BR102021016772A2

BR102021016772A2 - Sistema de trem de força híbrido inteligente

Info

Publication number: BR102021016772A2
Application number: BR102021016772-6A
Authority: BR
Inventors: Alan D. Sheidler; Padmakar Surwade; Bhupesh Agrawal
Original assignee: Deere & Company
Priority date: 2020-11-02
Filing date: 2021-08-24
Publication date: 2022-05-17
Also published as: CN114431007A; US11498548B2; US20220135018A1

Abstract

As modalidades de um sistema de trem de força híbrido inteligente (12) incluem um propulsor (74), uma arquitetura de controlador (16) e um subsistema acionador elétrico (72) que tem um fornecimento de bateria (88) e um motor/gerador (82). A arquitetura de controlador (16) é configurada para: (i) monitorar um estado atual de carga (SoC) do fornecimento de bateria (88) quando a colheitadeira combinada (10) se engata em um ciclo de colheita combinada que tem uma fase de enchimento do tanque e uma fase de descarregamento do tanque; (ii) durante a fase de enchimento do tanque, operar o motor/gerador (82) para complementar a saída de potência do propulsor e regular uma taxa de descarga da bateria para evitar que o SoC atual do fornecimento da bateria (88) diminua abaixo de um limite de SoC predeterminado inferior (148) antes da conclusão da fase de enchimento do tanque; e (iii) durante a fase de descarregamento do tanque, operar o motor/gerador (82) para carregar o fornecimento de bateria (88) até que o SoC atual do fornecimento de bateria seja igual ou superior a um primeiro limite superior de SoC predeterminado (148).

Description

SISTEMA DE TREM DE FORÇA HÍBRIDO INTELIGENTE

CAMPO DA DESCRIÇÃO

[001] Esta descrição refere-se a sistemas de trem de força híbridos inteligentes que otimizam vários aspectos do desempenho da colheitadeira, enquanto permitem a diminuição do tamanho do propulsor de combustão interna.

FUNDAMENTOS DA DESCRIÇÃO

[002] As colheitadeiras combinadas (também chamadas de “colheitadeiras combinadas agrícolas”) melhoraram muito a eficiência com que milho, canola, soja, trigo, aveia, arroz, girassóis e outras safras são colhidos, debulhados, limpos e coletados para distribuição aos consumidores. Geralmente, as colheitadeiras combinadas são máquinas autopropelidas relativamente complexas, com capacidade de colher grandes áreas de plantas cultivadas conforme a colheitadeira se desloca sobre um campo de cultivo, enquanto separa o grão intacto do grão quebrado e outro material diferente do grão (MOG). Após a limpeza, os grãos colhidos são entregues em um tanque de grãos, normalmente por meio de transporte por meio de um elevador de grãos limpos. Quando o tanque de grãos se enche, o grão colhido é descarregado da colheitadeira combinada por meio de um trado de descarregamento. Especificamente, a colheitadeira combinada pode descarregar grãos para um veículo de transporte de grãos, como um carrinho de grãos ou vagão rebocado por um trator, enquanto a colheitadeira combinada está estacionária (descarregamento estático) ou enquanto a colheitadeira combinada continua a colheita ativa (descarregamento “em movimento”). Esse processo de encher e descarregar repetidamente o tanque de grãos é referido no presente documento como o “ciclo de colheitadeira combinada”. A propulsão, o descarregamento de grãos e as várias funções de processamento de material de colheita de uma colheitadeira combinada são normalmente alimentadas com a utilização de um único propulsor de combustão interna, como um propulsor diesel de serviço pesado, a bordo da colheitadeira combinada. Geralmente, o propulsor da colheitadeira combinada é dimensionado para prover capacidade de saída de potência suficiente para acomodar condições de carga do propulsor relativamente pesadas ou exigentes, que podem ser encontradas periodicamente ao ingerir e processar safras relativamente densas (alto rendimento), ao colher em aclive e durante o descarregamento em movimento da colheitadeira combinada.

SUMÁRIO DA DESCRIÇÃO

[003] São descritos sistemas de trem de força híbridos inteligentes para uso a bordo de colheitadeiras combinadas. As modalidades do sistema de trem de força híbridos inteligentes incluem um propulsor configurado para gerar uma saída de potência do propulsor utilizada para alimentar as funções de propulsão e descarregamento do tanque de grãos da colheitadeira combinada, uma arquitetura de controlador e um subsistema acionador elétrico. O subsistema acionador elétrico inclui, por sua vez, uma fonte de bateria e um motor/gerador, que é configurado para ser alimentado seletivamente pela fonte de bateria para complementar a saída de potência do propulsor ou alimentado pelo propulsor para carregar a fonte de bateria. Acoplada ao fornecimento de bateria e ao propulsor, a arquitetura de controlador é configurada para: (i) monitorar um estado atual de carga (SoC) do fornecimento de bateria quando a colheitadeira combinada se engata em um ciclo de colheita combinada que tem uma fase de enchimento do tanque e uma fase de descarregamento do tanque; (ii) durante a fase de enchimento do tanque, operar o motor/gerador para complementar a saída de potência do propulsor e regular uma taxa de descarga da bateria para evitar que o SoC atual do fornecimento da bateria diminua abaixo de um limite de SoC predeterminado inferior antes da conclusão da fase de enchimento do tanque; e (iii) durante a fase de descarregamento do tanque, operar o motor/gerador para carregar o fornecimento de bateria até que o SoC atual do fornecimento de bateria seja igual ou superior a um primeiro limite superior de SoC predeterminado, permitindo que o ciclo de colheita combinada se repita.

[004] Em modalidades adicionais, o sistema de trem de força híbrido inteligente inclui um propulsor configurado para gerar uma saída de potência do propulsor utilizada para alimentar as funções de propulsão e descarregamento do tanque de grãos da colheitadeira combinada, sensores a bordo configurados para prover dados indicativos de um nível de enchimento do tanque de grãos, e um subsistema acionador elétrico que tem um fornecimento de bateria e um motor/gerador alimentada pelo fornecimento de bateria para complementar a saída de potência do propulsor ou alimentado pelo propulsor para carregar o fornecimento de bateria. Uma arquitetura de controlador é acoplada aos sensores a bordo e ao subsistema acionador elétrico. A arquitetura de controlador é configurada para: (i) monitorar um estado atual de carga (SoC) do fornecimento de bateria quando a colheitadeira combinada se engata em um ciclo de colheita combinada com uma fase de enchimento do tanque e uma fase de descarregamento do tanque; (ii) durante a fase de enchimento do tanque, operar o motor/gerador para complementar a saída de potência do propulsor e regular uma taxa de descarga do fornecimento de bateria para manter o SoC atual igual ou superior a um piso de SoC dinâmico com um valor que varia em conjunto com um nível de enchimento atual do tanque de grãos; e (iii) durante a fase de descarregamento do tanque, operar o motor/gerador para carregar o fornecimento de bateria.

[005] Os detalhes de uma ou mais modalidades são apresentados nos desenhos anexos e na descrição abaixo. Outras características e vantagens se tornarão evidentes a partir da descrição, dos desenhos e das reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[006] Pelo menos um exemplo da presente descrição será descrito doravante no presente documento em conjunto com as seguintes figuras:
a Figura 1 é um esquema de uma colheitadeira combinada equipada com o sistema de trem de força híbrido inteligente, conforme ilustrado de acordo com uma modalidade exemplificativa;
a Figura 2 ilustra esquematicamente uma modalidade exemplificativa do sistema de trem de força híbrido inteligente em mais detalhes e incluindo, entre outros componentes, um propulsor, um subsistema acionador elétrico e componentes de processamento que formam coletivamente um subsistema de processamento ou arquitetura de controlador;
a Figura 3 é um fluxograma de um processo exemplificativo adequadamente realizado pela arquitetura de controlador do sistema de trem de força híbrido inteligente (Figuras 1 e 2) para alternar ativamente o subsistema acionador elétrico entre diferentes modos de operação;
as Figuras 4 e 5 são gráficos que ilustram um esquema de gerenciamento de potência híbrida exemplificativo adequadamente aplicado pela arquitetura de controlador do sistema de trem de força híbrido inteligente (Figuras 1 e 2) na comutação seletiva do subsistema acionador elétrico entre os modos de assistência de potência e de recarga rápida;
a Figura 6 é um gráfico que traça uma pluralidade de curvas de torque, em que cada uma corresponde a uma faixa de estado de carga (SoC) diferente da fonte de bateria recarregável e potencialmente utilizada pela arquitetura de controlador para controlar a saída de potência do motor/gerador quando o subsistema acionador elétrico opera em um modo de assistência de potência;
a Figura 7 é um gráfico que traça um exemplo de maneira em que um piso de SoC dinâmico para restringir a descarga do fornecimento de bateria recarregável pode ser estabelecido e ajustado ativamente pela arquitetura de controlador em resposta a variações no nível de enchimento do tanque da colheitadeira combinada; e
as Figuras 8 e 9 são exemplos de gráficos gerados adequadamente em um dispositivo de exibição localizado na cabine da colheitadeira combinada para expressar visualmente diferentes parâmetros relativos ao sistema de trem de força híbrido inteligente.

[007] Símbolos de referência semelhantes nos vários desenhos indicam elementos semelhantes. Para simplicidade e clareza de ilustração, descrições e detalhes de características e técnicas bem conhecidas podem ser omitidos para evitar obscurecer desnecessariamente o exemplo e modalidades não limitativas da invenção descritas na Descrição Detalhada subsequente. Deve ainda ser entendido que as características ou elementos que aparecem nas figuras anexas não são necessariamente desenhados em escala, a menos que indicado de outra forma.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[008] As modalidades da presente descrição são mostradas nas figuras anexas dos desenhos descritos brevemente acima. Várias modificações nas modalidades de exemplo podem ser contempladas por um versado na técnica sem se afastar do escopo da presente invenção, conforme estabelecido nas reivindicações anexas.

VISÃO GERAL

[009] Conforme observado acima, as colheitadeiras combinadas modernas são comumente equipadas com propulsores diesel de serviço pesado ou outros propulsores de combustão interna, que são dimensionados para acomodar as demandas de pico de carga do propulsor encontradas periodicamente durante a operação da colheitadeira combinada. Por exemplo, dependendo do tamanho geral e das capacidades de uma colheitadeira combinada, uma colheitadeira combinada de tamanho médio moderno pode ser equipada com propulsor a diesel com capacidade máxima de potência nominal superior a 74 quilowatts (kW). Embora os propulsores a diesel modernos possam ser equipados com vários sistemas para reduzir as emissões (por exemplo, sistemas de recirculação de gases de escape) e aumentar a potência de saída do propulsor (por exemplo, módulos de turboalimentação), as ineficiências resultam quando um propulsor de combustão interna relativamente grande é operado com uma potência de saída abaixo do ideal níveis durante a maioria das fases da operação da colheitadeira combinada, incluindo durante os ciclos de colheita combinada durante os quais uma colheitadeira combinada executa ações para coletar grãos em um tanque de grãos (no presente documento, a “fase de enchimento de tanque”) e, então, descarrega os grãos retidos no tanque de grãos, quando preenchido, para um carrinho de grãos ou outro navio de transporte de grãos (no presente documento, a “fase de descarregamento de tanque”). De maneira mais geral, os níveis de eficiência de combustível e as emissões tendem a piorar à medida que o tamanho e a potência nominal máxima de saída do propulsor de combustão interna de uma colheitadeira combinada aumentam. Embora seja possível simplesmente reduzir o tamanho de um propulsor a diesel (ou outro propulsor de combustão interna) implantado a bordo de uma colheitadeira combinada específica para obter maior eficiência de combustível, economizar peso e custo e reduzir as emissões, o uso de um propulsor a diesel menor corre o risco de disponibilidade de potência inadequada durante os períodos de carregamento pesado do propulsor, o que pode resultar em condições de estol e outros resultados negativos que prejudicam a eficiência geral da colheita e os níveis de satisfação do cliente.

[0010] Os sistemas de trem de força híbridos oferecem o potencial de permitir a redução do tamanho dos propulsores de combustão interna (propulsores) a bordo das colheitadeiras combinadas. Em particular, através da incorporação de uma máquina elétrica (e-máquina) com capacidade de operar como um motor elétrico, a saída de potência mecânica (velocidade do eixo e torque) da e-máquina pode complementar a potência de saída do propulsor somando essas saídas de potência mecânica através de um arranjo de transmissão adequado. A e-máquina pode ser acionada seletivamente com a utilização de uma fonte ou alimentação de bateria adequada (por exemplo, uma bateria incluindo uma série de células de bateria interconectadas) contida em um subsistema acionador elétrico. A e-máquina pode ser especificamente referida como um “motor/gerador” quando também tem a capacidade de ser retroacionada pelo propulsor para gerar eletricidade, que pode então ser utilizada para carregar o fornecimento da bateria quando tem uma química recarregável, como uma química de íon de lítio ou uma química de níquel-cobalto-alumínio (NCA). Um subsistema de processamento ou “arquitetura de controlador”, que pode ser composto por qualquer número de controladores individuais (por exemplo, uma unidade de controle do propulsor, uma unidade de controle de gerenciamento de potência e uma unidade de controle do motor/gerador) pode operar o motor/gerador para suplementar a saída de potência de propulsor e regular a taxa de descarga de bateria sob certas condições, como durante a fase de enchimento do tanque de um ciclo de colheita combinada. Para facilidade de referência, essa ação é referida no presente documento como colocar o sistema acionador elétrico em um “modo de assistência de potência”. Por outro lado, a arquitetura de controlador pode operar o motor/gerador para carregar o fornecimento de bateria sob outras condições, como durante a fase de enchimento de tanque do ciclo de colheita combinada. Isso é referido no presente documento como colocar o sistema acionador elétrico em um “modo de carga rápida”.

