BR102021023428A2 - Sistema de controle para prover freio e retardo multicamadas em um veículo de trabalho, e, veículo de trabalho - Google Patents

Sistema de controle para prover freio e retardo multicamadas em um veículo de trabalho, e, veículo de trabalho Download PDF

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BR102021023428A2
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BR
Brazil
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brake
work vehicle
braking
transmission
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Application number
BR102021023428-8A
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Kyle K. Mckinzie
Clayton G. Janasek
Original Assignee
Deere & Company
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Abstract

É provido um sistema de controle para implementar freio e retardo multicamadas em um veículo de trabalho que inclui um sistema de acionamento elétrico híbrido tendo um propulsor e uma ou mais máquinas elétricas. O sistema de controle inclui um sistema de freio e retardo que dissipa energia gerada pelo movimento do veículo de trabalho, com o sistema de freio e retardo incluindo um resistor do freio, um freio motor e uma transmissão operável para prover a frenagem da transmissão. Um controlador recebe entradas a respeito de uma demanda de torque de frenagem e parâmetros operacionais do sistema de acionamento elétrico híbrido e do sistema de freio e retardo, determina uma quantidade de absorção de energia necessária para atender a demanda de torque de frenagem e aloca a energia a ser absorvida dentro do sistema de freio e retardo de acordo com um esquema de alocação hierárquica de energia com base na energia a ser absorvida e nos parâmetros operacionais do sistema de acionamento elétrico híbrido e sistema de freio e retardo.

Description

SISTEMA DE CONTROLE PARA PROVER FREIO E RETARDO MULTICAMADAS EM UM VEÍCULO DE TRABALHO, E, VEÍCULO DE TRABALHO CAMPO DA DESCRIÇÃO
[001] Esta descrição de forma geral refere-se a um sistema de frenagem para um veículo de trabalho e, mais particularmente, um sistema de freio e retardo de múltiplas camadas para um veículo de trabalho.
FUNDAMENTOS DA DESCRIÇÃO
[002] Veículos de trabalho grandes, como caminhões basculantes articulados, semicaminhões e semelhantes, muitas vezes exigem uma grande quantidade de força de frenagem para controlar a velocidade do veículo, especialmente quando o veículo está descendo uma ladeira íngreme ou está carregando uma carga útil pesada. Os veículos de trabalho são dessa forma tipicamente equipados com pelo menos dois tipos de sistemas de freio, sendo usados tanto um sistema de freio por atrito quanto um sistema de retardo. Os sistemas de frenagem por atrito são eficazes para reduzir a velocidade do veículo, mas estão sujeitos a desgaste e exigem manutenção ou substituição se usados com muita frequência. Os sistemas de retardo podem incluir dispositivos como freios motor e retardadores hidráulicos, por exemplo, que são capazes de diminuir a velocidade do veículo por meio do controle do propulsor ou da transmissão do veículo. Os freios motor usam a pressão criada dentro do propulsor, incluindo o controle ou alteração dos cursos de compressão no propulsor pela operação seletiva das válvulas de escape, para diminuir a velocidade do veículo. Os retardadores hidráulicos podem ser providos na transmissão para absorver uma porção do momento associado ao veículo, com um arrasto viscoso sendo induzido no fluido bombeado através do retardador para absorver energia através do eixo acionador e por meio disso reduzir a velocidade do veículo.
SUMÁRIO DA DESCRIÇÃO
[003] É provido um sistema de controle para prover freio e retardo multicamadas em um veículo de trabalho que inclui um sistema de acionamento elétrico híbrido com um propulsor e uma ou mais máquinas elétricas. O sistema de controle inclui um sistema de freio e retardo configurado para dissipar energia gerada pelo movimento do veículo de trabalho, com o sistema de freio e retardo incluindo ainda um resistor do freio, um freio motor e uma transmissão operável para prover frenagem da transmissão. O sistema de controle também inclui um controlador, incluindo uma arquitetura de processador e memória, que está operacionalmente conectada ao sistema de acionamento elétrico híbrido e ao sistema de freio e retardo. O controlador é configurado para receber uma pluralidade de entradas compreendendo uma demanda de torque de frenagem de um operador e parâmetros operacionais do sistema de acionamento elétrico híbrido e do sistema de freio e retardo, determinar uma quantidade de absorção de energia necessária no veículo de trabalho para atender a demanda de torque de frenagem, e alocar a energia a ser absorvida dentro do sistema de freio e retardo de acordo com um esquema de alocação hierárquica de energia, com a energia alocada baseada na quantidade determinada de absorção de energia e nos parâmetros operacionais do sistema de acionamento elétrico híbrido e no sistema de freio e retardo.
[004] Em outra implementação, um veículo de trabalho inclui um trem de acionamento incluindo um propulsor, uma ou mais máquinas elétricas, e uma transmissão para transferir de forma seletiva a potência de pelo menos um dentre o propulsor e uma ou mais máquinas elétricas para um eixo de saída. O veículo de trabalho também inclui um sistema de freio e retardo configurado para dissipar energia gerada pelo movimento do veículo de trabalho, com o sistema de freio e retardo tendo um resistor do freio, um freio motor e um freio da transmissão provido pela transmissão. O veículo de trabalho inclui adicionalmente um controlador, incluindo uma arquitetura de processador e memória, em comunicação com o trem de acionamento e o sistema de freio e retardo. O controlador é configurado para receber uma pluralidade de entradas compreendendo uma demanda de torque de frenagem e parâmetros operacionais do trem de acionamento e do sistema de freio e retardo, determinar uma quantidade de absorção de energia necessária no veículo de trabalho para atender a demanda de torque de frenagem, e alocar a energia a ser absorvida no sistema de freio e retardo de acordo com um esquema de alocação hierárquica de energia, sendo a energia alocada baseada na quantidade determinada de absorção de energia e nos parâmetros operacionais do trem de acionamento e do sistema de freio e retardo.
[005] Os detalhes de uma ou mais modalidades são apresentados nos desenhos anexos e na descrição a seguir. Outras características e vantagens serão evidenciados a partir da descrição, dos desenhos e das reivindicações.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[006] Pelo menos um exemplo da presente descrição será descrito a seguir em combinação com as figuras seguintes:
a FIG. 1 ilustra um exemplo de veículo de trabalho incorporando um sistema de controle que provê freio e retardo multicamadas, de acordo com uma modalidade;
a FIG. 2 é um diagrama esquemático de um trem de acionamento elétrico híbrido do veículo de trabalho da FIG. 1, incluindo um exemplo de transmissão infinitamente variável nele;
a FIG. 3 é um diagrama de blocos de entradas para, e componentes de, um sistema de controle que provê freio e retardo de múltiplas camadas para o veículo de trabalho da FIG. 1; e
a FIG. 4 é um fluxograma de um esquema de controle para prover freio e retardo multicamadas em um veículo de trabalho.
[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 as modalidades exemplificativas e não limitativas da invenção descritas na Descrição Detalhada subsequente. Deve adicionalmente 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 exemplificativas podem ser contempladas por um versado na técnica sem se afastar do escopo da presente invenção, como estabelecido nas reivindicações anexas.
VISÃO GERAL
[009] Como previamente notado, os veículos de trabalho, como caminhões basculantes e semicaminhões, frequentemente utilizam um sistema de retardo para prover força de frenagem durante descida de uma ladeira íngreme ou enquanto carrega uma carga útil pesada. Em veículos de trabalho com transmissões convencionais, o sistema de retardo pode utilizar um retardador hidráulico dedicado ou um conversor de torque existente operado como um retardador hidráulico para prover retardo no veículo, absorvendo uma porção do momento associado ao veículo. O retardador hidráulico pode ser montado diretamente na transmissão, com palhetas do retardador hidráulico afixadas a um eixo acionador da transmissão entre a embreagem e as rodas da estrada. As aletas são encerradas em uma câmara estática com pequenas folgas até as paredes da câmara, que também são dispostas com paletas. Quando o retardador hidráulico é atuado, o ar comprimido bombeia fluido (por exemplo, um fluido de transmissão padrão (óleo de engrenagem), um suprimento de óleo separado ou água) para a câmara, que tem um estator em um lado e um rotor no outro lado. O movimento rotativo do rotor acelera o fluido e cria um torque que puxa o rotor por meio de uma engrenagem helicoidal. O estator move o fluido de volta para o rotor, com essa ação criando um torque de frenagem ou arrasto viscoso que faz com que o rotor desacelere, por meio disso entregando potência de frenagem às rodas motrizes do veículo. Em operação, o retardador hidráulico é capaz de dissipar uma grande quantidade da energia gerada pelo veículo, de modo que é um mecanismo eficaz para prover força de frenagem.
[0010] Embora os retardadores hidráulicos sejam eficazes quanto à provisão de força de frenagem em veículos de trabalho, é reconhecido que pode ser impraticável incluir um retardador hidráulico em certos veículos de trabalho e no sistema de transmissão dos mesmos. Por exemplo, em veículos de trabalho com uma transmissão elétrica híbrida (ou Transmissão Infinitamente Variável elétrica (eIVT)), um conversor de torque ou retardador hidráulico dedicado tipicamente pode não estar incluído, e a adição de tal retardador hidráulico pode ter um custo proibitivo, e pode ser problemático o acondicionamento no veículo. Entretanto, excluir um retardador hidráulico do veículo de trabalho pode fazer com que haja uma grande quantidade de energia veicular remanescente que deve ser dissipada por outros meios de freio e retardo.
[0011] Para proporcionar dissipação de energia em um veículo de trabalho sem o uso de um retardador hidráulico, é provido um sistema de controle para um veículo de trabalho com um trem de acionamento elétrico híbrido que implementa um esquema de freio e retardo multinível no veículo. O sistema de controle utiliza uma variedade de dispositivos de armazenamento e dissipação de energia para absorver energia no veículo, incluindo armazenamento de bateria, um resistor do freio, um freio motor, freios de serviço do eixo de rodas, atrito do propulsor, ventoinhas de arrefecimento e outros acessórios do propulsor. O sistema de controle pode ser implementado com um sistema eIVT, com o sistema de controle operando o eIVT para prover a frenagem da transmissão como um meio adicional de absorção de energia.
