BR102015000762A2

BR102015000762A2 - aparelho, método para fabricação de um sistema de propulsão e sistemas de propulsão de veículos

Info

Publication number: BR102015000762A2
Application number: BR102015000762A
Authority: BR
Inventors: Robert Dean King; Zhihao Li
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2014-01-30
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2016-07-12
Also published as: JP2019163060A; CN111055693A; US11351874B2; CN111055693B; US9834098B2; US20190381897A1; EP3613625A2; CN104816641B; JP6774519B2; EP2913217A3; US20200139825A1; EP2913217A2; US10933754B2; US20180065491A1; JP2019112063A; US20150210171A1; US10549648B2; KR101933538B1; KR20150091000A; JP2015142508A

Abstract

"aparelho, método para fabricação de um sistema de propulsão e sistemas de propulsão de veículo" trata-se de um aparelho que inclui um conjunto de barramento cc de múltiplos canais que compreende um primeiro canal e um segundo canal, um primeiro dispositivo eletromecânico acoplado a um enlace cc positivo do primeiro canal e um segundo dispositivo eletromecânico acoplado a um enlace cc positivo do segundo canal. um primeiro inversor de tensão cc para ca é acoplado ao enlace cc positivo do primeiro canal e um segundo inversor de tensão cc para ca é acoplado ao enlace cc positivo do segundo canal. o aparelho inclui adicionalmente um conjunto de modificação de tensão bidirecional acoplado ao enlace cc positivo do segundo canal e um primeiro sistema de armazenamento de energia acoplado eletricamente ao primeiro dispositivo eletromecânico.

Description

“APARELHO, MÉTODO PARA FABRICAÇÃO DE UM SISTEMA DE PROPULSÃO E SISTEMAS DE PROPULSÃO DE VEÍCULO” Antecedentes da Invenção [001] Modalidades da invenção referem-se geral mente a sistemas de acionamento elétricos que incluem veículos híbridos e elétricos e, mais particularmente, a transferir energia entre um ou mais dispositivos de armazenamento de energia e múltiplos dispositivos eletromecânicos do veiculo com o uso de um barramento CC de múltiplos canais.

[002] Veículos puramente elétricos usam energia elétrica armazenada para prover energia a um motor elétrico, que impulsiona o veículo e pode também operar acionamentos auxiliares. Veículos puramente elétricos podem usar uma ou mais fontes de energia elétrica armazenada. Por exemplo, uma primeira fonte de energia elétrica armazenada pode ser usada para fornecer energia mais duradoura enquanto uma segunda fonte de energia elétrica armazenada pode fornecer energia de potência mais elevada para, por exemplo, aceleração.

[003] Veículos elétricos híbridos podem combinar um motor de combustão interna e um motor elétrico alimentado por um dispositivo de armazenamento de energia, tal como uma bateria de tração, para impulsionar o veículo. Tal combinação pode aumentar eficiência de combustível geral habilitando-se o motor de combustão e o motor elétrico para cada um operar em faixas respectivas de eficiência aumentada. Motores elétricos, por exemplo, podem ser eficientes em acelerar a partir de um ponto de repouso, enquanto motores de combustão podem ser eficientes durante períodos contínuos de operação de motor constante, tal como condução em rodovia. Ter um motor elétrico para reforçar aceleração inicial permite que motores de combustão em veículos híbridos sejam menores e consumam menos combustível.

[004] Embora configurações de sistema de propulsão para veículos puramente elétricos e veículos elétricos híbridos tenham sido desenvolvidas para incluir múltiplas fontes de energia elétrica para aumentar a energia ou densidade de potência e múltiplas fontes de potência para alcançar saída de propulsão, incorporar essas fontes de armazenamento de energia e potência em um sistema de propulsão aumenta o tamanho, peso e custo gerais do sistema. Adicionalmente, as limitações impostas configurando-se um sistema de propulsão para operar com múltiplas fontes de potência em combinação com uma ou mais fontes de armazenamento de energia reduzem a eficiência de operação e economia de combustível dos componentes individuais do sistema de propulsão além de reduzir a eficiência geral do sistema.

[005] Portanto, seria desejável fornecer um sistema de propulsão elétrico e/ou elétrico híbrido que incorpora múltipíos dispositivos eletromecânicos e um ou mais sistemas de armazenamento de energia de uma maneira que melhore eficiência geral de sistema e permita que os componentes individuais do sistema de propulsão sejam operados independentemente para melhorar as eficiências de operação individuais do mesmo. BREHDESCR|5MMjNVEN£m [006] De acordo com um aspecto da invenção, um aparelho que inclui um conjunto de barramento CC de múltiplos canais que compreende um primeiro canal e um segundo canal, um primeiro dispositivo eletromecânico acoplado a um enlace CC positivo do primeiro canal e um segundo dispositivo eletromecânico acoplado a um enlace CC positivo do segundo canal. Um primeiro inversor de tensão CC para CA é acoplado ao enlace CC positivo do primeiro canal e um segundo inversor de tensão CC para CA é acoplado ao enlace CC positivo do segundo canal. O aparelho inclui adicionalmente um conjunto de modificação de tensão bidiracional acoplado ao enlace CC positivo do segundo canai e um primeiro sistema de armazenamento de energia acoplado eletricamente ao primeiro dispositivo eletromecâníco, [007] De acordo com outro aspecto da invenção, um método de fabricar um sistema de propulsão inclui acoplar um primeiro inversor de tensão CC para CA a um primeiro barramento de tensão, acoplar um primero dispositivo eletromecâníco ao primeiro inversor de tensão CC para CA e acoplar um segundo inversor de tensão CC para CA a um segundo barramento de tensão. O método também inclui acoplar um segundo dispositivo eletromecâníco ao segundo inversor de tensão CC para CA acoplar um conversor de tensão CC para CC bidireaonal ao segundo barramento de tensão, acoplar um primeiro sistema de armazenamento de energia ao conversor de tensão CC para CC bidreciona: e programar um controlador para controlar a comutação do conversor de tensão CC para CC bidireaonal pa-a reforçar uma tensão do primeiro sistema de armazenamento de energia a uma tensão reforçada diferente de uma tensão do primeiro barramento de tensão [008] De acordo com ainda outro aspecto da invenção, um sistema de propulsão de veículo inclui um conjunto de barramento CC que tem um primeiro barramento CC e um segundo barramento CC O sistema de propulsão de veículo também inclui um primeiro conversor de tensão CC para CC bidirecional acoplado ao primeiro barramento CC, um dispositivo de armazenamento de energia de aita potência específica acoplado a um lado de tensão baixa do primeiro conversor de tensão CC para CC bidireaonal um primeiro dispositivo eletromecâníco acoplado ao primeiro barramento CC através de um primeiro conversor de tensão CC para CA e um segundo dispositivo eletromecâníco acoplado ao segundo barramento CC traves ae um segundo de tensão CC para CA. Um controlador é programado para controlar o primeiro conversor de tensão CC para CC bídirecionat para reforçar uma tensão ao primeiro dispositivo eletromecâníco a uma tensão reforçada e prover a tensão reforçada para o primeiro barramento CC, a tensão reforçada diferente de uma tensão do segundo barramento CC. |009} De acordo com ainda outro aspecto da invenção, um sistema de propulsão de veículo includes a primeiro dispositivo eletromecânico acoplado a um enlace CC positivo de um primeiro barramento CC. um carregamento auxiliar acoplado a uma saída do primeiro dispositivo eletromecânico e um primeiro inversor de tensão CC para CA acoplado ao enlace CC positivo do primeiro barramento CC, Um segundo dispositivo eletromecânico é acoplado a um enlace CC positivo de um segundo barramento CC e uma transmissão é acoplada a uma saída do segundo dispositivo eletromecânico. O sistema de propulsão de veículo também inclui um segundo inversor ce tensão CC para CA acoplado ao enlace CC positivo do segundo barramento CC, um sistema de armazenamento de energia acoplado eletricamente ao enlace CC positivo do segundo barramento CC e um conjunto de modificação de tensão b(direcional acoplado ao enlace CC positivo do segundo barramento CC e configurado para reforçar uma tensão do primeiro sistema de armazenamento de energia a uma tensão diferente de uma tensão do primeiro barramento CC.