[0011] As modalidades da presente descrição alavancam a capacidade de tal subsistema acionador elétrico para introduzir níveis de inteligência na comutação estratégica entre os modos operacionais do subsistema acionador elétrico, bem como no controle do comportamento do subsistema acionador elétrico quando colocado em um modo particular durante operação da colheitadeira combinada. Por essa razão, as modalidades da presente descrição são geralmente referidas como “sistemas de trem de força híbridos inteligentes”. As modalidades do sistema de trem de força híbrido inteligente incluem um subsistema acionador elétrico, que contém um fornecimento de bateria recarregável e uma e-máquina na forma de um motor/gerador. Como aludido acima, o subsistema acionador elétrico é operável em (i) um modo de assistência de potência em que o motor/gerador é acionado por meio de fornecimento de bateria recarregável para complementar uma saída de potência provida pelo propulsor (por exemplo, um propulsor diesel de serviço pesado) da colheitadeira combinada e (ii) um modo de carga rápida em que o motor/gerador é retroacionado pelo propulsor para carregar o fornecimento de bateria recarregável. Conforme indicado pelo descritor “rápido” no termo “modo de carga rápida”, a taxa de recarga da bateria no modo de carga rápida (RRECHARGE) normalmente excederá a taxa de descarga da bateria no modo de assistência de potência (RDISCHARGE). Por exemplo, em certas modalidades, RDISCHARGE pode ter um valor variável controlado (por exemplo, conforme variado pela arquitetura de controlador de acordo com as curvas de torque descritas abaixo), enquanto RRECHARGE pode ter um valor substancialmente constante que é pelo menos duas vezes um máximo absoluto valor de RDISCHARGE.

[0012] A arquitetura de controlador é ainda operativamente acoplada a vários componentes do subsistema acionador elétrico e determina quando colocar o modo de subsistema acionador elétrico no modo de assistência de potência, no modo de mudança rápida e potencialmente outros modos de operação, como um modo quiescente ou de espera de operação. Em certas implantações, por exemplo, a arquitetura de controlador monitora um estado atual de carga (SoC) do fornecimento de bateria quando a colheitadeira combinada se envolve em um ciclo de colheita combinada que tem uma fase de enchimento do tanque e uma fase de descarga do tanque; opera o motor/gerador para complementar a saída de potência do propulsor durante a fase de enchimento do tanque de um ciclo de colheita combinada; e opera ainda o motor/gerador para carregar o fornecimento de bateria durante a fase de descarga de tanque do ciclo de colheita combinada. Além disso, durante a fase de enchimento do tanque, a arquitetura de controlador pode operar o motor/gerador para complementar a saída de potência de propulsor, enquanto regula uma taxa de descarga da bateria para evitar que o SoC atual do fornecimento da bateria caia abaixo de um limite de SoC predeterminado inferior antes de conclusão da fase de enchimento de tanque. Comparativamente, durante a fase de descarga de tanque, a arquitetura de controlador pode operar o motor/gerador para carregar o fornecimento de bateria até que o SoC atual do fornecimento de bateria seja igual ou maior do que um primeiro limite superior de SoC predeterminado permitindo que o ciclo de colheita combinada se repita. A fase de descarga de tanque pode ser conduzida durante o “descarregamento de baixa potência” da colheitadeira combinada. O termo “descarregamento de baixa potência”, conforme aparece no presente documento, se refere ao descarregamento de grãos a granel do tanque de grãos de uma colheitadeira combinada, enquanto a colheitadeira combinada permanece estacionária (descarregamento estático) ou enquanto a colheitadeira combinada viaja a uma taxa lenta de velocidade significativamente menor do que a velocidade de solo típica da colheitadeira combinada quando envolvida na colheita ativa; por exemplo, uma velocidade de solo de menos de 1,6 km (uma milha) por hora (mph).

[0013] Em virtude do esquema de gerenciamento de potência híbrida acima, as modalidades do sistema de trem de força híbrido inteligente permitem que a redução do propulsor da colheitadeira combinada proveja melhorias na economia de combustível, emissões reduzidas, economia de custos e outros benefícios. Ao mesmo tempo, as questões de limitação de potência são tratadas por meio da aplicação estratégica do modo de assistência de potência durante a fase de enchimento de tanque do ciclo de colheita combinada da colheitadeira combinada; e, especificamente, descarregando o fornecimento de bateria recarregável a uma taxa controlada (variável ou não variável) para acionar o motor/gerador e complementar a saída de potência do propulsor durante a fase de enchimento do tanque do ciclo de colheita combinada. Além disso, a taxa na qual o fornecimento de bateria recarregável descarrega durante a fase de enchimento de tanque é controlada para garantir o fornecimento de energia adequado através de cada fase de enchimento de tanque de grãos; isto é, ao longo do período de tempo durante o qual a colheitadeira combinada ingere e processa material de colheita suficiente para encher ou encher substancialmente o tanque de grãos com grãos a granel, preparando a colheitadeira combinada para a fase de descarregamento de tanque. Subsequentemente, durante a fase de descarga de tanque (por exemplo, conduzida quando a colheitadeira combinada está estacionária ou de outra forma tem uma velocidade de solo inferior a 1,6 km/h (1 mph)), a arquitetura de controlador faz a transição do subsistema acionador elétrico para operação no modo de carga rápida (isto é, opera o motor/gerador para carregar o fornecimento de bateria) para explorar as demandas de saída de potência relativamente baixas da colheitadeira combinada (carga do veículo) e recarregar rapidamente o fornecimento da bateria recarregável a um nível suficiente para repetir o processo ou ciclo descrito acima. Cálculos demonstram que o fornecimento de bateria pode ser recarregado rapidamente a um nível suficiente durante o período de descarregamento relativamente breve (geralmente da ordem de dois minutos) para permitir que esse ciclo de gerenciamento de potência se repita de maneira essencialmente indefinida. Além disso, embora o fornecimento de bateria recarregável seja descarregado a uma taxa mais lenta durante a fase de enchimento de tanque do ciclo de colheita combinada, potência elétrica suficiente pode ser fornecida ao motor/gerador para prover um nível de assistência de potência adequado, permitindo uma redução considerável no tamanho do propulsor da colheitadeira combinada, conforme descrito abaixo em conexão com as Figuras 4 e 5.

[0014] Como outro benefício para o esquema de gerenciamento de potência híbrida descrito acima, a duração de tempo em que o propulsor de uma colheitadeira combinada opera em uma faixa de velocidade otimizada superior é estendida para melhorias adicionais no desempenho do propulsor, economia de combustível e redução de emissões. Considere, por exemplo, um trem de força não híbrido convencional implantado a bordo de uma colheitadeira combinada e incluindo um propulsor a diesel superdimensionado (alta potência de saída). Na maioria das aplicações de uso do cliente, tal propulsor superdimensionado normalmente opera bem abaixo de suas capacidades de saída de potência de pico durante a maioria dos cenários de colheita ativa e ainda mais durante o descarregamento de baixa potência (por exemplo, estático) da colheitadeira combinada. Comparativamente, por meio do uso de um propulsor de combustão interna primário menor, as modalidades do sistema de trem de força híbrido inteligente permitem a operação do propulsor em níveis de saída de potência de maior eficiência mais próximos da potência de potência nominal máxima de propulsor e em uma faixa de velocidade do eixo cada vez mais otimizada. Além disso, durante o descarregamento de baixa potência da colheitadeira combinada (correspondendo à fase de descarga do tanque do ciclo de colheita combinada), a velocidade de saída do eixo de propulsor do propulsor pode ser mantida em um nível relativamente alto otimizado por carregamento adicional do propulsor para retroacionar o motor/gerador e apoiar a funcionalidade de carga rápida descrita acima. Esse esquema de gerenciamento de potência híbrida inteligente, consequentemente, não apenas permite a diminuição do tamanho do propulsor da colheitadeira combinada, mas otimiza ainda mais a eficiência do propulsor, reduzindo as variações na velocidade de saída de eixo de propulsor e tendendo a velocidade de saída de eixo em direção a uma faixa de velocidade ideal em todo o ciclo de gerenciamento de potência da colheitadeira combinada híbrida em pelo menos algumas modalidades da presente descrição.

[0015] Quando implantado a bordo de uma colheitadeira combinada, o sistema de trem de força híbrido inteligente pode ainda ser aproveitado para ajudar a minimizar ou reduzir (coloquialmente, “suavizar”) variações transitórias pronunciadas nas condições de carga do propulsor. Em tais implantações, a arquitetura de controlador do sistema de trem de força híbrido inteligente pode monitorar picos ou calmarias temporárias nas condições de carga do propulsor, por exemplo, monitorar a velocidade de eixo de saída de propulsor e/ou quaisquer entradas de sensor adicionais indicativas da carga atual colocado no propulsor. Mediante a detecção de uma condição de carga transitória pesada durante a qual o propulsor é colocado sob uma carga aumentada que excede um limite de carga superior do propulsor (por exemplo, devido ao deslocamento em aclive, limpeza de bloqueios ou um aumento temporário na densidade ou consistência do material de colheita ingerido), a arquitetura de controlador pode aumentar o nível no qual o subsistema acionador elétrico complementa a saída de potência de propulsor até que a condição de carga transiente pesada passe. Por outro lado, mediante a detecção de condições de carga transitória leve durante as quais o propulsor é temporariamente colocado sob uma carga reduzida menor do que um limite de carga de propulsor inferior (por exemplo, devido à viagem em declive ou uma interrupção temporária no fluxo de material de colheita ingerido na colheitadeira combinada durante ciclo de colheita combinada), a arquitetura de controlador coloca temporariamente o subsistema acionador elétrico no modo de carga rápida. Embora esse esquema de gerenciamento de potência híbrida exemplificativo seja reativo por natureza, também é possível que aspectos do esquema de gerenciamento de potência híbrida sejam proativos na transição entre os modos de operação de carga rápida e auxiliar de energia. Por exemplo, ao antecipar um aumento transitório na carga colocada no propulsor (por exemplo, devido à partida giratória inicial do tambor separador ou rotor em resposta aos comandos de entrada do operador), a arquitetura de controlador também pode colocar temporariamente o subsistema acionadora elétrico no modo de assistência de potência (por exemplo, concorrente ou ligeiramente antes da ativação do rotor separador) para complementar a saída de potência do propulsor até que a condição de carga transiente pesada passe.

[0016] Em modalidades adicionais do sistema de trem de força híbrido inteligente, e de uma maneira semelhante àquela recém-descrita, a arquitetura de controlador pode operar o motor/gerador ou de outra forma controlar o subsistema acionador elétrico para promover (manter melhor) a rotação do eixo de saída de propulsor dentro de um intervalo quase isócrono otimizado. Tal faixa de velocidade otimizada do eixo de saída do propulsor pode ser limitada por um limite de velocidade inferior e um limite de velocidade superior, que são armazenados em uma memória legível por computador acessível à arquitetura de controlador. Em tais modalidades, a arquitetura de controlador pode colocar o subsistema acionador elétrico no modo de carga rápida quando a velocidade de rotação do eixo de saída de propulsor aumenta acima do limite de velocidade superior durante o ciclo de colheita combinada; e ainda colocar o subsistema acionador elétrico no modo de assistência de potência quando a velocidade de rotação do eixo de saída de propulsor cair abaixo do limite de velocidade inferior. Mais uma vez, ao permitir que o eixo de saída de propulsor gire em uma faixa de velocidade consistente e cada vez mais otimizada durante a operação da colheitadeira combinada ou de outra forma utilizando o subsistema acionador elétrico para prover nivelamento de carga do propulsor da colheitadeira combinada, o desempenho e a eficiência do propulsor são aumentados, enquanto as emissões são reduzidas.