[0012] Em uma modalidade, o sistema de controle implementa um esquema de controle de circuito fechado para aplicar controle de freio e retardo multinível para o veículo de trabalho. Na implementação do esquema de controle, um controlador no sistema de controle recebe comandos do operador em relação a um torque de frenagem solicitado para o veículo de trabalho. O controlador calcula a quantidade de potência que precisa ser absorvida no veículo para acomodar o torque de frenagem e compara a energia calculada com uma pluralidade de parâmetros operacionais do veículo que são monitorados no veículo de trabalho para determinar um esquema apropriado para alocar a energia entre dispositivos de armazenamento e dissipação de energia no veículo de trabalho. O controlador então aloca a potência entre o armazenamento de energia e os dispositivos de dissipação no veículo usando uma abordagem hierárquica de várias camadas que aloca a potência de maneira ideal. De acordo com um exemplo, o controlador provê uma alocação ordenada da potência de retardo que otimiza o uso e a dissipação dessa potência. A potência pode primeiramente ser direcionada para um ou mais dispositivos de armazenamento de energia (por exemplo, um pacote de bateria) no veículo de trabalho para armazenar o máximo de potência possível. A potência restante é então alocada entre outros acessórios no veículo de trabalho que podem consumir potência e a componentes sem desgaste do veículo de trabalho que podem dissipar grandes quantidades de energia. Adicionalmente como meios adicionais para dissipar potência, os componentes de desgaste no veículo podem ser engatados para adicionalmente dissipar potência no veículo de trabalho.
[0013] Em uma modalidade, o controlador pode também modificar o torque de frenagem solicitado nos comandos do operador se a potência que precisa ser absorvida em associação com esse comando for muito alta para acomodar no veículo. O controlador pode emitir um comando de recuo para reduzir o torque de frenagem solicitado para o veículo de trabalho e, assim, diminuir a quantidade de potência que tem que ser absorvida no veículo. Por meio do uso de um comando de recuo, em combinação com a alocação de energia entre os dispositivos de armazenamento e dissipação de energia do veículo, como descrito acima, o sistema de controle provê proteção a vários dispositivos do veículo de trabalho, incluindo o propulsor, freios e embreagens da transmissão, por exemplo.
[0014] Modalidades exemplificativas de um veículo de trabalho tendo uma transmissão elétrica híbrida e sistema de controle que implementa um esquema de freio e retardo multinível no veículo são providas nas FIGS. 1-4 de acordo com esta descrição. Apesar dos exemplos seguintes, outros tipos de veículos de trabalho e outras configurações de sistemas de transmissão elétrica híbridos também se beneficiariam do esquema de freio e retardo multinível da invenção sendo incorporado nos mesmos. Percebe-se portanto que os aspectos da invenção não se destinam a ser limitados apenas às modalidades específicas descritas a seguir.
EXEMPLO DE MODALIDADES DE UM SISTEMA PARA FREIO E RETARDO MULTICAMADA EM UM VEÍCULO DE TRABALHO
[0015] Com referência inicialmente à FIG. 1, é mostrado um veículo de trabalho 10 que pode implementar modalidades da invenção. No exemplo ilustrado, o veículo de trabalho 10 é um caminhão basculante articulado, mas entende-se que outras configurações de veículo podem ser possíveis, incluindo configurações com o veículo de trabalho 10 como um tipo diferente de veículo fora de estrada. O veículo de trabalho 10 inclui um chassi ou quadro 12 no qual uma porção de cabine 14 e uma porção de reboque 16 são montadas. A porção de cabine 14 inclui uma cabine 18 na qual um operador pode estar sentado durante operação do veículo 10. Um conjunto de rodas dianteiras 20 suporta a porção de cabine 14 e está operacionalmente acoplado ao quadro 12. A porção de reboque 16 inclui um corpo ou compartimento de descarga 22 suportado pelo quadro 12, com o compartimento 22 definindo um receptáculo que pode receber uma carga útil. Um ou mais atuadores, tais como cilindros hidráulicos 24, podem ser acoplados ao compartimento 22 para elevar angularmente o compartimento 22 em relação ao quadro 12. Um conjunto de roda traseira 26 suporta a porção de reboque 16 e está operacionalmente acoplado ao quadro 12, com o conjunto de rodas traseiras 26 incluindo dois jogos de rodas 28, 30.
[0016] O veículo de trabalho inclui um controlador 32 (ou múltiplos controladores) para controlar vários aspectos da operação do veículo de trabalho 10. Geralmente, o controlador 32 (ou outros) pode ser configurado como um dispositivo de computação com dispositivos de processador 32a e arquiteturas de memória 32b associados, como um circuito de computação com fio (ou circuitos), como um circuito programável, como um controlador hidráulico, elétrico ou eletro-hidráulico, ou de outra forma. Como tal, o controlador 32 pode ser configurado para realizar várias funcionalidades computacionais e de controle em relação ao veículo de trabalho 10. Em algumas modalidades, o controlador 32 pode ser configurado para receber sinais de entrada em vários formatos (por exemplo, como sinais hidráulicos, sinais de tensão, sinais de corrente e assim por diante), e produzir sinas de comando em vários formatos (por exemplo, como sinais hidráulicos, sinais de tensão, sinais de corrente, movimentos mecânicos, e assim por diante).
[0017] O controlador 32 pode estar em comunicação eletrônica, hidráulica, mecânica, ou outra, com vários outros sistemas ou dispositivos do veículo de trabalho 10. Por exemplo, o controlador 32 pode estar em comunicação eletrônica ou hidráulica com vários atuadores, sensores e outros dispositivos dentro (ou fora) do veículo de trabalho 10, incluindo vários dispositivos descritos a seguir. O controlador 32 pode se comunicar com outros sistemas ou dispositivos (incluindo outros controladores) de várias maneiras conhecidas, incluindo por meio de um barramento CAN (não mostrado) do veículo de trabalho 10, por meios de comunicação sem fio ou hidráulicos, ou de outra forma. Um exemplo de localização para o controlador 32 está representado na FIG. 1; entretanto, entende-se que outras localizações no veículo de trabalho 10 são possíveis.
[0018] Em algumas modalidades, o controlador 32 pode ser configurado para receber comandos de entrada e fazer interface com um operador por meio de uma interface homem-veículo 34 que pode ser disposta dentro da cabine 18 do veículo de trabalho 10 para fácil acesso pelo operador. A interface homem-veículo 34 pode ser configurada em uma variedade de maneiras. Em algumas modalidades, a interface homem-veículo 34 pode incluir um dispositivo de entrada 36 com um ou mais manches, vários interruptores ou alavancas, um ou mais botões, uma interface de tela sensível ao toque que pode ser sobreposta em um monitor, um teclado ou vários outros dispositivos de interface homem-máquina.
[0019] Como descrito em mais detalhes a seguir, o controlador 32 pode facilitar a entrada de vários tipos de comandos do operador e a coleta de vários tipos de dados de parâmetros operacionais do veículo associados ao veículo de trabalho 10 como parte da operação de um sistema de controle 40 que implementa um esquema de freio e retardo multinível no veículo 10 -entendendo-se que o sistema de controle 40 inclui o controlador 32 e uma pluralidade de dispositivos de armazenamento e dissipação de energia no veículo de trabalho 10, e com aspectos do sistema de controle 40 sendo implementados em/pelo controlador 32. Como indicado acima, os comandos do operador podem ser inseridos no controlador 32 por meio da interface homem-veículo 34, enquanto os dados de parâmetros operacionais do veículo podem estar na forma de dados brutos provenientes dos sensores aplicáveis descritos a seguir (ou outras fontes), ou serem submetidos a algum processamento no controlador 32 para extrair as características desejadas. As entradas e os dados recebidos pelo controlador 32 são utilizados pelo sistema de controle 40 para prover controle de freio e retardo no veículo de trabalho 10 por meio de uma variedade de dispositivos de armazenamento e dissipação de energia no mesmo, a respeito dos quais detalhes adicionais serão providos a seguir.
[0020] O veículo de trabalho 10 inclui uma fonte de propulsão que, em uma modalidade exemplificativa, é provida como um sistema de acionamento elétrico híbrido que inclui um propulsor 42 e uma ou mais máquinas elétricas 47, 49. O propulsor 42 e a(s) máquina(s) elétrica(s) 47, 49 podem suprir potência a uma transmissão 44.
[0021] Em um exemplo, o propulsor 42 é um motor de combustão interna, como um motor a diesel, que t é controlado pelo controlador 32 para permitir a partida do propulsor 42, permitir o desligamento do propulsor 42, desabilitar a operação do propulsor 42 e/ou modificar algum aspecto da operação do propulsor 42 ou sistema associado, por exemplo, com base em entrada recebida da interface homem-veículo 34. O veículo de trabalho 10 pode incluir um sensor de velocidade do propulsor 46 configurado para determinar a velocidade do propulsor 42 durante operação.
[0022] Em um exemplo, a(s) máquina(s) elétrica(s) 47, 49 são motores CA, tais como motores CA de ímã permanente ou motores de indução. Em uma implementação, e como será explicado em mais detalhes na FIG. 2, uma primeira máquina elétrica 47 pode receber potência mecânica do propulsor 42 e converter essa potência em potência elétrica, com potência elétrica da primeira máquina elétrica 47 sendo então provida à segunda máquina elétrica 49. Esta potência elétrica pode então ser reconvertida pela segunda máquina elétrica 49 para saída mecânica. A(s) máquina(s) elétrica(s) 47, 49 pode(m) ser controlada(s) pelo controlador 32 para controlar uma velocidade e modo operacional da mesma, com a(s) máquina(s) elétrica(s) 47, 49 sendo operável(eis) em um ”modo motor” para converter energia elétrica em energia mecânica e em um "modo regenerativo" para converter energia mecânica em energia elétrica.
[0023] A transmissão 44 transfere potência do propulsor 42 e/ou máquina(s) elétrica(s) 47, 49 para uma linha de transmissão adequada (não mostrada) acoplada às rodas acionadas do veículo de trabalho 10, que pode incluir o conjunto de rodas dianteiras 20 e/ou o conjunto da rodas traseiras 26, para permitir que o veículo de trabalho 10 mova. Como descrito em mais detalhes a seguir com referência à FIG. 2, a transmissão 44 pode ser configurada como uma transmissão elétrica híbrida ou eIVT que combina as saídas tanto do propulsor 42 quanto das máquinas elétricas 47, 49 para prover uma entrega de potência final (por exemplo, para um eixo de rodas do veículo), em que detalhes adicionais serão providos a seguir. A transmissão 44 pode incluir sensores 48 que medem uma ou mais características da transmissão 44, como a velocidade de saída da transmissão, engrenagem de transmissão e temperatura do óleo de transmissão, por exemplo. Em um exemplo, a transmissão 44 é controlada pelo controlador 32 para habilitar ou desabilitar o movimento do veículo de trabalho 10, por exemplo, com base na entrada recebida da interface homem-veículo 34, como parte de um esquema de freio e retardo multinível implementado pelo sistema de controle 40.
