BR0012551B1 - Método para carregar uma bateria, e, carregador de bateria para carregar uma bateria - Google Patents

Description

“MÉTODO PARA CARREGAR UMA BATERÍA, E, CARREGADOR DE BATERÍA PARA CARREGAR UMA BATERÍA” REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS O presente pedido reivindica o benefício da data de depósito de pedido provisório dos Estados Unidos No. 60/144.249 intitulado SEQUENCIAL METHOD FOR FAST BATTERY CHARGING, cuja totalidade é aqui incorporada através de referência.

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção se refere ao carregamento de batería. Em particular a invenção se refere a métodos e aparelho para carregamento rápido de batería, que proporcionam um ciclo de carga durante o qual uma batería é periodicamente descarregada. A invenção tem aplicação particular no carregamento rápido de baterías chumbo-ácido.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO O carregamento de uma batería envolve a passagem de corrente elétrica através da batería de um suprimento de energia elétrica de corrente contínua adequado. A velocidade de carga depende da magnitude da corrente elétrica. Na teoria, é possível reduzir o tempo de carregamento por meio do uso de uma corrente de carregamento mais alta. Na prática, porém, há um limite para a corrente de carregamento que pode ser usada. Todas as baterias têm uma resistência interna. A energia dissipada à medida que a corrente de carregamento passa através dessa resistência interna aquece a batería. O calor gerado à medida que a batería é carregada interfere com a capacidade da batería para adquirir uma carga completa e, em um caso extremo, pode danificar a própria batería.

Como a velocidade de carregamento é limitada, pode levar um longo tempo para carregar uma batería até a sua capacidade. Em alguns casos, tempos de carregamento de batería tão longos quanto 16 horas são padrão. O tempo de carregamento para uma batería particular depende da capacidade e da construção da batería específica em questão.

Outro problema com carregadores de batería atuais é que eles nem sempre são desenhados de tal maneira que otimize as vidas em serviço das baterias que estão sendo carregadas. Alguns carregadores proporcionam uma corrente de carregamento excessiva, a fim de proporcionar tempos de carregamento reduzidos.

As baterias chumbo-ácido são ainda o tipo mais prático de batería para muitas aplicações em trabalhos pesados, tais como veículos elétricos de acionamento, para partida de motores, tais como empilhadeiras de forquilha e semelhantes. É bem conhecido que baterias chumbo-ácido serão carregadas dentro de certos parâmetros gerais. Em geral, é considerado que uma batería chumbo-ácido nunca será carregada até sua capacidade completa em uma vê maior do que 10% a 15% da capacidade da batería.

Carga mais rápida aumenta a temperatura da batería e pode danificar a batería, causando sobrecarga prejudicial e reduzir sua vida. Correntes de carregamento maiores podem ser aplicadas por curtos períodos quando a batería está quase vazia para “reforçar” a batería. Um carregador de multi- estágios típicos para baterías chumbo-ácido aplica três estados de carga. Por um primeiro período o carregador passa uma corrente de carregamento constante através da batería. Finalmente, o carregador aplica uma carga flutuante. Durante o estágio de corrente constante a batería carrega até 70% em cerca de cinco horas. À batería são dados os 30% de sua carga máxima durante cerca de 5 horas pela carga máxima. A carga flutuante que compensa a autodescarga após a batería ter sido completamente carregada.

No carregamento das batería chumbo-ácido, também é importante observar o limite de tensão da pilha da batería. O limite para as pilhas de uma batería específica está relacionado com as condições sob as quais a batería é carregada. Um faixa típica de limite de tensão é de 2,30V a 2,45V.

Alguns carregadores de batería têm sido propostos em que a batería sob carga é descarregada em vários pontos no ciclo de carregamento.

