BR112018003140B1 - Aparelho e método para monitorar capacidade e estado relativos de carga entre pelo menos duas células, ou módulos de células, a e b de uma pluralidade de células de lítio-enxofre arranjadas em série, sistema de gerenciamento de bateria compreendendo múltiplas células de lítio-enxofre ou controlador de sistema de energia para acoplar às múltiplas células de lítio-enxofre, e, mídia legível por computador - Google Patents
Aparelho e método para monitorar capacidade e estado relativos de carga entre pelo menos duas células, ou módulos de células, a e b de uma pluralidade de células de lítio-enxofre arranjadas em série, sistema de gerenciamento de bateria compreendendo múltiplas células de lítio-enxofre ou controlador de sistema de energia para acoplar às múltiplas células de lítio-enxofre, e, mídia legível por computador Download PDFInfo
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Abstract
Aparelho para monitorar capacidade e estado relativos de carga entre pelo menos duas células, ou módulos de células, A e B de uma pluralidade de células de Lítio-Enxofre arranjadas em série, compreendendo: um timer; um módulo de monitoramento de tensões configurado para monitorar uma queda de tensão através de cada uma das células ou módulos de células de Lítio-Enxofre arranjados em série com base em sinais recebidos de um circuito de monitoramento de tensões; e um módulo de monitoramento de células acoplado ao timer e ao módulo de monitoramento de tensões e configurado para, durante um ciclo de carregamento no qual as células são carregadas em uma corrente constante: gravar uma etiqueta de tempo T1(Célula A) em que a tensão monitorada da primeira célula, célula A, conduzindo o carregamento alcança uma primeira tensão V1(célula A) definida para estar perto do topo de carga à medida que a taxa de mudança da tensão monitorada aumenta de modo mensurável; gravar uma etiqueta de tempo T1(Célula B) em que a tensão monitorada da célula B seguinte no carregamento alcança a primeira tensão V1(Célula A); gravar uma etiqueta de tempo T2 (Célula A) em que a tensão monitorada (...).
Description
[001] A presente revelação diz respeito a aparelhos, métodos e produtos de programa de computador para uso em monitoramento e balanceamento de capacidade em células de Lítio-Enxofre arranjadas em série. A presente revelação também diz respeito a um sistema de gerenciamento de bateria ou controlador de sistema de energia para monitorar e balancear carga e capacidade em células de Lítio-Enxofre arranjadas em série.
[002] Embora células secundárias de ions de lítio sejam produzidas em massa atualmente e em uso comum, Lítio-Enxofre (Li-S) é uma célula química de próxima geração que, tendo uma densidade de energia teórica 5 vezes maior que a de Li-ion, pode servir de modo melhor como um armazenamento de energia eletroquímica para uma faixa de aplicação.
[003] Uma célula de lítio-enxofre típica compreende um anodo (eletrodo negativo) formado de metal de lítio ou de uma liga de metal de lítio, e um catodo (eletrodo positivo) formado de enxofre elementar ou de outro material de enxofre eletroativo. O enxofre ou outro material contendo enxofre eletroativo pode ser misturado com um material condutivo eletricamente, tal como carbono, para melhorar sua condutividade elétrica. Tipicamente, o carbono e enxofre são moídos e então misturados com um solvente e um aglutinante para formar uma pasta fluida. A pasta fluida é aplicada a um coletor de corrente e então secada para remover solvente. A estrutura resultante é calandrada para formar uma estrutura composta, a qual é cortada na forma desejada para formar um catodo. Um separador é colocado sobre o catodo e um anodo de lítio colocado sobre o separador. Eletrólito é então introduzido na célula montada para molhar o catodo e separador.
[004] Células de lítio-enxofre são células secundárias. Quando uma célula de lítio-enxofre é descarregada, o enxofre no catodo é reduzido em dois estágios. No primeiro estágio, o enxofre (por exemplo, enxofre elementar) é reduzido para espécies de polissulfeto, Sn2- (n > 2). Estas espécies de uma maneira geral são solúveis no eletrólito. No segundo estágio de descarga, as espécies de polissulfeto são reduzidas para sulfeto de lítio, Li2S, o qual pode ser depositado sobre a superfície do anodo.
[005] Células de lítio-enxofre podem ser (re)carregadas ao aplicar uma corrente externa à célula. Tipicamente, a célula é carregada para uma tensão de corte fixada de, por exemplo, 2,35 V. Quando a célula é carregada, o mecanismo de dois estágios ocorre em ordem inversa, com o sulfeto de lítio sendo oxidado para polissulfeto de lítio e em seguida para lítio e enxofre. Este mecanismo de dois estágios pode ser visto em ambos os perfis de descarga e de carga de uma célula de lítio-enxofre. Portanto, quando uma célula de lítio- enxofre é carregada, no primeiro estágio de carregamento, a tensão permanece relativamente constante durante um patamar longo. Então, à medida que a célula faz muda do primeiro para o segundo estágio de carga (que ocorre perto do topo de carregamento), a taxa de mudança de tensão aumenta de modo mensurável.
[006] O uso de tais células secundárias recarregáveis (tais como Li-íon ou Li-S), em particular pilhas das mesmas (baterias), para os propósitos de carregá-las com energia eletroquímica armazenada para descarga e uso mais tarde está ganhando importância crescente em uma faixa de aplicações incluindo em sistema automotivo, marinho e em outras aplicações em veículos, em fornecimentos de energia domésticos e que não podem ser interrompidos, e em armazenamento de energia produzida a partir de fontes de eletricidade intermitentes e renováveis para nivelar demanda e carga em redes de energia domésticas e ligadas em malha.
[007] A fim de suportar efetivamente armazenamento e uso de energia nestas aplicações, é desejável maximizar a capacidade efetiva e vida útil das células em uma pilha de células, e gerenciar os ciclos de carregamento e descarregamento das células para otimizar desempenho.
[008] As células de uma pilha de células tipicamente são fabricadas para funcionar com capacidades nominais e assim (dentro de tolerâncias operacionais e de fabricação), pelo menos inicialmente, devem funcionar de forma idêntica em ciclos de carga-descarga. Entretanto, em uma pilha de células, os estados de saúde e desempenho das células diferentes durante ciclos de carga-descarga começam a divergir durante uso por causa de diversos fatores incluindo variações de temperatura na pilha de células durante o uso, erros de medição em sensores e variações em outros componentes eletrônicos e elétricos, e por causa de variações na produção dentro de tolerâncias de fabricação e pequenas variações nos desempenhos inerentes das células e características de envelhecimento sendo exacerbadas ao longo do tempo e pelo uso. Assim, durante um período de uso, as células em uma pilha de células tipicamente se tornam diferentes em seus estados de saúde e capacidades e, consequentemente, em um dado tempo de operação de carga/descarga, as células diferentes terão estados de carga e quantidades de carga armazenada remanescente diferindo.
[009] É possível que, por causa destas variações e de interações entre células, células individuais em uma série podem se tornar sobretensionadas resultando em falha prematura da célula. Durante o ciclo de carregamento, se existir uma célula degradada na série, com uma capacidade reduzida, existe o perigo de que uma vez que ela tenha alcançado sua carga total ela estará sujeita a sobrecarga até que o resto das células na série alcance sua carga total. O resultado é desenvolvimento de temperatura e pressão e possível dano para a célula. Com cada ciclo de carga-descarga as células mais frágeis ficarão mais frágeis até a bateria falhar. Durante descarregamento a célula mais frágil terá a maior profundidade de descarga e tenderá a falhar antes das outras. Também é possível que a tensão nas células mais frágeis seja invertida à medida que elas se tornam totalmente descarregadas antes do resto das células, resultando também em falha prematura da célula. Assim, envelhecimento de célula desbalanceado resultando em variações em estados de carga de célula em ciclos de carga-descarga em uma pilha de células ou módulos de células (um número das ditas células arranjadas em paralelo) conectados em série pode resultar em uma alta taxa de falhas de células individuais, e confiabilidade inferior da pilha de células como um todo. Envelhecimento desbalanceado é o menor dos problemas com séries paralelas que tendem a ser autobalanceadas uma vez que a conexão paralela mantém todas as células na mesma tensão e ao mesmo tempo permite que carga seja deslocada entre células se uma tensão externa é ou não aplicada. Uma vez que uma célula em uma pilha de células em série tenha falhado, a bateria total deve ser substituída e as consequências são muito caras. Substituir células individuais com falhas não resolve o problema uma vez que as características de uma célula nova seriam completamente diferentes das células envelhecidas na série e falha ocorreria em breve mais uma vez. Algum grau de restauração é possível ao canibalizar baterias de idade e uso similares, mas isso não pode alcançar o nível de casamento e confiabilidade de célula possível com células novas.
