BR102014021686A2 - sistema e dispositivo autônomo para gerenciamento e reposição de cargas em baterias de corrente e tensão contínua e método de funcionamento do sistema - Google Patents

Abstract

sistema e dispositivo autônomo para gerenciamento e reposição de cargas em baterias de corrente e tensão contínua e método de funcionamento do sistema, para ser utilizada como uma unidade autônoma de fornecimento de energia para aplicações diversas, caracterizado por fazer a medição constante da tensão elétrica de um conjunto de baterias(5) e em função da perda de carga destas baterias(5) acionar um controlador de acionamento(4) de um motor(1) dedicado, que ao ligar, irá produzir energia num gerador(2), que por sua vez irá transferir esta energia à um módulo de controle(3) que transfere a energia gerada ao conjunto de pelo menos uma bateria(5) de corrente contínua.

Description

SISTEMA E DISPOSITIVO AUTÔNOMO PARA GERENCIAMENTO E REPOSIÇÃO DE CARGAS EM BATERIAS DE CORRENTE E TENSÃO CONTÍNUA E MÉTODO DE FUNCIONAMENTO DO SISTEMA

[001] O presente pedido de patente descreve um sistema autônomo de gerenciamento e reposição de cargas em baterias de corrente e tensão contínua, para ser utilizada como uma unidade autônoma de fornecimento de energia para aplicações diversas que necessitam de alimentação por corrente contínua.

[002] Dito sistema e dispositivo vem solucionar um problema relacionado com o aumento do consumo de cargas das baterias de veículos e caminhões, ou outra estrutura que utiliza baterias como fonte de alimentação de energia. A perda de cargas destas baterias ocorre principalmente quando estas estão sendo utilizadas e o motor do veículo encontra-se desligado, resultando na dificuldade de manter a carga destas baterias numa tensão estabilizada, gerando o problema de descargas constantes, prejudicando a vida útil destas baterias e até comprometendo o funcionamento do veículo.

[003] Pensando numa solução prática, simples e de baixo custo, desenvolveu-se um dispositivo que deve ser conectado a pela menos uma, ou à um conjunto de baterias que compreende um sistema que gerencia, estabiliza e recupera a carga destas baterias, sem que se necessite do funcionamento do motor do veículo, ou seja, sem necessidade de acionar um grande motor para realizar um pequeno serviço, que é recarregar as baterias; sem que seja preciso também equipamentos externos para a realização de tal tarefa.

[004] Já é conhecido no estado da técnica diversos dispositivos e sistemas para carregamento de baterias, tais como unidades auxiliares. O documento de patente WO2008153518, por exemplo, descreve uma unidade auxiliar de potência, porém específica para controlar o excesso de energia elétrica que está disponível num sistema de refrigeração de caixa de reboque. É conhecido um equipamento da Carrier, por exemplo, que utiliza um motor independente do veículo para acionar um sistema de climatização (ar-condicionado) e manter o motor do veículo aquecido e que quando funciona ajuda a manter as baterias carregadas. Este equipamento possui sistema de gerenciamento e controle de cargas com função similar, porém o sistema é configurado de modo que sua finalidade limita-se a equipamentos de refrigeração e climatização. Desta forma, resulta em sistema e dispositivos mais complexos, dependendo de mais componentes, etc.

[005] O documento americano de patente US2003025481 descreve um sistema de gerenciamento de baterias para veículos automotivos, todavia este sistema utiliza-se do próprio motor e alternador do veículo para reposição da carga da bateria. Não se configurando como um equipamento autônomo. O documento de patente BR9907825 descreve um controlador que monitoriza a voltagem fornecida pela bateria; se há queda de tensão da bateria abaixo de um nível pré-definido quando o equipamento está inativo, o controlador desliga cargas não essenciais do equipamento da bateria para conservar o que resta de carga na bateria. O documento de patente PI0405898-4 revela um processo e um aparelho para controle automático da recarga e conservação de carga em baterias que previne problemas de sobrecarga, como a gaseificação, e de sobredescarga, como a sulfatação, aiém de apresentar proteção contra curto-circuito e inversão de polarização por meio de um circuito simplificado. O aparelho recarregador e conservador é constituído basicamente por retificador, leds indicativos do estado da carga da bateria, comparador de tensão e transistores para chaveamento do processo de recarga.

