PT858689E - Sistema para igualacao do nivel de carga em baterias - Google Patents

Description

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DESCRICÃO “Sistema para Igualação do nível de carga em baterias”

Campo técnico A maneira presentemente mais utilizada para carregar e descarregar baterias consiste em ligar o carregamento ou a carga aos bornes polares de toda a bateria. Normalmente, a bateria é constituída por um certo número de células, as quais estão ligadas em série. Durante o carregamento ou a descarga a mesma corrente passará através de todas as células da bateria. Técnica anterior

Para o controlo do processo de carregamento e de descarga de baterias existem normalmente sistemas de controlo com um grau variável de complexidade. O carregamento ou a descarga são feitos fornecendo ou retirando corrente da bateria. A dimensão desta corrente é controlada por um certo número de parâmetros, por exemplo, tensão da corrente da bateria, temperatura na bateria, desempenho da bateria, nível de carregamento da corrente, etc. Um problema, o qual ocorre usando baterias ligadas em série reside no facto das células de bateria terem tensões polares, temperaturas, desempenhos, níveis de carregamento, etc., diferentes. É utilizado um método, o qual para minimizar este problema, consiste em igualar a descarga da bateria. Isto é, é retirada toda a energia da bateria para conseguir que as células fiquem com um nível de carregamento tão igual quanto possível no próximo ciclo de carregamento. Como aumentam as exigências quanto a disponibilidade e tempo de vida, têm sido desenvolvidos sistemas de carregamento, os quais podem igualar o carregamento. Estes sistemas têm uma ligação eléctrica a cada célula da bateria ou ao bloco da bateria. Isto significa que a corrente de carregamento principal é fornecida através dos bomes polares, como habitualmente. Apesar disso, as correntes extra, para as células de bateria ou blocos de bateria, as quais precisam de carregamento extra para se atingir o nível completo de carregamento, podem ser fornecidas através de ligações independentes. No documento da arte anterior EP 662 744 A2 são descritos um aparelho e um método para igualar as tensões dos módulos individuais num conjunto de bateria de módulos múltiplos, durante o recarregamento. São 2 85 251 ΕΡ Ο 858 689/ΡΤ comparadas duas tensões de módulos individuais e provoca-se a realização da redistribuição da carga por meio de conversores de modo comutado, quando as tensões não são equivalentes. Os conversores de modo comutado podem ter topologias unidireccionais ou bidireccionais. Uma desvantagem deste tipo de sistema é que a disposição dos cabos torna-se muito complexa e a igualação só pode ser feita durante o carregamento.

Sumário do invento

Um objecto do presente invento é evitar consideravelmente os problemas mencionados através de um sistema de igualação de correntes de carregamento directo entre células de bateria ou blocos de bateria diferentes na bateria, durante todas as condições operacionais sem se ter uma instalação de cabos inconveniente.

Estes objectos são conseguidos por meio de um conversor de tensão, montado em cada célula de bateria ou bloco de bateria. Estas unidades conversoras de tensão estão ligadas a um circuito de corrente comum, que está ligado aos bornes polares de toda a bateria, sendo a energia transferida das células, as quais têm um nível de carregamento, uma temperatura, uma tensão polar, etc., mais elevadas. Como este circuito de corrente está ligado aos bornes polares de toda a bateria é feita uma igualação dos níveis de carregamento. O sistema também pode ter uma solução técnica alternativa, na qual a energia é transferida do circuito comum de corrente através das unidades conversoras de tensão para a respectiva célula de bateria ou bloco de bateria. A energia é agora transferida no sentido oposto em relação à solução anterior, mas isto produz o mesmo efeito se a energia é agora fornecida às células de bateria ou blocos de bateria que têm um nível de carregamento, uma temperatura, uma lensão polar, etc., mais baixas do que as outras células de bateria ou os blocos de bateria.

Breve descrição dos desenhos O invento vai agora ser descrito a seguir, com referência aos diagramas de ligação esquemáticos, em que a Fig. 1 mostra uma bateria e que o sistema de igualação do nível de carga está ligado a cada célula de bateria na bateria. A Fig. 2

85 251 ΕΡ Ο 858 689/ΡΤ mostra uma bateria em que o sistema de igualação do nível de carga ligado a cada bloco de bateria na bateria.

