifásíca, A segunda fonte de energia 168 é eletricamente acoplada tanto ao segundo conversor 112 como ao terceiro conversor 156 através de uma terceira linha elétrica de entrada 152 e uma quarta linha elétrica de entrada 154. O segundo conversor 112 pode ser um conversor de DC-AG que é configurado para converter a segunda energia elétrica DC fornecida a partir da segunda fonte de energia 168 para a segunda energia elétrica AG trifásica. O terceiro conversor 156 também pode ser um conversor de DC-AC que é configurado para converter a segunda energia elétrica DC fornecida a partir da segunda fonte de energia 168 para a terceira energia elétrica AC trifásica. Em algumas modalidades, um segundo enlace de DC 166 que consiste em um ou mais capacítores pode ser acoplado entre a segunda fonte de energia 168 e o segundo e terceiro conversores 112, 156.

[058] Adicionalmente com referência à Figura 10, o sistema de acionamento elétrico 106 também inclui um primeiro módulo de comutação 114 e um segundo módulo de comutação 172. O primeiro módulo de comutação 114 é eletricamente acoplado a saídas do primeiro e terceiro conversor 110, 156. O primeiro módulo de comutação 114 é configurado para ser ligado e/ou desligado para estabelecer e terminar a trajetória de transmissão de energia de tal modo que a terceira energia elétrica AC trifásica possa ser seletivamente suprida para a primeira carga ou o motor de tração 118. O segundo módulo de comutação 172 é eletricamente acoplado às saídas do segundo e terceiro conversor 112, 156. O segundo módulo de comutação 112 é configurado para ser ligado e/ou desligado para estabelecer ou terminar a trajetória de transmissão de energia de tal modo que a terceira energia elétrica fornecida a partir do terceiro conversor 156 possa ser seletivamente suprida para a segunda carga ou o motor auxiliar 120, [059] Similar ao que tem sido descrito acima com referência às Figuras 6 a 8, o primeiro e segundo módulo de comutação 114, 172 podem ser ligados e/ou desligados para possibilitar que o veículo 400 opere sob diferentes modos de operação. Por exemplo, quando o veículo 400 está operando sob um primeiro modo de operação, o primeiro módulo de comutação 114 é ligado ou fechado e o segundo módulo de comutação 172 é desligado ou aberto. Neste caso, a primeira energia elétrica AC trifásica fornecida a partir do primeiro conversor 110 e a terceira energia elétrica AC trifásica fornecida a partir do terceiro conversor 156 são combinadas. A energia elétrica trifásica combinada é suprida para a primeira carga ou o motor de tração 118 para possibilitar que o motor de tração 118 forneça uma potência de acionamento grande (por exemplo, um torque de tração grande). No primeiro modo de operação, a segunda carga ou o motor auxiliar 120 é somente alimentado pela segunda energia elétrica AC trifásica fornecida a partir do segundo conversor 112, de tal modo que o motor auxiliar 120 possa fornecer potência de acionamento auxiliar necessária para executar determinadas tarefas, tais como arar a terra e levantar materiais.

[060] Quando o veículo 400 mostrado na Figura 10 está operando sob um segundo modo de operação, o primeiro módulo de comutação 114 está desligado e o segundo módulo de comutação 172 está ligado. Neste caso, a primeira carga ou o motor de tração 118 somente recebe a primeira energia elétrica AC trifásica fornecida a partir do primeiro conversor 110 e fornece consequentemente determinada quantidade de potência de acionamento principal. A segunda carga ou o motor auxiliar 120 recebe uma combinação da segunda energia eiétrica AC trifásica fornecida a partir do segundo conversor 112 e a terceira energia eiétrica AC trifásica fornecida a partir do terceiro conversor 156. Em algumas circunstâncias, a segunda carga ou o motor auxiliar 120 pode fornecer potência auxiliar máxima para executar determinadas tarefas, tais como arar a terra e levantar materiais.