[010] Diversos outros recursos e vantagens se tornarão aparentes a partir da descrição detalhada seguinte e as figuras.

Breve Descrição das Rguras [011] As figuras ilustram realizações contempladas no presente momento para executar a invenção.

[012] Nos desenhos: A Figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema de propulsão de acordo com uma realização da invenção. A Figura 2 é um diagrama esquemático de um sistema de propulsão que inclui um carregamento auxiliar de acordo com uma realização da invenção. A Figura 3 é um diagrama esquemático de um sistema de propulsão que ínciui um carregamento auxiliar de acordo com outra realização da invenção. A Figura 4 é um diagrama esquemático de um sistema de propulsão de acordo com outra realização da invenção. A Figura 5 é um diagrama esquemático de um sistema de propulsão de acordo com ainda outra realização da invenção. A Figura 6 é um diagrama esquemático de um sistema de propulsão de acordo com ainda outra realização da invenção. A Figura 7 é um diagrama esquemático de um sistema de propulsão de acordo com ainda outra realização da invenção.

Descrição Detalhada [013] A Figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema de propulsão 10 de acordo com uma realização da invenção. Conforme descrito em detalhes abaixo, o sistema de propulsão 10 pode ser configurado em uma disposição de sistema de propulsão puramente eletnco (EV) que divide a saída de potência entre dois ou mais dispositivos eletromecânicos ou como um sistema de propulsão híbrido (HEV) que inclui um motor de combustão interna além de múltiplos dispositivos eletromecânicos. Tanto em uma realização de EV ou de HEV, os dispositivos eletromecânicos são fornecidos em canais independentes de um barramento CC de múltiplos canais, que permite flexibilidade no dimensionamento e operação dos múltiplos dispositivos eletromecânicos e aumenta a eficiência de operação dos dispositivos eletromecânicos e do sistema de propulsão gerai.

[014] De acordo com diversas realizações, osistema de propulsão 10 é configurado para ser incorporado em diversos tipos de veículos incluindo-se, mas sem limitação, automóveis, ônibus, caminhões, tratores, equipamento de mineração, embarcações marítimas e veículos para todos os terrenos (off-road) incluindo-se veículos de transporte de material ou veículos ou veículos transportadores de pessoal, capazes de operação ambos na superfície e subterrâneos tal como em operações de mineração, ou outro tipo de aparelho elétrico tal como. por exemplo, um guindaste, elevador, ascensor. como exemplos não limitadores.

[015] O sistema de propulsão 10 inclui um sistema de armazenamento de energia 12 e uma disposição de barramento GC de múltiplos canais que tem pelo menos dois canais de barramento CC independentes. Na realização ilustrada na Figura 1, a disposição de barramento GC de múltiplos canais inclui dois canais: um canal A 14 que compreende um barramento CC do canal A 16 que tem um enlace CC positivo do canal A 18 e um canal B 20 que compreende um barramento CC do canal B 22 que tem um enlace CC positivo do canal B 24. O sistema de armazenamento de energia 12 incluí um terminal positivo 26 e um terminal negativo 28. Em uma realização, o sistema de armazenamento de energia 12 é um dispositivo de armazenamento de energia de alta tensão ou alta potência e pode ser uma batería, um sistema de pêndulo, célula de combustível, um ultracapacitor, ou uma combinação de ultracapacitores, células de combustível, e/ou baterías, como exemplos. Um terminal positivo 26 de sistema de armazenamento de energia 12 é acoplado a um primeiro conjunto de conversor de tensão CC para CC bidirecional 30. Em uma realização, o terminal positivo 26 do sistema de armazenamento de energia 12 também é acoplado a um segundo conjunto de conversor de tensão CC para CC bidirecional 32 opcional (mostrado em tracejado). Conforme mostrado, o primeiro conversor de tensão CC para CC bidirecional 30 é acoplado ao enlace CC positivo do canal B 24 enquanto o segundo conjunto de conversor de tensão CC para CC bidirecional 32 é acoplado ao enlace CC positivo do canaí A 18. De acordo com uma realização, o sistema de armazenamento de energia 12 é dimensionado de tal modo que o segundo conjunto de conversor de tensão CC para CC bidirecional 32 possa ser omitido do canal A 14 o que resulta em um sistema de propulsão 10 que inclui menos partes e menos peso do que um sistema que inclui um respectivo conversor de tensão CC para CC em cada canal do conjunto de barramento CC de múltiplos canais, [016] Tanto o primeiro conversor de tensão CC para CC bidirecional 30 quanto o segundo conjunto de conversor de tensão CC para CC bidirecional 32, quando usados, são configurados para converter uma tensão CC para outra tensão CC tanto flambando-se ou reforçando-se a tensão CC, Cada conversor de tensão CC para CC bidirecional 30, 32 inclui um indutor 34 acoplado a um par de chaves 36, 38 e acopiado a um par de díodos 40, 42, Cada chave 36, 38 é acoplada a um díodo respectivo 40, 42 e cada par de chaves/díodos forma um módulo de meia fase respectivo 44, 46. As chaves 36, 38 são mostradas para propósitos ilustrativos como transistores bipolares de porta isolados (IGBTs). Entretanto, as realizações da invenção não são limitadas aos IGBTs, Qualquer chave eletrônica apropriada pode ser usada, tal como, por exemplo, transistores de efeito de campo de semicondutor de óxido de metal (MOSFETs), carboneto de silício (SiC) MOSFETs, dispositivos de nitreto de Gálio (GaN), transistores de junção bipoiar (BJTs) e tiristores controlados por semicondutor de óxido de metal (MCTs).

[017] Q canal A 14 e o canal B 20 também inclui inversores de tensão CC para CA 48, 50, cada um dos quais inclui seis módulos de meia fase 52, 54, 56, 58, 60 e 62 que são pareados para formar três fases 64, 66, 68, Cada fase 64, 66, 68 é acoplada entre um par de condutores de seu respectivo barramento CC 22, 16. Especificamente, cada fase 64, 66, 68 do inversor de tensão CC para CA 48 é acoplada entre o enlace CC positivo do canal A 18 e um enlace CC negativo do canal A 70 de barramento CC do canal A 16 e cada fase 64 66. 68 d inversor cie tensão CC para CA 50 é acoplada entre o enlace CC positivo do canal B 24 e um enlace CC negativo do canal B 72 de barramento CC do canal B 22 [018] Um dispositivo eletromecânico 74 é acoplado ao inversor de tensão CC para CA 48 no canal A 14 Dispositivo eietromecânico 74 ínclu< uma pluralidade de enroiamentos 76, 78, 80 acoplados a respectivas fases 64 a 68 do inversor de tensão CC para CA 48. Sistema de propulsão 10 também inclui um dispositivo eletromecânico 82 acoplado ao inversor de tensão CC para CA 50 no canal B 20. Conforme mostrado, o dispositivo eletromecânico 82 inclui uma pluralidade de enroiamentos 84. 86 88 acoplados a respectivas fases 64 a 68 do inversor de tensão CC para CA 50 Em uma realização, o dispositvo eletromecânico 82 é um motor de tração e o dispositivo eletromecânico 74 é ou um alfernador ou um motor de tração, Embora o sistema de propulsão 10 ilustrado na Figura 1 inclua inversores trifásicos 48 50 e dispositivos eletromecán cos tdfás-cos 74 84, é contemplado que o sistema de propulsão 10 pode utilizar qualquer número de fases em realizações alternativas.