Descrição pormenorizada A Fig. 1 mostra em geral um diagrama de ligações para igualação do nível de carga em baterias, no qual o sistema está ligado no nível de célula de bateria. A bateria, que tem um pólo positivo 1 e um pólo negativo 2, compreende um certo número de células 3 ligadas em série. O sistema para igualação do nível de carga compreende um certo número de conversores de tensão 4, os quais são controlados remotamente por uma unidade de controlo orientada centralmente em relação à bateria. Os conversores de tensão 4 estão ligados num lado ao pólo positivo 8 e ao pólo negativo 7, respectivamente, das células de bateria, ou ao pólo positivo 10 e ao pólo negativo 11 dos blocos de bateria, conforme seja o caso. Os conversores de tensão 4 estão ligados, no outro lado, a um pólo positivo 5 e a um pólo negativo 6 de um circuito de corrente comum. O pólo positivo 5 do circuito comum de corrente está ligado ao pólo positivo 1 da bateria. O pólo negativo 6 do circuito comum de corrente está ligado ao pólo negativo 2 da bateria.

Os conversores de tensão 4 podem ser concebidos para obterem energia de uma ou mais células de bateria 3 e transferirem a energia para o circuito comum de corrente 5, 6. Em alternativa, os conversores de tensão 4 podem ser concebidos para obterem energia do circuito comum de corrente 5, 6 e transferirem a energia para uma ou mais células de bateria 3. A Fig. 2 mostra, em princípio, um diagrama de ligações de um sistema para igualar o nível de carga, em que o sistema está ligado no nível de bloco de bateria 2. O funcionamento do sistema é idêntico ao descrito com referência à Fig. 1 com a excepção das células de bateria 3 serem substituídas por blocos de bateria 9. O sistema para igualar o nível de carga em baterias pode ser controlado por meio de algoritmos diferentes, o que significa que durante a fase de carregamento de toda a bateria, apesar das ligações em série, uma parte da corrente de carregamento pode ser dirigida para as diferentes células de bateria 3, ou blocos de bateria 9. Deste modo, os mesmos podem ser carregados individualmente até ao nível pretendido. Da mesma maneira, durante a descarga da bateria, apesar 4 85 251 ΕΡ Ο 858 689/ΡΤ das ligações em série, a corrente pode ser dirigida para o nível pretendido para a respectiva célula de bateria 3 ou bloco de bateria 9.

Os conversores de tensão 4 também são munidos de dispositivos para detecção das temperaturas e tensões polares das células de bateria 3 ou blocos de bateria 9. Os conversores de tensão são controlados por uma unidade de controlo central, a qual comunica com os conversores de tensão por meio de fio ou sem fios, respectivamente. Os conversores de tensão acima mencionados também podem ser ligados de outras maneiras a cada célula de bateria 3 ou bloco de bateria 9. A Fig. 3 mostra um exemplo de uma chamada ligação reduzida, isto é, o nível de carregamento de cada célula de bateria pode ser controlado apesar do número de conversores de tensão ser inferior ao número de células de bateria. A Fig. 4 mostra uma disposição em que os conversores de tensão foram ligados a uma terra comum. Este procedimento é aplicável especialmente a sistemas de baterias de baixa tensão.

Lisboa, ll ^

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Claims (3)

1. 85 251 ΕΡ Ο 858 689/ΡΤ 1/1 REIVINDICAÇÕES 1 - Sistema para igualação do nivel de carga em baterias, que compreendem células de bateria (3) ou blocos de bateria (9) ligados em série, caracterizado por incluir conversores de tensão controláveis, os quais estão ligados num lado a uma ou a grupos de células de bateria (3) ou blocos de bateria (9), e no outro lado estão ligados a um circuito comum de corrente (5, 6), estando um seu condutor positivo (5) ligado ao pólo positivo (1) da bateria, e estando o condutor negativo (6) do mesmo ligado ao pólo negativo da bateria (2), pelo que os conversores de tensão controláveis são concebidos para transferir energia para ou das células de bateria (3) ou blocos de bateria (9), para controlar o nível de carregamento para o nível desejado em cada célula de bateria ou bloco de bateria.
2. 2 - Sistema para igualação do nível de carga em baterias de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os conversores de tensão (4) estarem ligados para medirem tensões polares individuais das células de bateria (3), ou blocos de bateria (9), e transmitirem os seus dados para um sistema de controlo, que é central em relação à disposição da bateria.
3. 3 - Sistema para igualação do nível de carga em baterias de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os conversores de tensão (4) estarem dispostos para medirem temperaturas individuais de células de bateria (3), ou blocos de bateria (9), e transmitirem os seus dados para um sistema de controlo que é central em relação à disposição da bateria. Lisboa, ZZ :.j£, 2Qj1 PorXICON BATTERY ELECTRONICS AB - O AGENTE OFICIAL -