Esse descarregamento periódico é dito reduzir a resistência interna e reduzir o aquecimento conseqüente da batería. Um exemplo desse carregador é descrito em Pittman et al., patente norte-americana No. 5.998.968. O ciclo de carregamento de Pittman et al. aplica uma descarga de 2 milissegundos imediatamente antes de um pulso de carregamento de 100 milissegundos. A corrente de descarga é maior do que a corrente de carregamento. Esse padrão se repete em uma freqüência de cerca de 10 Hertz. Rider e outro, patente norte-americana No. 5.499.234, é outro exemplo desse tipo de carregador de batería. O carregador de Rider e outro, periodicamente, descarrega uma batería com uma corrente de descarga que é aproximadamente igual à corrente de carregamento. Ayres e outro, patente norte-americana No. 5.561.360 divulga um carregador de batería, que aplica, inicialmente, uma corrente de carregamento constante. Quando a batería é parcialmente carregada, o carregador de Ayres e outro começa a descarregar periodicamente a batería.

As patentes que mostram outros carregadores de batería são Samsioe, patente norte-americana No. 4.179.648; Sethi, patente norte- americana No. 3.622.857; Jones, patente norte-americana No. 3.857.087; e Brown Jr e outro, patente norte-americana No. 5.617.005.

Uma dificuldade comum com equipamento acionado por batería é a deterioração progressiva na confiabilidade após, aproximadamente, o primeiro ano de serviço.. Esse fenômeno é principalmente devido ao envelhecimento prematuro da batería; uma perda de capacidade reversível, que é induzida por “memória”. Embora completamente carregada, a batería, eventualmente, regressa ao ponto onde pode manter menos da metade de sua capacidade original, resultando em tempo parado inesperado. Além disso, quando uma batería não pode ser completamente carregada, a batería tem uma pobre proporção de peso para capacidade. Isso é especialmente significativo em veículos elétricos.

Alguns carregadores usam um sensor de temperatura, tal como um termistor, para medir a temperatura de uma batería que está sendo carregada. A corrente de carregamento pode ser reduzida quando a temperatura sobe acima de um limite. Essa detecção de temperatura é, em gera, imprecisa por causa da ampla tolerância do termistor sensor e seu posicionamento em relação com as pilhas da batería.

Alguns fabricantes reivindicam tempos de carga demasiadamente curtos de 15 minutos, ou mesmo menos, para baterias de níquel - cádmio (NiCd). Com uma batería de NiCd em perfeitas condições em um ambiente de temperatura controlada é algumas vezes possível carregar a batería de NiCd em um tempo muito curto pelo fornecimento de uma corrente de carga muito alta. Em aplicações práticas, com envoltórios de batería imperfeitos, esses tempos de carga rápida são quase impossíveis de alcançar. Há uma necessidade de obter carregamento de baterias mais rápido. Há uma necessidade específica de obter carregamento mais rápido de baterias chumbo-ácido. Há uma necessidade particular para esses carregadores que sejam capazes de carregar completamente uma batería e assim fazer de uma maneira que não reduza a vida da batería.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A invenção proporciona métodos e aparelho para carregamento de batería que direcionam algumas das deficiências notadas acima de tecnologias de carregamento de batería anteriores. Um aspecto da invenção proporciona um método para carregamento de uma batería tendo uma capacidade C (medida em Ampère horas). O método inclui: para um período de carregamento tendo uma duração na faixa de cerca de 60 segundos a cerca de 180 segundos, passagem de uma corrente elétrica tendo uma magnitude de 0,55 x C a 0,65 x C Ampères através da batería; para um período de descarga tendo uma duração na faixa de cerca de 10 segundos a cerca de 20 segundos, permitindo que a batería descarregue uma corrente tendo uma magnitude na faixa de cerca de 0,05 x C Ampères a cerca de 0,07 x C Ampères através de uma carga; e repetindo esses períodos de carregamento e descarregamento em seqüência alternada até que a batería seja carregada.

Em concretizações preferidas, a duração do período de carregamento está na faixa de cerca de 100 segundos a cerca de 140 segundos e a duração do período de descarregamento está na faixa de cerca de 10 segundos a cerca de 17 segundos. Em concretizações preferidas, o método inclui a espera por um primeiro período de repouso tendo uma duração de não mais do que 2% da duração do período de carregamento imediatamente antes de cada período de carregamento. Durante o primeiro período de repouso, nenhuma corrente está circulando através da batería. De preferência, um segundo período de repouso curto, tendo uma duração de não mais do que 2% da duração do período de carregamento segue cada período de carregamento. Durante o segundo período de repouso, nenhuma corrente está circulando através da batería. De preferência, os primeiro e segundo períodos de repouso têm durações menor que 200 milissegundos. A invenção tem aplicação específica às baterias chumbo-ácido e nas concretizações preferidas a batería sob carga é uma batería chumbo-ácido. O suprimento de energia usado para distribuir corrente de carregamento para a batería é, de preferência, um suprimento de energia de tensão constante.