[019] De acordo com uma realização, o dispositivo eletromecânico 82 e o inversor de tensão CC para CA 50 associado sâo dimensionados para fornecer e aceitar níveis de potência altos e operar em velocidades mais altas que o dispositivo eletromecânico 74 e o inversor de tensão CC para CA 48 associado, Para minimizar perdas de sistema, especiamente durante operação de alta velccídaae e alta potência, a tensão de enlace CC do cana! B 20 pode ser desengatada cia tensão do sistema de armazenamento de energia 12 e pode ser controlada para estar em uma tensão superior à tensão de enlace CC do canal A 14. Conforme um exemplo não limitador, o dispositivo eletromecânico 74 pode ser projetado para uma tensão de enlace CC de aproximadamente 400 V, sendo que o inversor de tensão CC para CA 48 têm dispositivos de comutação classificados para aproximadamente 850 V, enquanto o dispositivo eletromecâníco 82 é projetado para operar em uma tensão de enlace CC reforçada de aproximadamente 830 V. sendo que o inversor de tensão CC para CA 50 têm dispositivos de comutação classificados para 900 V ou 1200 V ou possivelmente tensão superior de 1800 V. Além disso, devido à tensão de enlace CC do canai B ser desengatada da tensão de enlace CC do canal A, a operação do inversor de tensão CC para CA 48 e excitação do dispositivo eletromecâníco 74 podem adicionalmente ser otimizadas para alcançar características de operação desejadas.

[020] O sistema de propulsão 10 também inclui uma transmissão 90 acoplada às saídas do dispositivo eletromecâníco 74 e do dispositivo eletromecâníco 82. A transmissão 90 é construída como um conjunto de engrenagem, um conjunto de correia, ou uma combinação dos mesmos de acordo com diversas realizações. De acordo com uma realização, a transmissão 90 é configurada como uma transmissão eletricamente variável (EVT) que acopla com as saídas dos dispositivos eletromecânicos 74, 82 através de uma disposição de engrenagens planetárias e embreagens (não mostrado). Em operação, dispositivos eletromecânicos 74, 82 podem ser operados sobre uma faixa ampla de comandos de velocidade, torque e potência bidirecionais para minimizar perda de potência e manter um afto grau de eficiência geral de sistema enquanto opera ou em um modo de esgotamento de carga (CD) ou sustentação de carga (CS) de operação.

[021] A saída de transmissão 90 é acoplada a uma ou mais rodas ou eixos de acionamento 92 de um veiculo (não mostrado) através de um conjunto de engrenagem 94. que pode incluir um diferenciai. Dependendo de como as embreagens de transmissão 90 são configuradas, o dispositivo eletromecâníco 82 pode ser acoplado ao conjunto de engrenagem 94 através da transmissão 90 ou pode ser díretamente acoplado ao conjunto de engrenagem 94 de tal modo que a saída do dispositivo efetromecãnico 82 desvie a transmissão 90.

[022] O sistema de propulsão 10 também inclui um controlador 96 acoplado de modo operável a módulos de meia fase 44. 40 do conversor de tensão CC para CG bidirecionais 30, 32 por linhas de controle S8. Através de controle apropriado de chaves 36, 38 de conversores de tensão 30. 32, o controlador 96 é configurado para reforçar uma tensão do sistema de armazenamento de energia 12 para uma tensão superior e para prover a tensão superior para o barramento CC do canal A 16. Da mesma forma, o controlador 96 é configurado para controlar a comutação do conversor de tensão CC para CC bidirecional 32 para reforçar a tensão de sistema de armazenamento de energia 12 a uma tensão superior e para prover a tensão superior para o barramento CC do canal B 22. Em alguns modos de operação o barramento CC 22 pode operar em uma tensão superior ao barramento CC 16 Em outros modos, o barramento CC 16 e o barramento CC 22 podem ser operados na mesma tensão, O controlador 96 também é configurado para controlar chaves 36. 38 de respectivos conversores de tensão 30. 32 para flambar uma tensão de barramento CC do canal A 16 e barramento CC do canal B 22 e para prover as tensões flambadas para o sistema de armazenamento de energia 12, [023] O controlador 96 também é acoplado a modulos de meia fase 52a62 dos tnversores 48, 50 por linhas de controle 100. O controlador 96, através de controle apropriado de módulos de meia fase 52a62 em um modo de automobilismo, é configurado para controlar ínversores 48. 50 para converter a tensão ou corrente CC nos banamentos CC 16 22 respectivos para uma tensão ou corrente CA para prover para enrolamenfos 74a60. 84a88 de dispositivos eletromecânicos 74, 82respectivos, Em um modo regenerativo, o controlador 96 é configurado para controlar módulos de meia fase 52a62 para inverter uma tensão ou corrente CA recebida por inversores respectivos 48, 50 de seu dispositivo eletromecânico correspondente 74, 82 em uma tensão ou corrente CC para prover para o barramento CC do canal A 16 ou o barramento CC do canal B 22, [024] Em operação, o controlador 96 recebe retroalimentação de um número de sensores fornecidos dentro do sistema de propulsão 10 por meio de linhas de controle 102. Por exemplo, sensores de tensão 104, 106 podem ser fornecidos no barramento CC do canal A 16 e o barramento CC do canal B 22, respectiva mente, para permitir que o controlador 96 monitore a tensão do barramento dos canais A e B 14, 20, Como alguém versado na técnica irã reconhecer, sensores de tensão e/ou corrente adicionais podem ser fornecidos por todo o sistema de propulsão 10 para permitir ao controlador 96 monitorar outras condições de operação, tal como, por exemplo, a tensão de carga do sistema de armazenamento de energia 12, Além disso, alguém versado na técnica irã reconhecer que o controlador 96 pode receber retroalimentação de e/ou transmitir comandos de controle para outros componentes dentro do sistema de propulsão 10, tal como, por exemplo, um motor de combustão interna 108.

[025] De acordo com uma realização o sistema de propulsão 10 é configurado como um sistema de propulsão de veiculo puramente elétrico (EV), Afternativamente, o sistema de propulsão 10 é configurado em um sistema de propulsão de veículo elétrico híbrido (HEV) e também incluí um motor de combustão interna 108 (mostrado em tracejado) acoplado à transmissão 90, De acordo com diversas realizações, o motor de combustão interna 108 pode ser um motor a gasoiina de combustão interna, um motor a dísel de combustão interna, um motor de combustão interna abastecido por gás natural, um motor de combustão externo, ou um motor de turbina a gás, como exemplos.

[026] Referindo-se agora à Figura 2, um sistema de propulsão de canal duplo 110 ê ilustrado de acordo com uma realização alternativa que inclui um carregamento de acessório de veiculo ou carregamento auxiliar 112. Elementos e componentes comuns ao sistema de propulsão 10 e ao sistema de propulsão 110 são denominados no presente documento com numeração de parte similar. Similar ao sistema de propulsão 10, o sistema de propulsão 110 inclui um dispositivo eletromecânico 82 acoplado ao canal B 20 através do inversor de tensão CC para CASO. O sistema de propulsão 110 também inclui um conversor de tensão CC para CC bídirecional 30 configurado para reforçar de modo seletivo uma tensão de sistema de armazenamento de energia 12 para uma tensão de barramento do barramento CC do canal B 22 durante um modo de automobilismo e flambar uma tensão barramento CC do canal B 22 para uma tensão do sistema de armazenamento de energia 12 durante um modo regenerativo ou de recarga, [027] Além do canal B 20, o conjunto de barramento CC de canal duplo do sistema de propulsão 110 inclui um segundo canal ou canal C 114 que é conectado a um carregamento auxiliar 112 através de um inversor de tensão CC para CA 116, que como o inversor de tensão CC para CA 50, inclui seis módulos de meia fase 118, 120, 122, 124, 126, 128 pareados para formar fases respectivas 130, 132, 134, Conforme ilustrado na Figura 2, o canal C 114 inclui um barramento CC do canal C 136 que tem um enlace GC positivo do canal C 138 acoplado ao- terminal positivo 26 do sistema de armazenamento de energia 12 através de um conversor CC para CC 142 (mostrado em tracejado) e um barramento CC negativo do canal C 140 acoplado ao terminal negativo 28 do sistema de armazenamento de energia 12.