[0017] As modalidades do sistema de trem de força híbrido inteligente podem realizar ainda outras funções para otimizar as características de armazenamento de bateria, particularmente dado que as fontes de bateria recarregável geralmente têm uma faixa de estado de carga (SoC) ideal inferior à capacidade total de armazenamento do fornecimento de bateria. Por conseguinte, nas modalidades, a arquitetura de controlador do sistema de trem de força híbrido inteligente pode ser configurada para monitorar um SoC atual do fornecimento de bateria recarregável durante a operação da colheitadeira combinada e executar pelo menos uma das seguintes ações: (i) deter o carregamento adicional do fornecimento de bateria recarregável quando o SoC atual do fornecimento de bateria recarregável atinge um segundo limite predeterminado (por exemplo, limite máximo de SoC ótimo) maior do que o primeiro limite predeterminado descrito acima, conforme armazenado em uma memória do sistema de trem de força híbrido inteligente acessível à arquitetura de controlador; e (ii) deter a descarga adicional do fornecimento de bateria recarregável quando o SoC atual do fornecimento de bateria recarregável atinge um valor de limite inferior (por exemplo, limite mínimo de SoC ótimo), conforme armazenado adicionalmente na memória. Como aparece no presente documento, a referência a “deter” carga ou descarga adicional do fornecimento de bateria denota que o carregamento ou descarregamento adicional do fornecimento de bateria é totalmente evitado ou, pelo menos, significativamente reduzido em comparação com o carregamento típico do fornecimento de bateria quando o subsistema acionador elétrico é colocado no modo de carga rápida ou descarga típica da bateria quando o subsistema acionador elétrico é colocado no modo de assistência de potência. Notavelmente, em certas modalidades, o subsistema acionador elétrico pode ser equipado com um mecanismo de dissipação de energia (por exemplo, resistores que convertem energia elétrica em calor residual), que é eletricamente acoplado entre o motor/gerador e o fornecimento de bateria recarregável e que pode ser ativado seletivamente pela arquitetura de controlador para permitir a frenagem do motor/gerador do eixo de saída do propulsor (por exemplo, para suportar o modo de assistência isócrono descrito acima), enquanto evita ou pelo menos minimiza o carregamento do fornecimento de bateria recarregável quando o SoC atual do fornecimento de bateria se aproxima ou excede o limite máximo de SoC ótimo.

[0018] Em outras implantações da presente descrição, a arquitetura de controlador pode ainda executar outros esquemas de controle de carga e descarga para melhorar o gerenciamento de potência híbrida e o desempenho geral do sistema de trem de força híbrido inteligente. Por exemplo, em modalidades, o sistema de trem de força híbrido inteligente pode incluir uma memória na qual uma pluralidade de curvas de torque é armazenada, com cada curva de torque associada a uma faixa de SoC diferente do fornecimento de bateria recarregável. Durante a operação do sistema de trem de força combinada inteligente, a arquitetura de controlador monitora um SoC atual do fornecimento de bateria recarregável e varia a saída de potência do motor/gerador de acordo com uma da pluralidade de curvas de torque correspondentes ao SoC atual do fornecimento de bateria recarregável. Especificamente, nesse último aspecto, a arquitetura de controlador pode variar a potência de saída do motor/gerador de modo que a soma da potência de saída do motor/gerador e a potência de saída do propulsor seja substancialmente igual a um alvo de torque para uma velocidade de rotação atual do eixo de saída do propulsor, conforme indicado pela curva de torque selecionada. Ao fazer isso, a arquitetura de controlador pode preservar ou gerenciar melhor o SoC do fornecimento de bateria recarregável, enquanto gera uma saída de potência total seguindo curvas de torque ou perfis familiares para operadores de colheitadeira.

[0019] As modalidades do sistema de trem de força híbrido inteligente podem aplicar ainda outras técnicas de gerenciamento de potência híbrida além ou no lugar de outros processos e funções descritos acima. Por exemplo, nos casos em que a descarga da bateria é permitida fora da fase de enchimento de tanque da colheitadeira combinada, as modalidades do sistema de trem de força híbrido inteligente podem tomar certas medidas de proteção para garantir que reservas de energia suficientes sejam mantidas no fornecimento de bateria recarregável para alimentar o motor/gerador totalmente durante uma determinada fase de enchimento de tanque do ciclo de colheita combinada. Isso pode ser realizado, pelo menos em alguns casos, com a utilização de uma abordagem dinâmica de piso de SoC. Nesse aspecto, durante a operação do sistema de trem de força híbrido inteligente, a arquitetura de controlador pode ajustar uma posição do piso de SoC dinâmico com base em um nível de enchimento atual do tanque de grãos, conforme monitorado pela arquitetura de controlador com a utilização de sensores adequados a bordo da colheitadeira combinada; por exemplo, células de carga contidas no tanque de grãos da colheitadeira combinada e/ou um sensor de taxa de fluxo de massa. A arquitetura de controlador também monitora o SoC atual do fornecimento de bateria recarregável; e, quando o SoC atual do fornecimento de bateria recarregável atinge (ou se aproxima) o piso de SoC dinâmico em sua posição atual, a arquitetura de controlador impede (impede ou diminui significativamente) a descarga adicional do fornecimento de bateria recarregável. Ao fazer isso, a arquitetura de controlador garante que reservas de potência de bateria suficientes sejam mantidas para prover a assistência de potência desejada durante a fase de enchimento de tanque do ciclo de colheita combinada; e observando que, quando o tanque de grãos da colheitadeira combinada é preenchido com grãos a granel, o piso de SoC dinâmico pode ser equivalente ao limite mínimo de SoC ótimo descrito acima. A descrição adicional de um exemplo de abordagem de piso de SoC dinâmico para gerenciamento de SoC aprimorado é descrita abaixo em conexão com a Figura 6.

[0020] O que se segue irá agora descrever exemplos do sistema de trem de força híbrido inteligente no contexto de um exemplo de colheitadeira combinada, conforme ilustrado e discutido abaixo em conexão com a Figura 1. Adicionalmente, os métodos ou processos que podem ser realizados pela arquitetura de controlador do sistema de trem de força híbrido inteligente para realizar as várias tarefas ou processos descritos no presente documento são estabelecidos abaixo em conexão com as Figuras 27. Por último, exemplos de gráficos que podem ser gerados seletivamente em um dispositivo de exibição localizado na cabine de uma colheitadeira combinada para informar visualmente um operador de colheitadeira combinada de certos parâmetros operacionais do sistema de trem de força híbrido inteligente (por exemplo, um SoC atual do fornecimento de bateria recarregável , uma saída de potência instantânea do propulsor, o presente modo operativo do subsistema acionador elétrico e assim por diante) são descritos abaixo em conexão com as Figuras 8 e 9. A seguinte descrição é provida a título de ilustração não limitativa apenas e não deve ser interpretada como uma restrição indevida do escopo das reivindicações anexas de qualquer maneira.

COLHEITADEIRA COMBINADA EXEMPLIFICATIVA EQUIPADA COM SISTEMA DE TREM DE FORÇA HÍBRIDO INTELIGENTE

[0021] Em referência à Figura 1, uma colheitadeira combinada exemplificativa 10 equipada com um sistema de trem de força híbrido inteligente 12 é esquematicamente representado. A colheitadeira combinada 10 é apresentada a título de ilustração para estabelecer um contexto de exemplo não limitativo no qual modalidades do sistema de trem de força híbrido inteligente 12 podem ser mais bem compreendidas. Em modalidades adicionais, a colheitadeira combinada 10 pode assumir outras formas e pode incluir diferentes combinações de componentes adequados para o processamento de plantas de colheita ingeridas na colheitadeira 10 ao viajar sobre um campo 14. Além disso, apenas componentes selecionados do sistema de trem de força híbrido inteligente 12, como uma arquitetura de controlador 16, são especiais na Figura 1 para maior clareza ilustrativa. Ilustração e discussão adicionais do sistema de trem de força híbrido inteligente de exemplo 12 e operação do sistema de trem de força híbrido 12 são providas abaixo em conexão com as Figuras 2 a 9.

[0022] A colheitadeira combinada exemplificativa 10 inclui um corpo de chassi ou estrutura principal 18, que é suportado por uma série de rodas de engate no solo 20. As rodas de engate no solo 20 são movidas por um propulsor não ilustrado e trem de força incluindo, por exemplo, uma transmissão hidráulica controlada eletronicamente. No topo de uma porção dianteira da estrutura principal 18, uma cabine 22 envolve uma estação de operador incluindo um assento do operador (não mostrado), pelo menos um dispositivo de exibição 24 e uma interface de operador 26. Um alimentador 28 é montada em uma porção dianteira da estrutura principal 18 da colheitadeira combinada 10 em uma elevação geralmente abaixo da cabine 22. Vários cabeçotes de colheita ou, mais simplesmente, “cabeçalhos” são acopláveis ao alimentador 28 de uma maneira intercambiável para, por exemplo, permitir a personalização da colheitadeira combinada 10 para colher um determinado tipo de colheita. Um exemplo de um tal cabeçalho, aqui uma plataforma de colheita 30, é mostrado na Figura 1.

[0023] Conforme a colheitadeira combinada 10 viaja sobre o campo 14 em uma direção para frente, a plataforma de colheita 30 reúne as plantas cortadas no alimentador 28, que então consolida as plantas cortadas para transporte (por exemplo, através de uma correia transportadora não ilustrada contida no alimentador 28) para o interior da colheitadeira combinada 10. Dentro da colheitadeira combinada 10, as plantas de colheita são engatadas por um transportador de tambor rotativo ou “batedor” 32, que direciona as plantas de colheita em uma direção geralmente para cima em uma seção de debulha e separação giratória 34. A seção de debulha e separação giratória 34 pode incluir vários componentes para realizar as funções desejadas de separar o grão e o joio de outro material vegetal. A seção de debulha e separação giratória ilustrada 34, por exemplo, inclui um tambor ou rotor de debulha 36 que tem recursos de debulha e montado de maneira giratória em uma caixa ou alojamento de rotor 38. A rotação do tambor de debulha 36 dentro do alojamento do rotor 38 faz com que o grão e o joio caiam através das grelhas de separação de um côncavo 40 e na entrada de uma seção de limpeza de grãos inferior 42. Ao mesmo tempo, a palha e MOG similar são direcionados para uma extremidade de saída 44 da seção de debulha e separação giratória 34 e são finalmente entregues a outro tambor giratório ou “batedor de descarga” 46 para expulsão de uma extremidade posterior da colheitadeira combinada 10.

[0024] Discutindo agora a seção de limpeza de grãos 42 em maior detalhe, essa seção da colheitadeira combinada 10 inclui vários componentes adaptados para limpar o grão recém-colhido, enquanto separa o joio dele. Tais componentes podem incluir um crivo 48, uma peneira 50 e qualquer número de ventiladores (não mostrado). Por ação da seção de limpeza de grãos 42, os grãos recém-limpos são direcionados para um elevador de grãos limpos 52 para transporte para cima em um reservatório de armazenamento ou tanque de grãos 54 da colheitadeira combinada 10. Pelo menos uma câmera 56 está posicionada para capturar imagens do grão transportado ao longo da corrente de grão a granel. Especificamente, nas modalidades e conforme indicado na Figura 1, a câmera 56 pode ser posicionada adjacente ao elevador de grãos limpos 52 para capturar imagens do grão a granel transportado através do elevador 52 para o tanque de grãos 54. Conforme o elevador de grãos limpos 52 transporta o grão recém-colhido para o tanque de grãos 54, os rejeitos caem em um elevador de retorno 58 que se estende através de uma porção inferior do elevador de grãos limpos 52. O elevador de retorno 58, então, recicla os rejeitos de volta para a entrada do tambor de debulha 36 para posterior debulha para permitir que as etapas de processamento de grãos acima descritas se repitam e maximizem o rendimento de grãos da colheitadeira combinada 10.

[0025] Da maneira acima descrita, a colheitadeira combinada 10 ingere efetivamente as plantas cortadas do campo 14, extrai o grão das plantas da colheita, limpa o grão recém-extraído e, então, armazena o grão no tanque de grãos 54 para posterior descarregamento com a utilização, para exemplo, de um trado de descarga 60. Além disso, durante o uso da colheitadeira combinada 10, certos componentes dentro da colheitadeira combinada 10 podem ser ajustados posicionalmente ou os parâmetros operacionais de tais componentes podem ser modificados com a utilização de qualquer número de atuadores 62, como atuadores lineares ou giratórios controlados elétrica ou hidraulicamente, em que um desses é genericamente representado pelo símbolo 62 na Figura 1. Nesse aspecto, as velocidades operacionais de qualquer número de ventiladores ou correias transportadoras podem ser variadas, assim como a posição de qualquer número de defletores não ilustrados, componentes de crivo, componentes de peneira ou similares. Tais atuadores 62 podem ser controlados em resposta à entrada do operador recebida por meio da interface do operador 26 localizada dentro da cabine 22, controlados por meio de sinais de comando emitidos pela arquitetura de controlador 16 incluídos no sistema de trem de força híbrido inteligente 12, ou de outra forma comandados por outro controlador ou controle unidade a bordo da colheitadeira combinada 10.