Outro aspecto da invenção proporciona um carregador de batería para carregar uma batería tendo uma capacidade C. O carregador de batería compreende: um suprimento de energia; uma carga, um circuito de comutação eletricamente controlável, configurado para conectar o suprimento de energia ou a carga entre os terminais de uma batería sob carga; e um circuito de controle compreendendo um temporizador, o circuito de controle configurado para, durante um ciclo de carregamento, operar o circuito de comutação controlável eletricamente para, em altemação, conectar o suprimento de energia entre os terminais de uma batería sob carga por um período de carregamento tendo uma duração de cerca de 60 segundos a cerca de 180 segundos e conectar a carga entre os terminais da batería sob carga por um período de descarregamento tendo uma duração na faixa de cerca de 10 segundos a cerca de 20 segundos. A carga tem uma resistência de modo que, durante o período de descarregamento, a batería descarrega em uma velocidade na faixa de cerca de 0,05 x C a cerca de 0,07 x C.

Nas concretizações preferidas, o suprimento de energia é um suprimento de energia de tensão constante. De preferência, o suprimento de energia é configurado para fornecer uma corrente de carregamento tendo uma magnitude na faixa de cerca de 0,55 x C a cerca de 0,65 x C durante o período de carregamento à batería sob carga.

Algumas concretizações têm um temporizador de interrupção configurado para descontinuar o ciclo de carregamento após um período na faixa de 100 minutos a 180 minutos. Mais preferivelmente, o temporizador de interrupção encerra o ciclo de carregamento em cerca de 2 horas.

Algumas concretizações têm um comparador de tensão conectado para comparar uma tensão de uma batería em teste com uma tensão de referência. Nessas concretizações o circuito de controle é configurado para, antes de iniciar o ciclo de carregamento, determinar se o comparador de tensão indicar que a tensão de batería é maior do que a tensão de referência.

Se assim, o circuito de controle conecta a carga entre os terminais da batería sob carga até que a tensão de batería seja igual ou menor do que a tensão de referência. Isso assegura que as baterias que estão sendo carregadas são todas iniciadas aproximadamente no mesmo nível de carga.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Nos desenhos que ilustram concretizações não limitativas da invenção: A Figura 1 é um gráfico de corrente de carregamento como uma função de tempo para uma concretização preferida da invenção; A Figura 2 é um diagrama em blocos de um carregador de batería de acordo com uma concretização simples da invenção; A Figura 3 é um esquema elétrico para um carregador rápido de acordo com uma concretização específica da invenção; e A Figura 4 é um diagrama esquemático de uma unidade de controle de carga adequada para uso na invenção.

RELAÇÃO DE NUMERAIS DE REFERÊNCIA

USADOS NOS DESENHOS 10 - carregador de batería 12 - suprimento de energia 14 - CARGA 16 - chave 18 - temporizador 20 - detector de carga completa 22 - carregador de batería 40 - transformador de força 41 - contactor primário 42 - retificador 43 - chave de seleção de tensão 44 - triac 46 - circuito de regulação 48 - contactor 50 - amperímetro 51 - lâmpada indicadora de polaridade 52 - disjuntor térmico 54 - disjuntor de curto-circuito 58 - potenciômetro 60 - circuito de proteção de polaridade 64 - chave 70 - circuito de controle 72 - contactor de descarga 74 - carga 76 - resistor 78 - chave de desconexão de carga 80 - luz piloto 82 - botão de partida 84 - botão de parada 85 - comparador de tensão 86 - relé de carga 87 - potenciômetro 88 - relé de descarga 89 - contador de tempo 90 - oscilador 92 - temporizador de carga de acumulação DESCRIÇÃO DETALHADA