[010] Para fornecer uma solução dinâmica para este problema que leva em conta o envelhecimento e condições de operação das células, um sistema de gerenciamento de bateria (BMS) configurado para controlar o carregamento e descarregamento do estágio de célula pode incorporar um módulo de balanceamento de células para impedir que células individuais se tornem sobretensionadas e minimizar variações em carga de célula para célula. Estes sistemas monitoram a tensão (ou SOC) de cada célula na série. Circuitos de comutação então controlam a carga aplicada a cada célula individual na série durante o processo de carregamento (ou possivelmente de descarregamento) para equalizar a carga em todas as células no conjunto. Balanceamento de bateria executa equalização de estado de carga que é pretendido para impedir desequilíbrio grande de longo prazo em vez de simplesmente desvios de pequeno prazo, entre ciclos ou de ciclo para ciclo entre estados de carga relativos de células. Estas técnicas de balanceamento de bateria e de redistribuição de bateria maximizam a capacidade de um módulo de bateria com múltiplas células em série para tornar toda sua energia disponível para uso e aumentar a longevidade da bateria. Módulos de balanceamento de células frequentemente são encontrados nos módulos de baterias de íons de lítio BMS para telefones celulares e laptops. Eles também podem ser encontrados em módulos de baterias de veículos elétricos.
[011] Sem redistribuição de carga, descarregamento deve parar quando a célula com a capacidade mais baixa estiver vazia (mesmo que outras células ainda não estejam vazias); isto limita a energia que pode ser extraída e retornada para a bateria.
[012] Sem balanceamento, a célula de menor capacidade é um “ponto fraco” na pilha de células, já que ela pode ficar facilmente sobrecarregada ou sobredescarregada enquanto que células com maior capacidade são submetidas somente a ciclo parcial. Para as células de capacidades maiores serem submetidas ao ciclo de carga/descarga total da maior amplitude, o módulo de balanceamento de células deve agir para “proteger” as células mais frágeis. Assim, em uma bateria balanceada, a célula com a maior capacidade pode ser enchida sem sobrecarregar qualquer outra célula (isto é, mais frágil, menor), e ela pode ser esvaziada sem sobredescarregar qualquer outra célula. Balanceamento de bateria é feito ao transferir energia de ou para células individuais, até que o SOC da célula com a capacidade mais baixa seja igual ao SOC da bateria.
[013] Tradicionalmente existem duas abordagens para balanceamento de pilha; balanceamento ativo e balanceamento passivo.
[014] Balanceamento passivo é um processo onde as tensões de célula individual são monitoradas durante um processo de carga e qualquer célula cuja tensão esteja resultando naquela da célula de tensão mais baixa periodicamente comutará um resistor de desvio através da célula para desviar parte da carga corrente dessa célula. Aplicar um resistor de desvio diminuirá o processo de carga de uma célula e permitirá que as células de tensões mais baixas sejam carregadas, de tal maneira que no topo de carregamento todas as células manterão a mesma tensão (dentro de uma tolerância de medição típica).
[015] Balanceamento passivo tipicamente é usado para retificar ‘espalhamento de célula’ onde qualquer célula dentro da pilha submetida a uma taxa de autodescarregamento mais alta (tipicamente por meio de eletrônica de armazenamento ou fixada) pode ser trazida de volta em linha com outras células. Este método ainda é dependente da capacidade da célula mais frágil e de uma maneira geral utiliza o período na direção do topo de carga em um regime de corrente constante/carga constante padrão onde corrente está diminuindo gradualmente na direção do topo de carga, permitindo que o resistor de balanceamento de desvio seja mais efetivo.
[016] Balanceamento ativo é um processo onde carga é tirada da célula mais forte usando conversores CC (ou capacitores comutados simples) e deslocada para a célula mais frágil para manter as células em equilíbrio. Esta abordagem pode ser usada durante descarga assim como carga para compensar uma célula de capacidade baixa. Tal como com balanceamento passivo, ele de uma maneira geral é mais efetivo durante a carga de diminuição. Uma vez que é impraticável fornecer carregamento independente para todas as células individuais simultaneamente, a carga de balanceamento deve ser aplicada sequencialmente. Levando em conta os tempos de carregamento para cada célula, o processo de equalização também é muito demorado com tempos de carregamento medidos em horas.
[017] Portanto, é crucial para a confiabilidade e efetividade de pilhas de células secundárias em suas aplicações como armazenamentos e fontes de energia ser capaz de efetivamente equilibrar as células componentes.
[018] É no contexto indicado acima que a presente revelação é imaginada.
[019] Ambos os métodos de balanceamento ativo e passivo tipicamente são projetados para equilibrar células de Li- íon. O presente inventor reconheceu que células de Lítio- Enxofre (Li-S), por outro lado, por causa de seu perfil de tensões, praticamente só podem aplicar tensão com base em técnicas de balanceamento de pilha durante os 10% finais de carregamento e, uma vez que o processo de carga é de corrente constante por todo ele, e não existe período de carga de diminuição, assim balanceamento praticamente só pode ocorrer durante o décimo final do tempo de carga total. Adicionalmente, técnicas de balanceamento tanto ativo quanto passivo exigem medições precisas de tensão ou de estado de carga a fim de serem efetivas. Dado que, para células de LiS, no primeiro estágio de carregamento, a tensão de célula permanece em um patamar por todo ele, tornando medição e discriminação precisas de tensão de célula difícil, e que o segundo estágio de carregamento, onde a taxa de mudança de tensão aumenta de modo mensurável, persiste durante um tempo relativamente pequeno do ciclo de carregamento, a capacidade para determinar exatamente tensão e estado relativo de carga neste segundo período longo de carregamento é crucial para implementar efetivamente esquemas de balanceamento de células em células de Li-S.
[020] Os presentes inventores compreenderam, portanto, que, em células de Li-S, por causa de a resolução e precisão de medições práticas de tensão serem tipicamente baixas (da ordem de alguns mV), a capacidade para determinar estado de carga ou diferenças de capacidades relativas no segundo estágio de carga a partir de valores de tensões medidas exatamente o suficiente para controlar um esquema de balanceamento ativo ou passivo de células é limitada.
[021] Assim, vista a partir de um aspecto, a presente revelação fornece aparelho para monitorar capacidade e estado relativos de carga entre pelo menos duas células, ou módulos de células, A e B de uma pluralidade de células de Lítio-Enxofre arranjadas em série, compreendendo: um timer; um módulo de monitoramento de tensões configurado para monitorar uma queda de tensão através de cada uma das células ou módulos de células de Lítio-Enxofre arranjados em série com base em sinais recebidos de um circuito de monitoramento de tensões; e um módulo de monitoramento de células acoplado ao timer e ao módulo de monitoramento de tensões e configurado para, durante um ciclo de carregamento no qual as células são carregadas em uma corrente constante: gravar uma etiqueta de tempo T1(Célula A) em que a tensão monitorada da primeira célula, célula A, conduzindo o carregamento alcança uma primeira tensão V1(célula A) definida para estar perto do topo de carga à medida que a taxa de mudança da tensão monitorada aumenta de modo mensurável; gravar uma etiqueta de tempo T1(Célula B) em que a tensão monitorada da célula B seguinte no carregamento alcança a primeira tensão V1(Célula A); gravar uma etiqueta de tempo T2(Célula A) em que a tensão monitorada da célula A de condução alcança uma segunda tensão V2(Célula A) definida para estar substancialmente em um topo de carga suposto; gravar uma tensão monitorada V2(Célula B) da célula B seguinte em T2(Célula A); e determinar, com base pelo menos em T1(Célula A), T1(Célula B), V2(Célula A) e V2(Célula B), uma métrica indicativa de uma diferença de capacidade relativa entre a célula A e a célula B.