[0026] A interface de operador 26 localizada dentro da cabine 22 pode ser qualquer dispositivo ou grupo de dispositivos utilizados por um operador para inserir comandos ou de outra forma controlar o sistema de trem de força híbrido inteligente 12. Em várias implantações, a interface de operação 26 pode ser integrada ou associada ao dispositivo de exibição 24. Nesse aspecto, a interface de operação 26 pode incluir entradas físicas (por exemplo, botões, interruptores, mostradores ou similares) localizadas no ou próximo ao dispositivo de exibição 24, um módulo de tela sensível ao toque integrado no dispositivo de exibição 24 ou um dispositivo de entrada de cursor (por exemplo, um joystick, trackball ou mouse) para posicionar um cursor utilizado para fazer interface com os elementos de GUI gerados no dispositivo de exibição 24. Comparativamente, o dispositivo de exibição 24 pode ser qualquer dispositivo gerador de imagem configurado para operação dentro da cabine 22 da colheitadeira combinada 10. O dispositivo de exibição 24 pode ser fixado à estrutura estática da cabine 22 e concretizado em uma configuração head-down display (HDD) em modalidades. A colheitadeira combinada 10 contém vários outros sensores além daqueles mencionados acima, que podem fornecer dados para a arquitetura de controlador 16 durante a operação do sistema de trem de força híbrido inteligente 12. Uma lista não exaustiva de tais sensores adicionais pode incluir um sensor de umidade de grãos 64 para prover medições de capacitância indicativas de densidade aparente, um sensor de fluxo de massa 66 (por exemplo, uma placa de ataque) e uma ou mais células de carga 68 localizadas no tanque de grãos (por exemplo, para pesar o grão armazenado e calibrar o sensor de fluxo de massa). A colheitadeira combinada 10 também pode incluir sensores para medir a perda de grãos, como um ou mais sensores de perda de sapata 70 (por exemplo, sensores de impacto) e/ou sensores (por exemplo, impacto) não ilustrados posicionados nos separadores, em modalidades.

[0027] Agora, em referência à Figura 2, o sistema de trem de força híbrido inteligente 12 é esquematicamente representado em mais detalhes. O sistema de trem de força híbrido inteligente 12 inclui ainda um subsistema acionador elétrico 72, um propulsor 74 e uma transmissão 76. O subsistema acionador elétrico 72 inclui, por sua vez, uma unidade de gerenciamento de potência 78, uma unidade de controle de motor/gerador (M/G) 80, uma e-máquina na forma de um motor/gerador 82, um módulo de distribuição de potência 84, uma unidade de controle de bateria 86, e um fornecimento ou fonte de bateria recarregável 88. Várias linhas na Figura 2 ilustram as conexões elétricas entre esses componentes, bem como uma unidade de controle do propulsor (ECU) 90 ainda contida no sistema de trem de força híbrido inteligente 12. O motor/gerador 82 também inclui um eixo de saída M/G 92, que é mecanicamente acoplado a um eixo de saída de propulsor 94 do propulsor 74 por meio de um arranjo adequado (aqui, uma correia de transmissão 96) permitindo que as respectivas saídas de potência mecânica do propulsor 74 e motor/gerador 82 sejam somados, conforme aplicado à transmissão 76, quando o sistema de acionamento elétrico 72 opera no modo de assistência de potência; e permitir ainda que o motor/gerador 82 seja retroacionado pelo propulsor 74 quando o sistema acionador elétrico 72 opera no modo de carga rápida. Vários outros componentes podem ser incluídos no sistema de trem de força híbrido inteligente 12, como vários sensores a bordo, incluindo aqueles descritos anteriormente e um sensor 98 para monitorar uma taxa de rotação do eixo de saída. A ECU 90 recebe dados do sensor 98 através de uma conexão de dados com fio ou sem fio 100 e, possivelmente, outros dados de sensores a bordo indicativos de uma saída de potência atual do propulsor 74, conforme apropriado para realizar as funções descritas abaixo.

[0028] A arquitetura de controlador 16 mostrada na Figura 1 portanto, corresponde à ECU 90 mostrada na Figura 2 e também pode incluir vários outros elementos controladores ou de processamento incluídos no sistema de trem de força híbrido inteligente 12, como a unidade de gerenciamento de potência 78, a unidade de controle de M/G 80 e a unidade de controle de bateria 86 contida no subsistema acionador elétrico. Geralmente, então, a arquitetura de controlador 16 do sistema de trem de força híbrido inteligente 12 pode assumir qualquer forma adequada para executar as funções descritas ao longo deste documento. O termo “controlador”, conforme aparece no presente documento, é utilizado em um sentido não limitativo para geralmente se referir à arquitetura de processamento do sistema de trem de força híbrido inteligente 12. A arquitetura de controlador 16 pode abranger ou pode ser associada a qualquer número prático de processadores, computadores de controle, memórias legíveis por computador, fontes de alimentação, dispositivos de armazenamento, placas de interface e outros componentes padronizados. A arquitetura de controlador 16 também pode incluir ou cooperar com qualquer número de programas de firmware e software ou instruções legíveis por computador projetadas para realizar as várias tarefas de processo, cálculos e funções de controle/exibição descritas no presente documento. Tais instruções legíveis por computador podem ser armazenadas dentro de um setor não volátil da memória 102. Embora genericamente ilustrado na Figura 2 como um único bloco, a memória 102 pode abranger qualquer número e tipo de mídia de armazenamento adequada para armazenar código ou instruções legíveis por computador, bem como outros dados utilizados para suportar a operação do sistema de trem de força híbrido inteligente 12. A memória 102 pode ser integrada na arquitetura de controlador 16 em modalidades como, por exemplo, um sistema em pacote, um sistema em um chip ou outro tipo de pacote ou módulo microeletrônico.

[0029] Durante a operação da colheitadeira combinada 10 (Figura 1), o propulsor 74 gera potência mecânica utilizada para conduzir as funções de propulsão e colheita (incluindo descarga) da colheitadeira combinada 10 através da transmissão 76. Isso inclui o movimento de vários componentes incluídos no alimentador 28 descrito acima, seção de debulha e separação giratória 34 e seção de limpeza de grãos 42. A ECU 90 regula várias funções do propulsor 74 para controlar sua saída de potência. Os dispositivos atuados utilizados pela ECU 90 (e, mais geralmente, o sistema de controle de propulsor) para variar a saída de potência de propulsor diferem entre as plataformas de propulsor, mas geralmente incluem um ou mais dispositivos que controlam a quantidade de combustível e oxigênio (conforme determinado pelo volume de ar, densidade e temperatura) entregues às câmaras de combustão do propulsor por ciclo de combustão. De acordo com modalidades da presente descrição, a ECU 90 coopera ainda, via comunicação de sinal bidirecional, com as várias unidades de controle dentro do subsistema acionador elétrico 72 (por exemplo, unidade de gerenciamento de potência 78 e unidade de controle de bateria 86) e o módulo de distribuição de potência 84 para coletivamente formar a arquitetura de controlador 16, que executa as funções descritas no presente documento; por exemplo, aquelas funções desempenhadas na realização do processo de gerenciamento de potência híbrida exemplificativo 106 descrito abaixo em conjunto com a Figura 3. Em certas modalidades, a ECU 90 (e, mais geralmente, a arquitetura de controlador 16) pode ativar e desativar seletivamente um mecanismo de dissipação de energia 104 incluído no sistema acionador elétrico 72; por exemplo, conforme indicado esquematicamente na Figura 2, o mecanismo de dissipação de energia 104 (quando provido) pode ser eletricamente acoplado entre o motor/gerador 82 e o fornecimento de bateria recarregável 88 e, talvez, integrado no módulo de distribuição de potência 84. Quando ativado, o mecanismo de dissipação de energia 104 dissipa energia elétrica gerada pelo motor/gerador 82 (por exemplo, pela passagem através de um banco de resistores convertendo alguma fração da energia elétrica em calor) antes da entrega de tal energia para o fornecimento de bateria recarregável 88. Assim, o fornecimento de mecanismo de dissipação de energia 104 pode permitir que o motor/gerador 82 proveja uma função de frenagem quando desejado, enquanto desencoraja (evita ou minimiza) a recarga do fornecimento de bateria recarregável 88.

[0030] A unidade de controle de M/G 80 e a unidade de controle de bateria 86 proveem as funções de integração apropriadas facilitando o controle do motor/gerador 82 e da unidade de controle de bateria 86, respectivamente, pela ECU 90. A unidade de gerenciamento de potência 78 se comunica de forma similar com a ECU 90 e ajuda a coordenar as funções de controle da unidade de controle de M/G 80 e da unidade de controle de bateria 86. O módulo de distribuição de potência 84 roteia potência elétrica para o motor/gerador 82 das células apropriadas dentro do fornecimento de bateria recarregável 88 quando o subsistema acionador elétrico 72 opera no modo de assistência de potência; e encaminha ainda a potência elétrica, conforme gerada pelo retrocesso do motor/gerador 82, para as várias células dentro do fornecimento de bateria recarregável 88 a partir de quando o subsistema acionador elétrico 72 opera no modo de carga rápida. Qualquer combinação do módulo de distribuição de energia 84, a unidade de gerenciamento de energia 78, a unidade de controle de M/G 80 e a unidade de controle de bateria 86 podem cooperar com a ECU 90 para executar as funções estabelecidas no processo de gerenciamento de energia híbrido exemplificativo 106 descrito abaixo. Em modalidades alternativas, vários outros componentes podem ser incluídos no subsistema acionador elétrico 72, ou qualquer número dos componentes ilustrados pode ser omitido, desde que o sistema de trem de força híbrido inteligente 12 tenha capacidade de realizar pelo menos um subconjunto das novas funções descritas no presente documento.

[0031] Agora referindo-se à Figura 3, é mostrado um processo de gerenciamento de potência híbrida 106 adequadamente realizado pela arquitetura de controlador 16 (Figura 1) na comutação de forma inteligente do subsistema acionador elétrico 72 entre um modo de assistência de potência e um modo de carga rápida, talvez em adição a outros modos operacionais, como o modo quiescente (espera). O processo de gerenciamento de potência híbrida 106 inclui uma série de etapas de processo 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120, 121, 122, 124, 126, em que cada uma é descrita, por sua vez, abaixo. Dependendo da maneira particular em que o processo de gerenciamento de energia híbrido 106 é implantado, em que cada etapa é genericamente na Figura 3 pode envolver um único processo ou vários subprocessos. Além disso, as etapas ilustradas na Figura 3 e descritas abaixo são providas apenas a título de exemplo não limitativo. Em modalidades alternativas do processo de gerenciamento de potência híbrida 106, etapas adicionais do processo podem ser realizadas, certas etapas podem ser omitidas e/ou as etapas do processo ilustradas podem ser realizadas em sequências alternativas.

[0032] A arquitetura de controlador 16 do sistema de trem de força híbrido inteligente 12 inicia o desempenho do processo de gerenciamento de potência híbrida 106 na ETAPA 108 em resposta à ocorrência de um evento acionador predeterminado. Geralmente, o processo de gerenciamento de energia híbrido 106 pode ser acionado ou iniciado em resposta à partida da colheitadeira combinada 10 ou, talvez, outros eventos indicando que a colheitadeira combinada 10 provavelmente se envolverá na colheita ativa em um período de tempo de curto prazo. Além disso, em certos casos, um operador pode ter permissão para ativar e desativar (ou personalizar) o processo de gerenciamento de potência híbrida 106 por meio da interação com uma página de configurações ou tela acessível com a utilização de uma interface gráfica de usuário (GUI) gerada no dispositivo de exibição 24 localizada na cabine da colheitadeira combinada 22.

[0033] Depois de iniciar o processo de gerenciamento de potência híbrida 106 (ETAPA 108), a arquitetura de controlador 16 avança para a ETAPA 110. Durante a ETAPA 110, a arquitetura de controlador 16 determina se deve colocar o subsistema acionador elétrico 72 no modo de assistência de potência ou continuar a operação no modo de assistência de potência se atualmente ativo. A arquitetura de controlador 16 pode determinar se colocar o subsistema acionador elétrico 72 no modo de assistência de potência com a utilização de uma abordagem reativa (com base nos dados do sensor integrado), com a utilização de uma abordagem proativa (em antecipação à carga de propulsor aumentada) ou com a utilização de ambas as abordagens. Por exemplo, em várias modalidades, a arquitetura de controlador 16 coloca o subsistema acionador elétrico 72 no modo de assistência de potência (e, assim, opera o motor/gerador para complementar a saída de potência do propulsor) ao determinar que a colheitadeira combinada 10 está atualmente envolvida na colheita ativa durante a fase de enchimento de tanque de um ciclo de colheita combinada; e muda o subsistema acionador elétrico 72 para o modo de carga rápida quando a colheitadeira combinada 10 faz a transição para descarregamento de baixa potência de grãos do tanque de grãos 54 (operando assim o motor/gerador para carregar o fornecimento de bateria) durante a fase de descarregamento de tanque do ciclo de colheita combinada. Consequentemente, em tais modalidades, a arquitetura de controlador 16 pode determinar que é provavelmente apropriado colocar o subsistema acionador elétrico 72 no modo de assistência de potência durante a ETAPA 110 ao estabelecer que a colheitadeira combinada 10 está envolvida na colheita ativa com base na entrada do operador e/ou entradas do sensor da colheitadeira combinada 10; e, mediante essa determinação, avançar para a ETAPA 112 do processo de gerenciamento de potência híbrida 106.