[0024] O veículo de trabalho 10 pode incluir adicionalmente um sistema de lubrificação 50 associado ao propulsor 42 e/ou outras porções do veículo de trabalho 10. O sistema de lubrificação 50 pode ser controlado de acordo com sinais do controlador 32 para circular um lubrificante líquido (por exemplo, óleo) em torno do propulsor 42 (por exemplo, pistões, cilindros, mancais) e/ou outros componentes do veículo de trabalho 10, como os eixos de roda 52 do veículo 10. Embora não mostrado em detalhes, o sistema de lubrificação 50 pode incluir componentes, como um reservatório de óleo, condutos e bombas para circular o lubrificante a partir e em direção ao propulsor 42 e outros componentes aplicáveis. Em um exemplo, o sistema de lubrificação 50 pode incluir um ou mais sensores 54 para medir uma ou mais características do sistema de lubrificação. Em um exemplo, os sensores 54 podem incluir um sensor de temperatura para medir a temperatura do lubrificante em um ou mais locais dentro do sistema de lubrificação 50, tal como a temperatura do óleo no(s) eixo(s) de roda 52. Em uma modalidade, o controlador 32 pode receber as leituras de temperatura dos sensores 54 e pode controlar o sistema de lubrificação 50 e/ou alterar a operação do sistema de controle 40 com base nas leituras de temperatura.
[0025] O veículo de trabalho 10 pode incluir adicionalmente um dispositivo de armazenamento de energia 56 que está eletricamente conectado a outros componentes elétricos no veículo por meio de um barramento CC 58. O dispositivo de armazenamento de energia 56 pode ser configurado como um dispositivo de armazenamento de energia de alta tensão ou alta potência e, de acordo com um exemplo, pode ser uma bateria ou pacote de bateria - de modo que o dispositivo de armazenamento de energia é a seguir referido como "conjunto de bateria 56”. O conjunto de bateria 56 pode prover energia elétrica para vários componentes do veículo de trabalho 10 e pode também receber potência de recarga de componentes, tal(is) como a(s) máquina(s) elétrica(s) 47, 49, por exemplo. Pode-se considerar que o conjunto de bateria 56 tem um estado de carga que representa a quantidade de potência elétrica que o conjunto de bateria 56 é capaz de prover em um determinado momento. O estado da carga pode ser impactado por inúmeros fatores, incluindo o uso e temperatura da bateria. Tipicamente, o conjunto de bateria 56 é recarregado após a operação do propulsor 42. Em um dado momento, o estado de carga pode ser medido ou de outra forma determinado por um sensor de bateria 60 que provê sinais apropriados ao controlador 32 do sistema de controle 40. O conjunto de bateria 56 pode ser controlado pelo controlador 32 com base em comandos do operador por meio da interface homem-veículo 34 e/ou com base em leituras adquiridas pelo sensor de bateria 60.
[0026] O veículo de trabalho 10 também inclui componentes de freio e retardo adicionais que, mediante atuação/ativação, operam para absorver e dissipar energia para reduzir a velocidade do veículo de trabalho 10. Como exemplos, o veículo de trabalho pode incluir freios de serviço do eixo de roda 64 e um freio motor 66 (por exemplo, freio de escape, freio Jake) que pode ser empregado para reduzir a velocidade de movimento do veículo de trabalho 10. Um resistor do freio 68 (e chopper associado 69) pode também ser provido no veículo de trabalho 10 para prover retardo, onde o chopper 69 está fechado para comutar a energia de frenagem para o resistor do freio 68, com o resistor do freio 68 funcionando para converter a energia de frenagem em calor para por meio disso dissipar energia e reduzir a velocidade de movimento do veículo de trabalho 10. Os componentes de freio e retardo indicados acima podem ser atuados por um comando do controlador 32, por exemplo, com base nas entradas recebidas da interface homem-veículo 34, e de vários sensores no veículo de trabalho 10. Em um exemplo, os freios de serviço do eixo de roda 64, freio motor e 66 e/ou resistor do freio 68 podem ser ativados por um comando de torque de frenagem do controlador 32. Um ou mais sensores de freio 70 podem ser providos para coletar informações associadas com os freios de serviço do eixo de rodas 64, tal como a temperatura dos freios de serviço do eixo de rodas 64.
[0027] O veículo de trabalho 10 pode incluir adicionalmente outros componentes que podem extrair potência no veículo. Esses componentes podem incluir ventoinhas de arrefecimento do veículo 72 e acessórios de propulsor, como um alternador e compressor HVAC, que são indicados de forma geral em 74, como exemplos não limitativos. As ventoinhas de arrefecimento do veículo 72 e os acessórios do propulsor 74 podem ser operados com base em sinais do controlador 32 e/ou sistema de controle 40.
[0028] Sensores adicionais podem ser providos para observar várias condições associadas ao veículo de trabalho 10. Por exemplo, sensores de ventoinhas de arrefecimento 76 podem ser dispostos sobre ou perto das ventoinhas de arrefecimento do veículo 72 para medir os parâmetros operacionais dos mesmos, como velocidade da ventoinha de arrefecimento. Além do mais, vários sensores 78 podem ser utilizados para monitorar a condição dos acessórios do propulsor 74 descritos acima. Ainda adicionalmente, o veículo de trabalho 10 pode incluir um ou mais sensores de tensão 80 que medem a corrente em um barramento CC (isto é, uma tensão de barramento CC do inversor) do veículo de trabalho 10.
[0029] De acordo com os vários componentes e características do veículo de trabalho 10, como descrito acima, um esquema de freio e retardo multinível pode ser implementado no veículo de trabalho 10. O sistema de controle 40 pode operar para armazenar e dissipar de forma seletiva a energia que é gerada pelo movimento do veículo de trabalho 10 durante operação do mesmo, especialmente durante redução de velocidade do veículo e/ou quando o veículo está descendo uma ladeira íngreme. A energia é alocada entre uma série de componentes de armazenamento, freio e retardo de energia no veículo de trabalho (descrito acima) de acordo com um esquema hierárquico ou priorizado de alocação de energia implementado pelo controlador 32 para maximizar o uso desta energia e minimizar o desgaste do componente que pode resultar de ações de frenagem e retardo. A frenagem e o retardo são obtidos no veículo de trabalho sem o uso de um retardador hidráulico, mas com o sistema de controle 40, em vez disso, alocando energia do veículo de trabalho entre vários componentes que absorvem energia em um sistema de freio e retardo 82 - com o sistema de freio e retardo 82 distinguido em que inclui vários componentes de armazenamento de energia, freio e retardo que incluem o conjunto de bateria 56, resistor do freio 68, freio motor 66, freios de serviço do eixo de roda 64, ventoinha(s) de arrefecimento do veículo 72, acessórios de propulsor 74 (alternador, compressor HVAC, etc.), freio da transmissão através da transmissão 44 e/ou atrito do propulsor dentro do propulsor 42. O esquema de freio e retardo multinível pode ser empregado pelo sistema de controle 40 em resposta a um comando de binário de travagem solicitado pelo operador para reduzir a velocidade de movimento do veículo de trabalho 10, com o sistema de controle 40 alocando de forma seletiva energia para os vários componentes de absorção no veículo de trabalho.
[0030] Referindo-se à FIG. 2, é ilustrado um exemplo de um sistema de acionamento elétrico híbrido ou trem de acionamento 84 incluído no veículo de trabalho 10 que provê uma discussão mais detalhada a respeito da estrutura e arranjo do propulsor 42, máquinas elétricas 47, 49 e transmissão 44 do veículo de trabalho 10 e como a transmissão 44 pode ser operada para prover frenagem da transmissão para dissipar energia como parte do esquema de freio e retardo multinível implementado pelo sistema de controle 40 para dissipar energia do veículo durante um evento dinâmico, tal como quando o veículo de trabalho 10 está deslocando abaixo em uma ladeira para reduzir a velocidade do motor do veículo na taxa desejada. De acordo com a descrição a seguir, a transmissão 44 é operável para acionar uma embreagem "quadratura 4” para dissipar energia no veículo de trabalho 10, com a energia sendo consumida com o hardware de transmissão existente. A operação da transmissão 44 e do trem de acionamento geral 84 para prover frenagem de embreagem da transmissão é mais completamente descrita na Publicação dos Estados Unidos No. US 2020/0309258, que é de propriedade comum do cessionário do presente pedido e incorporada neste documento por referência. É reconhecido, entretanto, que o trem de acionamento 84 ilustrado na FIG. 2 e descrito aqui a seguir é meramente um exemplo e que o freio da transmissão pode ser provido por uma transmissão tendo um arranjo ou construção diferente e que a transmissão específica 44 descrita a seguir não limita modalidades da invenção a esse respeito.
[0031] Na modalidade ilustrada, o trem de acionamento 84 inclui o propulsor 42, a primeira máquina elétrica 47 e a segunda máquina elétrica 49. A primeira máquina elétrica 47 e a segunda máquina elétrica 49 podem ser conectadas por um conduto elétrico 90. Um inversor de energia 92 pode ser incluído e pode ser operacionalmente conectado à primeira máquina elétrica 47 e/ou à segunda máquina elétrica 49. Em algumas modalidades, o inversor de energia 92 pode alimentar energia para e/ou receber energia do conjunto de bateria 56. Também, o inversor de potência 92 pode alimentar energia e/ou receber energia do trem de acionamento 84. Além disso, em algumas modalidades, o inversor de potência 92 pode potencializar externamente um implemento e/ou outro dispositivo que usa energia externa (não mostrado).
[0032] A transmissão 44 transfere potência do propulsor 42, primeira máquina elétrica 47 e/ou segunda máquina elétrica 49 para um eixo de saída 94. Como descrito a seguir, a transmissão 44 inclui uma série de engrenagens, embreagem e conjuntos de controle para acione adequadamente o eixo de saída 94 em velocidades diferentes em várias direções. De uma maneira geral, em um exemplo, a transmissão 44 do trem de acionamento 84 pode ser qualquer tipo de arranjo de transmissão elétrica infinitamente variável (eIVT), sendo reconhecido que as alternativas para a transmissão ilustrada na FIG. 2 pode ser incluído no trem de acionamento 84.
[0033] O propulsor 42 pode prover potência rotacional por meio de um elemento de saída do propulsor, como um volante, a um eixo do propulsor 96 de acordo com comandos do controlador 32 com base na operação desejada. O eixo 96 pode ser configurado para prover potência rotacional a uma engrenagem 98. A engrenagem 98 pode ser engrenada a uma engrenagem 100, que pode ser suportada em (por exemplo, fixada a) um eixo 102. O eixo 102 pode ser substancialmente paralelo e espaçado do eixo do propulsor 96. O eixo 102 pode suportar vários componentes do trem de transmissão 84, como será discutido em detalhes.