[022] De acordo com este aspecto da invenção, e tal como será mostrado neste documento, ao usar etiquetas de tempo em que células diferentes na pilha alcançam dadas tensões (já que tempo pode ser medido mais exatamente do que tensão de célula durante carregamento em aplicações de Li-S), medições de estado de carga, particularmente o estado e capacidade relativos de carga entre células diferentes, podem ser apuradas exatamente. Isto é, os presentes inventores reconheceram que, como tempo na prática pode ser medido muito mais exatamente do que tensão em um regime de carregamento de Li-S, e como carregamento de célula Li-S é de corrente constante, tempo de carregamento propriamente dito pode ser usado como um indicador de capacidade. Assim, ao medir o tempo no qual células diferentes na pilha de células alcançam tensões medidas diferentes, uma medição muito mais precisa das capacidades relativas e estados de carga das células pode ser realizada do que por medir exatamente diferenças de tensão sozinhas. Isto pode ser alcançado em particular ao medir o tempo transcorrido para as células serem carregadas através de um incremento de tensão perto do topo de carga na segunda fase de carregamento.
[023] Onde a segunda tensão está substancialmente em um topo de carga suposto ou perto dele, isto pode estar substancialmente dentro de 0,5% do SOC, ou substancialmente dentro de 1% do SOC, ou substancialmente dentro de 1,5% do SOC, ou substancialmente dentro de 2% do SOC, ou substancialmente dentro de 2,5% do SOC, ou substancialmente dentro de 3% do SOC, ou substancialmente dentro de 4% do SOC, ou substancialmente dentro de 5% do SOC do topo de carga suposto.
[024] Em modalidades, o módulo de monitoramento de células é configurado adicionalmente para determinar, como a métrica indicativa de uma diferença de capacidade relativa entre a célula A e a célula B, uma diferença de tempo relativa entre a duração para a Célula A ser carregada através do incremento de tensão entre V1(Célula A) e V2(Célula A) e a duração projetada para a Célula B ser carregada através do mesmo incremento de tensão. Em modalidades, o módulo de monitoramento de células é configurado para calcular a diferença de tempo relativa entre a duração para a Célula A e a Célula B serem carregadas através do mesmo incremento de tensão entre V1(Célula A) e V2(Célula A) usando a equação: . dV (T1(Célula B~) — T1(Célula ^)) — (V2(Célula A) — V2(Célula B))/— at em que dV/dt é um valor suposto de dV/dt no incremento de tensão. Isto pode fornecer uma diferença de tempo utilizável no controle de um circuito de balanceamento de carga para equilibrar as células.
[025] Em modalidades, o valor suposto de dV/dt no incremento de tensão é calculado como a taxa média de mudança de tensão ao longo do tempo para uma célula de Lítio-Enxofre nominal do tipo correspondendo à célula A da tensão V1 para a tensão V2 ao carregar na mesma taxa de carregamento e eficiência de carregamento da célula B. Alternativamente, em modalidades, o valor suposto de dV/dt no incremento de tensão é calculado como a taxa média medida de mudança de tensão ao longo do tempo para a Célula A ou Célula B entre T1 e T2 para essa célula.
[026] Em modalidades, o módulo de monitoramento de células é configurado adicionalmente para calcular, para uma diferença de capacidade relativa entre a célula A e a célula B, a diferença de tempo relativa entre a duração para a Célula A e a Célula B serem carregadas através do mesmo incremento de tensão entre V1(Célula A) e V2(Célula A) dividida pela duração para a Célula A ser carregada através do incremento de tensão entre V1(Célula A) e V2(Célula A), isto é: (T1(Célula B) - T1(Célula 4)) - (V2(Célula 4) - V2( Célula B))/^- T2(Célula A) — T1(Célula ^)
[027] Isto fornece uma diferença de porcentagem baseada em tempo de carregamento, ilustrando uma diferença de capacidade relativa entre as células.
[028] Em modalidades, o módulo de monitoramento de células é configurado adicionalmente para determinar a métrica indicativa de uma diferença de capacidade relativa entre células para cada uma da pluralidade de células de Lítio-Enxofre conectadas em série considerando eficiência de carregamento calculada como uma função de capacidade esperada e carga medida ao longo do período de tempo T1 a T2.
[029] Em modalidades, o módulo de monitoramento de células é configurado adicionalmente para determinar um grau de descarga ou SOC relativo de uma célula x das células (relativo a uma célula nominal - a célula A) em T2(Célula A) ao calcular:
[030] O grau de descarga calculado da célula x, juntamente com a capacidade relativa calculada dessa célula para uma célula de referência, pode ser usado no controle de um circuito de balanceamento de carga para equilibrar as células.
[031] Em modalidades, para compensar erros de medições de tensões para uma célula da pluralidade de células, o módulo de monitoramento de células é configurado adicionalmente para: analisar as leituras de tensões monitoradas para a célula ao longo do tempo para identificar uma tensão de observação medida Vm de um atributo da curva de tensões conhecido para ocorrer no perfil de carregamento de células de Lítio-Enxofre do mesmo tipo da Célula A em uma tensão conhecida Vf à medida que a célula carrega de V1(Célula A) para V2(Célula A); e calcular um erro de medição de tensão de célula Ve como Vm - Vf. Ao determinar a tensão medida de um atributo na curva de carregamento conhecido para ocorrer em uma dada tensão, quaisquer erros de medições de tensões podem ser calibrados e removidos para as células, o que permite carregamento mais preciso, e menos deterioração nas diferenças de capacidades relativas nas células.
[032] Em modalidades, o módulo de monitoramento de células é configurado para identificar, nas leituras de tensões monitoradas para uma célula da pluralidade de células, uma tensão de observação medida Vm correspondendo a um atributo da curva de carregamento conhecido por meio de teste das células de Lítio-Enxofre para ocorrer no perfil de carregamento em uma tensão conhecida Vf entre V1 e V2.
[033] Em modalidades, o atributo conhecido da curva de carregamento é um ponto de inflexão, e para identificar, nas leituras de tensões monitoradas para uma célula da pluralidade de células, uma tensão de observação medida correspondendo a um ponto de inflexão o módulo de monitoramento de células é configurado para: gravar etiquetas de tempo em que a taxa de mudança da tensão monitorada para a célula dV/dt alcança um conjunto de valores dados à medida que dV/dt aumenta e diminui em um e outro lado da inflexão; avaliar um tempo no qual um ponto médio entre as etiquetas de tempo correspondendo aos valores aumentando e diminuindo de dV/dt ocorre; e avaliar uma tensão monitorada observada no tempo de ponto médio como uma tensão de observação monitorada para o ponto de inflexão.
[034] Em modalidades, o módulo de monitoramento de células é configurado para identificar, nas leituras de tensões monitoradas para a célula, uma tensão de observação medida correspondendo ao ponto no qual d2V/dt2 está em um máximo, o que é conhecido por meio de teste das células de Lítio-Enxofre para ocorrer no perfil de carregamento em uma tensão conhecida entre V1 e V2.
[035] Em modalidades, o módulo de monitoramento de células é configurado para ajustar o cálculo de capacidade carregada em T2(Célula A) com base em qualquer erro de medição de tensão observado Ve para obter uma capacidade carregada real para a célula.
[036] Em modalidades, o módulo de monitoramento de células é configurado adicionalmente para: corrigir os valores de tensões monitoradas para uma célula com base em qualquer erro de medição de tensão observado Ve para essa célula.
