BR102018072606B1 - Sistema de energia auxiliar integrado de velocidade variável para um implemento agrícola - Google Patents
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Abstract
SISTEMA DE ENERGIA AUXILIAR INTEGRADO DE VELOCIDADE VARIÁVEL PARA UM IMPLEMENTO AGRÍCOLA. Trata-se de um sistema de energia auxiliar para um implemento agrícola que inclui um motor de acionamento hidráulico de velocidade variável configurado para receber óleo hidráulico de um veículo de reboque, um alternador elétrico acoplado ao e acionado pelo motor de acionamento hidráulico e pelo menos um componente elétrico auxiliar integrado ao implemento que é acoplado e adaptado para receber energia elétrica do alternador. Pelo menos um indicador de carga fornece uma indicação de uma carga elétrica dinâmica cumulativa de um ou mais componentes elétricos auxiliares. Um circuito de processamento elétrico é acoplado com o pelo menos um indicador de carga e motor de acionamento hidráulico e é configurado para variar a velocidade do motor de acionamento hidráulico, dependendo da carga elétrica dinâmica cumulativa indicada.
Description
[001] A presente invenção refere-se a implementos agrícolas e, mais especificamente, a sistemas de energia auxiliares utilizados com tais implementos.
[002] Veículos de trabalho podem ser usados nos setores de tecnologia agrícola, de construção, industrial e de silvicultura e são tipicamente utilizados para realizar algum tipo de atividade de trabalho. Veículo de trabalho, na forma de um trator agrícola, é tipicamente utilizado para fornecer reboque, Tomada de Força (TF), e/ou energia hidráulica. Por exemplo, um trator agrícola pode ser usado para rebocar um implemento como uma plantadeira, semeadeira, furadeira, aparelho de pulverização, cultivador de campo etc.
[003] Veículos de trabalho incluem normalmente uma unidade de energia na forma de um motor de combustão interna (IC). O motor IC pode se apresentar na forma de um motor de acionamento de compressão (isto é, motor a diesel) ou um motor de acionamento por faísca (isto é, motor a gasolina). Na maior parte das máquinas de trabalho pesado, a unidade de energia se apresenta na forma de um motor a diesel tendo maior capacidade de sobrecarga, demolição e características de torque para operações de trabalho associadas.
[004] Implementos estão tendendo para o aumento do uso de componentes acionados eletricamente. Por exemplo, historicamente uma plantadeira tinha uma haste em linha movida pelo solo se estendendo pela frente da barra de ferramentas que acionava os vários mecanismos de cada unidade de fileira, como o medidor de semente, medidor de inseticida e ou herbicida etc. Portanto, todos os mecanismos de cada unidade de fileira eram dependentes da velocidade em relação ao solo da plantadeira. Muitas plantadeiras agora usam medidores de semente elétricos, medidores de herbicidas elétricos etc. acionados independentemente para cada unidade de fileira, para que haja um controle mais exato sobre o produto dispensado de fileira em fileira.
[005] Já que a energia de saída do veículo de reboque (por exemplo, trator) é limitada, energia auxiliar integrada ao implemento pode ser usada para acionar vários componentes elétricos. O sistema de energia auxiliar para um implemento pode ser fornecido por um alternador integrado acionado hidraulicamente. Implementos estão migrando para um número crescente de componentes acionados eletricamente visando um controle mais exato. Dessa forma, o número de componentes acionados eletricamente irá variar dependendo do tamanho da máquina, por exemplo, 12 fileiras em comparação a 24 fileiras, e também das opções instaladas na máquina, isto é, medidor de sementes elétrico, medidor de herbicida, medidor de inseticida, tubos de sementes para monitoramento populacional etc. Projetos atuais usam os piores cenário e tamanho possíveis e acionam o sistema de energia auxiliar na maior demanda de carga elétrica possível em uma dada máquina. Essa metodologia não otimiza a eficiência de acionamento do veículo de reboque, resultando em energia desperdiçada e consumo de combustível, quando o nível máximo de energia não é necessário.