[0034] A engrenagem 98 pode também ser engrenada a uma engrenagem 104, que é suportada em (por exemplo, fixada a) um eixo 106. O eixo 106 pode ser substancialmente paralelo e espaçado do eixo do propulsor 96, e o eixo 106 pode ser conectado à primeira máquina elétrica 47. Dessa forma, a potência mecânica do propulsor (isto é, a potência do propulsor) pode ser transferida por meio do eixo do propulsor 96, para as engrenagens engrenadas 98, 104, para o eixo 106 e para a primeira máquina elétrica 47. A primeira máquina elétrica 47 pode converter essa potência em potência elétrica para transmissão através do conduto 90 para a segunda máquina elétrica 49. Essa potência convertida e transmitida pode então ser reconvertida pela segunda máquina elétrica 49 para saída mecânica ao longo de um eixo 108. Vários dispositivos de controle conhecidos (não mostrados) podem ser providos para regular tal conversão, transmissão, reconversão e assim por diante. Também, em algumas modalidades, o eixo 108 pode suportar uma engrenagem 110 (ou outro componente semelhante). A engrenagem 110 pode ser engrenada e pode transferir potência para uma engrenagem 112. A engrenagem 110 pode também ser engrenada e pode transferir potência para uma engrenagem 114. Dessa forma, a potência da segunda máquina elétrica 49 (isto é, potência CVP) pode ser dividida entre a engrenagem 112 e a engrenagem 114 para transmissão para outros componentes, como será discutido em mais detalhes a seguir.
[0035] O trem de acionamento 84 pode incluir adicionalmente um variador 116 que representa um exemplo de um arranjo que permite uma transmissão de potência infinitamente variável entre o propulsor 42 e as máquinas elétricas 47, 49 e o eixo de saída 94. Como discutido a seguir, esse arranjo permite adicionalmente a transmissão 44 realize a frenagem da embreagem da transmissão em que o excesso de energia é dissipado por uma combinação de transferência de pelo menos uma parte da energia de volta para o propulsor 42 e uma porção para frenagem por embreagem. Entretanto, outras disposições do variador 116, propulsor 42 e máquinas elétricas 47, 49 podem ser providas.
[0036] Em algumas modalidades, o variador 116 pode incluir pelo menos duas séries de engrenagens planetárias. Em algumas modalidades, a série de engrenagens planetárias pode ser interconectada e suportada em um eixo comum, como o eixo 102, e as séries de engrenagens planetárias podem ser substancialmente concêntricas. Em outras modalidades, as diferentes séries de engrenagens planetárias podem ser suportadas em respectivos eixos separados que não são concêntricos. O arranjo das séries de engrenagens planetárias pode ser configurado de acordo com o espaço disponível dentro do veículo 10 para acondicionamento do trem de acionamento 84.
[0037] Como mostrado na modalidade da FIG. 2, o variador 116 pode incluir uma primeira série de engrenagens planetárias (isto é, uma série de engrenagens planetárias "baixa") com uma primeira engrenagem sol 118, primeiras engrenagens planeta e suporte associado 120 e uma primeira engrenagem anular 122. Além disso, o variador 116 pode incluir uma segunda série de engrenagens planetárias (ou seja, uma série de engrenagens planeta "alta") com uma segunda engrenagem sol 124, segundas engrenagens planeta e suporte associado 126 e uma segunda engrenagem anular 128. As segundas engrenagens planeta e suporte 126 podem ser diretamente afixadas à primeira engrenagem anular 122. Também, as segundas engrenagens planeta e o suporte 126 podem ser diretamente afixados a um eixo 130 tendo uma engrenagem 132 fixada no mesmo. Além disso, a segunda engrenagem anular 128 pode ser diretamente afixada a uma engrenagem 134. Como mostrado, o eixo 130, a engrenagem 132 e a engrenagem 134 podem cada qual receber e podem ser substancialmente concêntricas ao eixo 102. Embora não especificamente mostrado, percebe-se que o trem de acionamento 84 pode incluir vários mancais para suportar estes componentes concentricamente. Especificamente, o eixo 130 pode ser rotacionalmente afixado por meio de um mancal ao eixo 102 e a engrenagem 134 pode ser rotacionalmente fixada por meio de outro mancal no eixo 130.
[0038] No lado oposto do variador 116 (da esquerda para a direita na FIG. 2), a engrenagem 114 pode ser montada (por exemplo, fixada) em um eixo 136, que também suporta a primeira e a segunda engrenagens sol 118, 124. Em algumas modalidades, o eixo 136 pode ser oco e pode receber o eixo 102. Um mancal (não mostrado) pode suportar rotacionalmente o eixo 136 no eixo 102 de forma substancialmente concêntrica.
[0039] Além disso, as primeiras engrenagens planeta e o suporte associado 120 podem ser afixados a uma engrenagem 138. A engrenagem 138 pode ser engrenada com uma engrenagem 140, que é fixada a um eixo 142. O eixo 142 pode ser substancialmente paralelo e espaçado do eixo 102.
[0040] Como notado acima, o trem de acionamento 84 pode ser configurado para entregar potência (do propulsor 42, da primeira máquina elétrica 47 e/ou da segunda máquina elétrica 49) ao eixo de saída 94 por meio da transmissão 44. A saída o eixo 94 pode ser configurada para transmitir esta potência recebida para as rodas do veículo 10.
[0041] O trem de acionamento 84 pode ter uma pluralidade de modos selecionáveis, como um modo de acionamento direto, um modo de trajeto dividido e um modo em série. No modo de acionamento direto, a potência do propulsor 42 pode ser transmitida ao eixo de saída 94, e a potência da segunda máquina elétrica 49 não pode ser transferida para o eixo de saída 94. No modo de trajeto dividido, a potência do propulsor 42 e a segunda máquina elétrica 49 pode ser somada pelo variador 116, e a potência somada ou combinada pode ser entregue ao eixo de saída 94. Além disso, no modo em série, a potência da segunda máquina elétrica 49 pode ser transmitida ao eixo de saída 94 e a potência do propulsor 42 não pode ser transferida para o eixo de saída 94. O trem de acionamento 84 pode também ter diferentes modos de velocidade em mais um dos modos de acionamento direto, trajeto dividido e em série, e esses diferentes modos de velocidade podem prover diferentes faixas de velocidade angular para o eixo de saída 94. O trem de acionamento 84 pode comutar entre a pluralidade de modos para manter a eficiência operacional adequada. Além disso, o trem de acionamento 84 pode ter um ou mais modos à frente para mover o veículo 10 em uma direção para frente, um ou mais modos reversos para mover o veículo 10 em uma direção reversa.
[0042] O trem de acionamento 84 pode comutar entre os diferentes modos, por exemplo, usando um conjunto de controle 144. O conjunto de controle 144 pode incluir um ou mais componentes de transmissão selecionáveis. Os componentes de transmissão selecionáveis podem ter primeiras posições (posições engatadas), nas quais o respectivo dispositivo transmite potência de um componente de entrada para um componente de saída. Os componentes de transmissão selecionáveis podem também ter uma segunda posição (uma posição desengatada), na qual o dispositivo impede a transmissão de potência do componente de entrada para o de saída. Os componentes de transmissão selecionáveis do conjunto de controle 144 podem incluir uma ou mais embreagens úmidas, embreagens secas, embreagens de colar de cão, freios, sincronizadores ou outros dispositivos semelhantes. O conjunto de controle 144 pode também incluir um atuador para atuar os componentes de transmissão selecionáveis entre a primeira e a segunda posições.
[0043] Como mostrado na FIG. 2, o conjunto de controle 144 pode incluir uma primeira embreagem 146, uma segunda embreagem 148, uma terceira embreagem 150, uma quarta embreagem 152 e uma quinta embreagem 154. Também, o conjunto de controle 144 pode incluir uma embreagem direcional à frente 156 e uma embreagem direcional reversa 158. Em algumas modalidades, a primeira embreagem 146 pode ser montada e suportada em um eixo 160. Também, a primeira embreagem 146, em uma posição engatada, pode engatar a engrenagem 112 com o eixo 160 para rotação como uma unidade. A primeira embreagem 146, em uma posição desengatada, pode permitir que a engrenagem 112 gire em relação ao eixo 160. Também, uma engrenagem 162 pode ser fixada ao eixo 160, e a engrenagem 162 pode ser engrenada com a engrenagem 132 que é fixada ao eixo 130. A embreagem direcional reversa 158 pode ser suportada no eixo 160 (isto é, normalmente suportada no eixo 160 com a primeira embreagem 146). A embreagem direcional reversa 158 pode engatar e, alternativamente, desengatar a engrenagem 162 e uma engrenagem 164. A engrenagem 164 pode ser engrenada com uma engrenagem intermediária 166, e a engrenagem intermediária 166 pode ser engatada com uma engrenagem 168. A embreagem direcional à frente 156 pode ser suportada na engrenagem 168, que é por sua vez suportada no eixo 102, para engatar de forma seletiva o eixo 130. Dessa forma, a embreagem direcional à frente 156 pode ser concêntrica tanto com o eixo 130 quanto o eixo 102. A segunda embreagem 148 pode ser suportada no eixo 142. A segunda embreagem 148 pode engatar e, alternativamente, desengatar do eixo 142 e de uma engrenagem 170. A engrenagem 170 pode ser engrenada com uma engrenagem 172. A engrenagem 172 pode ser fixada e montada em um contraeixo 174. O contraeixo 174 pode também suportar uma engrenagem 176. A engrenagem 176 pode ser engrenada com uma engrenagem 178, que é fixada ao eixo de saída 94.
[0044] A terceira embreagem 150 pode ser suportada em um eixo 180. O eixo 180 pode ser substancialmente paralelo e espaçado a uma distância do eixo 142. Também, uma engrenagem 182 pode ser fixada e suportada pelo eixo 180. A engrenagem 182 pode ser enredado com a engrenagem 134 como mostrado. A terceira embreagem 150 pode engatar e, alternativamente, desengatar a engrenagem 182 e uma engrenagem 184. A engrenagem 184 pode ser engrenada com a engrenagem 172. A quarta embreagem 152 pode ser suportada no eixo 142 (em comum à segunda embreagem 148). A quarta embreagem 152 pode engatar e, alternativamente, desengatar do eixo 142 e de uma engrenagem 186. A engrenagem 186 pode ser engrenada com uma engrenagem 188, que é montada e fixada no contraeixo 174. Além disso, a quinta embreagem 154 pode ser suportada no eixo 180 (em comum e concêntrico com a terceira embreagem 150). A quinta embreagem 154 pode engatar e, alternativamente, desengatar do eixo 180 e de uma engrenagem 190. A engrenagem 190 pode ser engrenada com a engrenagem 188.
