[001 ] A presente invenção refere-se aos dispositivos e processos para otimizar o consumo de veículos com propulsão elétrica que são munidos de grupos geradores embarcados.

[002] Certos veículos de trabalho pesado incluem equipamentos elé- tricôs ou propulsão elétrica e embarcam um grupo gerador para fornecer a energia elétrica para alimentar esses equipamentos ou propulsão.

Descrição do estado da técnica

[003] O documento WO04089674 descreve um veículo de mineração que inclui um gerador de energia elétrica, com motor à combustão, para ali- mentar as ferramentas elétricas do veículo. Quando o veículo está parado, o gerador de energia elétrica está parado e as ferramentas são alimentadas por bateria. Para limitar o consumo da energia da bateria e, portanto, para diferir o momento em que será necessário ligar de novo o gerador, certos equipamentos elétricos são desligados, por exemplo, os faróis, certos senso- res, motores elétricos e atuadores.

Breve descrição da invenção

[004] O propósito da presente invenção é de melhorar os processos e os dispositivos conhecidos.

[005] Com efeito, a invenção está relacionada a um processo de con- trole de um dispositivo de desligamento e partida para o motor à combustão de um grupo gerador embarcado em um veículo pesado com propulsão elétrica. O processo compreende as seguintes etapas, se as condições de desligamento do motor à combustão estiverem verificadas:

[006] - interromper o barramento de alimentação que conecta o grupo gerador à propulsão elétrica;

[007] - desligar o motor à combustão. [008] Outro objeto da invenção é um dispositivo de desligamento e partida para o motor à combustão de um grupo gerador embarcado em um veículo pesado com propulsão elétrica. O dispositivo compreende:

[009] - uma unidade de controle de desligamento e partida;

[0010] - uma chave de potência controlada pela unidade de controle de desligamento e partida e posicionada no barramento de alimentação do veículo, entre o grupo gerador e a propulsão elétrica.

[001 1 ] A invenção permite a utilização de um dispositivo de desligamento e partida em um veículo cuja propulsão é elétrica. Nos veículos pesa- dos, as grandes dimensões dos grupos geradores e das propulsões elétricas impedem em geral qualquer flexibilidade no uso do grupo gerador e por isso, os veículos pesados com propulsão elétrica do estado da técnica não usam dispositivos de desligamento e partida automáticos do motor à combustão do grupo gerador.

[0012] A invenção permite uma máxima segurança operacional no desligamento automático do motor à combustão do gerador, interrompendo automaticamente o barramento de alimentação antes do desligamento do motor. Esta operação de interromper o barramento de alimentação é realizada pelo dispositivo de desligamento e partida, sem necessidade de intervenção do motorista do veículo.

[0013] Características preferidas que podem complementar o processo ou o dispositivo de acordo com a invenção são indicadas a seguir. O processo ou o dispositivo podem incluir uma dessas características ou um conjunto dessas características combinadas.

[0014] O barramento de alimentação é interrompido entre um retificador pertencendo ao grupo gerador e um inversor pertencendo à propulsão elétrica.

[0015] O barramento de alimentação é interrompido por meio de um comutador controlado pelo dispositivo de desligamento e partida.

[0016] O comutador é uma chave de potência.

[0017] O comutador é um circuito eletroeletrônico de controle de fluxo de potência. [0018] Durante a etapa de interromper o barramento de alimentação, o grupo gerador é conectado a uma carga resistiva.

[0019] O barramento de alimentação é interrompido por meio de um comutador que, em uma só operação, interrompe o barramento de alimenta- ção e conecta o grupo gerador à carga resistiva.

[0020] O processo compreende as seguintes etapas, se as condições de desligamento do motor à combustão estiverem verificadas:

[0021 ] - ligar o motor à combustão;

[0022] - reconectar o barramento de alimentação entre o grupo gerador e a propulsão elétrica.

[0023] O dispositivo inclui ainda um barramento secundário conectado à chave de potência de modo que o grupo gerador possa ser conectado ao barramento secundário em lugar de ser conectado à propulsão elétrica.