[061] Quando o veículo 400 mostrado na Figura 10 está operando sob um terceiro modo de operação, tanto o primeiro como o segundo módulo de comutação 114, 172 estão desligados ou abertos. Neste caso, a primeira carga ou o motor de tração 118 somente recebe a primeira energia elétrica AC trifásica fornecida a partir do primeiro conversor 110 e fornece consequentemente determinada quantidade de potência de acionamento principal. A segunda carga ou o motor auxiliar 120 somente recebe a segunda energia elétrica AC trifásica fornecida a partir doe segundo conversor 112 e fornece determinada quantidade de potência de acionamento auxiliar para executar determinadas tarefas, tais como arar a terra e levantar materiais.

[062] A Figura 11 ilustra um diagrama esquemático de um veículo 500 de acordo com outra modalidade exemplificadora da presente descrição. A estrutura geral do veículo 500 mostrado na Figura 11 é substancialmente similar ao veículo 300 mostrado na Figura 6. Deste modo, os elementos que são similares àqueles mostrados na Figura 6 são designados com os mesmo números de referência no veículo 500 mostrado na Figura 11.

[063] Uma das diferenças do veiculo 500 mostrado na Figura 11 em relação ao veículo 300 mostrado na Figura 6 consiste no fato de que o sistema de acionamento elétrico 106 é alimentado por ao menos uma primeira fonte de energia 102, uma segunda fonte de energia 168 e uma terceira fonte de energia 182. Em algumas modalidades, a primeira, segunda e terceira fonte de energia 102, 168, 182 podem ser do mesmo tipo de meio de suprimento de energia. Por exemplo, todas dentre a primeira, segunda e terceira fonte de energia 102, 168, 182 podem utilizar batería ou conjunto de baterias para suprir energia elétrica para o sistema de acionamento elétrico 106, Em outras modalidades, a primeira, segunda e terceira fonte de energia 102, 168, 182 podem utilizar tipo diferente de meio de suprimento de energia. Por exemplo, a primeira e segunda fonte de energia 102, 168 podem utilizar batería ou conjunto de baterias para suprir energia elétrica, enquanto que a terceira fonte de energia 182 pode utilizar uttracapacitores para suprir energia elétrica.

[064] A primeira fonte de energia 102 é eletricamente acoplada ao primeiro conversor 110 através de uma primeira linha elétrica de entrada 122 e uma segunda linha elétrica de entrada 124. Em algumas modalidades, um primeiro enlace de DC 104 que consiste em um ou mais capacitores pode ser eletricamente acoplado entre a primeira fonte de energia 102 e o primeiro conversor 110. O primeiro conversor 110 é configurado para converter a primeira energia elétrica de entrada (por exemplo, primeira energia elétrica DC) fornecida a partir da primeira fonte de energia 102 para a primeira energia elétrica de saída (por exemplo, primeira energia elétrica AC trifásica). Em uma modalidade, a primeira energia elétrica AC trifásica é transmitida ao longo do primeiro conjunto de linhas elétricas 126, 128, 130 para a primeira carga ou para o motor de tração 118, [065] A segunda fonte de energia 168 é eletricamente acoplada ao segundo conversor 112 através de uma terceira tinha elétrica de entrada 152 e uma quarta linha elétrica de entrada 154. Em algumas modalidades, um segundo enlace de DC 166 que consiste em um ou mais capacitores pode ser eletricamente acoplado entre a segunda fonte de energia 168 e o segundo conversor 112. O segundo conversor 112 é configurado para converter a segunda energia elétrica de entrada (por exemplo, segunda energia elétrica DC) para a segunda energia elétrica de saída (por exemplo, segunda energia elétrica AC trifásica). Conforme mostrado na Figura 11, a segunda energia elétrica AC trifásica pode ser transmitida ao longo do segundo conjunto de linhas elétricas de saída 132, 134, 136 para a segunda carga ou para o motor auxiliar 120.