[006] O dispositivo e sistema autônomo para gerenciamento e reposição de cargas em baterias de corrente contínua, objeto do presente pedido de patente, consiste numa unidade totalmente autônoma, para ser utilizadas como gerenciador e repositor de cargas em baterias de corrente contínua, cuja característica diferencial consiste no arranjo do seu sistema que permite fazer o gerenciamento da carga das baterias de corrente contínua e controlar de forma precisa a reposição da carga nas baterias. A reposição da carga nas baterias é feita por meio de um motor, movido à combustível (por exemplo, diesel, gasolina), acionado por meio de controlador de acionamento e sendo o sistema controlado por um módulo de controle contendo software específico que controla o controlador de acionamento do motor e monitora a carga das baterias de modo que quando a bateria apresenta uma quantidade de carga abaixo dos valores pré-determinados, o dito módulo de controle aciona o controlador de acionamento do motor do dispositivo para que faça a reposição da carga elétrica na bateria.

[007] É característica do dito sistema e do dispositivo o fato de ser projetado especificamente para gerenciar as condições de uma ou de um conjunto de baterias, utilizadas em finalidades diversas. Consiste num sistema projetado de modo resultar num equipamento simples e com custo reduzido. Garante estabilidade de carga de corrente contínua nas baterias controladas, utilizando uma estrutura dimensionada para tal finalidade, resultando em consumo de combustível, redução do peso do equipamento, etc. Pode ser utilizadas para gerenciar e repor cargas em baterias de 10A até 250A.

[008] Quando utilizada em veículos, leves ou pesados, resulta numa série de vantagens, como a possibilidade de se utilizar acessórios que demandam energia, sem a necessidade de manter o motor do veículo ligado e sem comprometer a carga e a vida útil da bateria, reduzindo a produção de poluição, a redução do número de partidas do motor do veículo, gerando menos resíduos, menos consumo de combustível, etc. Resultando ainda num maior conforto para o usuário e em menores impactos ambientais.

[009] As figuras a seguir, dadas a título de ilustração, auxiliarão na compreensão do dispositivo e sistema, objeto do presente documento. Lembrando que não devem ser interpretados como uma limitação, mas apenas como uma base para a compreensão de um técnico no assunto de modo que possa colocar em prática o objeto proposto, visto que pode, ou poderão, haver complementos para a concepção do objeto desenvolvido, que não descaracterize os princípios inventivos estabelecidos no presente relatório,nas quais: [010] A figura 1 ilustra representativamente o sistema objeto do presente pedido de patente.

[011] A figura 2 ilustra representativamente uma segunda concepção do objeto desenvolvido.

[012] A figura 3 ilustra num fluxograma representativo o método de funcionamento do dito sistema.