[0024] O barramento secundário inclui uma carga resistiva.

Descrição resumida das figuras

[0025] A invenção é pormenorizada abaixo pela descrição de uma concretização preferida, exemplificada pelas figuras, nas quais:

[0026] - a figura 1 é uma vista lateral de um veículo pesado incluindo um dispositivo de desligamento e partida de acordo com a invenção;

[0027] - a figura 2 ilustra os componentes do dispositivo de desligamento e partida do veículo da figura 1 ;

[0028] - a figura 3 ilustra a cadeia de propulsão do veículo da figura 1 ;

[0029] - as figuras 4 e 5 são detalhes alternativos da figura 3.

Descrição detalhada das figuras

[0030] A figura 1 fornece um exemplo de veículo implementando a invenção. Nesta concretização, o veículo 1 é um veículo de trabalho pesado utilizado para transportar importantes cargas.

[0031 ] Neste exemplo ilustrativo, o veículo 1 é um veículo à propulsão elétrica de transporte de carga. O veículo 1 é munido de uma caçamba 2 e de uma cabine 3 para o motorista. Tal veículo pode ser usado para transportar significativas quantidades de material de trabalho em áreas como, por exemplo, a mineração, a agricultura ou a construção civil. [0032] O veículo 1 é um veículo elétrico cuja propulsão é realizada com um motor elétrico 8. O motor elétrico 8 pode ser um motor único acoplado no eixo traseiro ou dianteiro do veículo 1 , um conjunto de motores elétricos, motores elétricos integrados nas rodas do veículo, ou qualquer outro tipo de propulsão elétrica.

[0033] Para alimentar com energia elétrica o motor elétrico 8, o veículo 1 embarca um grupo gerador 5 que inclui um motor à combustão 4.

[0034] Com o propósito de reduzir o consumo de combustível do grupo gerador 5, o motor à combustão 4 dele é munido de um dispositivo de desli- gamento e partida capaz de desligar o motor 4 quando o veículo 1 está parado e não precisa alimentar o motor elétrico 8, e de ligar novamente o motor 4 quando o veículo 1 necessita movimentar-se e necessita consequentemente da energia elétrica do grupo gerador 5.

[0035] A figura 2 ilustra a arquitetura do dispositivo de desligamento e partida 10 e a sua relação com outros elementos do veículo 1 . Em um primeiro quadro tracejado 9, aparecem outros elementos do veículo 1 e em um segundo quadro tracejado 10, aparecem os elementos do dispositivo de desligamento e partida.

[0036] O veículo 1 inclui uma unidade de controle de motor ("Engine Control Unit") 1 1 e uma unidade de controle de veículo ("Machine Control Unit") 12 conectadas cada uma respectivamente a um conjunto de sensores de motor 13 e a um conjunto de sensores de veículo 14.

[0037] De maneira usual, a unidade de controle de motor 1 1 está conectada a sensores tais como: sensores de temperatura, sensores de rota- ção, de nível de lubrificante, etc. de modo a gerenciar o funcionamento do motor à combustão 4.

[0038] A unidade de controle de veículo 12 está conectada a sensores tais como: sensores de presença de motorista, sensores de porta, sensores de freios, etc. de modo a gerenciar o funcionamento do veículo 1 , com exce- ção do motor à combustão 4. [0039] A unidade de controle de motor 1 1 e a unidade de controle de veículo 12 estão conectadas por meio de uma rede de dados15, que pode ser, por exemplo, uma rede CAN (Controlled Area Network).

[0040] O veículo inclui ainda um motor de arranque 16 para a partida do motor à combustão 4 e uma entrada de sinal de ignição 17, que usualmente é uma chave localizada no painel e acessível para o motorista. Quando o motorista aciona o sinal de ignição 17, o motor de arranque 16 é acionado e a unidade de controle de motor 1 1 controla a partida do motor à combustão 4.