[037] Em modalidades, o aparelho compreende adicionalmente um módulo de controle de balanceamento de células, para equilibrar uma carga através de uma pluralidade das células, o módulo de controle de balanceamento de células sendo acoplado a um circuito de balanceamento de células operável pelo módulo de controle de balanceamento de células para ajustar ativamente ou passivamente a carga relativa entre uma ou mais das células, o módulo de controle de balanceamento de células também sendo acoplado ao módulo de monitoramento de células e sendo configurado para: controlar a operação do circuito de balanceamento de células em um processo de carregamento de corrente constante ou em um processo de descarregamento para fazer com que o estado de carga através de uma pluralidade das células fique mais balanceado com base em um ou mais de: um ou mais valores, recebidos do módulo de monitoramento de células, para uma métrica indicativa de diferença(s) de capacidade(s) relativa(s) entre uma pluralidade das células; e um ou mais valores, recebidos do módulo de monitoramento de células, indicativos de um grau de variação de SOC de uma ou mais das células no topo de carga. Ao fornecer um módulo de controle de balanceamento de células controlando um circuito de balanceamento de células deste modo, o aparelho pode equilibrar uma pluralidade das células de Li-S para equalizar sua operação, prolongar suas vidas, e extrair maior capacidade delas em uso. Vários esquemas de balanceamento de carga são possíveis uma vez que as capacidades relativas e/ou estados de carga sejam conhecidos.
[038] Em modalidades, o módulo de controle de balanceamento de células e o circuito de balanceamento de células, para fazer com que as células fiquem mais balanceadas, são configurados para conjuntamente: durante um processo de carregamento de corrente constante, pausar o processo de carga para fazer com que uma quantidade relativa de carga seja extraída das células mais fortes com base em um período de tempo calculado pelo módulo de monitoramento de células, e assim casar todas de uma pluralidade das células com a célula mais frágil; e então recomeçar carregamento para completar todas as células.
[039] Em modalidades, o módulo de controle de balanceamento de células e o circuito de balanceamento de células, para fazer com que as células fiquem mais balanceadas, são configurados conjuntamente para: durante um estado de armazenamento, desviar uma quantidade conhecida de carga de uma ou mais das células para outras células durante um período de tempo estendido para equalizar o estado de carga através de uma pluralidade das células.
[040] Em modalidades, o módulo de controle de balanceamento de células e o circuito de balanceamento de células, para fazer com que as células fiquem mais balanceadas, são configurados conjuntamente para: durante o processo de descarga, desviar uma quantidade conhecida de carga de uma ou mais das células para outras células para equalizar o estado de carga através de uma pluralidade das células.
[041] Em modalidades, o módulo de controle de balanceamento de células e o circuito de balanceamento de células, se o topo de tensão de carregamento for determinado pelo módulo de monitoramento de células como tendo sido alcançado por meio de erro de medição de tensão, são configurados conjuntamente para: continuar um processo de carregamento durante um período de ‘sobrecarga’ para permitir que um estado de carga real de 100% seja alcançado para as células.
[042] Em modalidades, o aparelho compreende adicionalmente um ou mais processadores e mídia legível por computador armazenando instruções que, quando executadas por um ou mais dos processadores, induzem o processador ou processadores para implementar um ou mais de o timer, o módulo de monitoramento de tensões, o módulo de monitoramento de células e o módulo de controle de balanceamento de células do aparelho e modalidades revelados acima.
[043] Em modalidades, o aparelho compreende adicionalmente um circuito de monitoramento de tensões configurado para medir uma queda de tensão através de cada uma das células de Lítio-Enxofre arranjadas em série e para fornecer sinais indicativos das ditas quedas de tensão medidas para o dito módulo de monitoramento de tensões.
[044] Vista a partir de um outro aspecto, a presente revelação fornece um sistema de gerenciamento de bateria compreendendo múltiplas células de Lítio-Enxofre ou controlador de sistema de energia para acoplar às múltiplas células de Lítio-Enxofre, compreendendo: aparelho de acordo com os aspectos e modalidades descritos anteriormente arranjado para monitorar capacidade e estado relativos de carga entre pelo menos duas células e para fazer com que as células fiquem mais balanceadas.
[045] Vista a partir de um outro aspecto, a presente revelação fornece mídia legível por computador armazenando instruções que, quando executadas por um ou mais processadores de um aparelho para monitorar capacidade e estado relativos de carga entre pelo menos duas células, ou módulos de células, A e B de uma pluralidade de células de Lítio-Enxofre arranjadas em série, induzem o processador ou processadores para implementar um ou mais de o timer, o módulo de monitoramento de tensões, o módulo de monitoramento de células e o módulo de controle de balanceamento de células do aparelho de acordo com os aspectos e modalidades descritos anteriormente.
[046] Vista a partir de um outro aspecto, a presente revelação fornece um método para monitorar capacidade e estado relativos de carga entre pelo menos duas células, ou módulos de células, A e B de uma pluralidade de células de Lítio-Enxofre arranjadas em série, compreendendo: monitorar uma tensão através de cada uma das células ou módulos de células de Lítio-Enxofre arranjados em série com base em sinais recebidos de um circuito de monitoramento de tensões; e durante um ciclo de carregamento no qual as células são carregadas em uma corrente constante: gravar uma etiqueta de tempo T1(Célula A) em que a tensão monitorada da primeira célula, a célula A, conduzindo o carregamento alcança uma primeira tensão V1(célula A) definida para estar perto do topo de carga à medida que a taxa de mudança da tensão monitorada aumenta de modo mensurável; gravar uma etiqueta de tempo T1(Célula B) em que a tensão monitorada da célula B seguinte no carregamento alcança a primeira tensão V1(Célula A); gravar uma etiqueta de tempo T2(Célula A) em que a tensão monitorada da célula A de condução alcança uma segunda tensão V2(Célula A) definida para estar substancialmente em um topo de carga suposto; gravar uma tensão monitorada V2(Célula B) da célula B seguinte em T2(Célula A); e determinar, com base pelo menos em T1(Célula A), T1(Célula B), V2(Célula A) e V2(Célula B), uma métrica indicativa de uma diferença de capacidade relativa entre a célula A e a célula B ou variação em estado de carga relativo.
[047] Os recursos opcionais descritos anteriormente implementados em modalidades do aparelho de acordo com o primeiro aspecto também são para ser considerados como sendo revelados neste documento como etapas opcionais executadas de acordo com modalidades do método descrito anteriormente.
[048] Certas modalidades de aspectos da revelação serão descritas agora, somente a título de exemplo, em que: a figura 1 é uma ilustração esquemática de um aparelho 100 para monitorar capacidade e estado relativos de carga entre múltiplas células de Lítio-Enxofre conectadas em série em uma pilha de células de acordo com uma modalidade; a figura 2 é um gráfico de exemplo da tensão de célula para uma única célula de Li-S para um ciclo de carregamento de corrente constante tendo uma taxa de carregamento de C/10 contra o tempo de carregamento; a figura 3 é um gráfico de tensões para um processo de carregamento de corrente constante de C/10 ilustrando o efeito de uma perda de capacidade na curva de carregamento para uma célula representada graficamente adjacente à curva de carregamento da célula mostrada na figura 2; a figura 4 é um gráfico de tensões para um processo de carregamento de corrente constante de C/10 ilustrando o efeito de uma maior profundidade de descarga na curva de carregamento para uma célula representada graficamente adjacente à curva de carregamento da célula mostrada na figura 2; a figura 5 é um gráfico de tensões para um processo de carregamento de corrente constante de C/10 ilustrando o efeito de um erro de medição de tensão na curva de carregamento para uma célula representada graficamente adjacente à curva de carregamento da célula mostrada na figura 2; a figura 6 mostra um método de criação de etiqueta de tempo para identificar o centro do pico de dV/dt no segundo estágio de carregamento de célula de Li-S; e a figura 7 mostra um fluxograma de processo para implementar um método para monitorar capacidade e estado relativos de carga entre múltiplas células de Lítio-Enxofre conectadas em série em uma pilha de células de acordo com uma modalidade.