[028] Em uma realização, o sistema de armazenamento de energia 12 é dimensionado de tal modo que o terminal positivo 26 do sistema de armazenamento de energia 12 possa ser diretamente acoplado ao barramento CC do canal C 136, Alternativamente, um conversor de tensão CC para CC bidirecíonal 142 convencional (mostrado em tracejado) similar ao conversor de tensão CC para CC bidirecíonal 30 (Figura 1) é acoplado ao oarramento CC do canal C 136, [029] O carregamento auxiliar 112 do sistema de propulsão 110 é acoplado a um dispositivo eietromecânico 144 que tem uma pluralidade de enrotamentos 146, 148, 150, que são acoplados a fases respectivas 130, 132, 134 do inversor de tensão CC para CA 116, O carregamento auxiliar pode ser uma bomba, um aquecedor, um ventilador de refrigeração, uma unidade de ar condicionado alimentado eletricamente, uma unidade de compressor pneumático ou ae outro fluído cono exemplos não limitadores. Em uma realização de acionamento direto, o dispositivo eietromecânico 144 e diretamente acoplado ao carregamento auxiliar 112. Em reaizações alternativas que incluem um dispositivo acionado por engrenagem ou correia tal como, por exemplo, um motor de alta velocidade que faz uma bomba funcionar, o dispositivo eietromecânico 144 pode ser acoplado ao carregamento auxiliar 112 por me>o de um componente de conjunto de engrenagem ou de comeia corrponent 152 opcional (mostrado em tracejado), [030] Opcionalmente, o sistema de propulsão 110 pode incluir um ou mais carregamentos auxiliares elétricos 154 (mostrados em tracejado) acoplados aos enlaces CC positivos e negativos do canal C 138, 140. De acordo com uma realização exemplificativa. o carregamento auxiliar ele:· cc s 154 pode incluir carregamentos elétricos de alta potência tais como. por exemplo, elementos de aquecimento resistentes, [031] O sistema de propulsão 10 tF;gura 1) e o sistema de propulsão 110 (Figura 2) são descritos acima como incluindo-se do-s canais, um canal A 14 e um canal B 26 ambos acoplados a uma transmissão 90 no caso do sistema de propulsão 10 e um canal A 14 acoplado a uma transmissão 90 e um canal C 114 acoplado a um carregamento auxiliar 112 no caso do sistema de propulsão 110. Realizações alternativas podem incluir mais de dois canais de barramento CC, com dois ou mais canais acoplados à transmissão do veículo e um ou mais canais de barramento CC acoplados a carregamentos auxlíams. Conforme um exemplo, o sistema de propulsão 156 da Figura 3 inclui o cana! A, 14 e o cana! B 20 acoplados à transmissão 90 por meio de dispositivos eietromecãnicos respectivos 74, 82 e o canal C 114 acoplado ao carregamento auxiliar 112 por meio do dispositivo eietromecâníco 144. Na realização mostrada, os enlaces CC positivos 18. 24 138 de cada canal são acooiados ao terminal positivo 26 do sistema de armazenamento de energia 12. Conforme descrito em relação às Figuras 1 e 2. o conjunto de conversor de tensão CC oara CC bidírecionai 32 do cana! A 14 e/ou o conversor ce tensão CC para CC bidirecional 142 do barramento CC do canal C 136 são componentes opcionais e podem ser omitidos com base no dímensionamento do sistema de armazenamento de energia 12.

[032] A Figura 4 é um diagrama esquemático de um sistema de propulsão 158 de acordo com outra realização da invenção. Elementos e componentes comuns a cs sistemas de propulsão 10 e 158 serão discutidos em relação aos mesmos números de referência conforme apropriado. Além dos componentes comuns com o sistema de propulsão 10, o sistema de propulsão 158 difere do sistema de pmpu sáo 10 em que o mesmo inclui um primeiro sistema de armazenamento de energia 160 e um segundo sistema de armazenamento de energia 162 em vez do único sistema de armazenamento de energia 12 da Figura 1.

[033] Conforme mostrado na Figura 4, o primeiro e segundo sistemas de armazenamento de energia 160. 162 são conectados por um enlace CC negativo 164 comum acoplado aos respectivos terminais negativos 166. 168 dos sistemas de armazenamento de energia 160. 162. O terminai positivo 170 do primeiro sistema de armazenamento de energia 160 é acoplado ao enlace CC positivo do cana! A 18 através do conversor CC para CC 32 e o terminal positivo 172 do segundo sistema de armazenamento de energia 162 é acoplado ao enlace CC positivo do canal B 24 através do conversor CC para CC 30.

[034] De acordo com uma realização, o primeiro sistema de armazenamento de energia 160 é um dispositivo de armazenamento de energia de alta potência específica e segundo sistema de armazenamento de energia 162 é um dispositivo de armazenamento de energia especifica alta O primeiro sistema de armazenamento de energia 160 pode ser, por exemplo un uftracapacitor que tem múitipias céluías de capacitar acopladas umas às outras, onde as células de capacitar pode cada uma ter uma capacidade que é maior do que aproximadamente 500 Farads. Alternativamente, o primeiro sistama de armazenamento de energia 160 pode ser uma batería de alta potência que íern uma potènoa esoecífica de aproximadamente 350 VWkg cu maior do que uma combinação de um ou mais ultracapaciíores e baterias. Em modalidades onde o primeiro sistema de armazenamento de energia 160 é um: ultracapacitor. o primeiro conversor de tensão CC para CC Pídirecional 32 é incluso no cana! A 14. Alternativamente, onde o primeiro sistema de armazenamento de energia 160 é urna batería um primero corversor de tensão CC para CC bidirecíonal opcional32 (mostrado em tracejado) pode opcionalmente ser omitido com base no dimensionamentc do primeiro sistema de armazenamento de energia 160.

[035] O segundo sistema de armazenamento de energia 162 tem uma potência específica reiativameote baixa em comparação ao pt meiro sistema de armazenamento de energia 160 Conforme usado no presente documento, uma potência específica baixa descreve um dispositivo de armazenamento de energia demonstrado para alcançar uma potência específica na ordem de aproximadamente 200 W/kg ou inferior. De acordo com diversas realizações, o segundo sistema de armazenamento de energia 162 pode ser, por exemplo, uma batería de energia específica alta ou batería de densidade de energia alta. O termo batería de energia usado no presente documento descreve uma batería de energia específica alta ou batería de densidade de energia alta demonstrada para alcançar uma densidade de energia na ordem de 100 W-hr/kg ou mais (por exemplo, uma batería de íon de lítio, de haleto de metal de sódio, de cloreto de níquel de sódio, enxofre de sódio, de lítio-ar, ou de zínco-ar).