[0034] Adicional ou alternativamente, a arquitetura de controlador 16 pode determinar que o subsistema acionador elétrico 72 pode ser apropriadamente colocado no modo de assistência de potência quando uma condição de carga transiente pesada é detectada (ou está prevista para ocorrer iminentemente) durante a qual o propulsor 74 é colocado sob um carga significativamente aumentada excedendo um limite superior de carga de propulsor durante o ciclo de colheita combinada; por exemplo, devido ao deslocamento da colheitadeira combinada 10, devido à ingestão de material de colheita denso ou úmido, devido ao deslocamento da colheitadeira através de terreno lamacento ou por outro motivo. De modo similar, se um evento geralmente necessitando de uma saída de alta potência transitória do sistema de trem de força 12 está ocorrendo atualmente ou está previsto para ocorrer iminentemente (por exemplo, devido aos comandos de entrada inseridos através da interface de operação 26), a arquitetura de controlador 16 pode determinar que o subsistema acionador elétrico 72 está devidamente colocado no modo de assistência de potência (ou pelo menos as condições iniciais para colocar o subsistema acionador elétrico 72 no modo de assistência de potência foram satisfeitas) e avançar para a ETAPA 112 do processo de gerenciamento de potência híbrida 106. Como um exemplo nesse último aspecto, a arquitetura de controlador 16 pode determinar quando a partida inicial do tambor separador ou rotor ocorre durante a operação da colheitadeira combinada 10; e, quando assim determinado, pode avançar para a ETAPA 112 para potencialmente colocar o subsistema acionador elétrico 72 no modo de assistência de potência, conforme descrito adicionalmente. Em ainda outras implantações em que o sistema de trem de força híbrido inteligente 12 auxilia na manutenção da velocidade do eixo do propulsor dentro de uma faixa otimizada, geralmente isócrona tendo um valor de limite mínimo e um valor de limite máximo, a arquitetura de controlador 16 pode avançar para a ETAPA 112 para potencialmente colocar o subsistema acionador elétrico 72 no modo de assistência de potência para aumentar a velocidade do eixo de saída do propulsor ao diminuir abaixo do valor de limite mínimo, conforme relatado pelo sensor de taxa de velocidade 98.

[0035] Durante a ETAPA 112 do exemplo de processo 106, a arquitetura de controlador 16 determina ainda se um limite mínimo de SoC foi atingido na presente conjuntura no tempo. Em certas modalidades, o limite mínimo de SoC pode ser um valor estático acima do qual o SoC do fornecimento de bateria recarregável 88 é desejavelmente mantido para garantir a operação ideal do sistema acionador elétrico 72. Em outros casos, o limite mínimo de SoC pode ser variável ou valor dinâmico que representa um piso de SoC dinâmico, que é ajustado com base no nível de enchimento atual do tanque de grãos 54 da colheitadeira combinada 10, conforme descrito abaixo em conjunto com a Figura 7. Se determinar que o limite mínimo de SoC foi atingido durante a ETAPA 112, a arquitetura de controlador 16 avança para a ETAPA 124 e determina se a iteração atual do processo de gerenciamento de potência híbrida 106 deve terminar, conforme descrito abaixo. Caso contrário, a arquitetura de controlador 16 avança para a ETAPA 114 do processo de gerenciamento de potência híbrida 106; verifica um nível de assistência de potência alvo ou saída em que o motor/gerador 82 deve operar; e, em seguida, controla o subsistema acionador elétrico 72 (ajustando a corrente fornecida ou a tensão aplicada através do motor/gerador 82) para atingir a saída de potência alvo do motor/gerador 82. Em certas modalidades, o motor/gerador 82 pode ser energizado ou de outra forma controlado para gerar uma saída de potência mecânica substancialmente constante quando o subsistema acionador elétrico 72 é colocado no modo de assistência de potência. Mais útil, no entanto, a arquitetura de controlador 16 pode comandar o motor/gerador 82 para gerar uma saída de potência variável, que varia dependendo de uma taxa de rotação atual do eixo de saída do propulsor 94 de acordo com um torque pré-estabelecido e, talvez, uma curva de torque particular selecionada a partir de uma pluralidade de curvas de torque armazenadas com base no SoC atual do fornecimento de bateria recarregável 88, conforme discutido abaixo em conjunto com a Figura 6. Posteriormente, a arquitetura de controlador 16 avança para a ETAPA 124 e determina se a iteração atual do processo de gerenciamento de potência híbrida 106 deve terminar.

[0036] Se, em vez disso, determinar que o sistema acionador elétrico 72 não deve ser colocado no modo de assistência de potência durante a ETAPA 110 do processo exemplificativo 106, a arquitetura de controlador 16 continua na ETAPA 116 e determina se o sistema acionador elétrico 72 deve, em vez disso, ser colocado no modo de carga rápida (ou um modo de frenagem do gerador/propulsor sem carregamento, disponível). De maneira similar àquela descrita anteriormente, a arquitetura de controlador 16 pode determinar se deve colocar o subsistema acionador elétrico 72 no modo de assistência de potência com a utilização de uma abordagem reativa (com base nos dados do sensor a bordo), com a utilização de uma abordagem proativa (em antecipação à diminuição da carga do propulsor) ou com a utilização de uma combinação de tais abordagens. Em várias implantações, a arquitetura de controlador 16 coloca o subsistema acionador elétrico 72 no modo de carga rápida quando a colheitadeira combinada 10 se engata no descarregamento de baixa potência de grãos do tanque de grãos 54. Consequentemente, em tais modalidades, a arquitetura de controlador 16 pode determinar inicialmente que é apropriado ou devido colocar o subsistema acionador elétrico 72 no modo de carga rápida durante a ETAPA 110 quando a colheitadeira combinada 10 está envolvida no descarregamento de baixa potência de grãos do tanque de grãos 54. Mediante a determinação de que a colheitadeira combinada 10 está atualmente envolvida no descarregamento de baixa potência (por exemplo, estático) de grãos do tanque de grãos 54 entre as fases de enchimento do tanque do ciclo de gerenciamento de potência combinada híbrida, a arquitetura de controlador 16 avança para a ETAPA 118 e determina se um o limite máximo de SoC ótimo foi atingido. Adicionalmente, em modalidades, a arquitetura de controlador 16 pode colocar automaticamente o subsistema acionador elétrico 72 no modo de carga rápida quando a colheitadeira combinada 10 se envolve em giro de não colheita entre passes de giro ativos, conforme descrito abaixo em conjunto com as Figuras 5 e 6.

[0037] Em ainda outras implantações do sistema de trem de força híbrido inteligente 12, a arquitetura de controlador 16 pode determinar que o subsistema acionador elétrico 72 é potencialmente colocado apropriadamente no modo de carga rápida quando uma condição de carga transitória de luz é detectada pelos dados do sensor a bordo (ou quando uma luz condição de carregamento transiente está prevista para ocorrer iminentemente) durante a qual o propulsor 74 é colocado sob uma carga consideravelmente reduzida caindo abaixo de um limite de carga de propulsor inferior durante o ciclo de colheita combinada; por exemplo, devido ao deslocamento em declive da colheitadeira combinada 10, ingestão de material de colheita de baixa densidade, uma interrupção temporária no fluxo de material de colheita através da maquinaria da colheitadeira combinada 10, ou por outro motivo. De maneira similar, se uma condição ou evento geralmente necessitando de uma saída de alta potência transitória do trem de força está atualmente em andamento ou está prevista para ocorrer em breve (por exemplo, devido aos comandos de entrada inseridos através da interface de operação 26), a arquitetura de controlador 16 pode determinar que é provisoriamente adequado para colocar o subsistema acionador elétrico 72 no modo de assistência de potência e avançar para a ETAPA 110 do processo de gerenciamento de potência híbrida 106. Como um exemplo nesse último aspecto, a arquitetura de controlador 16 pode determinar quando a partida inicial do separador ou rotor ocorre durante a operação da colheitadeira combinada 10; e, quando assim determinado, pode avançar para a ETAPA 112 para potencialmente colocar o subsistema acionador elétrico 72 no modo de assistência de potência, conforme descrito abaixo. Em ainda outras modalidades em que o sistema de trem de força híbrido inteligente 12 auxilia na manutenção da velocidade do eixo do propulsor dentro de uma faixa otimizada, isócrona tendo um valor de limite mínimo e um limite máximo, a arquitetura de controlador 16 pode avançar para a ETAPA 112 para potencialmente colocar o subsistema acionador elétrico 72 no modo de assistência de potência para aumentar a velocidade do eixo de propulsor ao diminuir abaixo do valor de limite mínimo.

[0038] Durante a ETAPA 118 do processo de gerenciamento de potência híbrida 106, a arquitetura de controlador 16 determina ainda se um limite máximo de SoC ótimo foi atingido. Em modalidades, o limite máximo de SoC pode ser um valor estático que representa um limite máximo de SoC ótimo abaixo do qual o SoC do fornecimento de bateria recarregável 88 é desejavelmente mantido para garantir a operação ideal do sistema de acionamento elétrico 72. Se determinar que o SoC atual do fornecimento de bateria recarregável 88 está abaixo do limite máximo de SoC ótimo durante a ETAPA 118, a arquitetura de controlador 16 avança para a ETAPA 120 e começa ou continua o carregamento rápido do fornecimento de bateria recarregável 88 com a utilização da potência elétrica gerada por retroacionamento do motor/gerador 82 através do propulsor 74. Caso contrário, a arquitetura de controlador 16 continua para a ETAPA 122 em modalidades nas quais o subsistema acionador elétrico 72 é equipado com um mecanismo de dissipação de energia, como o mecanismo de dissipação de energia 104 genericamente mostrado na Figura 2 (ou outro mecanismo para permitir a frenagem do motor/gerador do eixo de saída do propulsor 94, enquanto evita ou minimiza o carregamento do fornecimento de bateria recarregável 88). Na ETAPA 122, a arquitetura de controlador 16 ativa o mecanismo de dissipação de energia 104 para permitir que o motor/gerador 82 diminua a velocidade de rotação do eixo de saída de propulsor 94 para, por exemplo, ajudar a manter a velocidade de saída de eixo dentro de uma faixa desejada, como anteriormente descrito; enquanto evita, ou pelo menos reduz significativamente, o carregamento do fornecimento de bateria recarregável 88. Em modalidades adicionais, a ETAPA 122 pode ser omitida do processo de gerenciamento de potência híbrida 106. Seguindo a ETAPA 120 ou a ETAPA 122, a arquitetura de controlador avança para a ETAPA 124, conforme descrito abaixo.

[0039] Se determinar, durante a ETAPA 116 do processo exemplificativo 106, que o subsistema acionador elétrico 72 não está apropriadamente colocado no modo de carga rápida (ou um modo de travamento de motor/gerador sem carregamento), a arquitetura de controlador 16 retorna (ou mantém) o subsistema acionador elétrico 72 em modo quiescente ou de espera (ETAPA 121). Em seguida, a arquitetura de controlador 16 do sistema de trem de força híbrido inteligente 12 continua na ETAPA 124 do processo de gerenciamento de potência híbrida 106 (Figura 6). Durante a ETAPA 124, a arquitetura de controlador 16 determina se a terminação do processo de gerenciamento de potência híbrida 106 é garantida; por exemplo, devido à entrada de operador solicitando a rescisão do processo exemplificativo 106, devido ao desligamento da colheitadeira combinada 10, ou devido a outros eventos indicando que a colheitadeira combinada 10 cessará a colheita ativa por um período prolongado de tempo. Se determinar que o processo de gerenciamento de potência híbrida 106 deve terminar, a arquitetura de controlador 16 avança para a ETAPA 126 e termina a iteração atual do processo de gerenciamento de potência híbrida 106 consequentemente. Caso contrário, a arquitetura de controlador 16 retorna à ETAPA 110 e as etapas do processo descritas acima do processo de gerenciamento de potência híbrida 106 repetem.

[0040] Conforme observado acima, as modalidades do sistema de trem de força híbrido inteligente 12 colocam vantajosamente o subsistema acionador elétrico 72 no modo de assistência de potência quando a colheitadeira combinada 10 se engata na colheita ativa, enquanto temporariamente transita o subsistema acionador elétrico 72 para o modo de carga rápida quando a colheitadeira combinada 10 se engata em baixa potência (por exemplo, estática) no descarregamento de grãos do tanque de grãos 54. Nesse caso, a arquitetura de controlador 16 pode controlar a taxa de descarga da bateria para acionar o motor/gerador 82 e complementar a saída de potência do propulsor 74 de uma maneira que garante que a assistência de potência seja provida durante a fase de colheita do ciclo de gerenciamento de potência híbrida combinada. Além disso, durante o descarregamento de baixa potência (por exemplo, estático) do grão a granel da colheitadeira combinada 10, e talvez durante outras calmarias periódicas no carregamento do propulsor (por exemplo, durante o giro final de não colheita da colheitadeira combinada 10 entre as passagens de colheita ativa sobre um campo), a arquitetura de controlador 16 comuta o subsistema acionador elétrico 72 para o modo de carga rápida para explorar as demandas de saída de potência relativamente baixa da colheitadeira combinada 10 e recarregar rapidamente o fornecimento de bateria recarregável 88 a um nível suficiente para repetir o processo acima descrito, conforme descrito abaixo em conjunto com as Figuras 4 e 5.