[0045] Como previamente indicado, o trem de acionamento 84 é operável em uma série de modos com base na operação seletiva da transmissão, incluindo pelo menos um modo de trajeto dividido no qual as potências do propulsor 42 e de uma ou mais das máquinas elétricas 47, 49 são combinadas, um modo de acionamento direto onde a potência é provida apenas a partir do propulsor 42 e um modo em série onde a potência é provida apenas a partir das máquinas elétricas 47, 49. Como introduzido acima, o controlador 32 é acoplado ao conjunto de controle 144 para controlar um ou mais atuadores e, como resultado, controlar o movimento de um ou mais componentes de transmissão seletiva dentro da transmissão 44, incluindo a primeira embreagem 146, a segunda embreagem 148, a terceira embreagem 150, a quarta embreagem 152, a quinta embreagem 154, a embreagem direcional à frente 156 e a embreagem direcional reversa 158. De uma maneira geral, o controlador 32 opera o conjunto de controle 144, bem como o propulsor 42 e as máquinas elétricas 47, 49, para implementar a função desejada, por exemplo, para atingir o torque solicitado no eixo de saída 94 para controle geral do veículo de trabalho 10. Isso inclui acelerações, paradas, partidas, mudanças de marcha, mudanças de direção e semelhantes do veículo.
[0046] A transmissão 44 pode também prover frenagem da transmissão (frenagem da embreagem da transmissão) durante aspectos de operação em situações em que é desejável dissipar energia do veículo de trabalho 10. A frenagem da transmissão pode ser utilizada particularmente durante um evento dinâmico, tal como quando o veículo de trabalho 10 está descendo uma ladeira íngreme e, portanto, sujeito a excesso de energia e a frenagem da transmissão é desejada para aplicar um torque negativo a fim de manter ou reduzir a velocidade do veículo que pode resultar no excesso de energia no motor. Como descrito em mais detalhes a seguir, a frenagem da transmissão permite que pelo menos uma porção desta energia seja aplicada por meio das embreagens direcionais 156, 158 da transmissão 44 para retroacionar o propulsor 42 no volante de modo que as perdas internas (por exemplo, calor e atrito) possam dissipar pelo menos uma porção do excesso de energia. Entretanto, se essa energia fizer com que o propulsor 42 exceda um limiar de velocidade predeterminado, o controlador 32 pode comandar o engate da embreagem direcional oposta 158, 156 para dissipar adicionalmente essa energia por meio de perdas por atrito e calor na embreagem direcional 158, 156. Com efeito, uma forma de um arranjo de embreagem de "quadratura 4” pode ser implementada de forma seletiva com base na velocidade do propulsor para diminuir adicionalmente a velocidade do eixo de saída do propulsor. Essa combinação de retroacionamento do propulsor e engate oposto da embreagem direcional pode alcançar dissipação de energia suficiente sem utilizar a frenagem da embreagem do lado de saída e/ou de uma maneira que é independente da frenagem das rodas.
[0047] Durante um evento dinâmico, tal como quando o veículo de trabalho 10 está descendo uma ladeira e o trem de acionamento 84 é colocado nos modos direcionais à frente ou nos modos de acionamento direto, como descrito acima, a potência do propulsor 42 é transferida do eixo do propulsor 96 através da embreagem direcional à frente 156 e finalmente transferido para o eixo de saída 94 através do arranjo descrito. Portanto, quando a embreagem direcional reversa 158 é engatada durante o engate da embreagem direcional à frente 156 nesses modos, a aplicação da embreagem direcional reversa 158 opera para aplicar um torque oposto para desacelerar o eixo do propulsor 96. Em outras palavras, a embreagem direcional reversa 158 atua como um freio de embreagem dentro do trem de acionamento 84 no eixo do propulsor 96. Em um exemplo, a embreagem direcional reversa 158 funciona como um freio de embreagem nestes modos, desde que a engrenagem 164, em um lado da embreagem direcional reversa 158, esteja movendo em uma direção oposta à engrenagem 162, no outro lado da embreagem direcional reversa 158, e o engate dos elementos de embreagem da embreagem direcional reversa 158 cria um arrasto de atrito nas rotações, que, por sua vez, é transferido através do eixo 102 para o eixo 96 no propulsor 42.
[0048] O controlador 32 é usado para controlar de forma seletiva a atuação da embreagem direcional à frente 156 e da embreagem direcional reversa 158 durante os diferentes modos direcionais do veículo de trabalho para prover o freio da transmissão. O controlador 32 pode gerar comandos para implementar a frenagem da transmissão com base nas entradas do sensor de velocidade do propulsor 46 e de uma série de sensores de transmissão adicionais 192, 194, 196. O sensor 192 está operacionalmente associado ao dispositivo de entrada 36 para receber a seleção de uma engrenagem ou modo de operação da mesma, enquanto o sensor 194 está operativamente associado à embreagem direcional à frente 156 para identificar um estado de engate da mesma, e o sensor 196 está operativamente associado à embreagem direcional reversa 158 para identificar um estado de engate da mesma.
[0049] Referindo-se agora à FIG. 3, um diagrama de blocos ilustra a operação do sistema de controle 40 na implementação de um esquema de freio e retardo multinível no veículo de trabalho 10, incluindo uma ilustração de entradas e componentes do sistema de controle 40. As modalidades do sistema de controle 40 de acordo com a presente descrição podem incluir uma variedade de entradas do controlador 32, uma variedade de submódulos ou algoritmos dentro do controlador 32 e a ativação de uma variedade de componentes que absorvem energia dentro do veículo de trabalho 10.
[0050] As entradas providas ao controlador 32 podem de uma maneira geral ser divididas em comandos do operador 200 e parâmetros de controle de circuito fechado 202. Os comandos do operador 200 podem ser providos ao controlador 32 por meio da interface homem-veículo 34 e do dispositivo de entrada 36 no veículo de trabalho 10, por exemplo. Os comandos do operador 200 providos ao controlador 32 podem incluir um torque de frenagem solicitado pelo operador 204 e velocidade de retardo solicitada pelo operador associada 206. O operador provê um comando ao controlador 32 a respeito de uma quantidade de torque de freio e retardo que é desejada para reduzir a velocidade do veículo de trabalho 10 e/ou manter a velocidade do veículo à medida que o veículo de trabalho 10 desloca abaixo em uma ladeira.
[0051] Os parâmetros de controle de circuito fechado 202 podem ser providos ao controlador 32 por meio do uso dos vários sensores 46, 48, 54, 60, 70, 76, 78, 80, 192, 194, 196 incluídos no veículo de trabalho, como descrito acima em relação à FIG. 1, com os sensores adquirindo leituras ou medições a respeito de vários parâmetros operacionais do veículo de trabalho 10 durante operação do mesmo. Os parâmetros de controle 202 podem incluir, mas não estão limitados a, velocidade do propulsor 208, velocidade do ventoinha de arrefecimento do veículo 210, temperatura do óleo do eixo de rodas 212, temperatura do óleo da transmissão 214, tensão do barramento CC do inversor 216, estado de acessório do propulsor 218, estado de carga da bateria 220, velocidade de saída da transmissão 222 e engrenagem da transmissão 224. Os parâmetros de controle 202 são dessa forma indicativos do estado presente do trem de acionamento do veículo 84 e dos vários componentes que absorvem energia no veículo de trabalho 10, com o controlador 32 analisando os parâmetros de controle 202 para determinar uma maneira ideal para alocar energia dentre os componentes que absorvem energia no sistema de freio e retardo 82.
[0052] Como ilustrado na FIG. 3, o controlador 32 pode incluir uma série de submódulos ou algoritmos pelos quais o controlador 32 determina uma maneira ideal para alocar energia entre os componentes no sistema de freio e retardo 82 do veículo de trabalho 10. O controlador 32 inclui um submódulo 226 que funciona como um observador cinemático do veículo e do trem de acionamento, com o submódulo 226 observando a operação da transmissão 44 em resposta aos comandos de torque do operador, incluindo uma velocidade do eixo de saída 94, por exemplo. Entradas de parâmetros de controle de circuito fechado a respeito da velocidade do propulsor 208, engrenagem de transmissão 224 e velocidade de saída da transmissão 222 podem ser providas ao submódulo 226, por exemplo.
[0053] O controlador 32 também inclui um submódulo de proteção do propulsor 228 que funciona para identificar o estado operacional atual do propulsor 42 e prover freio e retardo adequados no veículo de trabalho 10 para prover proteção ao propulsor. Entradas de parâmetros de controle de circuito fechado a respeito da velocidade do propulsor 208 podem ser providas ao submódulo de proteção do propulsor 228 para monitorar a velocidade operacional atual do propulsor 42. O submódulo de proteção do propulsor 228 pode então controlar a velocidade do propulsor dissipando de forma seletiva a energia por meio dos componentes desejados no sistema de freio e retardo 82 do veículo de trabalho 10 para impedir que ocorra uma condição de velocidade excessiva do propulsor.
[0054] O controlador 32 também inclui um submódulo de proteção de freio de eixo de rodas 230 que funciona para monitorar a temperatura dos freios de serviço do eixo de rodas 64 e provê um esquema de controle operacional adequado para os freios de serviço do eixo de rodas 64 para prover proteção aos mesmos. Entradas de parâmetros de controle de circuito fechado na temperatura do óleo do eixo de rodas 212 e/ou outros aspectos dos freios de serviço do eixo de rodas 64 podem ser providos ao submódulo de proteção do freio do eixo de rodas 230 para monitorar a temperatura do eixo. O submódulo de proteção de freio de eixo de rodas 230 pode então evitar o superaquecimento dos freios de serviço do eixo de rodas 64 e de outra forma prover proteção aos mesmos, dissipando de forma seletiva energia por meio dos componentes desejados no sistema de freio e retardo 82 (diferente dos freios de serviço do eixo de rodas 64) do veículo de trabalho 10.
[0055] O controlador 32 também inclui um submódulo de proteção da embreagem da transmissão 232 que funciona para monitorar a temperatura das embreagens da transmissão 156, 158 e provê um esquema de controle operacional adequado para a transmissão 44 para prover proteção à mesma. Entradas de parâmetros de controle de circuito fechado na temperatura do óleo de transmissão 214 e/ou outros aspectos da transmissão 44 podem ser providos ao submódulo de proteção da embreagem da transmissão 232 para monitorar a temperatura das embreagens da transmissão 156, 158. O submódulo de proteção da embreagem da transmissão 232 pode então impedir o superaquecimento das embreagens da transmissão 156, 158 e de outra forma prover proteção às mesmas, dissipando de forma seletiva energia por meio de componentes desejados no sistema de freio e retardo 82 (além da transmissão 44) do veículo de trabalho 10.