[036| Em uma realização, o segundo sistema de armazenamento de energia 162 tem uma resístividade e impedãncia relativamente altas em comparação ao primeiro sistema de armazenamento de energia 160. Em outra realização, a potência específica relativamente baixa do segundo sistema de armazenamento de energia 162 pode ser devido a um desequilíbrio das células de batería individuais que compreende o sistema de armazenamento de energia. Em uma realização, o segundo sistema de armazenamento de energia 162 é uma batería de íon de iítio de custo baixo. Alternativamente, o segundo sistema de armazenamento de energia 162 pode ser uma batería de haleto de metal de sódio, uma batería de enxofre de sódio, uma batería de haleto de metal de níquel, uma batería de zinco-ar, uma bateria de ácido de chumbo e similares.

[037] Em realizações onde o primeiro sistema de armazenamento de energia 160 é configurado conforme uma batería automotiva, o sistema de propulsão 158 pode ser incorporado em um barramento de trânsito, como um exemplo. Em ainda outra realização, o primeiro e segundo sistemas de armazenamento de energia 160, 162 são ambos configurados como dispositivos de armazenamento de energia especifica alta. {038] Configurando-se o sistema de propulsão 158 com um sistema de armazenamento de energia separado para cada canal do conjunto de barramento CC de múltiplos canais (por exemplo, o primeiro sistema de armazenamento de energia 160 para o canal A 14 e o segunde sistema de armazenamento de energia 162 para o canal B 20), os sistemas de armazenamento de energia 160, 162 podem ser dimensionados individualmente para seu canal respectivo para minimizar o tamanho, peso e custo do sistema de propulsão geral 158 e levar em consideração os papéis diferentes que os dispositivos eletromecânicos 74, 82 podem desempenhar no sistema de propulsão 158. Por exemplo, o dispositivo eletromecâníco 74 pode ser operado para fornecer potência alta durante períodos de aceleração enquanto o dispositivo eietromecânico 82 pode ser operado para fornecer uma potência mais duradoura para o veículo aumentar uma distância de percurso do mesmo. Em conformidade, devido ao fato de que a potência de pico do cana! A 14 pode ser duas ou mais vezes maior que a potência de pico do canal B 20, o primeiro e segundo sistemas de armazenamento de energia 160, 162 podem ser individualmente dimensionados em conformidade.

[039] O controle sobre a tensão de enlace CC para cada canal respectivo é fornecido pelo respectivo conversor de tensão CC para CC bidirecional 30, 32. Além disso, o sistema de propulsão 158 pode ser controlado para otimizar adicionalmente a eficiência e custo enquanto atende exigências de potência de pico durante operação e gerencia energia útil do primeiro e segundo sistemas de armazenamento de energia 160, 162 para diversos ciclos de acionamento de veículo. A inclusão de primeiro e segundo sistemas de armazenamento de energia separados 160. 162 pocem também lavar a economias adicionais nos aparelhos eletrônicos ae potência e componentes passivos inclusos no primeiro e/ou segundo conversor de tensão CC para CC bidirecionaís 30, 32 assim como os módulos eletrônicos de potência e componentes passivos em um ou ambos os sistemas de armazenamento de energia 160, 162. Além disso, a inclusão de um sistema de armazenamento de energia separado para cada canal pode resultar em eficiência melhorada permitindo-se o um ou mais dos sistemas de armazenamento de energia 160, 162 a serem operados em uma tensão inferior a um sistema que inclui um único sistema de armazenamento de energia dimensionado para atender ãs exigências de potência de pico de múltiplos canais, tal como o sistema de armazenamento de energia 12 da Figura 1 que é dimensionado para atender a exigência de potência de pico de ambos os canais A e B 14, 2C. {040J Opcionalmente, o sistema de propulsão 158 inclui um elemento de comutação ou o;spositivo de acoplagem 174 (mostrado em tracejado) posicionado entre os enlaces CC positivos 18. 24 do canal A 14 e canal 8 20 De acordo com diversas realizações, c dispositivo de acoplagem 174 pode ser construído como um dispositivo de comutação eletromecânico, um dispositivo de comutação do tipo de estado sólido, um diodo. uma combinação de um resistor e um contator ou chave de estado sólido, como exemplos não limitadores, O controlador 96 é conectado ao dispositivo de acoplagem 174 por meio de linhas de controle 176 e opera o dispositivo de acoplagem 174 em um estado aberto ou um estado fechado de modo que os canais A e B 14, 20 possam ser operados em diferentes tensões de enlace CC durante certos modos de operação e acoplados de modo seletivo uns aos outros para operar a mesma tensão de enlace CC durante outros modos de operação. Por exemplo, durante um modo de automobilismo de operação, o disposihvc de acoplagem 174 pode ser configurado ern ur estaao aberto para permitir que o canaí A 14 opere ern uma tensão de enlace CC inferior ao canal B 20 de modo que o dispositivo eletromecânico 82 possa ser executado de modo eficiente em uma tensão de operação superior ao dispositivo etetromecâníco 74 Atem disso, durante um evento de frenagem regenerativa ou durante um evento de recarga de motor de um ou mais dos sistemas de armazenamento de energia 162, 160, o controlador 96 pode ser configurado para fechar o dispositivo de acoplagem 174 de tal modo que a tensão ou corrente CA gerada peto dispositivo etetromecâníco 74, invertida em uma tensão ou corrente CC pelo mversor de tensão CC para CA 48 e provida para o segundo conjunto de conversor de tensão CC para CC bidirecional 30 para recarregar o segundo sistema de armazenamento de energia 162, [041] Referindo-se agora à Figura 5, um sistema de propulsão 178 ê ilustrado de acordo com outra realização da invenção. Elementos e componentes do sistema de propulsão 178 comum a sistemas de propulsão 10, 158 serão discutidos em relação aos mesmos números de referência conforme apropriado.

[042] Similar ao sistema de propulsão 158 da Figura 4, o sistema de propulsão 178 incluí um primeiro sistema de armazenamento de energia 180 e um segundo sistema de armazenamento de energia 182, que pode ser dimensionado individualmente com base na exigência da potência de pico de seu canal respectivo 14, 20 que dessa forma permite uma redução no tamanho, peso geral e custo do sistema de propulsão, Além disso, o primeiro sistema de armazenamento de energia 180 pode ser selecionado para ter uma potência específica superior (e impedância interna inferior) ao segundo sistema de armazenamento de energia 182. que pode ser dimensionado para uma tensão nominal superior ao primeiro sistema de armazenamento de energia 180. Em conformidade, em uma modalidade o primeiro sistema de armazenamento de energia 180 ê configurado como um dispositivo de armazenamento de energia de alta potência específica similar ao primeiro sistema de armazenamento de energia 160 (Figura 4)eo segundo sistema de armazenamento de energia 182 é configurado como um dispositivo de armazenamento de energia específica alta similar ao segundo sistema de armazenamento de energia 162 (Figura 4).