[0041] O esquema de gerenciamento de potência híbrida descrito acima pode ser reconhecido mais completamente com referência aos gráficos 128 e 130 que aparecem nas Figuras 4 e 5, respectivamente. Abordando primeiro o gráfico de ciclo de trabalho híbrido 128 mostrado na Figura 4, o tempo é plotado ao longo do eixo geométrico horizontal (abscissa), enquanto a potência (em quilowatts) é plotada ao longo do eixo geométrico vertical (ordenada). Três características ou traços de exemplo são mostrados: um primeiro traço 132 plotando a carga do veículo, um segundo traço 134 plotando a carga elétrica e um terceiro traço 136 plotando a saída de potência do propulsor do propulsor 74 da colheitadeira combinada 10. Comparativamente, o gráfico de carga de bateria dependente do tempo 130 mostrado na Figura 5 da mesma forma plota o tempo ao longo do eixo geométrico horizontal (abscissa) para um período de tempo sincronizado que se estende de um horário de início (t0) até um horário de término 1200 segundos depois. A carga ou descarga da bateria (em Kw por hora) é plotada ao longo do eixo geométrico vertical, com um único traço 138 representando o SoC atual do fornecimento de bateria recarregável 88 ao longo do período de tempo traçado. No tempo t0, a carga do veículo (traço 132) diminui devido à descarga estática da colheitadeira combinada 10. Para os fins do presente exemplo, pode ser assumido que o descarregamento combinado ocorre em aproximadamente 120 segundos. Em resposta ao início do descarregamento da colheitadeira, a arquitetura de controlador 16 coloca o subsistema acionador elétrico 72 no modo de carga rápida. Consequentemente, a carga elétrica (traço 136) aumenta ao longo desse período de tempo, enquanto pouca variação ocorre na carga do propulsor (traço 134). O SoC do fornecimento de bateria recarregável 88 aumenta de um SoC ótimo mínimo inicial (correspondendo ao valor zero do eixo geométrico vertical na Figura 5) a um SoC ótimo máximo (correspondendo ao valor 1 do eixo geométrico vertical na Figura 5) ao longo do período de descarga combinada. A inclinação do traço 138 desse intervalo de tempo (t0-t120) é substancialmente constante e pode representar uma taxa de carga selecionada (RRECHARGE), que é suficiente para retornar o armazenamento de potência adequado para o fornecimento de bateria recarregável 88 para descarga durante a colheita ativa subsequente período, conforme descrito abaixo.

[0042] Em seguida, uma fase de enchimento de tanque ocorre a partir do período t120-t900. Durante esse período de tempo, a colheitadeira combinada 10 conduz duas passagens de colheita ativa (ocorrendo durante o período de tempo t120-t500 e período de tempo t520-t900) e uma volta final de não colheita entre as passagens de colheita ativa (ocorrendo durante o período de tempo t500-t520 ) A carga do veículo (traço 132), portanto, aumenta durante as passagens de colheita ativa (t120-t500 e t520-t900), conforme indicado pelo traço 132 na Figura 4; no entanto, a saída de propulsor do propulsor 74 é mantida em uma faixa substancialmente constante (geralmente entre 50 e 55 kW no presente exemplo), conforme indicado pelo traço 134. Isto é devido à colocação do subsistema acionador elétrico 72 no modo de assistência de potência durante cada um desses períodos de tempo, conforme indicado pelos traços 136, 138 mostrados nas Figuras 4 e 5, respectivamente. Com referência ao traço 138 na Figura 5, em particular, o subsistema acionador elétrico 72 tem capacidade de prover tal assistência de potência suficiente para manter a saída de propulsor em uma faixa de saída de energia substancialmente constante, enquanto descarrega lentamente o fornecimento de bateria recarregável 88 a uma taxa de descarga controlada (RDISCHARGE). Nesse exemplo, a arquitetura de controlador 16 mantém a taxa de descarga (RDISCHARGE) em um valor substancialmente constante, que (como um valor absoluto) é menor do que a taxa de recarga rápida (RRECHARGE); por exemplo, em uma modalidade, a taxa de recarga rápida (RRECHARGE) é maior do que e pode ser pelo menos duas vezes um valor máximo absoluto da taxa de descarga (RDISCHARGE).

[0043] No cenário exemplificativo plotado em Figuras 4 e 5, a colheitadeira combinada 10 tem capacidade de encher o tanque de grãos 54, quando inicialmente vazio, dentro do período ilustrado de colheita ativa (aqui, um total de 760 segundos). Assim, controlando a taxa de descarga (RDISCHARGE) da maneira acima descrita para reduzir gradualmente o fornecimento de bateria recarregável 88 ao longo das passagens de colheita ativas (t120-t500 e t520-t900) e, especificamente, ao longo do período de tempo geralmente necessário para a colheitadeira combinada 10 para encher o tanque de grãos 54, o sistema de trem de força híbrido inteligente 12 pode garantir que a colheitadeira combinada 10 seja necessária para descarregar o tanque de grãos 54 na conjuntura de tempo em que o fornecimento de bateria recarregável 88 é esgotado (ou pelo menos drenado para o limite mínimo de SoC óptico), proporcionando assim ao subsistema acionador elétrico 72 uma nova oportunidade de carregar novamente o fornecimento de bateria recarregável 88 durante a fase de descarga de baixa energia (por exemplo, estática) subsequente. Adicionalmente, como indicado nas Figuras 4 e 5 ao longo do período de tempo t500-t520, as oportunidades em que a carga do veículo diminui temporariamente (aqui, devido ao giro de não colheita da colheitadeira combinada 10) podem ser aproveitadas para carregar ainda mais o fornecimento de bateria recarregável 88. Em virtude de tal esquema de gerenciamento de carga híbrida, e conforme indicado pelo início de um novo ciclo de gerenciamento de potência combinada híbrida no tempo t900 e em diante nas Figuras 4 e 5, o sistema de trem de força híbrido inteligente 12 pode repetir o ciclo acima em uma base essencialmente indefinida para auxiliar de forma confiável o propulsor 74 durante a fase de enchimento de tanque das fases do ciclo de colheita combinada da operação da colheitadeira. Isso não só permite a diminuição do tamanho do propulsor 74, mas otimiza ainda mais a operação do propulsor ao estabilizar a saída do propulsor em uma banda estreita (traço 134) abrangendo ou pelo menos perto da saída de potência (e faixa de velocidade) na qual o propulsor 74 opera com níveis de eficiência maiores.

[0044] No exemplo descrito acima, o sistema de trem de força híbrido inteligente 12 é descrito como descarregando o fornecimento de bateria recarregável 88 a uma taxa substancialmente constante quando o subsistema acionador elétrico 72 opera no modo de assistência de potência. Embora esse possa ser o caso em certos casos, a arquitetura de controlador 16 do sistema de trem de força híbrido inteligente 12 pode vantajosamente variar a saída de potência mecânica do motor/gerador 82 e, portanto, a taxa na qual o fornecimento de bateria recarregável 88 descarrega, em mais modalidades. Considere, por exemplo, um gráfico exemplificativo 140 mostrado na Figura 6 e que plota uma série de curvas de torque (identificadas por diferentes padrões de linha, conforme indicado pela legenda 142). As curvas de torque representadas podem ser armazenadas em uma memória acessível à arquitetura de controlador 16 (por exemplo, a memória 102 mostrada na Figura 2), com cada curva de torque atribuída a uma faixa de SoC diferente do fornecimento de bateria recarregável 88. Ao operar no modo de assistência de energia, a arquitetura de controlador 16 pode primeiro determinar um SoC atual da fonte de bateria recarregável 88 e, então, selecionar uma curva de torque correspondente para uso na determinação de uma saída de potência alvo do motor/gerador 82 (plotada ao longo do eixo geométrico vertical do gráfico 140) para uma dada taxa de velocidade de rotação do eixo de saída de propulsor 94 (plotado ao longo do eixo geométrico horizontal do gráfico 140), conforme monitorado com a utilização do sensor de taxa de rotação 98.

[0045] Como mostrado na Figura 6, a curva de torque mais superior 144 pode corresponder a uma faixa de SoC relativamente grande (aqui, de 25% a 100% da faixa de SoC ótimo) do fornecimento de bateria recarregável 88; e, portanto, representam a curva de torque seguida preferencialmente durante a operação da colheitadeira combinada. As curvas de torque restantes abaixo da curva de torque superior 144 proveem níveis de saída do motor/gerador de diminuição gradual (de uma maneira gradual) para converter os estoques de energia dentro do fornecimento de bateria recarregável 88 conforme o SoC atual diminui abaixo de um limite inferior (aqui, abaixo de 25%), mantendo a forma da curva de torque familiar aos operadores. Dessa maneira, a arquitetura de controlador 16 pode alternar ativamente entre as curvas de torque ilustradas em conjunto com mudanças no SoC atual do fornecimento de bateria recarregável 88 para conservar ou gerenciar mais eficazmente a energia armazenada dentro do fornecimento de bateria recarregável 88, enquanto mantém melhor os parâmetros de desempenho da colheitadeira combinada 10 de acordo com as expectativas do operador.

[0046] Conforme discutido acima em conjunto com a Figura 3, modalidades do sistema de trem de força híbrido inteligente 12 podem ainda realizar processos para manter geralmente o SoC do fornecimento de bateria recarregável 88 dentro de uma faixa ótima. Agora referindo-se à Figura 7, um exemplo desse intervalo de SoC ótimo é plotado ao longo do eixo geométrico vertical direito de um gráfico 146 e varia de um limite de SoC ótimo mínimo (correspondendo a um valor de 0%, conforme marcado pela linha tracejada 148) e um limite de SoC ótimo máximo (correspondente a um valor de 100%, conforme marcado pela linha tracejada 150). Como pode ser reconhecido comparando o intervalo de SoC ótimo plotado ao longo do eixo geométrico vertical direito do gráfico 146 com a capacidade total da bateria plotada ao longo do eixo geométrico vertical esquerdo do gráfico 146, o intervalo de SoC ótimo será tipicamente consideravelmente menor do que a capacidade total de bateria do fornecimento de bateria recarregável 88. Em modalidades menos complexas, a arquitetura de controlador 16 do sistema de trem de força híbrido inteligente 12 pode monitorar um SoC atual do fornecimento de bateria recarregável 88 durante a operação e realizar uma ou ambas das seguintes ações: (i) deter (prevenir ou reduzir significativamente) o carregamento adicional do fornecimento de bateria recarregável 88 quando o SoC atual atinge o limite máximo de SoC ótimo (linha 150), e (ii) deter a descarga adicional do fornecimento de bateria recarregável 88 quando o SoC atual atinge o limite mínimo de SoC ótimo 148, independentemente do nível de enchimento atual do tanque de grãos 54. Em outros casos, a arquitetura de controlador 16 pode, em vez disso, deter a descarga adicional do fornecimento de bateria recarregável 88 com a utilização de um piso SoC variável ou dinâmico (representado na Figura 7 pelo marcador 152), conforme descrito abaixo.

[0047] Quando provido, o piso SoC dinâmico (marcador 152) é efetivamente movido pela arquitetura de controlador 16 com base nos parâmetros recuperados da memória 102 e em relação às mudanças no nível de enchimento atual do tanque de grãos 54. No exemplo ilustrado, o piso SoC dinâmico (marcador 152) segue um caminho substancialmente linear 158 que se estende de um primeiro ponto ocorrendo em um nível de enchimento de tanque de 0% (deixando 100% da capacidade disponível dentro do tanque de grãos 54) até um segundo ponto ocorrendo em um nível de enchimento de tanque de 100% (deixando 0% da capacidade disponível dentro do tanque de grãos 54). Consequentemente, a 0% de enchimento de tanque (100% da capacidade disponível do tanque de grãos 54), a arquitetura de controlador 16 efetivamente move o piso de SoC variável (152) é movido para uma posição coincidente com o ponto 154 e evita (ou pelo menos impede) que a bateria descarregue quando o SoC atual do fornecimento de bateria recarregável 88 atinge o nível indicado pela linha 160. Isso garante que as reservas elétricas adequadas sejam mantidas na bateria recarregável 88 para completar a fase de colheita do ciclo de gerenciamento de potência da colheitadeira híbrida. Assim, nesse caso, a arquitetura de controlador 16 pode interromper o desempenho (ou pelo menos diminuir muito) quaisquer funções auxiliares de potência de não colheita. Notavelmente, e conforme indicado na Figura 7 pela seta de duas pontas 162, a capacidade de armazenamento adicional pode ser provida dentro do fornecimento de bateria recarregável 88 entre o valor máximo do piso de SoC dinâmico (marcador 152) correspondente à linha 160 e o limite máximo de SoC ótimo (linha 150). Assim, o fornecimento de bateria recarregável 88 pode armazenar e descarregar energia dentro desta banda para prover as funções auxiliares de energia descritas acima associadas a ações ou eventos de não colheita, como ajudar a manter melhor a potência do propulsor em uma faixa isócrona ideal, auxiliando em compartilhamento de carga durante condições de carga transitória pesada do propulsor e prover um aumento de potência temporário durante a inicialização do rotor separador, para listar apenas alguns exemplos.