Conforme mostrado na Figura 1, a presente invenção proporciona um método de carregamento de batería, que inclui sujeição de uma batería a períodos alternados de carregamento e descarregamento. Os períodos de carregamento têm durações na faixa de cerca de 60 segundos a cerca de 180 segundos (de preferência, na faixa de cerca de 100 segundos a cerca de 140 segundos) durante os quais a bateria é carregada em uma taxa na faixa de 0,55 x C Âmpères a 0,65 x C Ampères (onde “C” é a capacidade da bateria em Ampère-horas). Exceto como de outro modo observado neste pedido, as correntes elétricas são expressas em Ampères (A) e a capacidade da bateria é expressa em Ampère-horas (Ah), Os períodos de descarregamento têm durações na faixa de cerca de 1.0 segundos a cerca de 20 segundos (de preferência, na faixa de cerca de 13 segundos a cerca de 17 segundos) durante os quais a batería é descarregada em uma taxa na faixa de cerca de 0,05 x € a cerca de 0,07 x C, Foi verificado pelo inventor que esse ciclo de carregamento tem efeitos inesperadamente benéficos pelo lato de que, em comparação com os ciclos de carregamento padrão, reduz o tempo gasto para levar uma bateria à carga completa e aumenta a carga total que pode ser distribuída para a bateria. Foi verificado que esse ciclo de carregamento produz apenas uma pequena elevação de temperatura durante o carregamento. Isso preserva a vida em armazenamento de baterias.

De preferência, há curtos períodos de repouso antes e após cada período de carregamento. Os períodos de repouso são, de preferência, não superiores à cerca de 2% da duração do período de carregamento e podem ser muito curtos, por exemplo, cerca de 1/5 segundo (cerca de200 milissegundos) ou menos. O padrão carga - repouso -descarga - repouso é repetido até que a bateria seja completamente carregada. Após a bateria ser complelamente carregada, então, um ciclo de carga flutuante, como conhecido na técnica anterior, pode ser aplicado à bateria para compensar a autodescarga da bateria. Carga completa da bateria pode ser detectada pela monitoração da tensão de bateria. Isso é feito, de preferência, durante os períodos de descarga.

De preferência, uma tensão constante é aplicada à bateria durante os períodos de carga. À medida que a batería adquire carga. A corrente de carregamento diminui, lentamente. Isso é mostrado na Figura 1 (de uma maneira que foi grandemente exagerada para fins de ilustração apenas). Onde uma tensão de carregamento constante é usada de modo que a corrente de carregamento não é a mesma para todos os períodos de carregamento, a corrente média de carregamento durante todos os períodos de carregamento no ciclo de carregamento estará na faixa de 0,55 x C a 0,65 x C. É permissível que a corrente de carregamento em períodos iniciais de carregamento, quando a batería está essencialmente vazia, exceda um pouco a 0,65 x C. Uma batería aceita, prontamente, energia quando está quase vazia e assim uma corrente de carregamento ligeiramente aumentada não prejudicará a batería.