[0041 ] O dispositivo de desligamento e partida 10 compreende uma unidade de controle de desligamento e partida 18 que é uma unidade eletrô- nica prevista para controlar as funções do dispositivo de desligamento e partida 10, ou seja, capaz de: verificar quando as condições estão reunidas para um desligamento automático do motor à combustão 4 e proceder a esse desligamento automático; e verificar quando as condições estão reunidas para uma partida automática do motor à combustão 4 e proceder com essa partida automática.

[0042] As condições para um desligamento automático do motor à combustão são um conjunto de condições incluindo, por exemplo, o veículo parado, o seletor de marcha em posição de ponto morto, o freio de estacionamento ativado. No caso de essas condições estarem todas satisfeitas, a unidade de controle de desligamento e partida 18 procede com o desligamento automático do motor à combustão 4 do grupo gerador 5.

[0043] A unidade de controle de desligamento e partida 18 está conec- tada à rede de dados 15 do veículo 1 de modo que possa se comunicar com a unidade de controle de motor 1 1 e a unidade de controle de veículo 12, e assim dispor de todas as informações dos sensores relacionados.

[0044] A unidade de controle de desligamento e partida 18 está também conectada a um conjunto de sensores adicionais 21 do veículo que são úteis para a função de desligamento e partida tais como, por exemplo, um sensor da bateria de partida do motor à combustão 4, para monitorar a carga dessa bateria, que é necessária para a partida do motor à combustão 4. [0045] Opcionalmente, a unidade de controle de desligamento e partida 18 inclui uma conexão 19 com o sinal de ignição 17 e/ou uma conexão 20 com o motor de arranque 16. Segundo essa opção, o dispositivo de desligamento e partida 10 pode ser fornecido como um kit para montagem em um veículo existente, cujo grupo gerador 5 é desprovido da função de desligamento e partida automáticos. Esse kit pode assim ser instalado e conectado no veículo existente, a conexão 19 com o sinal de ignição 17 e a conexão 20 com o motor de arranque 16 permitindo ao dispositivo de desligamento e partida 10 acionar a partida do motor à combustão 4.

[0046] A unidade de controle de desligamento e partida 18 está também conectada a um comutador 22 que é adaptado à alta potência elétrica. O comutador 22 pode assim ser controlado pela unidade de controle de desligamento e partida 18. O posicionamento do comutador 22 no veículo está descrito abaixo.

[0047] O comutador pode ser, por exemplo, um comutador físico tal como uma chave de potência ou um comutador eletrônico tal como um circuito eletroeletrônico de controle de fluxo de potência.

[0048] Alternativamente, a unidade de controle de desligamento e partida 18 pode controlar o comutador 22 por meio de outra unidade eletrônica intermediária.

[0049] A figura 3 representa esquematicamente a cadeia de propulsão do veículo 1 . Essa cadeia de propulsão compreende o grupo gerador 5 e uma propulsão elétrica 23 conectados por um barramento de alimentação 24.

[0050] O grupo gerador 5 inclui o motor à combustão 4 e um retificador 6. O motor à combustão 4 é munido de um alternador que produz corrente elétrica alternada. O retificador converte essa corrente elétrica alternada em corrente contínua que fica disponibilizada no barramento de alimentação 24, que no presente exemplo é um barramento de alimentação contínua.

[0051 ] A propulsão elétrica 23 inclui o motor elétrico 8 e um inversor 7 conectado ao barramento de alimentação 24. A partir da corrente contínua disponível no barramento de alimentação 24, o inversor 7 produz uma cor- rente alternada adaptada ao comando do motor elétrico 8, que é, por exemplo, um motor trifásico.

[0052] A chave de potência 22 descrita acima está posicionada no barramento de alimentação 24, ou seja, entre o grupo gerador 5 e a propulsão elétrica 23.

[0053] Uma carga resistiva 25 está também conectada â chave de potência 22 por meio de um barramento secundário 26.

[0054] As figuras 4 e 5 mostram mais em detalhe as funcionalidades da chave de potência 22. A chave de potência 22 é um comutador bipolar de três vias. O barramento de alimentação 24 está conectado a duas dessas vias e o barramento secundário 26 está conectado à terceira via.

