BR112012002658A2 - método de operar uma bateria de chumbo-ácido, aparelho de suprimento e armazenamento de energia, aparelho carregador para carregar uma bateria de chumbo-ácido - Google Patents

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Abstract

MÉTODO DE OPERAR UMA BATERIA DE CHUMBO-ÁCIDO, APARELHO DE SUPRIMENTO E ARMAZENAMENTO DE ENERGIA, APARELHO CARREGADOR PARA CARREGAR UMA BATERIA DE CHUMBO-ÁCIDO. A presente invenção refere-se a um método de operar uma bateria de chumbo-ácido (3) que é submetida às fases de descarga (1) e às fases de carga (2) de uma maneira cíclica. O método envolve monitorar a corrente descarregada da bateria (3) durante uma fase de descarga (1) e gravar a informação relacionada a este fluxo de corrente, tal como a carga perdida da bateria (3). Durante a subsequente fase de carga (2), uma quantidade desejada de carga a ser fornecida à bateria (3) é calculada com base na informação gravada e então fornecida à bateria (3).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DE OPERAR UMA BATERIA DE CHUMBO-ÁCIDO, APARELHO DE SUPRI- MENTO E ARMAZENAMENTO DE ENERGIA, APARELHO CARREGA- DOR PARA CARREGAR UMA BATERIA DE CHUMBO-ÁCIDO". 5 A presente invenção refere-se aos métodos de operar e carregar uma bateria de chumbo-ácido, a um aparelho para carregar uma bateria de chumbo-ácido e a um sistema de armazenamento de energia que compre- ende baterias de chumbo-ácido e um aparelho carregador.
Nos anos recentes muitos avanços foram feitos para melhorar a efi- 1O ciência e a confiabilidade das baterias de chumbo-ácido.
Durante o tempo de vida de uma bateria de chumbo-ácido ela será tipicamente descarregada e car- regada muitas vezes.
Isso é especialmente verdade em aplicações de força mo- triz, tais como empilhadeiras, carrinhos de golfe e outros veículos acionados por bateria que incluem máquinas de limpeza e polimento acionadas por bateria on- de a bateria regularmente é descarregada durante um período, por exemplo, du- rante o dia e é carregada em um outro período, por exemplo, durante a noite.
Mesmo em algumas aplicações de força de reserva, por exemplo, suprimentos de força de reserva para sistemas de telecomunicação, pode haver um grau sig- nificante de oscilação entre um estado parcial ou totalmente descarregado e um estado completo de carga, por exemplo, em localizações onde interrupções do suprimento de força principal são frequentes.
Durante a descarga e carga cíclica da bateria as reações colaterais ocorrem, o que gasta um pouco da energia for- necida para carregar a bateria e que também gradualmente causa alterações na eletroquímica da bateria e os materiais resultam em eventual falha da bateria.
Os sistemas de carga de bateria podem ser categorizados em três grupos principais.
No primeiro grupo, referido como "sistemas de volta- gem constante", o sistema de carga aplica uma voltagem constante por célu- la.
No começo da carga, o fluxo de corrente será alto, muitas vezes no valor de pico, (supondo-se que a bateria esteja em um estado de descarga signifi- cante) e é, muitas vezes, deliberadamente limitado pelo sistema de carga a fim de evitar danos à bateria.
À medida que a bateria se aproxima de um estado completo de carga, a voltagem de equilíbrio/repouso da bateria au- menta e a diferença entre aquela voltagem "em repouso" e a voltagem apli-

Claims (28)

REIVINDICAÇÕES
1. Método de operar uma bateria de chumbo-ácido (3) na qual a bateria é submetida a fases de descarga (1) durante as quais a bateria (3) é descarregada e a fases de carga (2) durante as quais a bateria (3) é carre- 5 gada e que inclui: durante uma fase de descarga (1 ), monitorar o fluxo de corrente fora e dentro da bateria (3) e gravar a informação relacionada a este fluxo de corrente; caracterizado pelo fato de que ainda inclui durante uma sub- 1O sequente fase de carga (2), calcular, com base nesta informação gravada, uma quantidade desejada de carga a ser fornecida a esta bateria (3) e for- necer esta quantidade desejada de carga à bateria (3).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o carregamento da bateria (3) durante uma fase de carga (2) envolve calcular a quantidade líquida de carga removida da bateria (3).