[0048] Conforme observado acima, a arquitetura de controlador 16 recupera os parâmetros do piso de SoC variável 152 da memória 102, ajusta ativamente a posição do piso de SoC variável 152 com base em um nível de enchimento de tanque disponível atual e regula a descarga do fornecimento de bateria recarregável 88 para deter (prevenir ou reduzir significativamente) a descarga da bateria quando o SoC atual do fornecimento de bateria recarregável 88 atinge (ou se aproxima) do piso de SoC 152. Por exemplo, em um cenário em que o tanque de grãos 54 da colheitadeira combinada 10 está meio cheio (representado por uma linha vertical 164 na Figura 7), a arquitetura de controlador 16 impediria mais descarga de bateria quando o SoC atual do fornecimento de bateria recarregável 88 atingir a posição atual do piso de SoC (marcador 152), conforme indicado por uma linha horizontal 166 na Figura 7). Dessa forma, pode ser geralmente garantido que o armazenamento de energia suficiente será conservado dentro do fornecimento de bateria recarregável 88 para terminar a fase de enchimento de tanque atual e o enchimento completo do tanque de grãos 54. Finalmente, como indicado no canto inferior direito do gráfico 146, o piso de SoC variável 152 pode terminar em ou ligeiramente acima do limite mínimo de SoC ótimo (linha 148) do fornecimento de bateria recarregável 88, uma vez que a drenagem completa do fornecimento de bateria recarregável 88 é permitida dentro da faixa de SoC ótimo quando o tanque de grãos 54 está em um nível de enchimento de 100% (0% da capacidade do tanque disponível), dado que a colheita ativa não pode continuar até o descarregamento do grão a granel coletado dentro do tanque de grãos 54, colocação do subsistema acionador elétrico 72 no modo de carga rápida e recarga de bateria correspondente a um nível suficiente para repetir o processo descrito acima, se não para o SoC ótimo máximo de alimentação de bateria recarregável 88 (linha 150).

[0049] As modalidades do sistema de trem de força híbrido inteligente 12 podem ainda gerar várias telas de interface de usuário gráfica (GUI) ou páginas no dispositivo de exibição 24 localizado na cabine 22 da colheitadeira combinada 10. Essas telas de GUI podem incluir gráficos (leituras textuais, simbologia, medidores virtuais e similares) proveem a um operador da colheitadeira combinada 10 consciência visual dos parâmetros operacionais ou situação do sistema de trem de força híbrido inteligente 12. Considere, nesse aspecto, o gráfico de situação do trem de força híbrido exemplificativo 168 mostrado nas Figuras 8 e 9, que pode ser gerado no dispositivo de exibição 24 pelo sistema de trem de força híbrido inteligente 12 em modalidades para permitir a um operador discernir o SoC atual do fornecimento de bateria recarregável 88 e o nível de potência de propulsor instantâneo. Para isso, o gráfico de estado do trem de força híbrido 168 inclui: um medidor virtual 170 indicando a saída de potência atual do propulsor 74; um marcador deslizante 172, que se move verticalmente ao lado do medidor virtual 170 para indicar geralmente (por exemplo, juntamente com uma leitura numérica) uma velocidade de rotação atual do eixo de saída de propulsor 94; e um gráfico de SoC 174, que é dividido em quadrantes que podem ser preenchidos ou de outra forma distintos visualmente para indicar quando o SoC atual do fornecimento de bateria recarregável 88 varia de 0-25%, 2550%, 50-75% ou 75-100% da faixa de SoC ótimo. Conforme indicado nas Figuras 7 e 8 por hachura cruzada, a codificação de cores pode ser aplicada para preencher certas células ou áreas do gráfico de situação do trem de força híbrido 168 com cores visualmente impressionantes (por exemplo, vermelho ou amarelo) quando, por exemplo, a potência do propulsor é relativamente alta ou o SoC atual do fornecimento de bateria recarregável 88 é relativamente baixo. Finalmente, os gráficos do caminho da seta 176, 178 proveem uma indicação visual intuitiva, transmitindo se o subsistema acionador elétrico 72 está atualmente colocado no modo de carga rápida, conforme indicado na Figura 8 por preenchimento visual do gráfico de percurso da seta inferior 176 indicando fluxo de potência do propulsor 74 para o fornecimento de bateria recarregável 88; ou o subsistema acionador elétrico 72 está atualmente operando no modo de assistência de energia, conforme indicado pelo preenchimento do gráfico de caminho de seta superior 178, indicando o fluxo de energia do subsistema acionador elétrico para o propulsor 74.

EXEMPLOS ENUMERADOS DO SISTEMA DE TREM DE FORÇA HÍBRIDO INTELIGENTE

[0050] Os exemplos a seguir do sistema de trem de força híbrido inteligente são posteriormente providos e numerados para facilidade de referência.

[0051] 1. Em uma primeira modalidade exemplificativa, um sistema de trem de força híbrido inteligente inclui um propulsor configurado para gerar uma saída de potência do propulsor utilizada para alimentar as funções de propulsão e descarregamento do tanque de grãos da colheitadeira combinada, uma arquitetura de controlador e um subsistema acionador elétrico. O subsistema acionador elétrico inclui, por sua vez, um fornecimento de bateria e um motor/gerador, que é configurado para ser alimentado seletivamente pelo fornecimento de bateria para complementar a saída de potência do propulsor ou alimentado pelo propulsor para carregar o fornecimento de bateria. Acoplada ao fornecimento de bateria e ao propulsor, a arquitetura de controlador é configurada para: (i) monitorar um estado atual de carga (SoC) do fornecimento de bateria quando a colheitadeira combinada se engata em um ciclo de colheita combinada que tem uma fase de enchimento do tanque e uma fase de descarregamento do tanque; (ii) durante a fase de enchimento do tanque, operar o motor/gerador para complementar a saída de potência do propulsor e regular uma taxa de descarga da bateria para evitar que o SoC atual do fornecimento da bateria diminua abaixo de um limite de SoC predeterminado inferior antes da conclusão da fase de enchimento do tanque; e (iii) durante a fase de descarregamento do tanque, operar o motor/gerador para carregar o fornecimento de bateria até que o SoC atual do fornecimento de bateria seja igual ou superior a um primeiro limite superior de SoC predeterminado, permitindo que o ciclo de colheita combinada se repita.

[0052] 2. O sistema de trem de força híbrido inteligente do exemplo 1, em que a arquitetura de controlador é ainda configurada para operar o motor/gerador para carregar o fornecimento de bateria quando a colheitadeira combinada está envolvida em giro de não colheita entre as passagens de colheita conforme a colheitadeira combinada viaja sobre um campo de cultivo.

[0053] 3. O sistema de trem de força híbrido inteligente do exemplo 1, em que a arquitetura de controlador é ainda configurada para operar o motor/gerador para carregar o fornecimento de bateria mediante a detecção de condições de carga transitória leve durante as quais o propulsor é colocado sob uma carga reduzida inferior a um limite de carga do propulsor inferior.

[0054] 4. O sistema de trem de força híbrido inteligente do exemplo 1, em que a arquitetura de controlador é configurada para operar o motor/gerador para suplementar a saída de potência do propulsor mediante a detecção de condições de carga transitória leve durante as quais o propulsor é colocado sob uma carga reduzida maior do que um limite inferior de carga do propulsor, enquanto limita a descarga da bateria para garantir uma reserva de energia armazenada adequada para completar uma fase atual de descarregamento do tanque do ciclo de colheita combinada.

[0055] 5. O sistema de trem de força híbrido inteligente do exemplo 1, em que a colheitadeira combinada inclui um rotor separador. A arquitetura de controlador é configurada para operar o motor/gerador para complementar a saída de potência do propulsor durante a inicialização giratória do rotor separador, enquanto limita a descarga da bateria para garantir uma reserva de energia armazenada adequada para completar uma fase atual de descarregamento de tanque do ciclo de colheita combinada.

[0056] 6. O sistema de trem de força híbrido inteligente do exemplo 1, que inclui ainda uma memória que armazena uma pluralidade de curvas de torque, cada uma associada a uma faixa de SoC diferente do fornecimento de bateria. A arquitetura de controlador é acoplada à memória e configurada para: (i) selecionar uma curva de torque da pluralidade de curvas de torque correspondentes ao SoC atual do fornecimento de bateria recarregável; e (ii) controlar o motor/gerador de modo que uma saída de potência cumulativa do motor/gerador e do propulsor siga substancialmente a curva de torque selecionada durante a fase de enchimento de tanque do ciclo de colheita combinada.

[0057] 7. O sistema de trem de força híbrido inteligente do exemplo 1, que inclui ainda um sensor de taxa de rotação configurado para prover dados indicativos de uma velocidade de eixo de propulsor do propulsor. A arquitetura de controlador é acoplada ao sensor de taxa de rotação e é ainda configurada para: (i) operar o motor/gerador para diminuir a velocidade do eixo de propulsor se exceder um limite de velocidade superior durante o ciclo de colheita combinada; e (ii) operar o motor/gerador para acelerar a velocidade de eixo de propulsor se cair abaixo de um limite de velocidade inferior durante o ciclo de colheita combinada.

[0058] 8. O sistema de trem de força híbrido inteligente do exemplo 7, em que, ao operar o motor/gerador para diminuir a velocidade de eixo de propulsor, a arquitetura de controlador é ainda configurada para impedir o carregamento do fornecimento de bateria em conjunto com o retrocesso do motor/gerador quando o fornecimento SoC atual do fornecimento de bateria atinge um segundo limite superior fornecimento predeterminado maior do que o primeiro limite superior predeterminado superior.

[0059] 9. O sistema de trem de força híbrido inteligente do exemplo 1, em que a arquitetura de controlador é ainda configurada para deter o carregamento do fornecimento de bateria durante a fase de descarregamento do tanque quando o SoC atual do fornecimento de bateria atinge o segundo limite predeterminado superior maior do que o primeiro limite de SoC predeterminado superior.

[0060] 10. O sistema de trem de força híbrido inteligente do exemplo 9, que inclui ainda um mecanismo de dissipação de energia eletricamente acoplado entre o motor/gerador e o fornecimento de bateria. A arquitetura de controlador é configurada para ativar o mecanismo de dissipação de energia para deter o carregamento do fornecimento de bateria durante a fase de descarregamento de tanque quando o SoC atual do fornecimento de bateria atinge um segundo limite superior predeterminado

[0061] 11. O sistema de trem de força híbrido inteligente do exemplo 1, em que, durante a fase de descarregamento de tanque, a arquitetura de controlador é configurada para operar o motor/gerador para carregar o fornecimento de bateria a uma taxa de recarga com um valor absoluto maior do que um valor máximo da taxa de descarga da bateria durante a fase de enchimento de tanque.

[0062] 12. O sistema de trem de força híbrido inteligente do exemplo 1, que inclui ainda uma memória que armazena um piso de SoC dinâmico, bem como sensores a bordo integrados na colheitadeira combinada e configurados para prover dados indicativos de um nível de enchimento do tanque de grãos. Acoplada à memória e aos sensores a bordo, a arquitetura de controlador é ainda configurada para: (i) ajustar um posicionamento do piso de SoC dinâmico com base no nível de enchimento do tanque de grãos, conforme indicado pelos sensores a bordo do ciclo de colheita combinada; e (ii) impedir a descarga adicional do fornecimento de bateria quando o SoC atual do fornecimento de bateria recarregável atingir o piso de SoC dinâmico durante a fase de enchimento de tanque do ciclo de colheita combinada.

[0063] 13. O sistema de trem de força híbrido inteligente do exemplo 1, em que a arquitetura de controlador é configurada para operar o motor/gerador para carregar o fornecimento da bateria durante a fase de descarregamento do tanque, enquanto a velocidade do solo da colheitadeira combinada é inferior a uma 1,6 km (uma milha) por hora.

[0064] 14. Em uma modalidade exemplificativa adicional, o sistema de trem de força híbrido inteligente inclui um propulsor configurado para gerar uma saída de potência do propulsor utilizada para alimentar as funções de propulsão e descarregamento do tanque de grãos da colheitadeira combinada, sensores a bordo configurados para prover dados indicativos de um nível de enchimento do tanque de grãos, e um subsistema acionador elétrico que tem um fornecimento de bateria e um motor/gerador alimentada pelo fornecimento de bateria para complementar a saída de potência do propulsor ou alimentado pelo propulsor para carregar o fornecimento de bateria. Uma arquitetura de controlador é acoplada aos sensores a bordo e ao subsistema acionador elétrico. A arquitetura de controlador é configurada para: (i) monitorar um estado atual de carga (SoC) do fornecimento de bateria quando a colheitadeira combinada se engata em um ciclo de colheita combinada com uma fase de enchimento do tanque e uma fase de descarregamento do tanque; (ii) durante a fase de enchimento do tanque, operar o motor/gerador para complementar a saída de potência do propulsor e regular uma taxa de descarga do fornecimento de bateria para manter o SoC atual igual ou superior a um piso de SoC dinâmico com um valor que varia em conjunto com um nível de enchimento atual do tanque de grãos; e (iii) durante a fase de descarregamento do tanque, operar o motor/gerador para carregar o fornecimento de bateria.