[006] O que é necessário na técnica é um sistema de energia auxiliar para um implemento agrícola que possa ser otimizado para diferentes configurações de componentes elétricos integrados ao implemento.
[007] A presente invenção otimiza eficiência de energia de um sistema de energia auxiliar implementado ao ajustar a velocidade operacional do alternador acionado hidraulicamente com base ou na demanda de amperagem cumulativa dos componentes elétricos integrados ou a velocidade em relação ao solo do implemento.
[008] Energia pode ser otimizada através da otimização dinâmica da demanda de energia auxiliar com base ou na demanda total de energia dinâmica cumulativa, que fornece os maiores níveis de otimização, e/ou uma abordagem mais simples em que se usa velocidade em relação ao solo com base em ajuste dinâmico. Um software pode ser usado em combinação com entradas variáveis e/ou sensores para tomar uma decisão assim com as ações necessárias e então acionar essas ações a partir de um controle integrado a um controle de acionamento de fluxo hidráulico variável, assim mudando as exigências de fluxo hidráulico necessárias para acionar o alternador. O fluxo pode ser minimizado durante períodos de baixa de manda de energia e aumentado durante períodos de alta demanda de energia.
[009] A invenção em uma forma é direcionada a um sistema de energia auxiliar para um implemento agrícola, incluindo um motor de acionamento hidráulico de velocidade variável configurado para receber óleo hidráulico de um veículo de reboque, um alternador elétrico acoplado e acionado pelo motor de acionamento hidráulico e, pelo menos um, componente elétrico auxiliar integrado ao implemento que é acoplado e adaptado para receber energia elétrica do alternador. Pelo menos um indicador de carga fornece uma indicação de uma carga elétrica dinâmica cumulativa de o um ou mais componentes elétricos auxiliares. Um circuito de processamento elétrico é acoplado com o pelo menos um indicador de carga e motor de acionamento hidráulico e é configurado para variar a velocidade do motor de acionamento hidráulico, dependendo da carga elétrica dinâmica cumulativa.
[010] A invenção em outra forma é direcionada a um método de operar um sistema de energia auxiliar para um implemento agrícola, incluindo as etapas de acionar rotacionalmente um alternador elétrico, usando um motor de acionamento hidráulico de velocidade variável que é configurado para receber óleo hidráulico de um veículo de reboque; alimentando eletricamente pelo menos um componentes elétrico auxiliar integrado ao implemento usando energia elétrica do alternador, indicando uma carga elétrica dinâmica cumulativa do pelo menos um componente elétrico auxiliar; e variando a velocidade do motor de acionamento hidráulico dependendo da carga elétrica dinâmica cumulativa indicada usando um circuito de processamento elétrico que é acoplado ao motor de acionamento hidráulico.
[011] Uma vantagem da presente invenção é a otimização do fluxo hidráulico do veículo de reboque resultando em uma geração de calor mais baixa e uma redução geral das exigências de energia que se resumem a custos menores de operação na forma de redução no custo de combustível.
[012] Outra vantagem é que a vida operacional do aparelho integrado gerador de energia auxiliar também seria aumentada através da redução da velocidade média de operação, resultando em menos desgaste de componentes de acionamento e estendendo a vida de serviço.
[013] As características e vantagens acima mencionadas, além de outras desta invenção, e as formas de obtê-las, se tornarão mais aparentes e a invenção será mais bem compreendida tendo como referência a seguinte descrição das realizações da invenção feitas em combinação com as figuras anexas, em que: A Figura 1 é uma ilustração esquemática de uma realização de um sistema de energia auxiliar da presente invenção que pode ser usado com um implemento agrícola; e A Figura 2 é um fluxograma de uma realização de um método da presente invenção para operar o sistema de energia auxiliar mostrado na Figura 1.
[014] Caracteres de referência correspondentes indicam partes correspondentes por todas as diversas vistas. As exemplificações estabelecidas no presente documento ilustram realizações da invenção e tais exemplificações não devem ser construídas como limitantes ao escopo da invenção de forma alguma.