[049] Será feita agora referência para a figura 1, a qual mostra uma ilustração esquemática de um aparelho 100 para monitorar capacidade e estado relativos de carga entre múltiplas células de Lítio-Enxofre conectadas em série em uma pilha de células. Neste caso, a pilha de células 120 inclui imaginariamente as células idênticas 121A, 121B e 121C tendo pelo menos inicialmente capacidades nominais equivalentes conectadas em série para fornecer carga elétrica para um componente (não mostrado) ao converter energia eletroquímica armazenada nas células em um ciclo de descarga, e para armazenar carga em um ciclo de carregamento de corrente constante. Em modalidades alternativas, mais ou menos que três células de Li-S podem ser fornecidas na pilha de células, e uma ou mais das células podem ser fornecidas como uma célula eletroquímica individual ou como um módulo de células compreendendo mais de uma célula conectadas em paralelo.
[050] O aparelho 100 para monitorar capacidade e estado relativos de carga entre múltiplas células de Lítio-Enxofre conectadas em série em uma pilha de células 120 compreende um microcontrolador 110 implementando um ou mais módulos lógicos que executam o monitoramento, processamento e controle tais como descritos a seguir em relação à figura 7. O microcontrolador 110 é acoplado às células da pilha de células 120 por meio de um circuito de monitoramento de tensões 130 compreendendo os múltiplos monitores de tensões 131A, 131B, 131C, cada um tendo um comparador produzindo um sinal de tensão analógico indicativo da queda de tensão através da célula medida da pilha de células. Cada monitor de tensão 131A, 131B, 131C é configurado para medir uma queda de tensão através de sua respectiva célula ou módulo de células de Lítio-Enxofre e para fornecer um sinal indicativo da dita queda de tensão medida para o dito microcontrolador 110 nas portas de entrada 111A, 111B e 111C, respectivamente. O circuito de monitoramento de tensões 130 e/ou a pilha de células 120 podem ser fornecidos como parte do aparelho 100 para monitorar capacidade e estado relativos de carga entre múltiplas células de Lítio-Enxofre. Alternativamente, o circuito de monitoramento de tensões 130 e/ou a pilha de células 120 podem ser omitidos e o aparelho 100 para monitorar capacidade e estado relativos de carga entre múltiplas células de Lítio-Enxofre pode compreender o microprocessador se ausente estes recursos. Por exemplo, o aparelho 100 pode ser fornecido como parte de um controlador de sistema de energia, configurado para ser acoplado a uma pilha de células de Li-S, circuito de monitoramento de tensões e circuito de balanceamento de carga para monitorar a capacidade e estado relativos de carga entre as células e para controlar o circuito de balanceamento de carga para equalizá-los.
[051] Em modalidades, o aparelho 100 para monitorar capacidade e estado relativos de carga entre múltiplas células de Lítio-Enxofre é constituído pelo microcontrolador (μC) 110. Em modalidades alternativas, em vez de um microcontrolador 110, qualquer outro dispositivo de processamento de dados adequado pode ser fornecido para implementar os módulos lógicos que incorporam aspectos da presente revelação. Por exemplo, os módulos lógicos podem ser implementados por um microprocessador de uso geral tal como uma CPU sendo configurada para operar de acordo com controle de programa por meio de instruções armazenadas em mídia legível por computador, tal como RAM flash.
[052] O microcontrolador 110, ou outro em outras modalidades, o aparelho de processamento de dados configurado adequadamente, fornece um timer 112, um módulo de monitoramento de tensões 113, um módulo de monitoramento de células 114 e um módulo de controle de balanceamento de células 115. O módulo de monitoramento de tensões 113, o módulo de monitoramento de células 114 e o módulo de controle de balanceamento de células 115 podem ser instanciados na RAM 116 do microcontrolador 110 pela operação do microcontrolador 110 de acordo com controle de programa de firmware relacionado armazenado na RAM 116 para instanciar os módulos lógicos.
[053] O timer 112 é configurado para produzir uma indicação de tempo decorrido e pode ser implementado no microcontrolador 110 por meio de software ou usando um oscilador eletrônico tal como um timer eletrônico baseado em quartzo.
[054] Em termos gerais, o módulo de monitoramento de tensões 113 é configurado para monitorar uma queda de tensão através de cada uma das células ou módulos de células de Lítio-Enxofre arranjados em série com base em sinais recebidos nas portas 111A, 111B, 111C do microcontrolador do circuito de monitoramento de tensões 130. Tipicamente o módulo de monitoramento de tensões 113 é um componente lógico implementado no microcontrolador 110 que é configurado para receber como uma entrada uma representação digital dos sinais de tensões analógicos recebidos nas portas de entrada 111A, 111B, 111C quantizadas por um conversor analógico para digital (ADC) (não mostrado) fornecido como parte do microcontrolador. O microcontrolador, por exemplo, pode converter os sinais de tensões recebidos usando um ADC de 12 bits, o que, para uma faixa de tensões medidas de até um topo suposto de valor de carga de 2,35 V, resultaria no módulo de monitoramento de tensões 113 tendo uma resolução de medição na ordem de 0,6 mV.
[055] O módulo de monitoramento de células 114 é acoplado ao timer 112 e ao módulo de monitoramento de tensões 113 e é configurado para, durante um ciclo de carregamento no qual as células de Li-S são carregadas em uma corrente constante (tal como tipicamente elas são), determinar uma métrica indicativa de uma diferença de capacidade relativa entre as células. O módulo de monitoramento de células 114 também pode ser configurado para determinar um grau de descarga ou Estado de Carga das células, e/ou para determinar um erro de medição de tensão das células (por causa, por exemplo, do circuito de monitoramento de tensões 130).
[056] O módulo de controle de balanceamento de células 115 é para equilibrar uma carga através de uma pluralidade das células na pilha de células 120. O módulo de controle de balanceamento de células 115 é acoplado a um circuito de balanceamento de células (não mostrado) operável pelo módulo de controle de balanceamento de células 115 (diretamente ou indiretamente) para ajustar ativamente ou passivamente a carga relativa entre uma ou mais das células.
[057] Será feita agora referência para a figura 7, a qual é um diagrama de fluxo de processo ilustrando um método 700, executado pelo aparelho 100, para monitorar capacidade e estado relativos de carga entre múltiplas células de Lítio- Enxofre conectadas em série em uma pilha de células em modalidades.
[058] Primeiro, na etapa 701, no início de um ciclo de carregamento de corrente constante, o timer 112 pode ser restabelecido ou o tempo de início do ciclo de carregamento é gravado como uma etiqueta de tempo t0, enquanto que o módulo de monitoramento de tensões 113 monitora a tensão de cada uma das células na pilha 120.
[059] A seguir, na etapa 702, o módulo de monitoramento de células 114 grava, para cada célula, uma etiqueta de tempo T1 (célula 121A, célula 121B...) em que a tensão monitorada dessa célula alcança V1. V1 é escolhida para ser uma tensão em uma dada porcentagem perto do topo de carga suposto para a célula de Li-S, o que está em V2. Tanto V1 quanto V2 são escolhidas dentro do segundo estágio de carregamento para as células de Li-S, em que a taxa de mudança de tensão aumenta de modo mensurável. Nos exemplos relatados neste documento, V1 é adotada como 2,30 V e V2 é adotada como 2,35 V. Entretanto, em modalidades alternativas, tensões de células apropriadas diferentes podem ser escolhidas para esta análise.
[060] Então, quando a primeira célula da pilha de células monitorada alcança o final de carregamento, isto é, V2, o módulo de monitoramento de células 114 grava uma outra etiqueta de tempo, T2. Ao mesmo tempo, o módulo de monitoramento de células 114 também grava as tensões monitoradas das outras células em T2.
[061] Assim, uma vez que todas as células tenham alcançado a primeira tensão V1, a qual é a mesma para cada célula (isto é, 2,30 V), o módulo de monitoramento de células 114 grava os tempos diferentes T1(121A), T1(121B), T1(121C) em que cada uma das células alcança V1. Então, quando a primeira célula, ou ‘de condução’, tiver alcançado o topo suposto de tensão de carregamento, o módulo de monitoramento de células 114 grava um tempo, T2, o qual é o mesmo para cada célula, e uma tensão de célula monitorada para cada célula, isto é, V2(121A), V2(121B), V2(121C), a qual pode ser diferente para cada célula.
[062] O módulo de monitoramento de células 114 então passa estas etiquetas de tempo e tensões de células monitoradas para o módulo de controle de balanceamento de células 115.