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a quantidade desejada de carga a ser fornecida à bateria (3) é calculada ao multiplicar a quantidade líquida calculada de carga removida da bateria (3) por um fator de carga predeterminado.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o fator de carga varia através do tempo de vida da bateria (3).
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o fator de carga aumenta com o tempo de vida da bateria (3).
6. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o fator de carga diminui em uma primeira parte do tempo de vida da bateria (3) e então, aumenta em uma segunda e última parte do tempo de vida da bateria (3).
7. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações 3 a 6, caracterizado pelo fato de que a bateria é uma bateria de chumbo-ácido (3) puro com fina placa (TPPL) e em que o fator de carga predeterminado está na faixa de 1,01 a 1,12.
8. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações 3 a 6,
caracterizado pelo fato de que a bateria é uma bateria não selada e o fator de carga predeterminado está na faixa de 1,05 a 1,30.
9. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações 3 a 6, caracterizado pelo fato de que a bateria é uma bateria de gel e em que o 5 fator de carga predeterminado está na faixa de 1,05 a 1,20.
1O. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que durante a fase de carga (2) o fluxo de corren- te na bateria (3) é monitorado, desse modo, permitindo que a quantidade de carga fornecida à bateria (3) seja calculada. 1O
11. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 1O, caracterizado pelo fato de que o fluxo de corrente dentro e fora da bateria (3) é monitorado usando-se uma derivação.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pe- lo fato de que a corrente dentro e fora da bateria (3) é monitorada pelas duas derivações, sendo uma primeira derivação para monitorar uma faixa de cor- rente inferior e uma segunda derivação para monitorar uma faixa de corrente superior.
13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a bateria é operada durante apenas parte do tempo de vida da bateria.
14. Método de operar uma bateria de chumbo-ácido (3), de a- cordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a bateria é o- perada durante um período de seu tempo de vida e durante um outro perío- do de seu tempo de vida, é operada de acordo com um segundo método em que: a bateria é submetida às fases de descarga (1) durante as quais a bateria (3) é descarregada e às fases de carga (2) durante as quais a bate- ria (3) é carregada e que envolvem: a) monitorar e gravar a informação relacionada ao histórico de descarga e/ou carga da bateria (3); b) durante uma fase de carga (2), conectar a bateria (3) a um aparelho carregador (6) e aplicar uma voltagem à bateria (3) em que a volta-
gem é ajustada dependendo da informação gravada relacionada ao histórico de descarga e/ou carga da bateria (3).
15. Método de operar uma bateria de chumbo-ácido (3), de a- cordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a bateria (3) é 5 operada em um primeiro período inicial de acordo com o segundo método e em que, em um segundo período subsequente, é operada de acordo com o método de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 12.
16. Método de operar uma bateria de chumbo-ácido (3), de a- cordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que no se- 1O gundo método, a voltagem é aplicada dependendo da informação gravada relacionada ao histórico de descarga e/ou carga da bateria, tal que a volta- gem aplicada à bateria (3) durante as fases de carga (2) progressivamente reduz no período que a bateria é operada de acordo com o segundo método.
17. Método de operar uma bateria de chumbo-ácido (3), de a- cordo com quaisquer das reivindicações 14 a 16, caracterizado pelo fato de que no segundo método, a informação que se refere a pelo menos um pa- râmetro relacionado ao histórico de descarga e/ou carga da bateria (3) e a voltagem aplicada à bateria é ajustada tal que ela se reduz gradativamente em valores predeterminados do parâmetro.
18. Método de operar uma bateria de chumbo-ácido (3), de a- cordo com quaisquer das reivindicações 14 a 17, caracterizado pelo fato de que no segundo método, a informação relacionada ao histórico de descarga e/ou carga da bateria (3) é a carga total descarregada da bateria (3) ou a carga total fornecida à bateria (3) durante o carregamento.