[015] Agora, fazendo referência às figuras, mais especificamente à Figura 1, é mostrado uma ilustração esquemática de um sistema de energia auxiliar 10 da presente invenção, que pode ser usado com um implemento agrícola 12, como uma plantadeira agrícola, semeadeira etc. O sistema de energia auxiliar 10 inclui normalmente um motor de acionamento hidráulico de velocidade variável 14, alternador elétrico 16, um ou mais componentes auxiliares 18eum circuito de processamento elétrico 20.
[016] O motor de acionamento hidráulico 14 é acionado de forma rotacional pelo principal motor integrado ao veículo de reboque 22, normalmente em forma de um motor IC 24. O motor IC 24 pode ser configurado com um motor a diesel ou, em outra realização, configurado como um motor a gasolina, motor a propano etc. Normalmente, o motor IC 24 aciona componentes hidráulicos internos, dentro do veículo de reboque 22, que são conectados a componentes hidráulicos remotos localizado na traseira do veículo de reboque. Os componentes hidráulicos remotos podem ser acoplados de modo fluido através de conectores fluidos adequados com o motor de acionamento hidráulico 14 para assim fornecer energia hidráulica para o motor de acionamento hidráulico 14. Também pode ser possível acionar o motor de acionamento hidráulico 14 de outras maneiras, como através de uma conexão mecânica por meio de uma haste giratória, corrente, etc.
[017] O motor de acionamento hidráulico 14 é acoplado embaixo do controle de circuito de processamento elétrico, mostrado como um controle 20 na realização ilustrada. O motor de acionamento hidráulico 14 é mostrado como apresentando uma conexão direta com o controle 20, mas poderia também ser acoplado através de outras conexões adequadas como barramento CAN, conexão sem fios etc.
[018] Da mesma forma, o alternador elétrico 16 é acionado de forma rotacional pelo motor de acionamento hidráulico 14 e tem uma saída elétrica que aumenta ou diminui dependendo da velocidade operacional. Normalmente o nível de tensão permanece substancialmente constante, enquanto o nível da amperagem pode variar com a velocidade operacional.
[019] O um ou mais componentes auxiliares 18 são transportados integrados ao implemento 12 e definem vários componentes elétricos controláveis integrados ao implemento 12. Por exemplo, no caso de uma plantadeira, os componentes auxiliares 18 podem se apresentar na forma de acionadores elétricos controláveis para medidores de semente, medidores de herbicida e/ou medidores de inseticida. Tais acionadores poderiam ser configurados como motores elétricos, bombas etc. O implemento 12 pode incluir outros tipos de componentes auxiliares 18, dependendo do tipo de implemento e outros parâmetros de aplicação.
[020] O circuito/controle de processamento elétrico 20 é acoplado ao motor de acionamento hidráulico 14 eé configurado para variar a velocidade do motor de acionamento hidráulico 14 e por sua vez variar a saída elétrica do alternador 16. Embora o circuito de processamento elétrico seja mostrado como um controle 20 na realização ilustrada, deve-se entender que o circuito de processamento elétrico pode ser configurado com outros tipos de eletrônicos e/ou configurações elétricas, incluindo qualquer combinação adequada digital, analógica e/ou conjunto de circuitos ASIC etc. Além do mais, o circuito de processamento elétrico pode ser programado com qualquer software adequado para realizar a funcionalidade desejada descrita no presente documento.
[021] O circuito de processamento elétrico 20 pode também incluir uma memória 26 que pode ser integral ou espacialmente separada do circuito de processamento elétrico 20 (como indicado pela linha tracejada interconectada entre os dois). A memória 26 também pode incluir uma tabela de pesquisa 28 para armazenar dados relevantes, como descrito abaixo.
[022] De acordo com um aspecto da presente invenção, o sistema de energia auxiliar 10 também inclui um ou mais indicadores de carga 30 para indicar uma carga elétrica dinâmica cumulativa do pelo menos um componente elétrico 18. O bloco simples mostrado na Figura 1 poderia representar 1 ou 20, ou algum outro número dos componentes elétricos auxiliares 18. Na realização ilustrada, cada componente auxiliar 18 tem um indicado de carga 30 associado a ele. Em outra realização, indicada pela posição alternada do indicador de carga 30 mostrado em linhas tracejadas, o indicador de carga pode ser localizado na saída do alternador 16 e usado para determinar as cargas acumuladas de todos os componentes auxiliares 18 que são integrados ao implemento 12.