[066] A terceira fonte de energia 182 é eletricamente acoplada ao terceiro conversor 156 através de uma quinta linha elétrica de entrada 174 e uma sexta linha elétrica de entrada 176. Em algumas modalidades, um terceiro enlace de DC 178 pode ser acoplado entre a terceira fonte de energia 182 e o terceiro conversor 158. O terceiro conversor 156 é configurado para converter a terceira energia elétrica de entrada (por exemplo, terceira energia elétrica DC) to terceira energia elétrica de saída (por exemplo, terceira energia elétrica AC trifásica). Dependendo dos modos de operação do veículo 500, a terceira energia elétrica AC trifásica pode ser seletivamente transmitida para o motor de tração 118 ou o motor auxiliar 120 mediante a operação do primeiro módulo de comutação 114 e do segundo módulo de comutação 172, respectivamente.

[067] Mais especificamente, em um primeiro modo de operação, o primeiro módulo de comutação 114 pode ser ligado ou fechado para permitir que a terceira energia elétrica AC trifásica se]a suprida para o motor de tração 118 ao menos através do terceiro conjunto de linhas elétricas de saída 158, 162, 164. Portanto, o motor de tração 118 pode ser operado para fornecer potência de acionamento grande, tal como torque de tração, de acordo com uma combinação da primeira e terceira energia elétrica AC trifásica. Entretanto, o segundo módulo de comutação 172 pode ser desligado ou aberto para permitir que o motor auxiliar 120 seja somente alimentado pelo segundo conversor 112. Como consequência disto, o motor auxiliar 120 ainda pode ser operado para fornecer determinada potência de acionamento auxiliar para executar determinadas tarefas.

[068] Em um segundo modo de operação, o segundo módulo de comutação 172 pode ser ligado ou fechado para permitir que a terceira energia elétrica AC trifásica seja suprida para o motor auxiliar 120 ao menos através do terceiro conjunto de linhas elétricas de saída 158, 182, 164, Portanto, o motor auxiliar 120 pode ser operado para fornecer potência de acionamento auxiliar grande para executar tarefas específicas, tais como arar a terra e levantar materiais. Entretanto, o primeiro módulo de comutação 114 pode ser desligado ou aberto para permitir que o motor de tração 118 seja somente alimentado pelo primeiro conversor 110.

[069] Em um terceiro modo de operação, tanto o primeiro com o segundo módulo de comutação 114, 172 pode ser desligado ou aberto e o terceiro conversor 156 para de fornecer a terceira energia elétrica AC trifásica. Neste caso, o motor de tração 118 é somente alimentado pelo primeiro conversor 110 e o motor auxiliar 120 é somente alimentado pelo segundo conversor 112.

[070] Embora a invenção tenha sido descrita com referência às modalidades exemplificadoras, os elementos versados na técnica compreenderão que diversas mudanças podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos dos mesmos, sem que se desvie do escopo da invenção. Adicionalmente, o elemento versado na técnica irá reconhecer a intercamhiaíidade de diversas características a partir de diferentes modalidades. Semelhantemente, as diversas características e etapas do método descritas, assim como outros equivalentes conhecidos para cada tal método e característica, podem ser misturadas e adaptadas por um elemento versado nesta técnica para construir montagens e técnicas adicionais de acordo com os princípios desta descrição. Além disso, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou material particular às instruções da invenção, sem que se desvie do escopo essencial da mesma. Portanto, pretende-se que a invenção não seja limitada á modalidade particular apresentada como o melhor modo considerado para realizar esta invenção, mas que a invenção inclua todas as modalidades que estão dentro do escopo das reivindicações em anexo.