[0065] 15. O sistema de trem de força híbrido inteligente do exemplo 14, em que a colheitadeira combinada inclui um rotor separador. A arquitetura de controlador é configurada para operar o motor/gerador para complementar a saída de potência de propulsor durante a inicialização giratória do rotor separador, enquanto limita a descarga de bateria para manter o SoC atual em ou acima de um piso de SoC dinâmico.

CONCLUSÃO

[0066] Assim, foram providas modalidades de sistema de trem de força híbrido inteligente para uso a bordo de colheitadeiras combinadas. As modalidades do sistema de trem de força híbrido inteligente determinam estrategicamente quando colocar um sistema acionador elétrico em um modo de assistência de energia ou modo de carga rápida para otimizar vários aspectos do desempenho da colheitadeira combinada, enquanto permite a redução do propulsor de combustão interna para prover melhorias na economia de combustível, emissões reduzidas, redução de custos e outros benefícios. As questões de limitação de energia são tratadas por meio da aplicação estratégica do modo de assistência de energia durante a fase de enchimento de tanque do ciclo de colheita combinada; e, especificamente, da descarga do fornecimento da bateria recarregável a uma taxa controlada (variável ou não variável) para acionar o motor/gerador e complementar a saída de potência do propulsor durante essa fase de operação. Em modalidades, a taxa na qual o fornecimento de bateria recarregável descarrega é controlada para garantir o fornecimento de energia adequado durante toda a duração de cada fase de enchimento do tanque de grãos. Posteriormente, durante o descarregamento de baixa potência (por exemplo, baixa velocidade ou estática) do grão a granel da colheitadeira combinada, a arquitetura de controlador muda o subsistema acionador elétrico para o modo de carga rápida para explorar as demandas de saída de energia relativamente baixa da colheitadeira combinada e rapidamente recarregar a bateria recarregável a um nível suficiente para repetir o processo descrito acima. Geralmente, então, as modalidades do sistema de trem de força híbrido alternam entre carga e descarga da bateria para permitir o armazenamento de energia durante condições de carga leve, com a energia armazenada então utilizada para auxiliar na realização de cada ciclo de colheita dentro dos limites de durabilidade e energia de armazenamento da bateria. Vários outros benefícios também são alcançados por modalidades do sistema de trem de força híbrido inteligente, conforme descrito acima.

[0067] Conforme usado no presente documento, as formas singulares “um”, “uma”, “o” e “a” são destinados a também incluir as formas plurais, a menos que o contexto dite claramente de outro modo. Será ainda entendido que os termos “compreende” e/ou “que compreende”, quando usados neste relatório descritivo, especificam a presença de recursos, números inteiros, etapas, operações, elementos e/ou componentes declarados, mas não excluem a presença ou adição de um ou mais outros recursos, números inteiros, etapas, operações, elementos, componentes e/ou grupos dos mesmos.

[0068] A descrição da presente descrição foi apresentada para fins de ilustração e descrição, mas não se destina a ser exaustiva ou limitada à descrição na forma descrita. Muitas modificações e variações serão evidentes para aqueles versados na técnica sem se afastar do escopo e do espírito da descrição. Modalidades explicitamente referenciadas no presente documento foram escolhidas e descritas a fim de melhor explicar os princípios da descrição e sua aplicação prática, e para permitir que outros versados na técnica entendam a descrição e reconheçam muitas alternativas, modificações e variações no exemplo (ou exemplos) descrito. Por conseguinte, várias modalidades e implantações diferentes daquelas explicitamente descritas estão dentro do escopo das seguintes reivindicações.

Claims

Sistema de trem de força híbrido inteligente (12) utilizado a bordo de uma colheitadeira combinada (10) que tem um tanque de grãos (54), o sistema de trem de força híbrido inteligente (12) caracterizado pelo fato de que compreende:
um propulsor (74) configurado para gerar uma saída de potência do propulsor utilizada para acionar as funções de propulsão e descarregamento do tanque de grãos da colheitadeira combinada (10);
um subsistema acionador elétrico (72), que compreende:
um fornecimento de bateria (88); e
um motor/gerador (82) alimentado pelo fornecimento de bateria (88) para complementar a saída de potência do propulsor ou alimentado pelo propulsor (74) para carregar o fornecimento de bateria (88); e
uma arquitetura de controlador (16) acoplada ao subsistema acionador elétrico (72), a arquitetura de controlador (16) é configurada para:
monitorar um estado atual de carga (SoC) do fornecimento de bateria (88) quando a colheitadeira combinada (10) se engata em um ciclo de colheita combinada que tem uma fase de enchimento de tanque e uma fase de descarregamento de tanque;
durante a fase de enchimento de tanque, operar o motor/gerador (82) para complementar a saída de potência do propulsor e regular uma taxa de descarga de bateria para evitar que o SoC atual do fornecimento de bateria (88) diminua abaixo de um limite de SoC predeterminado inferior (148) antes da conclusão da fase de enchimento de tanque; e
durante a fase de descarregamento de tanque, operar o motor/gerador (82) para carregar o fornecimento de bateria (88) até que o SoC atual do fornecimento de bateria (88) seja igual ou superior a um primeiro limite superior de SoC predeterminado (160) permitindo que o ciclo de colheita combinada se repita.
Sistema de trem de força híbrido inteligente (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a arquitetura de controlador (16) é adicionalmente configurada para operar o motor/gerador (82) para carregar o fornecimento de bateria (88) quando a colheitadeira combinada (10) está engatada em giro de não colheita entre as passagens de colheita à medida que a colheitadeira combinada (10) se desloca sobre um campo de colheita (14).
Sistema de trem de força híbrido inteligente (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a arquitetura de controlador (16) é adicionalmente configurada para operar o motor/gerador (82) para carregar o fornecimento de bateria (88) ao detectar condições de carga transitória leve durante as quais o propulsor (74) é colocado sob uma carga reduzida menor que um limite inferior de carga do propulsor.
Sistema de trem de força híbrido inteligente (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a arquitetura de controlador (16) é configurada para operar o motor/gerador (82) para suplementar a saída de potência do propulsor mediante a detecção de condições de carga transitória leve durante as quais o propulsor (74) é colocado sob uma carga reduzida maior que um limite inferior de carga do propulsor, enquanto limita a descarga da bateria para garantir uma reserva de energia armazenada adequada para completar uma fase atual de descarregamento do tanque do ciclo de colheita combinada.
Sistema de trem de força híbrido inteligente (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a colheitadeira combinada (10) compreende um rotor separador (36); e
em que a arquitetura de controlador (16) é configurada para operar o motor/gerador (82) para complementar a saída de potência do propulsor durante a inicialização giratória do rotor separador (36), enquanto limita a descarga da bateria para garantir uma reserva de energia armazenada adequada para completar uma fase atual de descarregamento de tanque do ciclo de colheita combinada.
Sistema de trem de força híbrido inteligente (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma memória (102) que armazena uma pluralidade de curvas de torque (144), cada uma associada a uma faixa de SoC diferente do fornecimento de bateria (88); e
em que a arquitetura de controlador (16) é acoplada à memória (102) e configurada para:
selecionar uma curva de torque da pluralidade de curvas de torque (144) correspondendo ao SoC atual do fornecimento de bateria (88); e
controlar o motor/gerador (82) de modo que uma saída de potência cumulativa do motor/gerador (82) e do propulsor (74) siga substancialmente a curva de torque selecionada durante a fase de enchimento de tanque do ciclo de colheita combinada.
Sistema de trem de força híbrido inteligente (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor de taxa de rotação (98) configurado para prover dados indicativos de uma velocidade de eixo do propulsor (74);
em que a arquitetura de controlador (16) é acoplada ao sensor de taxa de rotação (98) e é adicionalmente configurada para:
operar o motor/gerador (82) para diminuir a velocidade de eixo de propulsor se exceder um limite de velocidade superior durante o ciclo de colheita combinada; e
operar o motor/gerador (82) para acelerar a velocidade do eixo do propulsor se diminuir abaixo de um limite de velocidade inferior durante o ciclo de colheita combinada.
Sistema de trem de força híbrido inteligente (12) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que, ao operar o motor/gerador (82) para diminuir a velocidade de eixo de propulsor, a arquitetura de controlador (16) é adicionalmente configurada para impedir o carregamento do fornecimento de bateria (88) em conjunto com retrocesso do motor/gerador (82) quando o SoC atual do fornecimento de bateria (88) atinge um segundo limite superior predeterminado superior (150) maior que o primeiro limite superior de SoC predeterminado (160).
Sistema de trem de força híbrido inteligente (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a arquitetura de controlador (16) é adicionalmente configurada para impedir o carregamento do fornecimento de bateria (88) durante a fase de descarregamento de tanque quando o SoC atual do fornecimento de bateria (88) atinge um segundo limite superior predeterminado (150) maior que o primeiro limite superior de SoC predeterminado (160).
Sistema de trem de força híbrido inteligente (12) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um mecanismo de dissipação de energia (104) eletricamente acoplado entre o motor/gerador (82) e o fornecimento de bateria (88); e
em que a arquitetura de controlador (16) é configurada para ativar o mecanismo de dissipação de energia (104) para deter o carregamento do fornecimento de bateria (88) durante a fase de descarregamento de tanque quando o SoC atual do fornecimento de bateria (88) atinge um segundo limite superior predeterminado (150).
Sistema de trem de força híbrido inteligente (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, durante a fase de descarregamento de tanque, a arquitetura de controlador (16) é configurada para operar o motor/gerador (82) para carregar o fornecimento de bateria (88) a uma taxa de recarga que tem um valor absoluto maior que um valor máximo da taxa de descarga de bateria durante a fase de enchimento de tanque.
Sistema de trem de força híbrido inteligente (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
uma memória (102) que armazena um piso de SoC dinâmico (152); e
sensores a bordo (66, 68) integrados na colheitadeira combinada (10) e configurados para prover dados indicativos de um nível de enchimento do tanque de grãos (54);
em que a arquitetura de controlador (16) é acoplada à memória (102) e aos sensores a bordo (66, 68), a arquitetura de controlador (16) é configurada para:
ajustar um posicionamento do piso de SoC dinâmico (152) com base no nível de enchimento do tanque de grãos (54), conforme indicado pelos sensores a bordo (66, 68); e
deter mais descarga do fornecimento de bateria (88) quando o SoC atual do fornecimento de bateria (88) atinge o piso de SoC dinâmico (152) durante a fase de enchimento de tanque do ciclo de colheita combinada.
Sistema de trem de força híbrido inteligente (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a arquitetura de controlador (16) é configurada para operar o motor/gerador (82) para carregar o fornecimento da bateria (88) durante a fase de descarregamento de tanque, enquanto uma velocidade de solo da colheitadeira combinada (10) é menos de 1,6 km (uma milha) por hora.
Sistema de trem de força híbrido inteligente (12) utilizado a bordo de uma colheitadeira combinada (10) que tem um tanque de grãos (54), o sistema de trem de força híbrido inteligente (12) caracterizado pelo fato de que compreende:
um propulsor (74) configurado para gerar uma saída de potência do propulsor utilizada para acionar as funções de propulsão e descarregamento do tanque de grãos da colheitadeira combinada (10);
sensores a bordo (66, 68) configurados para prover dados indicativos de um nível de enchimento do tanque de grãos (54); e
um subsistema acionador elétrico (72), que compreende:
um fornecimento de bateria (88); e
um motor/gerador (82) alimentado pelo fornecimento de bateria (88) para complementar a saída de potência do propulsor ou alimentado pelo propulsor (74) para carregar o fornecimento de bateria (88); e
uma arquitetura de controlador (16) acoplada aos sensores a bordo e ao subsistema acionador elétrico (72), a arquitetura de controlador (16) é configurada para:
monitorar um estado atual de carga (SoC) do fornecimento de bateria (88) quando a colheitadeira combinada (10) se engata em um ciclo de colheita combinada que tem uma fase de enchimento de tanque e uma fase de descarregamento de tanque;
durante a fase de enchimento de tanque, operar o motor/gerador (82) para complementar a saída de potência de propulsor e regular uma taxa de descarga do fornecimento de bateria (88) para manter o SoC atual igual ou superior a um piso de SoC dinâmico (152) que tem um valor variando em conjunto com um nível de enchimento atual do tanque de grãos (54); e
durante a fase de descarregamento do tanque, operar o motor/gerador (82) para carregar o fornecimento de bateria (88).
Sistema de trem de força híbrido inteligente (12) de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a colheitadeira combinada (10) compreende um rotor separador (36); e
em que a arquitetura de controlador (16) é configurada para operar o motor/gerador (82) para complementar a saída de potência de propulsor durante a inicialização giratória do rotor separador (36), enquanto limita a descarga de bateria para manter o SoC atual em ou acima de um piso de SoC dinâmico (152).