[023] O circuito de processamento elétrico 20 é acoplado ao(s) indicador(es) de carga 30 e recebe um ou mais sinais de saída dos indicadores de carga, indicativos das cargas elétricas dinâmicas acumuladas pelos componentes auxiliares 18. O circuito de processamento elétrico 20 é configurado para variar a velocidade do motor de acionamento hidráulico 14, dependendo da carga elétrica dinâmica cumulativa indicada.
[024] O um ou mais indicadores de carga 30 podem ser configurados em qualquer combinação desejada de indicadores da carga elétrica dinâmica cumulativa indicada pelos componentes auxiliares 18. Por exemplo, o um ou mais indicadores de carga podem ser configurados como: uma pluralidade de sensores de amperagem (como mostrado por linhas contínuas na Figura 1), com cada sensor de amperagem sendo dito como associado a um componente elétrico auxiliar respectivo; um sensor de amperagem posicionado em associação com uma saída do alternador (como mostrado pelas linhas tracejadas na Figura 1) para detectar a extração de amperagem cumulativa no alternador; um indicador de velocidade em relação ao solo; uma tensão de fonte de alimentação; ou um sensor de pressão associado a uma saída do motor de acionamento hidráulico.
[025] Se o indicador (ou indicadores) de carga for configurado como indicador de velocidade em relação ao solo, o indicador de carga pode ser configurado, por exemplo, como um ou mais sensores que percebem a posição de um nivelador hidrostático, uma posição de um estrangulamento, uma posição de mudança de marcha, um radar de velocidade em relação ao solo etc., uma vez que todos são conhecidos e, portanto, não são descritos em mais detalhes. Configurado como um indicador de velocidade em relação ao solo, o circuito de processamento elétrico 20 pode ser configurado para: determinar a configuração de todos os componentes elétricos auxiliares transportados integrados aos implementos; e prevendo a carga elétrica dinâmica cumulativa indicada de tosos os componentes elétricos auxiliares dependendo da velocidade em relação ao solo indicada pelo indicador de velocidade em relação ao solo. As cargas de cada componente auxiliar 18 são relacionadas à velocidade em relação ao solo e, com essa finalidade, podem ser calculados ou armazenados pela memória 26. Por exemplo, a tabela de pesquisa 28 pode incluir dados correspondentes à extração da amperagem de cada componente elétrico auxiliar 18 com base na velocidade em relação ao solo indicada, e o circuito de processamento elétrico pode usar esses dados para calcular a carga elétrica dinâmica cumulativa indicada. O circuito de processamento elétrico 20 pode comparar essa carga cumulativa calculada com a saída do alternador 16 e, então, aumentar ou diminuir a velocidade operacional do motor de acionamento hidráulico 14 para assim aumentar ou diminuir o nível de saída do alternador 16, dependendo da carga elétrica dinâmica cumulativa.
[026] Mais especificamente, o circuito de processamento elétrico 20 pode comparar a carga elétrica dinâmica cumulativa indicada instantaneamente com o nível de saída do alternador 16. Se a carga elétrica dinâmica cumulativa for maior do que o nível de saída instantâneo do alternador 16, então, o circuito de processamento elétrico 20 pode aumentar a velocidade de operação do motor de acionamento hidráulico 14 para assim aumentar o nível de saída do alternador 16. Por outro lado, se a carga elétrica dinâmica cumulativa for menor do que o nível de saída instantâneo do alternador 16, então o circuito de processamento elétrico 20 pode diminuir a velocidade de operação do motor de acionamento hidráulico para assim diminuir o nível de saída do alternador 16. A velocidade de operação do motor de acionamento hidráulico 14 pode ser aumentada ou diminuída em etapas ou de forma variável continuamente.