[043] Diferentemente da configuração do sistema de propulsão 158 da Figura 4. entretanto, o primeiro sistema de armazenamento de energia 180 e o segundo sistema de armazenamento de energia 182 do sistema de propulsão 178 são dispostos em uma configuração de série, como mostrado na Figura 5, com o termina! positivo 184 do primeiro sistema de armazenamento de energia 180 acoplado ao terminal negativo 186 do segundo sistema de armazenamento de energia 182. Conforme mostrado, o terminal positivo 188 do segundo sistema de armazenamento de energia 182 è conectado ao primeiro conversor de tensão CC para CC bidirecional 30 e o terminal negativo ISO do primeiro sistema de armazenamento de energia 180 é conectada ao enlace CC negativo do canal A 70 e também conectado ao enlace CC negativo do canat B 72. Conectando-se o primeiro e segundo sistemas de armazenamento de energia 180, 182 em série, o compartilhamento de potência entre os sistemas de armazenamento de energia 180. 182 è uma função das tensões relativas dos dois sistemas de armazenamento de energia. Em outras palavras, a potência de cada sistema de armazenamento de energia 180, 182 è uma função da tensão do sistema de armazenamento de energia respectivo 180. 182 como resultado da configuração de série Devido à conexão de série dos sistemas de armazenamento de energia 180. 182 permite que as tensões relativas aos dois sistemas sejam resumidas, os sistemas de armazenamento de energia 180 182 podem ser dimensionados oara terem tensões inferiores a um sistema de propulsão com um único sistema de armazenamento de energia com uma saída de tensão geral comparável, tal como o mostrado na Figura 1. 1044] Em operação o estado de carga (SOC) tanto do primeiro sistema de armazenamento de energia 180 quanto do segundo sistema de armazenamento de energia 182 é mantido dentro de limites prescritos e dentro de uma. faixa de operação prescrita por meio dos comandos de comutação que o controlador 96 transmite o primeiro e segundo conversor de tensão CC para CC bidirecional 30, 32. Controle independente sobre as tensões de enlace CC do canal A 14 e canal B 20 é fornecido pelo conversor de tensão CC para CC bidirecional 30, 32 e carregamentos associados de inversores de tensão CC para AC 48, 50 e dispositivos eietromecânicos 74, 82.

[045] Opcionalmente, o sistema de propuisão 178 pode também incluir um dispositivo de acoplagem dispositivo de acopiagem 174 opcional (mostrado em tracejado) posicionado entre os enlaces CC positivos 18, 24 do canal A 14 e do canal B 20. O dispositivo de acoplagem 174 pode ser operado pelo controlador 96 de uma maneira similar no sistema de propulsão 178 conforme descrito acima em relação ao sistema de propuisão 158, de modo que as tensões de enlace CC dos canais A e B 14, 20 sejam as mesmas durante certos modos de operação e difiram durante outros modos de operação.

[046] A Figura 6 ilustra um sistema de propulsão 192 de acordo com ainda outra realização da invenção. Conforme o sistema de propulsão 192 incluir muitos dos mesmos componentes e elementos do sistema de propulsão 178 da Figura 5, elementos e componentes comuns aos sistemas 178 e 192 serão discutidos em relação aos mesmos números de referência conforme apropriado.

[047] Além dos componentes comuns com o sistema de propuisão 178, o sistema de propulsão 192 inclui um dispositivo de acopiagem 194 que substituí o conversor de tensão CC para CC bidirecional 32 do sistema de propulsão 178 no canal A 14 e que é controlado pelo controlador 96 por meio de linhas de controle 196. Similar ao dispositivo de acoplagem De acordo com diversas realizações, o dispositivo de acoplagem 194 pode ser construído como um dispositivo de comutação eletromecânico, um dispositivo de comutação do tipo de estado sólido, um díodo, uma combinação de um resistor e um contator ou chave de estado sólido, como exemplos não limitadores. Devido ao fato de que o dispositivo de acoplagem 194 é um componente de custo inferior a um conversor de tensão CC para CC bidírectonal, o sistema de propulsão 192 pede ser fabricado a um custo inferior ao sistema de propulsão 178 da Figura 5. Adicionalmente, devido ao fato de que o dispositivo de acoplagem 194 opera a uma eficiência superior a um conversor de tensão CC para CC bidirecional, substituir o conversor de tensão CC para CC bidírecional do canal A 32 da Figura 1 com o dispositivo de acoplagem 194 aumenta a eficiência geral do sistema de propulsão 192.

[048] Similar ao sistema de propulsão 178 da Figura 5, o sistema de propulsão 192 inclui um primeiro e segundo sistemas de armazenamento de energia 180, 182 dispostos em série de tal modo que o terminal positivo 184 do primeiro sistema de armazenamento de energia 180 seja acoplado ao terminal negativo 186 do segundo sistema de armazenamento de energia 182, O primeiro sistema de armazenamento de energia 180 é dimensionado com base na aceleração desejada do sistema de propulsão 192 enquanto o segundo sistema de armazenamento de energia 182 é dimensionado na distância desejada de percurso enquanto opera com o uso do acionamento elétrico. Na realização ilustrada na Figura 6, o primeiro sistema de armazenamento de energia 180 é configurado como uma batería automotiva, em vez de um ultracapacitor, a fim de manter uma tensão de enlace CC para o inversor de tensão CC para CA 48 dentro de um valor limite de uma tensão nominal predeterminada quando o dispositivo de acoplagem 194 é fechado. Além disso, a tensão nominal do primeiro sistema de armazenamento de energia 180 é selecionada de tal modo que a faixa de tensão de operação normal do primeiro sistema de armazenamento de energia 180 está dentro de um valor limite da tensão de enlace CC otimizada para o canal A 14 que é determinado com base nos parâmetros de projeto do dispositivo eletromecânico 74.

[049] Em referência à Figura 7, um sistema de propulsão de canal duplo 198 é mostrado de acordo com amda outra modalidade. Elementos comuns a sistemas de propulsão 10, 198 são denominados com numeração similar. Similar a sistema de propulsão 10 da Figura 1, o sistema de propulsão 198 inclui um único sistema de armazenamento de energia 200 acoplado tanto ao canal A 14 quanto ao canal B 20. Similar ao sistema de armazenamento de energia 12 (Figura 1), Em uma realização, o sistema de armazenamento de energia 200 pode ser um dispositivo de armazenamento de energia de alta tensão ou aita potência e pode ser uma batería, um sistema de pêndulo, célula de combustível um uítracapacitor, ou uma combinação de ultracapacítores. células de combustível, e/ou baterias, de acordo com diversas modalidades. Conforme mostrado, o terminal positivo 202 do sistema de armazenamento de energia 200 é acoplado ao enlace CC positivo do canal B 24 através do primeiro conversor de tensão CC para CC bidireciona! 30. O enlace CC positivo do canal A 18 é acoplado ao terminal positivo 202 através do segundo conjunto de conversor de tensão CC para CC bidirecional 32.

[050] Um contatar de desvio opcional 204 (mostrado em tracejado) é incluso no canal A 14 entre o sistema de armazenamento de energia 200 e o inversor de tensão CC para CA 48. De acordo com diversas realizações, o contatar de desvio 204 pode ser construído como um dispositivo de comutação eletromecânico um dispositivo de comutação do tipo de estado sólido um d iodo. uma combinação de um resistor e um contator ou chave de estado solido, como exemplos não limitadores.

[051] Em uma realização, o sistema de armazenamento de energia 200 è dimensionado de tal modo que o terminal positivo 202 do sistema de armazenamento de energia 200 possa ser diretamente acoplado ao enlace CC positivo do cana! A 18 através de um contator de desvio opcional.

Alternativamente, um conjunto de conversor de tensão CC para CC bidirecional opciona!32 (mostrado em tracejado) é acoplado ao barramento CC do canal A 16. Nessa realização, pelo menos um do conversor CC para CC 32 opcional ou contator de desvio opcional 204 é utilizado.