BlíVíNDICA£ÕES

Claims (20)

1. APARELHO, caracterizado pelo fato de que compreende: ao menos uma fonte de energia; e um sistema de acionamento acoplado a ao menos uma fonte de energia, o sistema de acionamento configurado para converter energia eiétrica recebida a partir da ao menos uma fonte de energia e fornecer energia elétrica convertida para acionar ao menos uma carga, o sistema de acionamento que compreende: um primeiro conversor; um segundo conversor; e um primeiro módulo de comutação acoplado a uma saída do primeiro conversor e uma saída do segundo conversor, em que, quando o aparelho está operando sob um primeiro modo, o primeiro módulo de comutação é comutado para assumir um primeiro estado para permitir que uma primeira energia elétrica de saída fornecida a partir do primeiro conversor e uma segunda energia elétrica de saída fornecida a partir do segundo conversor sejam combinadas para acionar uma primeira carga com a energia eiétrica de saída combinada.

2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, quando o aparelho está operando sob um segundo modo, o primeiro módulo de comutação é comutado para assumir um segundo estado para permitir que a primeira energia elétrica de saída fornecida a partir do primeiro conversor e a segunda energia elétrica de saída fornecida a partir do segundo conversor sejam fornecidas separadamente para acionar a primeira carga e uma segunda carga, respectivamente.

3. APARELHO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de acionamento compreende, adicionalmente, um segundo módulo de comutação acoplado entre o segundo conversor e a segunda carga, em que quando o primeiro módulo de comutação é operado para permitir que a energia elétrica de saída combinada seja suprida para a primeira carga, o segundo módulo de comutação é operado para desconectar a segunda carga a partir do segundo conversor.

4. APARELHO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a segunda carga compreende um motor elétrico auxiliar, o segundo módulo de comutação é adicionalmente configurado para ser operado para desconectar o motor elétrico auxiliar a partir do segundo conversor, quando uma condição de operação de sobrevelocidade do motor eíétrico auxiliar é detectada.

5. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ao menos uma fonte de energia compreende: uma primeira fonte de energia acoplada ao primeiro conversor, a primeira fonte de energia configurada para fornecer uma primeira energia elétrica de entrada para o primeiro conversor; e uma segunda fonte de energia acoplada ao segundo conversor, a segunda fonte de energia configurada para fornecer uma segunda energia elétrica de entrada para o segundo conversor.

6. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de acionamento compreende, adicionalmente: um terceiro conversor; e um segundo módulo de comutação acoplado à saída do segundo conversor e uma saida do terceiro conversor, em que, quando o aparelho está operando sob o primeiro modo, o segundo módulo de comutação é comutado para assumir um primeiro estado para permitir que a primeira carga e a segunda carga sejam separadamente alimentadas pelo primeiro conversor e pelo segundo conversor.

7. APARELHO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que quando o aparelho está operando sob um segundo modo, o primeiro módulo de comutação é comutado para assumir um segundo estado e o segundo módulo de comutação é comutado para assumir o primeiro estado para permitir que a primeira carga seja alimentada tanto pelo primeiro conversor como pelo terceiro conversor,

8. APARELHO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que, quando o aparelho está operando sob um terceiro modo, o primeiro módulo de comutação é comutado para assumir o primeiro estado para permitir que a primeira carga seja alimentada somente pelo primeiro conversor, e o segundo módulo de comutação é comutado para assumir um segundo estado para permitir que a segunda carga seja alimentada tanto pelo segundo conversor como pelo terceiro conversor.

9. APARELHO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a ao menos uma fonte de energia compreende: uma primeira fonte de energia acoplada ao primeiro conversor, a primeira fonte de energia configurada para fornecer primeira energia elétrica de entrada para o primeiro conversor; e uma segunda fonte de energia acoplado tanto ao segundo conversor como ao terceiro conversor, a segunda fonte de energia configurada para fornecer segunda energia elétrica de entrada tanto para o segundo conversor como para o terceiro conversor.

10. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de acionamento compreende, adicionalmente, um controlador acoplado ao primeiro conversor e ao segundo conversor, o controlador é configurado para enviar sinais de controle para possibilitar que o primeiro e segundo conversor executem a conversão de energia.

11. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado peio fato de que a primeira carga compreende um motor elétrico de fração.

12. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda carga compreende um motor elétrico de tomada de força (PTO) configurado para acionar o movimento de ao menos um instrumento em associado com o aparelho.

13. VEÍCULO, caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro conversor de corrente direta (DC) to corrente alternada (AC); um segundo conversor de DC para AC; um controlador acoplado ao primeiro conversor de DC para AC e ao segundo conversor de DC para AC, o controlador configurado para enviar respectivos sinais de controle para o primeiro e segundo conversor de DC para AC para possibilitar que o primeiro e segundo conversor de DC para AC executem a conversão de energia; um primeiro motor elétrico acoplado ao primeiro conversor de DC para AC; e um segundo motor elétrico acoplado ao segundo conversor de DC para AC, em que, quando o veículo está operando sob um primeiro modo, o primeiro motor elétrico é alimentado tanto pelo primeiro como pelo segundo conversor de DC para AC, e o segundo motor elétrico não está operando; e em que, quando o veículo está operando sob um segundo modo, o primeiro motor elétrico e o segundo motor elétrico são separadamente alimentados pelo primeiro e segundo conversor de DC para AC.

14. VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o veículo compreende, adicionalmente, um primeiro módulo de comutação acoplado a ambas as saídas do primeiro e segundo conversor de DC para AC, o primeiro módulo de comutação é configurado para ser ligado e desligado para suprir ou desligar a energia elétrica gerada a partir do segundo conversor de DC para AC para o primeiro motor elétrico.

15. VEfCULO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o veículo compreende, adicionalmente, um segundo módulo de comutação acoplado ao segundo conversor de DC para AC, o segundo módulo de comutação é configurado para ser ligado e desligado para suprir ou desligar a energia elétrica gerada a partir do segundo conversor de DC para AC para o segundo motor elétrico.

16. VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o primeiro motor elétrico e o segundo motor elétrico compreendem motores AC trifásicos.

17. VEÍCULO, caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro conversor; um segundo conversor; um terceiro conversor; um controlador acoplado ao primeiro, segundo e terceiro conversor, o controlador configurado para enviar respectivos sinais de controle para o primeiro, segundo e terceiro conversor para possibilitar que o primeiro, segundo e terceiro conversor executem a conversão de energia; um primeiro motor elétrico acoplado ao primeiro conversor; e um segundo motor elétrico acoplado ao segundo conversor, em que o terceiro conversor é configurado para suprir seietivamente energia elétrica para o primeiro motor elétrico ou o segundo motor elétrico dependendo do modo de operação do veículo.

18. VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o veículo compreende, adicionalmente: um primeiro módufo de comutação acoplado a ambas as saídas do primeiro conversor e do terceiro conversor; e um segundo módulo de comutação acoplado a ambas as saídas do segundo e terceiro conversor, em que, quando o veículo está operando sob um primeiro modo, tanto o primeiro como o segundo módulo de comutação sejam desligados para permitir que o primeiro motor elétrico seja somente alimentado pelo primeiro conversor e o segundo motor elétrico seja somente alimentado pelo segundo conversor, em que, quando o veículo está operando sob um segundo modo, o primeiro módulo de comutação é ligado e o segundo módulo de comutação é desligado, de tal modo que o primeiro motor elétrico seja alimentado tanto pelo primeiro conversor como pelo terceiro conversor, e o segundo motor elétrico seja somente alimentado pelo segundo conversor; e em que, quando o veículo está operando sob um terceiro modo, o primeiro módulo de comutação é desligado e o segundo módulo de comutação é ligado, de tal modo que o primeiro motor elétrico seja somente alimentado pelo primeiro conversor, e o segundo motor elétrico seja alimentado tanto pelo segundo conversor como pelo terceiro conversor,

19. VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o primeiro conversor, o segundo conversor e o terceiro conversor são configurados para receber uma mesma energia de entrada.

20. VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o primeiro conversor, o segundo conversor e o terceiro conversor são configurados para receber energia de entrada a partir de diferentes fontes de energia.