Por exemplo, para uma batería com 60 Ampère-hora de capacidade (isto é, C = 60), a corrente de carregamento durante os períodos de carregamento será, aproximadamente, 0,6 x 60 = 36 Ampères. Durante os períodos de descarga, a corrente de descarga deve ser cerca de 0,06 x 60 = 3,6 Ampères. Para uma batería de 700 Ampères-hora a corrente de carregamento deve ser cerca de 0,6 x 700 = 420 Ampères e a corrente de descarga será cerca de 0,06 x 700 = 42 Ampères. A Figura 2 mostra um aparelho de carregamento possível para a prática dos métodos da presente invenção. Um carregador de batería 10 tem um suprimento de energia 12, que fornece uma corrente de carregamento adequada para a batería em questão. O suprimento de energia 12 é, de preferência, um suprimento de energia de tensão constante. O carregador 10 também inclui uma carga 14. A carga 14 é, de preferência, uma carga resistiva. Por exemplo, a carga 14 pode compreender um resistor de alta watagem ou um número de resistores de alta watagem em paralelo. A carga 10 apresenta uma resistência de modo que uma corrente na faixa de 0,05 x C a 0,07 x C circula através da carga 14, quando a carga 14 é conectada entre os terminais A e C de uma batería B, que está sob carga. Uma chave 16 controlada por um temporizador 18 pode conectar o suprimento de energia 12 ou a carga 14 entre os terminais A e C da batería B. O temporizador 18 gera um sinal S, que faz com que a chave 16 se alterne entre uma configuração em que o suprimento de energia 12 é conectado entre os terminais A e C para um período de carregamento tendo uma duração de 60 -180 segundos e uma configuração em que a carga 14 é conectada entre os terminais A e C para um período de descarregamento tendo uma duração de 10 - 20 segundos. De preferência, o carregador 10 inclui um circuito de interrupção 20, que sente a tensão da batería B e para o carregador 10, quando a batería B está completamente carregada. A invenção pode ser posta em prática com o uso de um carregador de batería convencional, que foi modificado pela instalação de um módulo de controle eletrônico e uma carga. A Figura 3 mostra um esquema elétrico para uma concretização específica de carregador rápido 22 de acordo com a invenção. O carregador rápido 22 tem uma seção de suprimento de energia que compreende um transformador de energia 40 e um par de retificadores 42, que convertem a saída de tensão alternada do transformador 40 para a corrente contínua. A energia das linhas de alimentação é fornecida ao transformador 40 por meio de um contactor primário 41. O contactor 41, tipicamente, compreende um relé. Contudo, o contactor 41 pode compreender qualquer dispositivo eletricamente controlável capaz de ligar ou desligar a energia elétrica para o transformador 40. Uma saída de tensão do suprimento de energia pode ser selecionada por meio de uma chave de seleção de tensão 43. A energia para o transformador 40 é controlada por um triac 44, que é disparado por um circuito de regulação eletrônico 46. O triac 44 permite, seletivamente, que corrente direta retificada seja aplicada a uma batería sob carga. Um contactor 48 é proporcionado para desconectar a corrente de carregamento da batería sob carga em caso de o carregador 22 superaquecer ou precisar ser desligado por alguma outra razão. O contactor 48 pode compreender um relé ou qualquer outro dispositivo eletricamente controlável capaz de ligar ou desligar a corrente de carregamento fornecida à batería sob carga. Quando o contactor 48 é fechado e o tríac 44 é energizado, a corrente elétrica pode circular em um circuito que se estende dos retificadores 42 através do contactor 48, através da batería em teste e de volta para o transformador de força 40.

Um amperímetro 50 é, de preferência, proporcionado para indicar a magnitude da corrente elétrica que circula através da batería B durante os períodos de carregamento. Uma lâmpada indicadora de polaridade 51 pode acender para confirmar que os condutores do carregador foram conectados aos terminais corretos da batería em carga (ou, na alternativa, para notificar um usuário de que a batería foi conectada de maneira errada).

De preferência, o carregador 22 tem um disjuntor térmico 52, que faz com que o contactor 48 se abra, quando o carregador 22 se toma superaquecido e um disjuntor de curto-circuito 54, que pode ser um protetor termomagnético, que impede danos ao carregador 22 por meio de desligamento do carregador no caso de um curto-circuito entre os condutores, que são conectados à batería em carga. O disjuntor térmico 52 é, de preferência, de um tipo tal que ele é automaticamente reconectado um curto tipo após a temperatura do carregador retomar ao normal. Por exemplo, quando o disjuntor térmico 52 desliga o carregador 22, ele pode, automaticamente, reconectar o carregador após, aproximadamente, 10 minutos. A corrente de carregamento distribuída pelo carregador 22 é regulada pelo circuito 46. Um potenciômetro 58 permite que a corrente de carregamento seja ajustada para ser apropriada para a batería em carga. Um circuito eletrônico de proteção 60 impede o carregador 22 de operar, se nenhuma batería estiver conectada ao carregador ou se uma batería for conectada com polaridade inversa. Se uma batería for conectada com polaridade reversa, então, o circuito de proteção 60 comuta a chave 64 de modo que a lâmpada 51 está acesa e nenhuma energia está disponível para fazer com que o contactor 48 feche. Se uma batería for corretamente conectada ao carregador 22, então, o circuito de proteção 60 comuta a chave 64 sob o controle do circuito de controle 70 de modo a fornecer energia para fazer com que o contactor 48 feche. O carregador 22 tem um contactor de descarga 72, que, quanto fechado, conecta uma carga 74, que pode compreender resistores 76 através dos terminais da batería em carga. O contactor 72 pode compreender um relé ou outro dispositivo controlável eletronicamente capaz de conectar carga 74 entre os terminais de uma batería em carga. O carregador 22 tem uma chave 78 que ser aberta manualmente para desativar a função de descarga do carregador 22. Uma luz piloto 80 indica quando contactor primário 42 do carregador 22 é fechado. Chaves de partida e de parada 82 e 84 permitem que o ciclo de carregamento seja iniciado ou descontinuado. A maior parte do carregador 22 exceto pela carga 74 do circuito de controle 70, a chave 78, o contador de descarga 72 pode ser encontrada em carregadores de batería convencionais e sua operação é bem compreendida para aqueles habilitados na técnica.