[063] A figura 2 é um gráfico das tensões de célula para uma única célula 121A monitorada pelo módulo de monitoramento de células 114 para um ciclo de carregamento de corrente constante tendo uma taxa de carregamento de C/10 contra o tempo de carregamento tal como dado pelo timer 112. Normalmente, quando a célula alcança o topo de tensão de carregamento de 2,35 V o processo de carregamento é interrompido. Entretanto, na figura 2, as tensões durante o período de sobrecarga estão mostradas para ilustração.
[064] A célula 121A está operando de acordo com sua capacidade nominal para esse tipo de célula. A figura 2 ilustra os tempos T1, T2 nos quais a célula 121A alcança as tensões V1 = 2,30 V e V2 = 2,35 V. Isto é, o tempo T2 no qual a célula 121A alcança V2 = 2,35 V foi medido como sendo 670 minutos a partir de T0.
[065] Nominalmente, com uma taxa de carregamento de C/10, o tempo esperado para carregamento de uma bateria totalmente esgotada seria de 10 horas (isto é, 600 minutos). Na prática as células exibirão uma eficiência de carregamento não perfeita estendendo o período de carga. Na figura 2, para este exemplo, a duração de carregamento para 2,35 V (V2) é de 670 min (assumindo que T0 era para a descarga total), o que dá uma eficiência de carregamento de 600/670 ou de 89,5%.
[066] Levando em conta eficiência de carregamento, é pretendido que V2 seja escolhida para ser o final de tensão de carregamento que neste exemplo está estabelecido para 2,35 V e V1 seja escolhida para ser um ponto de tensão nominal onde o estado de carga seria de 95%, o que neste exemplo é de 2,30 V. A duração de carregamento nominal entre V1 e V2 por esta razão é de 33,5 min (isto é, 670*0,05). Isto é confirmado pelo tempo no qual a tensão medida V1(célula 121A) = 2,30 V é de 636,5 min (isto é, 670*0,95).
[067] Portanto, levando em conta esta representação de tempo de estado de carga (SOC), SOC de 1% consequentemente representa resolução de medição de 10 mV ou duração de carregamento de 6,7 minutos, e 1 minuto de carregamento se iguala ao aumento de tensão de célula de 1,49 mV. Uma vez que as medições são referenciadas contra o tempo, a precisão absoluta da medição de tensão não é importante, e todas as tensões consequentemente são relativas.
[068] Então, na etapa 703, o módulo de monitoramento de células 114 determina uma diferença de capacidade relativa entre as células; na etapa 704, o módulo de monitoramento de células 114 determina um grau relativo de descarga para as células; e, na etapa 705, o erro de medição de tensão para as células é determinado.
[069] O efeito destas diferenças nas etiquetas de tempo e tensões medidas relacionadas para as células em carregamento entre 2,30 V e 2,35 V é assim determinado para ser distribuído. Uma ilustração dos efeitos de cada um destes fatores está mostrada nas figuras 3, 4 e 5. Deve ser notado, entretanto, que as representações das curvas de carregamento para as células 121B, 121C e 121D mostradas nas figuras 2-4 não são baseadas em dados reais, mas em vez disto são apresentadas para ilustrar um efeito exagerado de perda de capacidade em uma célula, de diferenças em estados de carga e de erros de medição.
[070] O efeito de uma diferença de capacidade relativa está ilustrado na figura 3. Aqui, o gráfico de tensões para o processo de carregamento de corrente constante de C/10 para a célula 121B está representado graficamente adjacente à curva de carregamento para a célula 121A. Pode ser visto que a célula 121B precede a célula 121A. Isto pode ser porque a célula 121B experimentou uma maior profundidade de descarga do que a célula 121A no ciclo de descarga anterior, e/ou porque a célula 121B perdeu um tanto de sua capacidade nominal e assim é carregada para SOC de 100% mais rapidamente do que a célula 121A. Em inspeção mais cuidadosa da figura 3, entretanto, pode ser visto que o tempo gasto pela célula 121B para carregar através do incremento de tensão de 2,30 V para 2,35 V é menor que o tempo gasto pela célula 121A para carregar através do mesmo incremento de tensão. Isto é porque a célula 121B está carregando de 95% para 100% de SOC mais rapidamente que célula 121A, e assim a célula 121B experimenta alguma perda de capacidade. Onde uma diferença como esta em duração de carregamento através do incremento de tensão está presente, isto é indicativo de uma diferença de capacidade relativa entre as células.
[071] Na figura 4, em contraste, o tempo transcorrido para a célula 121C carregar através do incremento de tensão de 2,30 V para 2,35 V é igual ao tempo gasto pela célula 121A para carregar através do mesmo incremento de tensão. Neste caso a célula 121C precede a célula 121A porque a célula 121A experimenta uma profundidade de descarga menor que a da célula 121C. Assim onde diferença em duração de carregamento através do incremento de tensão não está presente, mas uma célula precede uma outra, isto é indicativo de um estado relativo de diferença de carga entre as células.
[072] Na figura 5, as células 121D e 121A têm a mesma capacidade (em que a duração para carregar através do incremento de tensão de 2,30 V para 2,35 V é a mesma), e elas parecem alcançar o topo de carga em 2,35 V ao mesmo tempo. Assim elas pareceriam ter o mesmo estado de carga. De fato, a célula 121D realmente precede a célula 121A por causa de a célula 121A ter um estado de carga relativamente baixo. Entretanto, isto não está aparente a partir das células 121A e 121D alcançando 2,35 V ao mesmo tempo porque é mascarado pela célula 121D tendo um erro de medição de tensão. A presença ou ausência de um erro de medição de tensão como este pode ser esclarecida pelo módulo de monitoramento de células 114 ao determinar em qual tensão nas curvas para as células 121A e 121D um atributo da curva de carregamento para as células de Li-S ocorre, onde esse atributo é conhecido para ocorrer em uma dada tensão. Por exemplo, em células de Li-S, o ponto de inflexão no segundo estágio de carga, no qual a taxa de mudança de tensão alcança o centro de seu pico e começa de novo a diminuir, tem sido encontrado como ocorrendo em uma tensão de cerca de 2,33-2,34 V que é invariável entre células taxadas idênticas. Assim, ao determinar se existe uma diferença entre as tensões em que a taxa de mudança de tensão para as células 121A e 121D alcança seu valor de pico, a presença ou ausência de um erro de medição de tensão para as células pode ser apurada.
[073] Isto pode ser visto na figura 6, a qual representa graficamente um valor medido da taxa de mudança de tensão (dV/dT) na segunda fase de carregamento. Tal como pode ser visto, o período onde dV/dT está em seu máximo pode abranger vários minutos, se relacionando com cerca de 1% - 2% de capacidade. Para obter uma tensão mais precisa para este atributo de referência, o módulo de monitoramento de tensões pode ser configurado para criar etiquetas de tempo à medida que a taxa de dV/dT está aumentando e de novo à medida que dV/dT está diminuindo, de tal maneira que em pontos similares em um e outro lado do pico um valor de tempo de ponto médio pode ser determinado. Isto é, os tempos T3 e T4 podem ser determinados, onde dV/dT(T3) = -dV/dT(T4). O valor de tempo de ponto médio Tf pode ser determinado, onde Tf = T3 + (T4- T3)/2. A tensão neste valor de tempo medido, Tf, pode ser comparada com a tensão no valor medido para as outras células (ou nominais), e qualquer erro de medição de tensão pode ser identificado e compensado. Alternativamente, diferença entre o valor de tempo medido Tf para este atributo conhecido entre células diferentes é a diferença em cada célula alcançando um ponto de carregamento conhecido (ocorrendo em cerca de 97%). Embora este método possa ser usado sozinho para determinar uma diferença de tempo como esta, ele sozinho não pode esclarecer uma ambiguidade entre se uma célula precede uma outra por causa de diferenças de capacidade ou diferenças em estados de carga.