[027] Com referência agora à Figura 2, é mostrado um fluxograma de uma realização de um método da presente invenção para operar o sistema de energia auxiliar mostrado na Figura 1. O fluxograma mostrado na Figura 2 é um fluxograma de alto nível com os detalhes das várias funções dos indicadores de carga 30 e do circuito de processamento elétrico 20 sendo incorporado no mesmo como descrito acima.
[028] Embora esta invenção tenha sido descrita em relação a pelos menos uma realização, a presente invenção pode ser modificada posteriormente de acordo com o espírito e o escopo desta revelação. Este pedido de patente é, portanto, destinado a cobrir quaisquer variações, usos ou adaptações da invenção usando seus princípios gerais. Adicionalmente, este pedido de patente é destinado a cobrir tais afastamentos da presente revelação que possam surgir a partir da prática conhecida ou de costume da técnica a qual esta invenção pertence e que estejam dentro dos limites das reivindicações anexas.
Claims (14)
1. SISTEMA DE ENERGIA AUXILIAR PARA IMPLEMENTO AGRÍCOLA que compreende: um motor de acionamento hidráulico (14) de velocidade variável configurado para receber óleo hidráulico de um veículo de reboque (22); um alternador (16) elétrico acoplado e acionado pelo motor de acionamento hidráulico (14); pelo menos um componente elétrico auxiliar (18), integrado ao implemento (12), que é acoplado e adaptado para receber energia elétrica do alternador (16); pelo menos um indicador de carga (30) para indicar uma carga elétrica dinâmica cumulativa do pelo menos um componente elétrico auxiliar (18);e um circuito de processamento elétrico (20) acoplado ao pelo menos um indicador de carga (30) e ao motor de acionamento hidráulico (14), sendo que o circuito de processamento elétrico (20) é configurado para variar a velocidade do motor de acionamento hidráulico (14), dependendo da carga elétrica dinâmica cumulativa caracterizado pelo fato de que o circuito de processamento elétrico (20) é configurado para: comparar a carga elétrica dinâmica cumulativa indicada instantaneamente com o nível de saída do alternador (16); e se a carga elétrica dinâmica cumulativa for maior do que o nível de saída instantâneo do alternador (16), então, a velocidade de operação do motor de acionamento hidráulico (14) aumenta para assim aumentar o nível de saída do alternador (16); ou se a carga elétrica dinâmica cumulativa for menor do que o nível de saída instantâneo do alternador (16), então, a velocidade de operação do motor de acionamento hidráulico (14) diminui para assim diminuir o nível de saída do alternador (16).
2. SISTEMA DE ENERGIA AUXILIAR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um indicador de carga (30) compreende um dentre os seguintes: uma pluralidade de sensores de amperagem, sendo que cada dito sensor de amperagem é associado a um dito respectivo componente elétrico auxiliar (18); um sensor de amperagem posicionado em associação com uma saída do alternador (16) para detectar a extração de amperagem cumulativa no alternador (16); um indicador de velocidade em relação ao solo; uma tensão de fonte de alimentação; ou um sensor de pressão associado a uma saída do motor de acionamento hidráulico (14).
3. SISTEMA DE ENERGIA AUXILIAR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um indicador de carga (30) inclui um indicador de velocidade em relação ao solo e o circuito de processamento elétrico (20) é configurado para: determinar uma configuração de todos os componentes elétricos auxiliares (18) dispostos de modo integrado no implemento (12); e prever a carga elétrica dinâmica cumulativa indicada de todos os componentes elétricos auxiliares (18) dependendo de uma velocidade em relação ao solo indicada pelo indicador de velocidade em relação ao solo.
4. SISTEMA DE ENERGIA AUXILIAR, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o circuito de processamento elétrico (20) inclui uma memória (26) que tem uma tabela de pesquisa (28) com dados correspondentes à extração da amperagem de cada componente elétrico auxiliar (18) com base na velocidade em relação ao solo indicada, e calcula a carga elétrica dinâmica cumulativa indicada com base nos dados da tabela de pesquisa (28).