[013] Conforme figura 1, o sistema apresentado, objeto do presente documento de patente é compreendido por um conjunto formado por um motor(1) independente movido à combustível (gasolina, diesel, ou equivalente) e ligado a um alternador ou gerador(2). A alimentação de combustível deste motor(1) pode ser realizada por reservatório próprio, ou ser montado de modo a receber combustível do reservatório do veículo em que foi instalado. O gerador(2), por sua vez é ligado à um módulo de controle(3) responsável pelo controle e monitoramento do sistema. O módulo de controle(3) é ligado à pelo menos uma bateria(5) ou um conjunto de baterias(5). O módulo de controle(3) é ligado ainda à um controlador de acionamento(4) ligado ao motor(1) e que aciona o dito motor(1) quando requisitado. O módulo de controle(3) compreende software específico embarcado e meios para detectar constantemente a tensão elétrica de cada uma das baterias(5). O software específico embarcado no dito módulo de controle(3) é configurado de modo a fazer a medição constante da tensão elétrica de cada uma das baterias(5) e em função da perda de carga da bateria(5) acionar o controlador de acionamento(4) do motor(1); a variação da perda de carga é pré-determinada no próprio módulo de controle(3). O controlador de acionamento(4) do motor(1) por sua vez, quando acionado pelo módulo de controle(3), aciona o motor(1) que, ao ligar, irá produzir energia no gerador(2); que por sua vez irá transferir esta energia ao módulo de controle(3). O módulo de controle(3) compreende meios para receber esta energia proveniente do gerador(2) e transferir para cada uma das baterias(5) que faz parte do sistema. Ao atingir a carga ideal nas baterias(5), o módulo de controle(3) aciona o controlador de acionamento(4) para o desligamento do motor(1) [013] A figura 2 ilustra uma segunda concepção do sistema apresentado, onde neste caso o sistema é compreendido também por um conjunto formado por um motor(1) independente, movido à combustível (gasolina, diesel, ou equivalente), ligado a um alternador ou gerador(2); este gerador(2) é ligado à um módulo de controle(3) responsável pelo controle e monitoramento do sistema. Todavia, nesta concepção o gerador(2) é ligado à bateria(5) ou ao conjunto de baterias(5), parte do sistema, através de um rele(6), que também pode se comunicar com o módulo de controle(3). O módulo de controle(3) também é ligado às mesmas baterias(5) e ainda ao controlador de acionamento(4) ligado ao motor(1) e que aciona o dito motor(1) quando requisitado; todavia, nesta concepção a energia gerada no gerador(2) é transferida diretamente do gerador(2) para as baterias(5) através do rele(6). Nesta concepção o módulo de controle(3) compreende software específico embarcado e é configurado de modo a fazer a medição constante da tensão elétrica de cada uma das baterias(5) e em função da perda de carga da bateria(5) acionar o controlador de acionamento(4) do motor(1); a variação da perda de carga é pré-determinada no próprio módulo de controle(3). O controlador de acionamento(4) do motor(1) por sua vez, quando acionado pelo módulo de controie(3), aciona o motor(1) que irá produzir energia no gerador(2); que por sua vez irá transferir esta energia à um rele(6) e o dito rele(6) irá transferir a energia gerada para as baterias(5). Nesta concepção o módulo de controle(3) compreende meios para realização da medição da tensão das baterias e meios para acionar o controlador de acionamento(4) do motor(1); o recebimento da energia gerada no gerador(2) e a transferência desta energia para as baterias(5) é feita através do re!e(6). Ao atingir a carga ideal nas baterias(5), o módulo de controle(3), aciona o controlador de acionamento(4) para o desligamento do motor(1).

[014] A figura 3 mostra de maneira simplificada o processo de funcionamento do sistema apresentado, que consiste basicamente em: medir(A) constantemente a tensão das baterias(5) ligadas ao sistema; verificar(B) a condição de carga das baterias(5), se está abaixo das quantidades pré-estabelecidas no módulo de controle(3); em caso positivo, verificar(C) se o motor(1) está ligado; se não estiver ligado, o módulo de controle(3) envia um comando, através do controlador de acionamento(4), para ligar(D) o motor(1) e com isso realizar a reposição da carga nas baterias(5). No momento em que as baterias(5) estiverem com seu carregamento ideal, ou seja, não estiverem abaixo das quantidades pré-estabelecidas no módulo de controle(3); o sistema irá verificar(C) se o motor(1) está ligado; em caso positivo o módulo de controle(3) envia um comando, através do controlador de acionamento(4), para desligar(E) o motor(1) continuando a medir(A) constantemente a tensão das baterias(5).

Claims (7)

1. "SISTEMA E DISPOSITIVO AUTÔNOMO PARA GERENCIAMENTO E REPOSIÇÃO DE CARGAS EM BATERIAS DE CORRENTE E TENSÃO CONTÍNUA E MÉTODO DE FUNCIONAMENTO DO SISTEMA", para ser utilizada como uma unidade autônoma de fornecimento de energia para aplicações diversas, caracterizado por fazer a medição constante da tensão elétrica de cada uma das baterias(5) e em função da perda de carga da bateria(5) acionar um controlador de acionamento(4) de um motor(1) dedicado, que ao ligar, irá produzir energia num gerador(2), que por sua vez irá transferir esta energia à um módulo de controle(3) que transfere a energia gerada ao conjunto de pelo menos uma bateria(5) de corrente contínua;

2. "SISTEMA E DISPOSITIVO AUTÔNOMO PARA GERENCIAMENTO E REPOSIÇÃO DE CARGAS EM BATERIAS DE CORRENTE E TENSÃO CONTÍNUA E MÉTODO DE FUNCIONAMENTO DO SISTEMA", para ser utilizada como uma unidade autônoma de fornecimento de energia para aplicações diversas, caracterizado por fazer a medição constante da tensão elétrica de cada uma das baterias(5) e em função da perda de carga da bateria(5) acionar um controlador de acionamento(4) de um motor(1) dedicado, que ao ligar, irá produzir energia num gerador(2), que por sua vez irá transferir esta energia à um relé(6) que transfere a energia gerada ao conjunto de pelo menos uma bateria(5) de corrente contínua;