Um procedimento para usar o carregador 22 para carregar uma batería é como segue: • Ajustar chave de seleção de “VOLTAGE” 43 para uma posição apropriada para a batería em carga. A posição “6 - 12” é para baterias de 6 ou 12 Volts. A posição “18 - 24” é para baterias que tenham tensões de 18 a 24 V (por exemplo, batería compostas de três ou quatro baterias de seis volts, ou duas baterías de doze volts compostas de três ou quatro baterías de seis volts, ou duas baterias de doze volts conectadas em série). • Colocar a chave 78 em sua posição fechada • Ajustar potenciômetro de REGULATION 58 para sua posição de repouso. Nessa posição, uma chave 58A associada com o potenciômetro 58 é fechada. • Comprimir, momentaneamente, o botão START 82. Isso faz com que o contactor primário se feche. A lâmpada piloto 80 está acesa. • Gire o potenciômetro de REGULATION 58 até taxa de carga apropriada para a batería sob carga seja indicada no amperímetro 50. O circuito de controle 70 do carregador 2, de preferência, inclui um temporizador que desliga o carregador 22 após um intervalo adequado, tal como duas horas.

Se uma batería chumbo-ácido tiver estado inativa durante um longo período de tempo, ela pode ser sulfatada. Esse estado de sulfatação é caracterizado pelo fato de a aquisição de batería de uma resistência interna muito maior do que o normal. Quando sendo carregadas, uma batería sulfatada se comporta de uma maneira diferente de uma batería em boas condições. A taxa de carga aumenta durante o carregamento, em lugar de cair. Isso é porque o carregamento da batería reduz a sulfatação nas placas.

Isso reduz a resistência interna na batería. Uma vez regenerada, a batería se comportará normalmente. Uma batería sulfatada será recarregada em uma taxa menor do que seria apropriado para uma batería em boa condição.

As tabelas seguintes relacionam as taxas máxima de carregamento recomendadas para baterías chumbo-ácido em boas condições em temperatura ambiente normal: A Figura 4 é um diagrama em blocos de uma unidade de controle possível 70’. A unidade de controle 70’ opera um carregador 22 através de operação alternada de um relé de carga 86 e um relé de descarga 88 para proporcionar períodos de carregamento, repouso e descarregamento de acordo com o método da invenção, que é descrito acima. Quando energia é primeiro fornecida à unidade de controle 70, um impulso de RESET inicial é gerado. Isso restaura todos os contadores.

Um comparador de tensões 85 monitora a tensão da batería, sob carga. Se a tensão da batería for maior do que uma tensão predeterminada, conforme ajustado por um potenciômetro 87, a unidade de controle 70 começa um período de descarregamento inicial em que a batería é conectada a uma carga 14. Quando a batería é descarregada, sua tensão diminui. Quando a tensão da batería cai até um ponto em que ela é igual à tensão preestabelecida, um sinal de START pelo comparador 85. Em resposta ao sinal START, o relé de descarga é aberto e o relé de carga é fechado. Se a batería sob carga, inicialmente, tem uma tensão que é igual ou menor do que a tensão preestabelecida, então, o sinal START é gerado, imediatamente, pelo comparador de tensões 85.