[074] Apesar disso, ao conhecer o tempo no qual a célula deve ter alcançado 97% (tendo em mente que isto é exclusivamente em relação às outras células) e um tempo calculado baseado em T1 e T2, qualquer desvio entre os dois pode ser atribuído a erros de medições de tensões e por esta razão o estado real de carga comparado com outras células pode ser calculado com base em Tf. O grau de balanceamento de célula pode então ser determinado com base nas capacidades relativas calculadas anteriormente (método 1).
[075] Um atributo alternativo a identificar nas curvas de carregamento seria o ponto no qual a derivada de segunda ordem de tensão em relação a tempo alcança um máximo, já que isto é um ponto mais definido que de novo ocorre em uma tensão estável que é invariável de célula para célula.
[076] Com um ou outro destes métodos, uma comparação dos pontos de referência de carga determinará quais células alcançaram um primeiro marcador conhecido, e por quanto, permitindo que balanceamento seja aplicado onde necessário.
[077] Para implementar o exposto acima, especificamente, na etapa 703, o módulo de monitoramento de células 114 determina uma métrica indicativa de uma diferença de capacidade relativa entre as células. Para isto, o módulo de monitoramento de células 114 calcula diferença de tempo relativa entre a duração para uma célula A e uma célula B carregarem através do mesmo incremento de tensão entre V1(Célula A) e V2(Célula A) usando a equação:
em que dV/dt é um valor suposto de dV/dt no incremento de tensão, o qual é a taxa média de mudança de tensão ao longo do tempo para uma célula de Lítio-Enxofre nominal do tipo correspondendo à célula A da tensão V1 para a tensão V2 ao carregar na mesma taxa de carregamento e eficiência de carregamento da célula B. Alternativamente, o valor suposto de dV/dt no incremento de tensão é calculado como a taxa média medida de mudança de tensão ao longo do tempo para a Célula A ou para a Célula B entre T1 e T2 para essa célula. A métrica de diferença de tempo indicada acima para a capacidade relativa entre as células A e B pode ser convertida em uma capacidade relativa de porcentagem ao dividi-la pela duração para a Célula A ser carregada através do incremento de tensão entre V1(Célula A) e V2(Célula A), isto é: 
[078] Na etapa 704, o módulo de monitoramento de células 114 determina um grau relativo de descarga para a célula B T2(célula A) ao calcular:
[079] Na etapa 705, o módulo de monitoramento de células 114 determina o erro de medição de tensão para uma célula, Ve, como Vm - Vf, onde Vm é uma tensão de observação medida correspondendo a um atributo da curva de carregamento conhecido por meio de teste das células de Lítio-Enxofre para ocorrer no perfil de carregamento em uma tensão conhecida Vf entre V1 e V2.
[080] Onde o atributo conhecido da curva de carregamento é um ponto de inflexão, para identificar, nas leituras de tensões monitoradas para uma célula da pluralidade de células, a tensão de observação medida Vm correspondendo ao ponto de inflexão da curva de carregamento, o módulo de monitoramento de células 114 grava etiquetas de tempo em que a taxa de mudança da tensão monitorada para a célula dV/dt alcança um conjunto de valores dados à medida que dV/dt aumenta e diminui em um e outro lado da inflexão. O módulo de monitoramento de células 114 então avalia como Vm um tempo no qual um ponto médio entre as etiquetas de tempo correspondendo aos valores aumentando e diminuindo de dV/dt ocorre.
[081] Alternativamente, o módulo de monitoramento de células 114 é configurado para identificar, nas leituras de tensões monitoradas para a célula, uma tensão de observação medida Vm correspondendo ao ponto no qual d2V/dt2 está em um máximo.
[082] Então, na etapa 706, as saídas das equações acima podem ser usadas para controlar o circuito de balanceamento de células para equilibrar as células. Ao calcular as diferenças em capacidades relativas de todas da série de células, o grau de balanceamento de capacidade exigido para cada célula pode ser calculado. O módulo de controle de balanceamento de células 115 pode receber as saídas do módulo de monitoramento de células e controlar o circuito de balanceamento de células, o qual pode operar um esquema passivo e/ou ativo para equilibrar as células, o que pode ocorrer a qualquer tempo por meio de armazenamento, descarga ou carga (antes do limiar de 2,30 V). É a célula de capacidade mais baixa que deve alcançar primeiramente o final de tensão de carregamento, se ela não alcançar então são todas as células precedentes que precisam balanceamento.
[083] Balanceamento de células pode ser alcançado ao implementar um esquema de correção de carga que pode ser baseado em qualquer do seguinte: 1) Pausar o processo de carga e assim uma quantidade relativa de carga pode ser puxada das células mais fortes, assim todas elas casam com a célula mais frágil e a carga então pode recomeçar para o topo para todas as células (técnicas de balanceamento ativo ou passivo podem ser usadas, mas desviando corrente durante um período de tempo calculado em vez de com base em uma medição de tensão); 2) Carga pode ser equalizada durante um estado de armazenamento, ao desviar uma quantidade conhecida de carga de cada célula durante um período de tempo estendido; 3) Equalização de carga durante o processo de descarga. Desvio de corrente pode ocorrer durante uma descarga ao aplicar as técnicas de desvio de carga durante um período conhecido para desviar a quantidade exigida de carga; e 4) Se o ponto de final de carregamento tiver sido alcançado por meio de erro de medição de tensão (ver o exemplo 1 a seguir, (Célula 121A)) um período de ‘sobrecarga’ pode ser aplicado para permitir que um estado de carga real de 100% seja alcançado.
[084] Tal como será mostrado agora em relação a três exemplos trabalhados, ao usar as técnicas indicadas acima, o módulo de monitoramento de células 114 determina a extensão para a qual existem diferenças de capacidades relativas e estados relativos de diferenças de cargas entre as células com base nas etiquetas de tempo e tensões passadas para ele pelo módulo de monitoramento de tensões 113, enquanto que compensando os efeitos de quaisquer erros de medição.
[085] Os dados apresentados nestes exemplos trabalhados são para um conjunto de células de Li-S 121A, 121B, 121C e 121D que são carregadas em uma taxa de carregamento de corrente constante de C/10.
[086] A célula 121A é a célula de condução e é medida para alcançar V1 em T1 = 636,5 min e V2 (em que ela é suposta para ter um SOC de 100%) em T2 = 670 min.
[087] A célula 121B alcança T1 após 643,2 min e tem uma tensão medida V2 de 2,34 V em T2.
[088] As capacidades relativas podem ser calculadas como (onde a taxa de mudança de tensão entre V1 e V2 é de 1,49 mV por minuto para uma célula nominal do tipo das células A e B):
[089] Assim não existe diferença de tempo em nenhum modo. A falta de uma diferença indica que, embora as tensões de final de carregamento sejam diferentes, as capacidades ainda casam.
[090] A causa desta diferença nas tensões de final pode ser uma descarga relativamente mais profunda da célula 121B. Entretanto, a causa real foi identificada a partir de analisar dV/dt em que a célula 121A alcança o ponto médio de seu pico de dV/dt em 6,7 minutos (isto é, 1% de SOC) mais cedo que a célula 121B. Isto indica aqui um erro de +10 mV na medição da tensão da célula 121A. Assim, embora a tensão de terminação V2 tenha sido alcançada pela célula 121A, com um erro de +10 mV a célula mostrará 100%, mas terá uma capacidade carregada real de 99%.
[091] No exemplo anterior, embora exista um erro de medição em uma célula, as células podem ser comprovadas como tendo a mesma capacidade e por esta razão não exigem balanceamento. Entretanto, o processo de carga pode então continuar a carregar ambas as células 121A e 121B para 100% de SOC.
[092] A célula 121C alcança T1 após 649,9 min, e tem uma tensão medida V2 de 2,33 V em T2, então é calculado tal como acima para ter uma diferença de capacidade relativa para a célula 121A de:
[093] De novo não existe diferença de tempo em nenhum modo. A falta de uma diferença de novo indica que, embora a tensões de término de carregamento sejam diferentes, as capacidades ainda casam.