3. "SISTEMA E DISPOSITIVO AUTÔNOMO PARA GERENCIAMENTO E REPOSIÇÃO DE CARGAS EM BATERIAS DE CORRENTE E TENSÃO CONTÍNUA E MÉTODO DE FUNCIONAMENTO DO SISTEMA", descreve o dispositivo utilizando o sistema conforme reivindicação 1, caracterizado por compreender: um motor(1) independente movido à combustível, ligado a um alternador ou gerador(2); e o gerador(2) estar ligado à um módulo de controle(3); e o módulo de controle(3) estar ligado à um conjunto de baterias(5) de corente contínua e estar ligado á um dispositivo de acionamento(4) do motor(1), de modo a gerenciar a quantidade de carga das baterias(5) e acionar o dispositivo de acionamento(4) do motor(1);

4. "SISTEMA E DISPOSITIVO AUTÔNOMO PARA GERENCIAMENTO E REPOSIÇÃO DE CARGAS EM BATERIAS DE CORRENTE E TENSÃO CONTÍNUA E MÉTODO DE FUNCIONAMENTO DO SISTEMA", descreve o dispositivo utilizando o sistema conforme reivindicação 2, caracterizado por compreender um motor(1) independente movido à combustível, ligado a um alternador ou gerador(2); e o gerador(2) estar ligado à um módulo de controle(3) e à um relé(6); e o relé(6) estar ligado ao conjunto de baterias(5) de corrente contínua; e o módulo de controle(3) estar ligado à um conjunto de baterias(5) de corrente contínua e estar ligado á um dispositivo de acionamento(4) do motor(1), de modo a gerenciar a quantidade de carga das baterias(5) e acionar o dispositivo de acionamento(4) do motor(1);

5. "SISTEMA E DISPOSITIVO AUTÔNOMO PARA GERENCIAMENTO E REPOSIÇÃO DE CARGAS EM BATERIAS DE CORRENTE E TENSÃO CONTÍNUA E MÉTODO DE FUNCIONAMENTO DO SISTEMA", de acordo com reivindicações 1 e 3, caracterizado pelo módulo de controle(3) compreender meios para receber a energia proveniente do gerador(2) e transferir para cada uma das baterias(5) que faz parte do sistema;

6. "SISTEMA E DISPOSITIVO AUTÔNOMO PARA GERENCIAMENTO E REPOSIÇÃO DE CARGAS EM BATERIAS DE CORRENTE E TENSÃO CONTÍNUA E MÉTODO DE FUNCIONAMENTO DO SISTEMA", de acordo com reivindicações 3 ou 4, caracterizado pela alimentação de combustível do motor(1) ser realizada por reservatório próprio, ou ser montado de modo a receber combustível do reservatório do veículo em que foi instalado;

7. "SISTEMA E DISPOSITIVO AUTÔNOMO PARA GERENCIAMENTO E REPOSIÇÃO DE CARGAS EM BATERIAS DE CORRENTE E TENSÃO CONTÍNUA E MÉTODO DE FUNCIONAMENTO DO SISTEMA", descreve o método de funcionamento do sistema e dispositivo, conforme reivindicações de 1 a 6, caracterizado por: - medir(A) constantemente a tensão das baterias(5) ligadas ao sistema; - verificar(B) a condição de carga das baterias(5), se está abaixo das quantidades pré-estabelecidas no módulo de controle(3); - em caso positivo, verificar(C) se o motor(1) está ligado; - se não estiver ligado, o módulo de controle(3) envia um comando, através do controlador de acionamento(4), para ligar(D) o motor(1) e com isso realizar a reposição da carga nas baterias(5). - se as baterias(5) estiverem com seu carregamento ideal, o sistema irá verificar(C) se o motor(1) está ligado; - em caso positivo o módulo de controle(3) envia um comando, através do controlador de acionamento(4), para desligar(E) o motor(1) e continuar a medir(A) constantemente a tensão das baterias(5).