5. SISTEMA DE ENERGIA AUXILIAR, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o circuito de processamento elétrico (20) é configurado para aumentar ou diminuir a velocidade operacional do motor de acionamento hidráulico (14) para assim aumentar ou diminuir o nível de saída do alternador (16), dependendo da carga elétrica dinâmica cumulativa.
6. SISTEMA DE ENERGIA AUXILIAR, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o circuito de processamento elétrico (20) é configurado para aumentar ou diminuir a velocidade operacional do motor de acionamento hidráulico (14) de uma forma continuamente variável ou por etapas.
7. SISTEMA DE ENERGIA AUXILIAR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito de processamento elétrico (20) é configurado para aumentar ou diminuir a velocidade operacional do motor de acionamento hidráulico (14) de uma forma continuamente variável ou por etapas.
8. MÉTODO PARA OPERAR UM SISTEMA DE ENERGIA AUXILIAR PARA IMPLEMENTO AGRÍCOLA caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: acionar de forma rotacional um alternador elétrico (16) utilizando um motor de acionamento hidráulico (14) de velocidade variável que é configurado para receber óleo hidráulico de um veículo de reboque (22); alimentar energia elétrica a pelo menos um componente elétrico auxiliar integrado ao implemento utilizando energia elétrica do alternador (16); indicar uma carga elétrica dinâmica cumulativa do pelo menos um componente elétrico auxiliar (18); e variar a velocidade do motor de acionamento hidráulico (14), dependendo da carga elétrica dinâmica cumulativa, utilizando um circuito de processamento elétrico (20) que é acoplado ao motor de acionamento hidráulico (14); sendo que o circuito de processamento elétrico (20) é configurado para: comparar a carga elétrica dinâmica cumulativa indicada instantaneamente com o nível de saída do alternador (16); e se a carga elétrica dinâmica cumulativa for maior do que o nível de saída instantâneo do alternador (16), então, a velocidade de operação do motor de acionamento hidráulico (14) aumenta para assim aumentar o nível de saída do alternador (16); ou se a carga elétrica dinâmica cumulativa for menor do que o nível de saída instantâneo do alternador (16), então, a velocidade de operação do motor de acionamento hidráulico (14) diminui para assim diminuir o nível de saída do alternador (16).
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos um indicador de carga (30) compreende um dentre os seguintes: uma pluralidade de sensores de amperagem, sendo que cada dito sensor de amperagem é associado a um dito respectivo componente elétrico auxiliar (18); um sensor de amperagem posicionado em associação com uma saída do alternador (16) para detectar a extração de amperagem cumulativa no alternador (16); um indicador de velocidade em relação ao solo; uma tensão de fonte de alimentação; ou um sensor de pressão associado a uma saída do motor de acionamento hidráulico (14).
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos um indicador inclui um indicador de velocidade em relação ao solo e o circuito de processamento elétrico (20) é configurado para: determinar uma configuração de todos os componentes elétricos auxiliares (18) dispostos de modo integrado no implemento (12); e prever a carga elétrica dinâmica cumulativa indicada de todos os componentes elétricos auxiliares (18) dependendo de uma velocidade em relação ao solo indicada pelo indicador de velocidade em relação ao solo.
11. MÉTODO,de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o circuito de processamento elétrico (20) inclui uma memória (26) que tem uma tabela de pesquisa (28) com dados correspondentes à extração da amperagem de cada componente elétrico auxiliar (18) com base na velocidade em relação ao solo indicada, e calcula a carga elétrica dinâmica cumulativa indicada com base nos dados da tabela de pesquisa (28).
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o circuito de processamento elétrico (20) é configurado para aumentar ou diminuir a velocidade operacional do motor de acionamento hidráulico (14) para assim aumentar ou diminuir o nível de saída do alternador (16), dependendo da carga elétrica dinâmica cumulativa.
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o circuito de processamento elétrico (20) é configurado para aumentar ou diminuir a velocidade operacional do motor de acionamento hidráulico (14) de uma forma continuamente variável ou por etapas.
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o circuito de processamento elétrico (20) é configurado para aumentar ou diminuir a velocidade operacional do motor de acionamento hidráulico (14) de uma forma continuamente variável ou por etapas.
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