BR202023021552U2 - Veículo elétrico tendo um motor de acionamento elétrico, um eixo de transmissão acionado pelo referido motor de acionamento elétrico, dois ou mais conjuntos de bateria e um dispositivo de autocarregamento - Google Patents
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Abstract
A invenção refere-se a um veículo elétrico (10) tendo um chassi (11) montado sobre rodas (12), um motor de acionamento elétrico (13), um eixo de transmissão (16) acionado pelo referido motor de acionamento elétrico (13), dois ou mais conjuntos de bateria (14, 15) para alimentar o referido motor de acionamento elétrico (13) e um dispositivo de autocarregamento (22, 24). O dispositivo de autocarregamento (22, 24) compreende pelo menos uma unidade geradora de potência (22), para converter a energia cinética do veículo elétrico (10) em energia elétrica, e uma unidade de gerenciamento de carga (24), para determinar constantemente o estado de carga do conjunto de bateria (14, 15) que está alimentando o motor de acionamento elétrico (13) e, se necessário, para comutar o conjunto de bateria descarregado com um conjunto de bateria carregado e carregar o conjunto de bateria descarregado.
Description
[0001] A presente invenção refere-se geralmente ao campo técnico de veículos elétricos e, particularmente, diz respeito a um veículo elétrico alimentado por bateria equipado com um dispositivo de carregamento de bateria.
[0002] Os veículos elétricos alimentados por bateria são bem conhecidos na técnica e estão atraindo interesse consistente como um meio alternativo de transporte para veículos com motores de combustão interna, em resposta ao aumento do custo do combustível e à preocupação na redução de emissões nocivas e de gases de efeito estufa para a atmosfera.
[0003] No entanto, devido à capacidade limitada das baterias como fonte de energia e à grande energia consumida pelo próprio veículo elétrico, o alcance de um veículo elétrico alimentado por bateria é geralmente menor do que o de um veículo convencional com um motor de combustão interna de potência equivalente e, portanto, o veículo elétrico pode exigir recarga frequente das baterias. O uso de um veículo elétrico alimentado por bateria é, portanto, inconveniente, especialmente para viagens de longa distância, pois pode ser necessário fazer várias paradas em estações de carregamento. Ademais, as baterias atuais para veículos elétricos geralmente têm baixas taxas de carregamento e, para cada hora de carregamento, tipicamente em uma estação de carregamento de estacionamento residencial ou público com uma potência nominal de 11 a 22 kW, o aumento no alcance do veículo elétrico é tipicamente inferior a 100 km. Pelas razões acima, os veículos elétricos alimentados a bateria são geralmente mais adequados como meio de transporte nas cidades ou para distâncias curtas.
[0004] Uma solução bem conhecida para o problema do carregamento de baterias de um veículo elétrico alimentado por bateria é usar a energia cinética do próprio veículo enquanto em movimento para carregar as baterias. Esta solução oferece um meio eficaz e gratuito de carregar as baterias e, portanto, de aumentar o alcance do veículo elétrico, reduzindo assim a frequência de paradas nas estações de carregamento.
[0005] Um veículo elétrico alimentado por bateria que adota esta solução é divulgado, por exemplo, no pedido de patente internacional publicado WO 2020/018007 A1. De acordo com este pedido de patente anterior, o veículo elétrico é equipado com um dispositivo de autocarregamento que consiste em um par de dínamos, cada um dos quais carrega automaticamente um conjunto correspondente de baterias e um dispositivo de controle eletrônico que transfere a energia das baterias para um motor elétrico do veículo. Sempre que a carga das baterias atingir 7585%, o dispositivo de controle eletrônico pode transferir a energia elétrica produzida pelos dínamos diretamente para o motor de acionamento elétrico do veículo.
[0006] O dispositivo de autocarregamento de bateria deste veículo elétrico conhecido tem a desvantagem de que os dois conjuntos de bateria são recarregados ao mesmo tempo e, uma vez que o carregamento de cada conjunto de bateria deve ser gerenciado individualmente, isso requer que cada conjunto de bateria seja equipado com seu próprio sistema de gerenciamento de carga. Consequentemente, um dispositivo de autocarregamento do tipo descrito acima tem a desvantagem de ser complexo e caro.
[0007] O objetivo da presente invenção, portanto, é fornecer a um veículo elétrico alimentado por bateria um dispositivo de autocarregamento de bateria que permita que o alcance do veículo seja aumentado de forma mais simples e a um custo menor em comparação com outros dispositivos de autocarregamento conhecidos na técnica.