Um contador de tempo 89, que pode ter seu próprio oscilador 90, ou que pode usar a freqüência de energia de corrente alternada fornecida para sincronização, é usado para controlar a duração dos períodos de carregamento, repouso e descarregamento. O contador de tempo 89 tem saída que mudam estado de modo a desligar o relé de carregamento 86 aproximadamente 60 - 200 segundos após ele ser ligado e ligar o relé de descarregamento cerca de 100 - 200 milissegundos após o relé de carregamento ser desligado. O relé de descarregamento permanece ligado por cerca de 10 a 20 segundos. Aproximadamente 100 - 200 milissegundos após o relé de descarregamento ser desligado, o relé de carregamento é mais uma vez ativado e os períodos de carregamento e períodos de descarregamento alternados se repetem até o final do ciclo de carregamento em cujo momento a batería está carregada. Um temporizador de interrupção pode ser proporcionar para descontinuar o ciclo de carregamento após um tempo na faixa de 1 Vi horas a 3 horas (mais preferivelmente, cerca de 2 horas). A duração do ciclo de carregamento é escolhida de modo que uma batería só estará completamente carregada no final do ciclo de carregamento. Aqueles habilitados na técnica compreenderão que qualquer um de uma ampla variedade de circuitos e técnicas de sincronização podem ser usados para operar os relés de carregamento e descarregamento em seqüência alternada, conforme aqui descrito.

De preferência, a batería sob carga continua a ser carregada por um carregador lento após o ciclo de carregamento terminar. Na concretização ilustrada, um temporizador de carregador lento 92 gera impulsos após 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5; 4 e 4,5 horas. Qualquer um desses 8 períodos pode ser escolhido para carregamento de acumulação. O uso da presente invenção proporciona benefícios significativos no carregamento de baterias chumbo-ácido. O tempo de carga total é aproximadamente duas horas. Isso é significativamente mais rápido do que é possível com carregadores de batería convencionais, que carregam em correntes constantes de menor do que 0,15 x C. O ciclo de carregamento e descarregamento, repetidamente, de uma batería para os períodos de tempo ajustados acima pode ajudar a reduzir o efeito “memória”, que pode reduzir a capacidade de uma batería com o tempo. A carga máxima que pode ser transmitida para uma batería é aumentada, quando os métodos da invenção são usados como um resultado do aquecimento diminuído.

Pode ser apreciado que os carregadores de batería existentes podem ser prontamente modificados para proporcionar o ciclo de carregamento da presente invenção. A corrente de carregamento não precisa ser ligada e desligada em alta freqüência como é requerido por algumas tecnologias de carregamento anteriores.

Como será evidente para aqueles habilitados na técnica à luz da exposição precedentes, muitas alterações e modificações são possíveis na prática da presente invenção, sem afastamento do espírito ou escopo da mesma. Por exemplo: • Embora a invenção seja particularmente útil para recarregamento de baterias chumbo-ácido, a invenção podería ser usada também para carregar outros tipos de baterias. Para baterías de NiCd e NiMH, a corrente de carregamento está na faixa de cerca de 0,9 x C a cerca de 1,1 x C. A corrente de descarga estará na faixa de cerca de 0,05 x C a cerca de 0,07 x C. • Os períodos de descarga não são necessários, quando a batería está quase vazia. A invenção podería ser posta em prática pelo carregamento de uma batería substancialmente em corrente constante por 15 minutos ou assim e, então, começando o ciclo alternado de períodos de carregamento e períodos de descarregamento, conforme aqui descrito.

Conseqüentemente, o escopo da invenção deve ser construído de acordo com a substância definida pelas reivindicações a seguir.