[0055] Na posição da figura 4, a chave de potência 22 conecta o barramento de alimentação 24 de modo que ele não seja interrompido entre a saída do retificador 6 e a entrada do inversor 7.

[0056] Na posição da figura 5, a chave de potência 22 conecta o barramento de alimentação 24 ao barramento secundário 26 de modo que o barramento de alimentação 24 fica interrompido. O retificador 6 não está mais conectado ao inversor 7, mas à carga resistiva 25.

[0057] A carga resistiva 25 é um banco de resistores de alta potência dimensionados para dissipar a energia produzida pelo grupo gerador 5.

[0058] A unidade de controle de desligamento e partida 18 é capaz de comandar a chave de potência 22 para que ela ocupe as posições da figura 4 ou 5.

[0059] Quando o motor à combustão 4 do grupo gerador 5 está funcio- nando, o dispositivo de desligamento e partida 10 ativa a chave de potência 22 na posição da figura 4, de modo que o barramento de alimentação não esteja interrompido e que o grupo gerador 5 alimente a propulsão elétrica 23, a carga resistiva ficando fora do circuito.

[0060] A partir dessa configuração, quando o dispositivo de desliga- mento e partida 10 verifica que as condições de um desligamento automático estão satisfeitas, a unidade de controle de desligamento e partida 18 vai, antes de desligar o motor à combustão 4, ativar a chave de potência 22 na posição da figura 5. Nessa configuração, a propulsão eiétrica 23, que não é mais necessária, não é mais alimentada pelo grupo gerador 5. A propulsão eiétrica 23 não é mais necessária devido ao fato de que as condições de um desligamento automático foram detectadas e o veículo está consequente- mente parado.

[0061 ] Logo depois, o motor â combustão 4 é desligado, de acordo com a função de desligamento automático do dispositivo de desligamento e parada 10.

[0062] A energia eiétrica produzida pelo grupo gerador 5 fica absorvida pela carga resistiva durante um intervalo de transição, entre o momento onde a chave de potência 22 é colocada na posição da figura 5 e o momento onde o motor à combustão 4 é parado.

[0063] Esse intervalo de transição inclui a fase de desligamento do motor à combustão 4 que é uma fase crítica na qual podem acontecer anomali- as tais como picos de tensão ou ruídos parasitas que podem danificar os equipamentos elétricos do veículo 1 , e inclui o motor elétrico 8. A parte eiétrica do veículo 1 fica desse modo totalmente protegida durante esse intervalo de transição, de forma automática por meio do comando da unidade de controle de desligamento e partida 18.

[0064] Mais tarde, o dispositivo de desligamento e partida pode verificar que as condições de partida estão satisfeitas, por exemplo, se o motorista aciona o pedal de acelerador, indicando assim que ele quer assumir o controle do veículo e mover o veículo. Nesse caso, a unidade de controle de desligamento e partida 18 liga em primeiro lugar o motor à combustão 4, deixando a chave de potência 22 na posição da figura 5, de modo que a propulsão eiétrica fique protegida também durante a fase de arranque do motor à combustão 4 que também pode ser uma fase crítica para os equipamentos elétricos do veículo 1 . Depois do motor à combustão 4 ter dado partida e que o grupo gerador 5 estiver funcionando normalmente, a unidade de controle de desligamento e partida 18 aciona a chave de potência 22 para a posição da figura 4, permitindo assim a alimentação da propulsão eiétrica 23 pelo grupo gerador 5. [0065] Em alternativa, é possível interromper o barramento de alimentação 24, sem acoplar o grupo gerador 5 à carga resistiva 25, dependendo se o grupo gerador suporta ficar em circuito aberto, o que é possível com certos equipamentos.

[0066] Além disso, o grupo gerador 5 e a propulsão elétrica 23 podem ser diferentes dos exemplos descritos e o barramento de alimentação 24 pode disponibilizar energia elétrica de qualquer tipo, tal como corrente contínua ou alternada.

[0067] Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, de- ve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.