[052] O controlador 96 è conectado ao contator de desvio 204 por meio de linhas de controle 206. Em certos modos de operação o controlador 96 opera um contator de desvio 204 em um estado aberto, que dessa forma cria um trajeto de fluxo de potência entre o sistema de armazenamento de energia 200 e o inversor de tensão CC para CA 48 que percorre através do conjunto de conversor de tensão CC para CC bidirecional opcional 32, que è controlado pelo controlador 96 para reforçar a tensão do sistema de armazenamento de energ.a 200 oara a tensão do barramente CC do canal A 16. Em outros modos de operação, o controlador 96 opera o contator de desvio opcional 204 em um estado fechado para criar um trajeto de fluxo de potência entre o sistema de armazenamento de energia 200 e o inversor de tensão CC para CA 48 que desvia o conjunto de conversor de tensão CC para CC bidirecional opcional 32. Quando o dispositivo de acoplagem de desvio 204 é operado em um estado fechado para desviar o conjunto de conversor de tensão CC para CC bidirecional 32. o sistema de propulsão 198 experimenta uma melhora em eficiência em simplesmente desligar o corte devido às perdas no conjunto de conversor de tensão CC para CC bidirecional 32 serem eliminadas. {053j Conforme descrito acima, sealizações da invenção utilizam um conjunto de barramento CC de múltiplos canais cc-nfiguraco para permitir que canais de barramento CC individuais operem em uma tensão comum ou em tensões diferentes enquanto são conectados a um ou múltiplos sistemas de armazenamento de energia comuns. Em algumas realizações as saídas de dispositivos eleírornecânicos acoplados a canais respectivos do conjunto de barramento CC são acopladas umas às outras através de um conjunto de transmissão comum, ta! como uma transmissão eletricamente variável. Juntos, os dispositivos eietromecânicos inversores CC para CA e conversores CC para CC bidirecionais associados com cada canal do conjunto de barramento CC de múltiplos canais junto com o(s) sistema(s) de armazenamento de energia operam sobre uma faixa ampla de velocidade, torque e potência bidirecionais que podem ser controlados para minimizar perda de potência e manter um alto grau de eficiência geral de sistema quando ots) sistema(s) de armazenamento de energta opera em modos de esgotamento de carga e de sustentação de cargas. Opcionalmente, um motor de aquecimento pode ser acoplado ao conjunto de transmissão para manter carga no(s» sistema(s) de armazenamento de energia e uma saída de um ou mais dos canais de barramento CC podem ser acoplados a um carregamento auxriar Beneficamente, os sistemas de propulsão revelados no presente documento habilitam o(s) sistema»s) de armazenamento de energia a ser projetado para minimizar tamanco, peso e custo enquanto fornece eficácia melhorada através de controle independente da tensão de enlace CC em cada um dos canais de barramento CC do conjunto de barramento CC de múltiplos canais.

[054] Uma contribuição técnica para o aparelho revelado é que o mesmo fornece uma técnica de controlador implantado para reforçar uma tensác ce um sistema de armazenamento de energia a uma tensão reforçada e prover a tensão reforçada para um barramento de tensão. {055] Oe acordo com uma realização da invenção, um aparelho que inclui um conjunto de barramento CC de múltiplos canais que compreende um pnrneiro cana! e um segundo canal, um primeiro dispositivo eletrornecanico acoplado a um enlace CC positivo do primeiro canal e um segundo dispositivo eletrornecanico acoplado a um enlace CC positivo do segundo canal Um primeiro inversor de tensão CC para CA é acoplado ao enlace CC positivo do primeiro canal e um segundo irwersor de tensão CC para CA é acoplado ao enlace CC positivo do segundo canal. O aparelho inclui adicionalmente um conjunto de modificação de tensão bídirecional acoplado ao enlace CC positivo do segundo canal e um primeiro sistema de armazenamento de energia acoplado eletricamente ao primeiro dispositivo eletromecânico.

[056] De acordo com outra realização da invenção, um método de fabricar um sistema de propulsão inclui acoplar um primeiro inversor de tensão CC para CA a um primeiro barramento de tensão, acoplar um primeiro dispositivo eletromecânico ao primeiro inversor de tensão CC para CA e acoplar um segundo inversor de tensão CC para CA a um segundo barramento de tensão. O método também inclui acoplar um segundo dispositivo eletromecânico ao segundo inversor de tensão CC para CA, acoplar um conversor de tensão CC para CC bídirecional ao segundo barramento de tensão, acoplar um primeiro sistema de armazenamento de energia ao conversor de tensão CC para CC bídirecional e programar um controlador para controlar a comutação do conversor de tensão CC para CC bídirecional para reforçar uma tensão do primeiro sistema de armazenamento de energia a uma tensão reforçada diferente de uma tensão do primeiro barramento de tensão.

[057] De acordo com ainda outra realização da invenção, um sistema de propulsão de veículo inclui um conjunto de barramento CC que tem um primeiro barramento CC e um segundo barramento CC, O sistema de propulsão de veículo também inclui um primeiro conversor de tensão CC para CC bídirecional acoplado ao primeiro barramento CC, um dispositivo de armazenamento de energia de alta potência especifica acoplado a um lado de tensão baixa do primeiro conversor de tensão CC para CC bídirecional, um primeiro dispositivo eletromecânico acoplado ao primeiro barramento CC através de um primeiro conversor de tensão CC para CA e um segundo dispositivo eletromecânico acoplado ao segundo barramento CC través de um segundo de tensão CC para CA. Um controlador é programado para controlar o primeiro conversor de tensão CC para CC bidírecíonal para reforçar uma tensão do primeiro dispositivo eíetromecânico a uma tensão reforçada e prover a tensão reforçada para o primeiro barramento CC, a tensão reforçada diferente de uma tensão do segundo barramento CC.

[058] De acordo com ainda outra realização da invenção, um sistema de propulsão de veículo includes a primeiro dispositivo eíetromecânico acoplado a um enlace CC positivo de um primeiro barramento CC, um carregamento auxiliar acoplado a uma saída do primeiro dispositivo eíetromecânico e um primeiro inversor de tensão CC para CA acoplado ao enlace CC positivo do primeiro barramento CC. Um segundo dispositivo eíetromecânico é acoplado a um enlace CC positivo de um segundo barramento CC e uma transmissão é acoplada a uma saída do segundo dispositivo eíetromecânico. O sistema de propulsão de veículo também incluí um segundo inversor de tensão CC para CA acoplado ao enlace CC positivo do segundo barramento CC, um sistema de armazenamento de energia acoplado eletricamente ao enlace CC positivo do segundo barramento CC e um conjunto de modificação de tensão bidirecíonal acoplado ao enlace CC positivo do segundo barramento CC e configurado para reforçar uma tensão do primeiro sistema de armazenamento de energia a uma tensão diferente de uma tensão do primeiro barramento CC.

[059] Embora a invenção tenha sido descrita em detalhes em conexão com somente um número limitado de realizações, deve-se entender prontamente que a invenção não está limitada a tais realizações reveladas. Ao invés disso, a invenção pode ser modificada para incorporar qualquer número de variações, alterações, substituições ou disposições equivalentes não descritas até então, mas que são comensuráveis com o espírito e escopo da invenção. Adicionalmente, embora diversas realizações da invenção tenham sido descritas, deve-se compreender que aspectos da invenção podem incluir apenas algumas das realizações descritas. Em conformidade, a invenção não deve ser vista como limitada pela deserção supracitada, mas é somente limitada pelo escopo das reivindicações anexas.

Reivindicações

Claims

1. APARELHO, caracterizado pelo fato de que compreende: um conjunto de barramento CC de múltiplos canais que compreende um primeiro canal e um segundo canal; um primeiro dispositivo eletromecânico acoplado a urn enlace CC positivo do primeiro canal; um segundo dispositivo eletromecânico acoplado a um enlace CC positivo do segundo canal; um primeiro ínversor de tensão CC para CA acoplado ao enlace CC positivo do primeiro canal; um segundo ínversor de tensão CC para CA acoplado ao enlace CC positivo do segundo canal; um conjunto:de modificação de tensão bidírecional acoplado ao enlace CC positivo do segundo canal; e um primeiro sistema de armazenamento de energia acoplado eletricamente ao primeiro dispositivo eletromecânico.