[0056] O controlador 32 também inclui um submódulo 234 que funciona como um controle de prioridade de absorção de energia, isto é, um submódulo de controle de prioridade 234. Ou seja, o submódulo de controle de prioridade 234 funciona para determinar uma hierarquia de acordo com a qual se aloca ou divide a energia gerada pelo veículo de trabalho 10 entre os componentes no sistema de freio e retardo 82. Na determinação de um esquema de alocação hierárquica de energia, o submódulo de controle de prioridade 234 recebe vários parâmetros de controle de circuito fechado 202 (como medido por sensores associados) e o operador comanda 200 e comunica com outros submódulos no controlador 32. O submódulo de controle de prioridade 234 avalia essas entradas e comunicações e identifica uma alocação de energia entre os componentes do sistema de freio e retardo 82 que absorverão suficientemente a energia veicular, e faz isso de uma maneira que otimiza a captura/armazenamento de energia e minimiza o uso de componentes de desgaste no sistema de freio e retardo 82. O submódulo de controle de prioridade 234 emite comandos para os vários componentes no sistema de freio e retardo 82 para direcionar energia para os mesmos ou de outra forma atuar os componentes para absorver energia.
[0057] Referindo-se agora à FIG. 4, um fluxograma de um método 236 para prover freio e retardo multicamadas no veículo de trabalho 10 é provido de acordo com a presente descrição, tal como pode ser realizado pelo controlador 32. De uma maneira geral, o método 236 é implementado durante operação de o veículo de trabalho 10 quando frenagem ou retardo é necessário, por exemplo, durante a propulsão para a frente do veículo em uma descida íngreme. Como será explicado em detalhes a seguir, o método 236 implementa um esquema de alocação hierárquica de energia para alocar energia durante realização de frenagem e o retardo no veículo de trabalho 10, com a energia primeiramente sendo alocada para dispositivos de armazenamento de energia no veículo de trabalho 10 e então sendo alocada para outros acessórios que consomem energia e componentes sem desgaste no veículo de trabalho 10, antes que os componentes de desgaste sejam empregados para dissipar a potência restante. O método 236 provê um exemplo de um esquema de alocação hierárquica de energia que pode ser implementado, mas é reconhecido que outros esquemas hierárquicos de alocação de energia semelhantes podem ser implementados para prover freio e retardo multicamadas em um veículo de trabalho 10, onde uma hierarquia diferente pode ser provida e/ou onde alguma combinação diferente de componentes que absorvem energia no veículo de trabalho 10 é utilizada.
[0058] O método 236 começa na etapa 238 com o operador exigindo um torque de frenagem para o veículo de trabalho 10 para reduzir a velocidade de movimento do mesmo. O torque de frenagem que é exigido pode ser uma função da velocidade em que o veículo de trabalho 10 está deslocando, um peso do veículo (ou seja, de uma carga útil que está sendo transportada pelo veículo) e/ou um grau da ladeira na qual o veículo está deslocando para baixo, uma vez que esses parâmetros determinarão, pelo menos em parte, a quantidade de torque de frenagem que será necessária.
[0059] Em resposta ao torque de frenagem demandado, o controlador 32, na etapa 240, calcula uma quantidade de potência ou potência de retardo que deve ser solicitada de vários componentes que absorvem energia no veículo de trabalho 10 para atender o torque de frenagem demandado, isto é, uma quantidade de energia que tem que ser absorvida no/pelo veículo de trabalho 10 para atender à demanda de torque de frenagem. Também na etapa 240, e relativo ao cálculo da quantidade solicitada de potência de retardo, o controlador 32 também define um comando de torque inicial para a(s) máquina(s) elétrica(s) 47, 49 incluída(s) no veículo de trabalho 10 para controlar a operação da(s) máquina(s) elétrica(s) 47, 49 enquanto a frenagem e o retardo estão ocorrendo no veículo de trabalho 10. O comando de torque inicial provido à(s) máquina(s) elétrica(s) 47, 49 funciona para controlar a quantidade de provida de volta ao barramento CC no veículo de trabalho 10 durante a frenagem e o retardo.
[0060] No exemplo ilustrado, o método 236 continua a seguir na etapa 242, onde é feita uma determinação para verificar se alguma capacidade de carga disponível está presente no conjunto de bateria 56. O controlador 32 pode receber entradas do sensor de bateria 60 a respeito de um estado de carga do conjunto de bateria 56 para determinar se alguma capacidade de carregamento está disponível no conjunto de bateria 56. Se for determinado que a capacidade de carregamento está disponível no conjunto de bateria 56, então o método 236 continua na etapa 244, onde um consumo de potência da bateria é realizado. Na etapa 246, a quantidade de potência consumida pelo conjunto de bateria 56 é subtraída da potência de retardo total solicitada previamente calculada na etapa 240, para produzir uma quantidade de potência de retardo restante que tem ainda que ser absorvida pelo sistema de freio e retardo 82 no veículo de trabalho 10, com este valor sendo armazenado pelo controlador 32 à medida que o método 236 continua.
[0061] À medida que um consumo potencial de energia do conjunto de bateria 56 está ocorrendo, o método 236 continua ao longo de uma pista paralela com uma determinação sendo feita na etapa 248 a respeito se uma tensão no barramento CC 58 está em um nível alto - com um alto nível de tensão do barramento CC sendo considerado como energia presente que exige absorção ou retardo adicional pelo sistema de controle 40. O controlador 32 pode receber entradas do sensor de tensão 80 a respeito do nível da tensão do barramento CC na etapa de execução 248, com a tensão do barramento CC medida sendo comparada a um limiar de tensão do barramento CC pré-determinado, por exemplo, para determinar se a tensão do barramento CC está em um nível alto. Se for determinado que a tensão no barramento CC 58 está em um nível alto, potência adicional é dissipada do barramento CC 58 por meio da operação do resistor do freio 68 (e do chopper de frenagem). Ou seja, o chopper de freio é primeiramente fechado na etapa 250, com o fechamento do chopper de freio fazendo com que potência seja subsequentemente provida ao resistor do freio 68 na etapa 252. Na etapa 252, a quantidade de potência consumida pelo conjunto de bateria 56 é subtraída da potência de retardo (restante) a ser absorvida que foi previamente calculada na etapa 246, para produzir uma quantidade modificada de potência de retardo restante que tem ainda que ser absorvida pelo sistema de freio e retardo 82 no veículo de trabalho 10, com este valor modificado sendo armazenado pelo controlador 32 à medida que o método 236 continua.
[0062] Após o consumo de potência provido pelo resistor do freio 68 na etapa 252, o método 236 continua na etapa 254 com outra determinação de se a tensão no barramento CC 58 está ainda em um nível alto. Novamente, o controlador 32 pode receber entradas do sensor de tensão 80 a respeito do nível da tensão do barramento CC na realização da etapa 254. Se for determinado na etapa 254 que a tensão no barramento CC 58 está ainda em um nível alto, o controlador 32 pode funcionar para emitir um comando de recuo, por meio do qual o torque de frenagem solicitado para o veículo de trabalho 10 é reduzido por meio da modificação do comando de torque inicial provido à(s) máquina(s) elétrica(s) 47, 49. O comando de recuo funciona para diminuir o quantidade de potência que tem que ser absorvida no veículo de trabalho 10, reduzindo a quantidade de provida ao barramento CC 58 durante o retardo do veículo de trabalho 10. Dessa forma, um comando de torque reduzido é provido à(s) máquina(s) elétrica(s) 47, 49 na etapa 256 e, na etapa 258, a redução de energia associada ao comando de torque reduzido é quantificada e subtraída da potência de retardo (restante) previamente calculada na etapa 252, para produzir uma quantidade modificada de potência de retardo restante que adicionalmente que tem ainda que ser absorvida pelo sistema de freio e retardo 82 no veículo de trabalho 10, com este valor modificado sendo armazenado pelo controlador 32 à medida que o método 236 continua.
[0063] Enquanto a tensão CC está sendo monitorada na etapa 254, e potencialmente modificada por meio de uma redução de potência nas etapas 256, 258, o método 236 continua ao longo de uma pista paralela, com uma determinação sendo feita na etapa 260 em relação se a velocidade do propulsor 42 está em um nível alto - com um alto nível de velocidade do propulsor sendo considerado uma velocidade que poderia ser distinguida como uma condição de sobrevelocidade, ou que se aproxima de uma condição de sobrevelocidade. O controlador 32 pode receber entradas do sensor de velocidade do propulsor 46 a respeito da velocidade do propulsor na realização da etapa 260. Se for determinado que a velocidade do propulsor está em um nível alto, potência adicional é dissipada por meio da modificação da operação da(s) ventoinha(s) de arrefecimento do veículo 72 na etapa 262 e/ou direcionamento de energia adicional para um ou mais acessórios do propulsor 74 no veículo de trabalho 10. Ou seja, o controlador 32 pode fazer com que a(s) ventoinha(s) de arrefecimento do veículo 72 operem a uma velocidade máxima de modo a consumir potência adicional e/ou fazer com que os acessórios do propulsor 74 extraiam potência adicional (por exemplo, o compressor HVAC para extrair mais potência, para prover resfriamento adicional do veículo). Na realização da etapa 262, o controlador 32 pode receber entradas dos sensores 76, 78 a respeito da velocidade da ventoinha de arrefecimento e do estado do acessório do propulsor para determinar uma extração de potência apropriada para a(s) ventoinha(s) de arrefecimento do veículo 72 e acessórios do propulsor 74. Na etapa 264, a quantidade de potência consumida pela(s) ventoinha(s) de arrefecimento do veículo 72 e/ou acessórios do propulsor 74 é subtraída da potência de retardo (restante) a ser absorvida que foi previamente calculada na etapa 258, para produzir uma quantidade modificada de potência de retardo restante que tem ainda que ser absorvida pelo sistema de freio e retardo 82 no veículo de trabalho 10, com este valor modificado sendo armazenado pelo controlador 32 à medida que o método 236 continua.
[0064] À medida que o método 236 continua, é feita uma determinação na etapa 266 para verificar se potência adicional tem ainda que ser absorvida para atender a potência de frenagem demandada pelo operador, isto é, se a potência de retardo total solicitada já foi absorvida pelos componentes que absorvem energia no veículo de trabalho 10.
[0065] Se for feita uma determinação na etapa 266 de que não há potência restante que exija freio e retardo adicional por meio do sistema de controle em 40, então o método 236 continua na etapa 268, onde o controlador 32 provê um comando final à(s) máquina(s) elétrica(s) 47, 49 para controlar a operação das mesmas. Mediante conclusão da etapa 268, o método 236 seria repetido em um ciclo de programa subsequente no qual o controlador 32 novamente verificaria ou receberia a demanda de torque de frenagem do operador, calcularia uma potência de retardo solicitada para a demanda de torque de frenagem e progrediria através de um esquema de alocação hierárquica de energia (etapas 238-266) para alocar a absorção de energia entre a pluralidade de componentes de freio e retardo no veículo de trabalho 10.