[0008] Mais particularmente, este objetivo é alcançado por um veículo elétrico tendo um chassi montado sobre rodas, um motor de acionamento elétrico, um eixo de transmissão acionado pelo referido motor de acionamento elétrico, dois ou mais conjuntos de bateria para alimentar o referido motor de acionamento elétrico e um dispositivo de autocarregamento, em que o referido dispositivo de autocarregamento compreende pelo menos uma unidade geradora de potência para converter a energia cinética do veículo elétrico em energia elétrica, e uma unidade de gerenciamento de carga para determinar constantemente o estado de carga do conjunto de bateria que alimenta o motor de acionamento elétrico e, se necessário, para comutar um conjunto de bateria descarregada com um conjunto de bateria carregada e carregar o conjunto de bateria descarregada.
[0009] Uma vez que pelo menos dois conjuntos de bateria estão instalados no chassi do veículo e a unidade de gerenciamento de carga está equipada com um dispositivo de comutação, a invenção permite um ciclo otimizado de carga e descarga alternadas dos conjuntos de bateria, o que não apenas garante uma condução ininterrupta do veículo elétrico, mas também aumenta o alcance do veículo elétrico e evita as desvantagens técnicas associadas ao carregamento de veículos elétricos em estações de carregamento.
[0010] Ademais, uma vez que os conjuntos de bateria operam alternadamente, apenas um conjunto de bateria está sendo carregado a qualquer momento e, portanto, apenas uma unidade de gerenciamento de carga é necessária para gerenciar e controlar o carregamento dos conjuntos de bateria, o que simplifica a estrutura e reduz o custo do dispositivo de autocarregamento.
[0011] A presente invenção será agora descrita em mais detalhes com referência a uma modalidade exemplificativa, e não limitativa, da mesma ilustrada nos desenhos anexos, cuja única ilustração é uma vista esquemática da estrutura do veículo elétrico alimentado por bateria de acordo com a invenção. Embora um veículo elétrico de quatro rodas seja ilustrado no desenho, entende-se que a invenção se aplica igualmente a veículos de três rodas.
[0012] Com referência à ilustração no desenho, um veículo elétrico alimentado por bateria de acordo com a presente invenção é geralmente indicado no mesmo pelo numeral 10. O veículo compreende um chassi ou armação 11 montado nas rodas 12, um motor de acionamento elétrico 13 e dois ou mais conjuntos de bateria 14 e 15. O motor de acionamento elétrico 13 é montado de forma fixa no chassi 11 e seu eixo de acionamento está operacionalmente conectado a um eixo de transmissão central 16. O eixo de transmissão 16, por sua vez, é operativamente conectado em suas extremidades a um diferencial dianteiro 17 e um diferencial traseiro 18, respectivamente, para transmitir o movimento do eixo de transmissão para os eixos dianteiro e traseiro do veículo, geralmente indicados pelos números 19 e 20, respectivamente. Obviamente, o veículo elétrico 10 está equipado com um volante e outros componentes mecânicos de controle e direção, mas estes são conhecidos por um técnico versado na técnica e, portanto, não requerem uma descrição detalhada.
[0013] Um dispositivo de recuperação e transmissão 21 é conectado ao eixo de transmissão 16 para recuperar o movimento do eixo de transmissão 16 e transmiti-lo para um ou mais conjuntos de dínamo 22, cada um compreendendo um ou mais dínamos 23. Este dispositivo de recuperação e transmissão 21 geralmente inclui um sistema de engrenagens e outros meios adequados para recuperar o movimento rotativo do eixo de transmissão 16 e transmiti-lo para os conjuntos de dínamo 22. O número, tamanho e potência dos dínamos 23 instalados em cada conjunto de dínamo 22 é determinado de acordo com a quantidade de energia a ser produzida, ou seja, como ficará mais claro a seguir, de acordo com a potência necessária para garantir a recarga de um único conjunto de bateria 14, 15 do veículo.
[0014] Na modalidade exemplar da invenção descrita neste documento, o veículo 10 está equipado com dois conjuntos de bateria 14, 15, mas é evidente que os conjuntos de bateria também podem ser mais do que dois. Ao descrever a invenção, será feita referência a seguir ao caso mais simples de um veículo elétrico com dois conjuntos de bateria, conforme ilustrado no desenho.
[0015] Os conjuntos de dínamo 22 são conectados a uma única unidade de gerenciamento de carga 24 que seleciona o conjunto de bateria 14, 15 a ser colocado sob carga, com base em uma determinação constante do estado de carga do conjunto de bateria 14, 15 que, a qualquer momento, está alimentando o motor de acionamento elétrico 13. Quando a unidade de gerenciamento de carga 24 detecta que o conjunto de bateria 14, 15 que, no momento, está alimentando o motor de acionamento elétrico 13 atingiu seu limite mínimo de descarga, ela comuta entre os dois conjuntos de bateria, desconectando o conjunto de bateria descarregado, por exemplo, o conjunto de bateria 14 do motor de acionamento elétrico 13, e conectando-o ao conjunto de dínamo 22, e conectando, ao mesmo tempo, o conjunto de bateria carregado, neste exemplo, o conjunto de bateria 15 ao motor de acionamento elétrico 13. Desta forma, a unidade de gerenciamento de carga 24 é capaz de garantir uma fonte de alimentação ininterrupta para o motor de acionamento elétrico 13.