19. Método de operar uma bateria de chumbo-ácido (3), de a- cordo com quaisquer das reivindicações 14 a 18, em que, no segundo méto- do, a informação relacionada ao histórico de descarga e/ou carga da bateria é a carga total fornecida à bateria durante o carregamento.
20. Método de operar uma bateria de chumbo-ácido (3), de a- cordo com quaisquer das reivindicações 14 a 19, caracterizado pelo fato de que o segundo método também envolve medir a temperatura da bateria (3) durante a carga da bateria (3) e ajustar a voltagem aplicada à bateria (3) de-
pendendo desta temperatura.
21. Aparelho de suprimento e armazenamento de energia que compreende: uma ou mais baterias de chumbo-ácido (3); 5 meios (4) para monitorar o fluxo de corrente fora e dentro ou em cada bateria durante o uso da bateria ou de cada bateria; meios (5) para gravar a informação relacionada ao fluxo de cor- rente fora e dentro ou em cada bateria (3) durante o uso da bateria ou de cada bateria; e 1O caracterizado por um aparelho carregador (6) para carregar a bateria ou cada bateria (3) que compreende meios de controle (7) dispostos para calcular uma quantidade desejada de carga a ser fornecida à bateria ou cada bateria (3) com base na informação gravada relacionada ao fluxo de corrente fora e dentro ou de cada bateria (3) durante o uso da bateria ou de cada bateria (3).
22. Aparelho de suprimento e armazenamento de energia, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que cada bateria (3) compreende uma ou mais derivações para monitorar o fluxo de corrente fora e dentro da bateria (3).
23. Aparelho de suprimento e armazenamento de energia, de acordo com a reivindicação 21 ou 22, caracterizado pelo fato de que cada bateria (3) compreende meios de armazenamento de informação (5) para armazenar a informação gravada relacionada ao fluxo de corrente para a bateria (3) e a partir dela durante o uso da bateria (3).
24. Aparelho de suprimento e armazenamento de energia, de acordo com quaisquer das reivindicações 21 a 23, caracterizado pelo fato de que compreende meios de comunicação sem fio para comunicar a informa- ção gravada relacionada ao fluxo de corrente dentro e fora da bateria (3) durante o uso da bateria (3) a partir da cada bateria (3) para o aparelho car- regador (6).
25. Aparelho de suprimento e armazenamento de energia, de acordo com quaisquer das reivindicações 21 a 23, caracterizado pelo fato de que o meio de controle (7) é disposto para controlar uma voltagem aplicada à bateria (3) durante a carga da bateria (3) dependendo da informação gra- vada relacionada ao histórico de descarga e/ou carga da bateria ou de cada bateria (3). 5
26. Aparelho carregador para carregar uma bateria de chumbo- ácido (3) que compreende: a) meios de comunicação dispostos para obter a informação re- lacionada ao fluxo de corrente fora e dentro da bateria (3) durante o uso da bateria (3); caracterizado pelo fato de que ainda compreende: b) meios de controle dispostos para calcular, com base na infor- mação relacionada ao fluxo de corrente fora e dentro da bateria (3) durante o uso da bateria (3) , uma quantidade desejada de carga a ser fornecida à ba- teria (3); e c) meios de suprimento de corrente dispostos para fornecer a quantidade calculada desejada de carga à bateria (3).
27. Aparelho carregador, de acordo com a reivindicação 24, ca- racterizado pelo fato de que o aparelho carregador também é disposto para obter a informação relacionada ao histórico de descarga e/ou carga da bate- ria (3) e o meio de controle (7) é disposto para controlar uma voltagem apli- cada à bateria (3) durante o carregamento da bateria (3) dependendo da informação gravada relacionada ao histórico de descarga e/ou carga da ba- teria (3).
28. Aparelho carregador, de acordo com a reivindicação 24 ou 25, em que o meio de comunicação é um aparelho de comunicação sem fio disposto para se comunicar de maneira sem fio com uma unidade de monito- ramento e de gravação na bateria que monitora e grava a informação rela- cionada ao histórico de descarga e/ou carga da bateria.
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