[0066] Se for feita uma determinação na etapa 266 de que há potência restante que requer freio e retardo adicional por meio do sistema de controle 40, então o método 236 continua na etapa 269, onde um ou mais dentre o freio motor 66 (por exemplo, escapamento freio, freio Jake) e os freios de serviço do eixo de rodas 64 são atuados ou aplicados. O freio motor 66 e os freios de serviço do eixo de rodas 64 podem ser aplicados em função da potência restante a ser retardada no veículo de trabalho 10 e, com particular atenção aos freios de serviço do eixo de rodas 64, adicionalmente em função da capacidade térmica ou temperatura dos mesmos (por exemplo, temperatura do óleo do eixo de rodas, medida pelo sensor 70). Em uma implementação, a aplicação do freio motor 66 pode ser priorizada em relação aos freios de serviço do eixo de rodas 64, uma vez que o freio motor 66 é reconhecido como um componente sem desgaste que não se degrada em resposta ao aumento do uso, em comparação com os freios de serviço do eixo de rodas 64. Na etapa 270, a quantidade de potência dissipada pelo freio motor 66 e/ou freios de serviço do eixo de rodas 64 é subtraída da potência de retardo (restante) a ser absorvida que foi previamente calculada na etapa 264, para produzir uma quantidade modificada de retardo restante potência que tem ainda que ser absorvida pelo sistema de freio e retardo 82 no veículo de trabalho 10, com este valor modificado sendo armazenado pelo controlador 32 à medida que o método 236 continua.
[0067] O método 236 continua na etapa 272, onde é feita outra determinação se a potência adicional tem ainda que ser absorvida para atender a potência de frenagem demandada pelo operador, isto é, se a potência de retardo total demandada já foi absorvida pelos componentes que absorvem energia no veículo de trabalho 10. Se não houver potência restante que requeira frenagem e retardo adicional por meio do sistema de controle 40, então o método 236 prossegue realizando a etapa 268 como previamente descrito. Por outro lado, se for feita uma determinação na etapa 272 de que há potência restante que requer frenagem e retardo adicional por meio do sistema de controle 40, então o método 236 continua na etapa 274, onde a frenagem da transmissão pode ser realizada por meio de atuação seletiva das embreagens 156, 158 na transmissão 44, como previamente descrito em relação à FIG. 2. A frenagem da transmissão pode ser aplicada em função da potência restante a ser retardada no veículo de trabalho 10 e em função da capacidade térmica na transmissão (por exemplo, temperatura do óleo da transmissão, como medida pelo sensor 48).
[0068] Mediante realização de qualquer frenagem da transmissão necessária, o método 236 pode fazer outra determinação na etapa 276 para determinar se a velocidade do propulsor 42 está ainda em um nível alto - isto é, se é igual ou próxima a uma condição de velocidade excessiva. O controlador 32 pode receber entradas do sensor 46 a respeito da rotação do propulsor durante realização da etapa 276. Se a velocidade do propulsor estiver em um nível aceitável, então o método 236 prossegue realizando a etapa 268 como previamente descrito. Por outro lado, se for determinado que a velocidade do propulsor está ainda em um nível alto, o controlador 32 pode funcionar para emitir outro comando de recuo na etapa 278, em que o torque de frenagem solicitado para o veículo de trabalho 10 é reduzido por meio de modificação adicional do torque comando provido à(s) máquina(s) elétrica(s) 47, 49, diminuindo assim a quantidade de potência que tem que ser absorvida no veículo de trabalho 10.
[0069] Mediante redução adicional no comando de torque provido à(s) máquina(s) elétrica(s) 47, 49 na etapa 278, de acordo com a necessidade, o método 236 prossegue para a etapa 268, onde o comando modificado na etapa 278 é provido à(s) máquina(s) elétrica(s) 47, 49 como um comando final. Como previamente descrito, mediante conclusão da etapa 268, o método 236 seria repetido em um ciclo de programa subsequente no qual o controlador 32 novamente verificaria ou receberia a demanda de torque de frenagem do operador, calcularia uma potência de retardo solicitada para a demanda de torque de frenagem, e progrediria através de um esquema de alocação hierárquica de energia (etapas 238-268 ou 238-278) para alocar a absorção de energia entre a pluralidade de componentes de freio e retardo no veículo de trabalho 10.
[0070] Dessa forma, o presente sistema de controle 40 provê um método eficaz para prover freio e retardo no veículo de trabalho 10 de acordo com um esquema de alocação hierárquica de energia. Em um exemplo, o sistema de controle 40 pode sequencialmente alocar energia para o conjunto de bateria 56, resistor do freio 68, ventoinhas de arrefecimento do veículo 72 (e acessórios de propulsor 74), freio motor 66, freios de serviço do eixo de rodas 64 e embreagens da transmissão 156, 158 para armazenar e dissipar o excesso de energia no veículo de trabalho 10, tal como quando em uma ladeira íngreme ou carregando uma carga útil pesada. Sozinhos, e particularmente em combinação, estes aspectos do sistema de controle 40 podem eliminar a necessidade de um retardador hidráulico em um veículo de trabalho com um sistema de acionamento elétrico híbrido e minimizar o uso de freios de serviço do eixo de rodas para permitir reduzir a velocidade do veículo de trabalho 10.
EXEMPLOS ENUMERADOS
[0071] Os exemplos seguintes são providos, os quais são numerados para facilidade de referência.
[0072] 1. É provido um sistema de controle para prover freio e retardo multicamadas em um veículo de trabalho que inclui um sistema de acionamento elétrico híbrido tendo um propulsor e uma ou mais máquinas elétricas. O sistema de controle inclui um sistema de freio e retardo configurado para dissipar energia gerada pelo movimento do veículo de trabalho, com o sistema de freio e retardo incluindo adicionalmente um resistor do freio, um freio motor e uma transmissão operável para prover freio da transmissão. O sistema de controle também inclui um controlador, incluindo uma arquitetura de processador e memória, que está operacionalmente conectada ao sistema de acionamento elétrico híbrido e ao sistema de freio e retardo. O controlador é configurado para receber uma pluralidade de entradas compreendendo uma demanda de torque de frenagem de um operador e parâmetros operacionais do sistema de acionamento elétrico híbrido e do sistema de freio e retardo, determinar uma quantidade de absorção de energia necessária no veículo de trabalho para atender demanda de torque de frenagem, e alocar a energia a ser absorvida dentro do sistema de freio e retardo de acordo com um esquema de alocação hierárquica de energia, com a energia alocada baseada na quantidade determinada de absorção de energia e nos parâmetros operacionais do sistema de acionamento elétrico híbrido e no sistema de freio e retardo.
[0073] 2. O sistema de controle do exemplo 1, em que o sistema de freio e retardo compreende adicionalmente um dispositivo de armazenamento de energia que pode ser carregado a partir da energia gerada pelo movimento do veículo de trabalho.
[0074] 3. O sistema de controle do exemplo 2, em que, durante alocação da energia de acordo com o esquema de alocação hierárquica de energia, o controlador é configurado para realizar uma primeira subtração de energia suprindo energia de carregamento ao dispositivo de armazenamento de energia e realizar uma segunda subtração de energia, após a primeira subtração de energia, suprindo energia ao resistor do freio.
[0075] 4. O sistema de controle do exemplo 3, em que o controlador é configurado para medir uma tensão em um barramento CC acoplado ao resistor do freio e ao dispositivo de armazenamento de energia após a primeira e a segunda subtrações de energia, determinar se a tensão está acima de um Limite de tensão do barramento CC, e, quando a tensão estiver acima do limiar de tensão do barramento CC, reduzir um nível da demanda de torque de frenagem.
[0076] 5. Sistema de controle de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o sistema de freio e retardo compreende adicionalmente freios de serviço do eixo de rodas e acessórios do veículo e do propulsor, os acessórios do veículo e do propulsor incluindo um ou mais de um alternador, um compressor HVAC e ventoinhas de arrefecimento do veículo.
[0077] 6. O sistema de controle do exemplo 5, em que, durante alocação da energia de acordo com o esquema de alocação hierárquica de energia, o controlador é configurado para realizar uma terceira subtração de energia, após a segunda subtração de energia, suprindo energia aos acessórios do veículo e do propulsor, e realizar uma quarta subtração de energia, após a terceira subtração de energia, dissipando energia por meio do acionamento do freio motor e dos freios de serviço do eixo de rodas.
[0078] 7. O sistema de controle do exemplo 6, em que, durante alocação da energia de acordo com o esquema de alocação hierárquica de energia, o controlador é configurado para realizar uma quinta subtração de energia, após a quarta subtração de energia, controlando a transmissão para realizar a frenagem da transmissão.
[0079] 8. O sistema de controle do exemplo 7, em que a transmissão compreende uma transmissão infinitamente variável configurada para transferir de forma seletiva a potência de um ou ambos do propulsor e uma ou mais máquinas elétricas para um eixo de saída, e em que a transmissão infinitamente variável realiza a frenagem da transmissão engatando de forma seletiva uma pluralidade de embreagens na transmissão infinitamente variável.
[0080] 9. O sistema de controle do exemplo 3, em que o controlador é configurado para determinar se o dispositivo de armazenamento de energia tem alguma capacidade de carregamento disponível, realizar a primeira subtração de energia suprindo energia de carregamento para o dispositivo de armazenamento de energia quando houver capacidade de carregamento disponível, e saltar a primeira subtração de energia se não houver capacidade de carga disponível.
[0081] 10. O sistema de controle do exemplo 2, em que os parâmetros operacionais compreendem pelo menos alguns dentre velocidade do propulsor, temperatura do óleo do eixo de rodas, temperatura do óleo da transmissão, tensão do barramento CC, estado de carga do dispositivo de armazenamento de energia, velocidade de saída da transmissão, engrenagem da transmissão, estado dos acessórios do propulsor e velocidade da ventoinha de arrefecimento.
[0082] 11. O sistema de controle do exemplo 1, em que a alocação da energia a ser absorvida de acordo com o esquema de alocação hierárquica de energia provê proteção de sobrevelocidade ao propulsor.
[0083] 12. O sistema de controle do exemplo 1, em que o esquema de alocação hierárquica de energia é um esquema de controle iterativo, com uma pluralidade de ciclos de programa sendo realizados pelo controlador.