[0016] Quando o conjunto de bateria 14 sob carga completou seu ciclo de carregamento, a unidade de gerenciamento de carga 24 interrompe o carregamento do conjunto de bateria 14, desconectando-o do conjunto de dínamo 22 e define o conjunto de bateria 14 para conexão ao motor de acionamento elétrico 13 do veículo. Ao mesmo tempo, a unidade de gerenciamento de carga 24 desconecta o outro conjunto de bateria 15 que, até então, estava alimentando o motor de acionamento elétrico 13 e o conecta ao conjunto de dínamo 22 para que possa ser recarregado e conecta o conjunto de bateria carregado 14 ao motor de acionamento elétrico 13.
[0017] Ao repetir o ciclo descrito acima, é possível ter um conjunto de bateria alimentando o motor de acionamento elétrico do veículo 13 a qualquer momento, enquanto o outro conjunto de bateria está sob carga. Desta forma, há um ciclo de fases alternadas de carga e descarga dos dois conjuntos de bateria 14, 15. Deve-se notar que, uma vez que os conjuntos de bateria 14, 15 operam alternadamente, apenas um conjunto de bateria 14, 15 está sendo carregado a qualquer momento e, portanto, uma única unidade de gerenciamento de carga 24 é suficiente para gerenciar e controlar o carregamento dos conjuntos de bateria 14, 15. Isso simplifica a estrutura e reduz o custo do dispositivo de carregamento.
[0018] Os conjuntos de bateria 14, 15 e os conjuntos de dínamo 22 são dimensionados para garantir que cada conjunto de bateria seja carregado dentro do tempo médio de descarga do conjunto de bateria que está alimentando o motor de acionamento elétrico 13, conforme determinado sob condições de uso normal do veículo elétrico. Desta forma, a descarga e recarga alternadas dos dois conjuntos de bateria do veículo garantem uma condução contínua de longa distância do veículo elétrico. Cada conjunto de bateria pode ser formado por baterias de chumbo-ácido, baterias de íons de lítio ou baterias de níquel-hidrogênio.
[0019] Esta descrição dá apenas um exemplo da modalidade preferencial da invenção e não deve ser entendida em um sentido limitante. Um versado na técnica pode fazer várias modificações e adições à modalidade descrita neste documento, sem se afastar do escopo das reivindicações anexas.
Claims (5)
1. Veículo elétrico (10) tendo um chassi (11) montado sobre rodas (12), um motor de acionamento elétrico (13), um eixo de transmissão (16) acionado pelo referido motor de acionamento elétrico (13), dois ou mais conjuntos de bateria (14, 15) para alimentar o referido motor de acionamento elétrico (13) e um dispositivo de autocarregamento (22, 24), caracterizados pelo fato de que o referido dispositivo de autocarregamento (22, 24) compreende pelo menos uma unidade geradora potência (22) para converter a energia cinética do veículo elétrico (10) em energia elétrica, e uma unidade de gerenciamento de carga (24) para determinar constantemente o estado de carga do conjunto de bateria (14, 15) que está alimentando o motor de acionamento elétrico (13) e, se necessário, para comutar o conjunto de bateria descarregado com um conjunto de bateria carregado e carregar o conjunto de bateria descarregado.
2. Veículo elétrico (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida unidade geradora de potência (22) compreende dois ou mais dínamos (23) que são acionados por um dispositivo de recuperação e transmissão (21) para recuperar e transmitir o movimento rotativo do referido eixo de transmissão (16) do veículo elétrico.
3. Veículo elétrico (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o referido dispositivo de recuperação e transmissão (21) compreende um sistema de engrenagens e outros meios adequados para recuperar o movimento rotativo do eixo de transmissão (16) e transmiti-lo aos referidos dínamos (23).
4. Veículo elétrico (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as referidas unidades geradoras de potência (22) são dimensionadas para garantir que cada conjunto de bateria (14, 15) seja carregado dentro do tempo médio de descarga do conjunto de bateria (14, 15) que está alimentando o motor de acionamento elétrico (13), determinado em condições de uso normal do veículo elétrico (10).
5. Veículo elétrico (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada conjunto de bateria (14, 15) é formado por baterias de chumbo-ácido, baterias de íons de lítio ou baterias de níquel- hidrogênio.
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