Claims (16)

1. Método para carregar uma batería (B) tendo uma capacidade C Ampères horas, compreendendo: a) um período de carregamento tendo uma duração na faixa de cerca de 60 segundos a cerca de 180 segundos; b) um período de descarregamento tendo uma duração na faixa de cerca de 10 segundos a cerca de 20 segundos; e c) repetição (a) e (b) na sequência alternada ate que a batería (B) esteja carregada, caracterizado pelo fato de compreende adicionalmente: para o período de carregamento tendo uma duração na faixa de cerca de 60 segundos a cerca de 180 segundos, passagem de uma corrente elétrica tendo uma magnitude de 0,55 x C Ampères a 0,65 x C Ampères através da bateria (B); e para o período de descarregamento tendo urna duração na faixa de cerca de 10 segundos a cerca de 20 segundos, permitindo que a bateria (B) descarregue uma corrente tendo uma magnitude na faixa de cerca de 0,05 x C Ampères a cerca de 0,07 x C Ampères através de uma carga (14).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da duração do período de carregamento estar na faixa de cerca de 100 segundos a cerca de 140 segundos,

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da duração do período de descarregamento estar na faixa de cerca de 10 segundos a cerca de 17 segundos,

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da duração do período de descarregamento estar na faixa de cerca de 10 segundos a cerca de 17 segundos,

5. Método de acordo com a reivindicação I, caracterizado pelo fato de compreender, i medi atamente antes de cada período de carregamento, aguardando por um primeiro período de repouso tendo uma duração de não mais do que 2% da duração do período de carregamento em que, durante o primeiro período de repouso, nenhuma corrente está circulando através da batería (B).

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de compreender, imediatamente após cada período de carregamento, a espera por um segundo período de repouso tendo uma duração de não mais do que 2% da duração do período de carregamento, em que, durante o segundo período de repouso, nenhuma corrente está circulando através da batería (B).

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato do segundo período de repouso ter uma duração menor que 200 milissegundos.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da batería (B) ser uma batería chumbo-ácido.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato do suprimento de energia (12) ser um suprimento de energia de tensão constante.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender, antes do início do carregamento da batería (B), a monitoração de uma tensão da batería (B) e, se a tensão da batería (B) for maior do que um valor limite, descarregamento da batería (B) até que a tensão da batería (B) seja igual ou menor do que o valor limite.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato do descarregamento da batería (B) ser realizado fazendo com que a batería (B) forneça uma corrente de descarga tendo uma magnitude na faixa de cerca de 0,05 x C Ampères a cerca de 0,07 x C Ampères.

12. Carregador de batería para carregar uma batería (B) tendo uma capacidade C Ampères hora, compreendendo: a) um suprimento de energia (12); b) uma carga (14); c) circuito de comutação eletricamente controlável, configurado para conectar o suprimento de energia (12) ou a carga (14) entre os terminais (A e C) de uma batería (B) sob carga; d) um circuito de controle (70) compreendendo um temporizador (18), o circuito de controle (70) configurado para, durante um ciclo de carregamento, operar o circuito de comutação controlável eletricamente para, em altemação, conectar o suprimento de energia (12) entre os terminais (A e C) de uma batería (B) sob carga por um período de carregamento tendo uma duração de cerca de 60 segundos a cerca de 180 segundos e conectar a carga (14) entre os terminais (A e C) da batería (B) sob carga por um período de descarregamento tendo uma duração na faixa de cerca de 10 segundos a cerca de 20 segundos; em que a carga (14) tem uma impedância, caracterizado pelo fato de que, durante o período de descarregamento, a batería (B) descarrega em uma velocidade na faixa de cerca de 0,05 x C Ampères a cerca de 0,07 x C Ampères.

13. Carregador de batería de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato do suprimento de energia (12) ser um suprimento de energia de tensão constante.

14. Carregador de batería de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato do suprimento de energia (12) ser configurado para fornecer uma corrente de carregamento tendo uma magnitude na faixa de cerca de 0,55 x C Ampères a cerca de 0,65 x C Ampères, durante o período de carregamento para a batería (B) sob carga.

15. Carregador de batería de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de compreender um temporizador (18) de desligamento configurado para descontinuar o ciclo de carregamento após um período na faixa de 100 minutos a 180 minutos.

16. Carregador de batería de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de compreender um comparador de tensões (85) conectado para comparar uma tensão de uma batería (B) sob teste com uma tensão de referência em que o circuito de controle (70) é configurado para, antes de iniciar o ciclo de carregamento, determinar se o comparador de tensões (85) indica que a tensão da batería (B) é maior do que a tensão de referência e, se assim, conectar a carga (14) entre os terminais (A e C) da batería (B) sob carga até que a tensão da batería (B) seja igual ou menor do que tensão de referência