[0084] 13. Um veículo de trabalho inclui um trem de acionamento incluindo um propulsor, uma ou mais e máquinas elétricas, e uma transmissão para transferir de forma seletiva a potência de pelo menos um dentre o propulsor e uma ou mais máquinas elétricas para um eixo de saída. O veículo de trabalho também inclui um sistema de freio e retardo configurado para dissipar energia gerada pelo movimento do veículo de trabalho, com o sistema de freio e retardo tendo um resistor do freio, um freio motor e um freio da transmissão provido pela transmissão. O veículo de trabalho inclui adicionalmente um controlador, incluindo uma arquitetura de processador e memória, em comunicação com o trem de acionamento e o sistema de freio e retardo. O controlador é configurado para receber uma pluralidade de entradas compreendendo uma demanda de torque de frenagem e parâmetros operacionais do trem de acionamento e do sistema de freio e retardo, determinar uma quantidade de absorção de energia necessária no veículo de trabalho para atender a demanda de torque de frenagem e alocar o energia a ser absorvida no sistema de freio e retardo de acordo com um esquema de alocação hierárquica de energia, sendo a energia alocada com base na quantidade determinada de absorção de energia e nos parâmetros operacionais do trem de acionamento e do sistema de freio e retardo.
[0085] 14. O veículo de trabalho do exemplo 13, em que o sistema de freio e retardo compreende adicionalmente um dispositivo de armazenamento de energia configurado para extrair energia como parte do esquema de alocação hierárquica de energia.
[0086] 15. O veículo de trabalho do exemplo 14, em que, durante alocação da energia de acordo com o esquema de alocação hierárquica de energia, o controlador é configurado para atribuir uma prioridade mais alta ao armazenamento de energia, e uma prioridade mais alta seguinte para engatar componentes de não desgaste do sistema de freio e retardo para dissipar energia.
CONCLUSÃO
[0087] O exposto dessa forma proveu um sistema de controle para prover freio e retardo multicamadas em um veículo de trabalho que inclui um sistema de acionamento elétrico híbrido. O sistema de controle implementa um esquema de alocação hierárquica de energia para armazenar e dissipar de forma seletiva energia gerada pelo movimento do veículo de trabalho, com o sistema de controle alocando energia entre uma série de componentes de armazenamento de energia, frenagem e retardo no veículo de trabalho. O esquema de alocação hierárquica de energia prioriza a divisão da energia entre os componentes de armazenamento de energia, freio e retardo para maximizar o uso dessa energia e minimizar o desgaste do componente que pode resultar das ações de freio e retardo. A frenagem e o retardo são obtidos no veículo de trabalho sem o uso de um retardador hidráulico, mas com o sistema de controle em vez disso alocando energia do veículo de trabalho dentre uma série de componentes que absorvem energia que podem incluir um conjunto de bateria, resistor do freio, freio motor, freios de serviço do eixo de rodas, ventoinhas de arrefecimento e outros acessórios do propulsor, ainda também dissipando energia por meio do atrito do propulsor e frenagem da transmissão.
[0088] Como usado no presente documento, as formas singulares "um", ”uma” e "o”, “a” destinam-se a incluir as formas plurais igualmente, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Será adicionalmente compreendido que os termos "compreende" e/ou "compreendendo", 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.
[0089] A descrição da presente descrição foi apresentada para efeitos de ilustração e descrição, mas não se destina a ser exaustiva ou limitada à descrição na forma descrita. Muitas modificações e variações serão evidenciadas aos aqueles versados na técnica sem se afastar do escopo e do espírito da descrição. Modalidades explicitamente referenciadas no presente documento foram escolhidas e descritas para explicar melhor os princípios da descrição e sua aplicação prática, e permitir que outros versados na técnica compreendam a descrição e reconheçam muitas alternativas, modificações e variações do(s) exemplo(s) descrito(s). Dessa forma, várias modalidades e implementações além das explicitamente descritas estão dentro do escopo das reivindicações seguintes.

Claims (15)

  1. Sistema de controle (40) para prover freio e retardo multicamadas em um veículo de trabalho (10) que inclui um sistema de acionamento elétrico híbrido (84) tendo um propulsor (42) e uma ou mais máquinas elétricas (47, 49), o sistema de controle (40) caracterizado pelo fato de que compreende:
    um sistema de freio e retardo (82) configurado para dissipar energia gerada pelo movimento do veículo de trabalho (10), o sistema de freio e retardo (82) compreendendo um resistor do freio (68), um freio motor (66) e uma transmissão (44) operável para prover frenagem da transmissão; e
    um controlador (32), incluindo um processador (32a) e arquitetura de memória (32b), operacionalmente conectado ao sistema de acionamento elétrico híbrido (84) e ao sistema de freio e retardo (82), o controlador (32) configurado para:
    receber uma pluralidade de entradas compreendendo uma demanda de torque de frenagem de um operador e parâmetros operacionais do sistema de acionamento elétrico híbrido (84) e o sistema de freio e retardo (82);
    determinar uma quantidade de absorção de energia necessária no veículo de trabalho (10) para atender a demanda de torque de frenagem; e
    alocar a energia a ser absorvida dentro do sistema de freio e retardo (82) de acordo com um esquema de alocação hierárquica de energia, com a energia alocada com base na quantidade determinada de absorção de energia e nos parâmetros operacionais do sistema de acionamento elétrico híbrido (84) e o sistema de freio e retardo (82).
  2. Sistema de controle (40) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de freio e retardo (82) compreende adicionalmente um dispositivo de armazenamento de energia (56) que pode ser carregado a partir da energia gerada pelo movimento do veículo de trabalho (10).
  3. Sistema de controle (40) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que, durante alocação da energia de acordo com o esquema de alocação hierárquica de energia, o controlador (32) é configurado para:
    realizar uma primeira subtração de energia suprindo energia de carregamento ao dispositivo de armazenamento de energia (56); e
    realizar uma segunda subtração de energia, após a primeira subtração de energia, suprindo energia ao resistor do freio (68).
  4. Sistema de controle (40) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o controlador (32) é configurado para:
    medir uma tensão em um barramento CC (58) no veículo de trabalho (10) após a primeira e segunda subtrações de energia, o barramento CC (58) eletricamente acoplado ao resistor do freio (68) e ao dispositivo de armazenamento de energia (56);
    determinar se a tensão está acima de um limiar de tensão do barramento CC; e,
    quando a tensão estiver acima do limiar de tensão do barramento CC, reduzir um nível da demanda de torque de frenagem.
  5. Sistema de controle (40) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o sistema de freio e retardo (82) compreende adicionalmente freios de serviço do eixo (64) e acessórios de propulsor (74), os acessórios de propulsor (74) incluindo um ou mais de um alternador, um compressor HVAC e ventoinhas de arrefecimento de veículos.
  6. Sistema de controle (40) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que, durante alocação da energia de acordo com o esquema de alocação hierárquica de energia, o controlador (32) é configurado para:
    realizar uma terceira subtração de energia, após a segunda subtração de energia, suprindo energia aos acessórios do propulsor (74); e
    realizar uma quarta subtração de energia, após a terceira subtração de energia, dissipando energia por meio da atuação do freio motor (66) e dos freios de serviço do eixo de rodas (64).
  7. Sistema de controle (40) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que, durante alocação da energia de acordo com o esquema de alocação hierárquica de energia, o controlador (32) é configurado para realizar uma quinta subtração de energia, após a quarta subtração de energia, controlando a transmissão (44) para realizar a frenagem da transmissão.
  8. Sistema de controle (40) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a transmissão (44) compreende uma transmissão infinitamente variável (44) configurada para transferir de forma seletiva a potência de um ou ambos do propulsor (42) e de uma ou mais máquinas elétricas (47, 49) para um eixo de saída (94), e em que a transmissão infinitamente variável (44) realiza a frenagem da transmissão engatando de forma seletiva uma pluralidade de embreagens na transmissão infinitamente variável (44).
  9. Sistema de controle (40) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o controlador (32) é configurado para:
    determinar se o dispositivo de armazenamento de energia (56) tem alguma capacidade de carga disponível;
    realizar a primeira subtração de energia provendo energia de carregamento ao dispositivo de armazenamento de energia (56) quando houver capacidade de carregamento disponível; e
    saltar a primeira subtração de energia se não houver capacidade de carregamento disponível.
  10. Sistema de controle (40) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os parâmetros operacionais compreendem pelo menos alguns dentre velocidade do propulsor, temperatura do óleo do eixo de rodas, temperatura do óleo da transmissão, tensão do barramento CC, estado de carga do dispositivo de armazenamento de energia, velocidade de saída da transmissão, engrenagem da transmissão, estado do acessório do propulsor e velocidade da ventoinha de arrefecimento.
  11. Sistema de controle (40) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a alocação da energia a ser absorvida de acordo com o esquema de alocação hierárquica de energia provê proteção de sobrevelocidade ao propulsor (42).
  12. Sistema de controle (40) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o esquema de alocação hierárquica de energia é um esquema de controle iterativo, com uma pluralidade de ciclos de programa sendo realizados pelo controlador (32).
  13. Veículo de trabalho (10), caracterizado pelo fato de que compreende:
    um trem de acionamento (84) incluindo um propulsor (42), uma ou mais máquinas elétricas (47, 49) e uma transmissão (44) para transferir de forma seletiva a potência de pelo menos um dentre os motores (42) e uma ou mais máquinas elétricas (47, 49) para um eixo de saída (94); e
    um sistema de freio e retardo (82) configurado para dissipar energia gerada pelo movimento do veículo de trabalho (10), o sistema de freio e retardo (82) compreendendo um resistor do freio (68), um freio motor (66) e frenagem da transmissão provida pela transmissão (44); e
    um controlador (32), incluindo um processador (32a) e arquitetura de memória (32b), em comunicação com o trem de acionamento (84) e o sistema de freio e retardo (82), o controlador (32) configurado para: receber uma pluralidade de entradas compreendendo uma demanda de torque de frenagem e parâmetros operacionais do trem de acionamento (84) e do sistema de freio e retardo (82);
    determinar uma quantidade de absorção de energia necessária no veículo de trabalho (10) para atender a demanda de torque de frenagem; e
    alocar a energia a ser absorvida dentro do sistema de freio e retardo (82) de acordo com um esquema de alocação hierárquica de energia, com a energia alocada baseada na quantidade determinada de absorção de energia e os parâmetros operacionais do trem de acionamento (84) e da frenagem e sistema de retardo (82).
  14. Veículo de trabalho (10) de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o sistema de freio e retardo (82) compreende adicionalmente um dispositivo de armazenamento de energia (56) configurado para extrair energia como parte do esquema de alocação hierárquica de energia.
  15. Veículo de trabalho (10) de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que, durante alocação da energia de acordo com o esquema de alocação hierárquica de energia, o controlador (32) é configurado para atribuir uma prioridade mais alta ao armazenamento de energia, e uma prioridade mais alta seguinte aos componentes de não desgaste do sistema de freio e retardo (82) para dissipar energia.
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