2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro sistema de armazenamento de energia é acoplado adicionalmente ao segundo dispositivo eletromecânico,

3. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um segundo sistema de armazenamento de energia acoplado eletricamente ao segundo dispositivo eletromecânico.

4. APARELHO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o primeiro sistema de armazenamento de energia compreende pelo menos um ultracapacitor e uma batería automotiva; e em que o segundo sistema de armazenamento de energia compreende uma pilha de energia.

5. APARELHO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que um terminal negativo do primeiro sistema de armazenamento de energia e acoplado a um terminal negativo do segundo sistema de armazenamento de energia,

6. APARELHO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o primeiro sistema de armazenamento de energia e o segundo sistema de armazenamento de energia são acoplados um ao outro em uma disposição de série.

7. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um conjunto de modificação de tensão bidirecional acoplado ao enlace CC positivo do primeiro canal,

8. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1. caracterizado peto fato de que compreende adícionalmente um dispositivo de acoplagem configurado para acoplar de modo seletivo o enlace CC positivo do primeiro canal ao enlace CC positivo do segundo canal.

9. APARELHO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado oelo fato de que compreende adícionalmente um controlador programado para. fechar o dispositivo de acoplagem durante pelo menos um de um modo de frenagem regenerativa de operação e um modo de sustentação de carga de operação, e abrir o dispositivo de acoplagem durante um modo de automobilismo de operação.

10. APARELHO de acordo ccm a reivindicação 1. caracterizado pelo mto de que compreende adícionalmente um dispositivo de acoplagem configurado para acoplar de modo seletivo o enlace CC positivo do primeiro canal ao dispositivo de armazenamento de energia.

11. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1. caracterizado peio fato de que compreende adícionalmente pelo menos um de um conjunto de engrenagem e um conjunto de correta configurados para acoplar de modo mecânico o primeiro dispositivo eletromecânico ao segundo dispositivo eletromecâmco

12. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1« caracterizado pelo fato de que o conjunto de barramento CC de múltiplos canais compreende adicionalmente um terceiro cana) que tem uma carga auxiliar acoplada ao mesmo.

13. MÉTODO PARA FABRICAÇÃO DE UM SISTEMA DE PROPULSÃO, caracterizado pelo fato de que compreende: acoplar um primeiro inversor de tensão CC para CA a um primeiro barramento de tensão; acoplar um primeiro dispositivo eletromecânico ao primeiro inversor de tensão CC para CA; acoplar um segundo inversor de tensão CC para CA a um segundo barramento de tensão; acoplar um segundo dispositivo eletromecânico ao segundo inversor de tensão CC para CA; acoplar um conversor de tensão CC para CC bidirecionaf ao segundo barramento de tensão; acoplar um primeiro sistema de armazenamento de energia ao conversor de tensão CC para CC bidirecionai; e programar um controlador para controlar a comutação do conversor de tensão CC para CC bidirecionai para reforçar uma tensão do primeiro sistema de armazenamento de energia a uma tensão reforçada diferente de uma tensão do primeiro barramento de tensão.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13. caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente acoplar, um segundo sistema de armazenamento de energia em série com o primeiro sistema de armazenamento de energia.

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adícionaimente acoplar um terminal negativo de um segundo sistema de armazenamento de energia a um terminal negativo do primeiro sistema de armazenamento de energia.

16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adícionaimente: acoplar um segundo conversor de tensão bidirecional ao primeiro barramento de tensão; e acoplar um segundo sistema de armazenamento de energia ao segundo conversor de tensão bidirecional.

17. MÉTODO, de acordo com a. reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adícionaimente: acoplar um dispositivo de comutação entre o primeiro barramento de tensão e o segundo barramento de tensão; e programar o controlador para abrir o dispositivo de comutação em um primeiro modo de operação e fechar o dispositivo de comutação em um segundo modo de operação.

18. SISTEMA DE PROPULSÃO DE VEÍCULO, caracterizado pelo fato de que compreende: um conjunto de barramento CC que compreende: um primeiro barramento CC; e um segundo barramento CC; um primeiro conversor de tensão CC para CC bidirecional acoplado ao primeiro barramento CC; um dispositivo de armazenamento de energia de alta potência específica acoplado a um lado de tensão baixa do primeiro conversor de tensão CC para CG bidirecional; um primeiro dispositivo eleíromecânico acoplado ao primeiro barramenío CC através de um primeiro conversor de tensão CC para CA: um segundo dispositivo etetromecãnico acoplado ao segundo barramento CC através de um segundo de tensão CC para CA; e um controlador programado para conüalar o primeiro conversor de tensão CC para CC bidirecíonal para reforçar uma tensão do primeiro dispositivo eíetromecânico a uma tensão reforçada e prover a tensão reforçada para o primeiro barramento CC. a tensão reforçada diferente de uma tensão do segundo barramento CC,

19. SISTEMA DE PROPULSÃO DE VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 18. caracterizado pelo fato de que compreende adicíonalmente um segundo conversor CC para CC bidirecíonal acoplado ao segundo cana!, o segundo conversor CC para CC bidirecíonal que tem uma classificação de tensão inferior a uma classificação de tensão do primeiro conversor CC para CC bidirecíonal.

20. SISTEMA DE PROPULSÃO DE VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de ser dispositivo de armazenamento de energia de alta energia especifica acoplado a um lado de tensão baixa do segundo conversor CC para CC bidirecíonal.

21. SISTEMA DE PROPULSÃO DE VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente dispositivo de armazenamento de energia de alta energia específica acoplado em série com o dispositivo de armazenamento de energia de alta potência específica.

22. SISTEMA DE PROPULSÃO DE VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente dispositivo de armazenamento de energia de alta energia específica que tem um terminal negativo acoplado a um terminal negativo do dispositivo de armazenamento de energia de alta potência específica.

23 SISTEMA DE PROPULSÃO DE VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma transmissão acoplada a uma saída do primeiro dispositivo eletromecânico e uma saída do segundo dispositivo eletromecânico.

24 SISTEMA DE PROPULSÃO DE VEÍCULO, caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro dispositivo eletromecânico acoplado a um enlace CC positivo de um primeiro barramento CC; uma carga auxiliar acoplada a uma saída do primeiro dispositivo eletromecânico; um primeiro inversor de tensão CC para CA acoplado ao enlace CC positivo do primeiro barramento CC; um segundo dispositivo eletromecânico acoplado a um enlace CC positivo de um segundo barramento CC; uma transmissão acoplada a uma saída do segundo dispositivo eletromecânico; um segundo inversor de tensão CC para CA acoplado ao enlace CC positivo do segundo barramento CC; um sistema de armazenamento de energia acoplado eletricamente ao enlace CC positivo do segundo barramento CC; e um conjunto de modificação de tensão bidirecional acoplado ao enlace CC positivo do segundo barramento CC e configurado para reforçar uma tensão do primeiro sistema de armazenamento de energia a uma tensão diferente de uma tensão do primeiro barramento CC.

25. SISTEMA DE PROPULSÃO DE VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o sistema de armazenamento de energia é acoplado eletricamente ao enlace GC positivo do primeiro barramento CC.

26. SISTEMA DE PROPULSÃO DE VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um segundo conjunto de modificação de tensão bidirecionai acoplado ao enlace CC positivo do primeiro barramento CC.

27. SISTEMA DE PROPULSÃO DE VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma carga auxiliar elétrica diretamente acoplada ao enlace CC positivo do primeiro barramento CC.

28. SISTEMA DE PROPULSÃO DE VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um terceiro dispositivo eletromecâníco acoplado a um enlace CC positivo de um terceiro barramento CC. e em que uma saída do terceiro dispositivo eletromecâníco é acoplada à transmissão.