[094] De fato, calcular o estado de carga da célula 121B comparado ao desempenho de uma célula nominal usando as medições indicadas acima, dá o seguinte:
[095] Isto faz sentido já que uma diferença de 20 mV em V2 iguala a 2% de SOC. Entretanto, a partir de analisar tensão na qual a dV/dt da célula 121C alcança o ponto médio de seu pico de dV/dt, foi descoberto que existia um erro de medição de -5 mV para a célula 121C, de tal maneira que sua tensão real em T2 é de 2,335 mV. Repetindo o cálculo indicado acima para o SOC da célula 121B em relação a uma célula nominal dá um estado real de carga de:
[096] Assim a célula 121C tem a mesma capacidade da A e da B, mas foi submetida a um autodescarregamento maior, e assim balanceamento seria exigido para levar as células para o mesmo SOC.
[097] Neste exemplo, a célula 121D (não mostrada) alcança V1 = 2,30 V após T1 = 633,3 minutos e V2 = 2,35 V em T2 = 666,6 minutos e é assim neste exemplo a célula de condução.
[098] A célula 121A então alcança V1 = 2,30 tal como anteriormente em Ti = 636,5 min, mas em T2 = 666,6 minutos a célula 121A alcança V2 = 2,345 V.
[099] Então a célula 121D é calculada tal como acima para ter uma diferença de capacidade relativa para a célula 121A de:
[0100] Assim existe uma diferença de capacidade entre as células 121A e 121D que está ilustrada pela métrica indicada acima, a qual mostra que a célula 121A é projetado para gastar 9 segundos a mais que a célula 121D para carregar no incremento de tensão de 2,30-2,35 V.
[0101] Para converter isto em uma medida de capacidade relativa, para ilustração,
[0102] Assim a célula 121D tem realmente uma capacidade reduzida de 0,5% quando comparada com as outras células. Assim balanceamento das células é necessário para assegurar que a célula 121D não fica sobrecarregada e está em linha com as outras células.
[0103] Assim deve estar evidente a partir do exposto acima que é possível determinar exatamente as diferenças de capacidades relativas, diferenças de estados de carregamento e erros de medição de células de Li-S ao monitorar as tensões de células, os tempos nos quais as células alcançam certas tensões, e os tempos nos quais as curvas de carregamento alcançam certos atributos conhecidos para ocorrer em dadas tensões. Isto permite que balanceamento efetivo de pilha de células de Li-S seja executado mesmo onde a precisão das medições de tensão é relativamente baixa. De fato, os exemplos anteriores aceitam um erro de deslocamento na medição de tensão, dada uma resolução de 0,6 mV para um ADC de 12 bits, e qualquer erro de deslocamento associado com a medição de tensão pode ser mitigado. Adicionalmente, a linearidade e erro de ganho de ADC na faixa de 50 mV seriam na ordem de 0,1 LSB e por esta razão também mitigados, deixando um erro de leitura de LSB de 0,6 mV (erro relativo de SOC de ~0,3%, potencialmente reduzido por meio de um processo de cálculo de média ao longo do tempo). O erro de sincronismo também seria insignificante. Deve ser notado que o erro de ganho de qualquer circuito de medição terá que ser levado em conta, mas é improvável que terá um impacto significativo na faixa sendo testada.
[0104] Os métodos mencionados anteriormente também permitem que as características e desempenhos de carregamento relativos das células de Li-S sejam monitorados e rastreados a partir de um ciclo de carregamento para um outro ao monitorar o diferencial de tempo entre T1 e T2 da célula de condução. Assim, degradação de capacidade das células e suas capacidades e profundidades relativas de descarga podem ser monitoradas ao longo do tempo e compensadas em um processo de balanceamento de cargas.
[0105] Além do mais, os métodos mencionados anteriormente permitem que balanceamento de cargas seja executado ao permitir ‘sobrecarregamento’. Isto é, se uma célula for suposta como tendo a mesma capacidade de uma outra, mas alcança sua tensão de final de carregamento (EOC) primeiro, pode ser possível permitir uma ‘sobrecarga’ para essa célula, especialmente se o ponto de inflexão de dV/dt for usado como um marcador de comparação de capacidade para todas as células. Se a etiqueta de tempo indicar que a célula A tem a mesma capacidade da célula B, mas a célula A alcançou seu ponto de inflexão e ponto de EOC proporcionalmente antes da célula B, então razoavelmente pode ser assumido que a célula A pode continuar carregamento além do EOC durante um período igualando a diferença de tempo entre as células A e B alcançando seus pontos de inflexão.
Claims (30)
1. Aparelho (100) para monitorar capacidade e estado relativos de carga entre pelo menos duas células, ou módulos de células, A e B de uma pluralidade de células de Lítio-Enxofre arranjadas em série, caracterizado pelo fato de que compreende: um timer (112); um módulo de monitoramento de tensões (113) configurado para monitorar uma queda de tensão através de cada uma das células ou módulos de células de Lítio-Enxofre arranjados em série com base em sinais recebidos de um circuito de monitoramento de tensões (130); e um módulo de monitoramento de células (114) acoplado ao timer (112) e ao módulo de monitoramento de tensões (113) e configurado para, durante um ciclo de carregamento no qual as células são carregadas em uma corrente constante: gravar uma etiqueta de tempo T1(Célula A) em que a tensão monitorada da primeira célula, célula A, conduzindo o carregamento alcança uma primeira tensão V1(célula A) definida para estar em um segundo estágio de carga perto do topo de carga à medida que a taxa de mudança de tensão monitorada aumenta de modo mensurável; gravar uma etiqueta de tempo T1(Célula B) em que a tensão monitorada da célula B seguinte no carregamento alcança a primeira tensão V1(Célula A); gravar uma etiqueta de tempo T2(Célula A) em que a tensão monitorada da célula A de condução alcança uma segunda tensão V2(Célula A) definida para estar substancialmente em um topo de carga suposto; gravar uma tensão monitorada V2(Célula B) da célula B seguinte em T2(Célula A); e determinar, com base pelo menos em T1(Célula A), T1(Célula B), V2(Célula A) e V2(Célula B), uma métrica indicativa de uma diferença de capacidade relativa entre a célula A e a célula B.
2. Aparelho (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o módulo de monitoramento de células (114) é configurado adicionalmente para determinar, como a métrica indicativa de uma diferença de capacidade relativa entre a célula A e a célula B, uma diferença de tempo relativa entre a duração para a Célula A ser carregada através do incremento de tensão entre V1(Célula A) e V2(Célula A) e a duração projetada para a Célula B ser carregada através do mesmo incremento de tensão.
3. Aparelho (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o módulo de monitoramento de células (114) é configurado para calcular a diferença de tempo relativa entre a duração para a Célula A e a Célula B serem carregadas através do mesmo incremento de tensão entre V1(Célula A) e V2(Célula A) usando a equação:
em que dV/dt é um valor suposto de dV/dt no incremento de tensão.
4. Aparelho (100), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o valor suposto de dV/dt no incremento de tensão é calculado como a taxa média de mudança de tensão ao longo do tempo para uma célula de Lítio-Enxofre nominal do tipo correspondendo à célula A da tensão V1 para a tensão V2 ao carregar na mesma taxa de carregamento e eficiência de carregamento da célula B.
5. Aparelho (100), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o valor suposto de dV/dt no incremento de tensão é calculado como a taxa média medida de mudança de tensão ao longo do tempo para a Célula A ou Célula B entre T1 e T2 para essa célula.
6. Aparelho (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado pelo fato de que o módulo de monitoramento de células (114) é configurado adicionalmente para calcular, para uma diferença de capacidade relativa entre a célula A e a célula B, a diferença de tempo relativa entre a duração para a Célula A e a Célula B serem carregadas através do mesmo incremento de tensão entre V1(Célula A) e V2(Célula A) dividida pela duração para a Célula A ser carregada através do incremento de tensão entre V1(Célula A) e V2(Célula A), isto é,:
7. Aparelho (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o módulo de monitoramento de células (114) é configurado adicionalmente para determinar a métrica indicativa de uma diferença de capacidade relativa entre células para cada uma da pluralidade de células de Lítio- Enxofre conectadas em série considerando eficiência de carregamento calculada como uma função de capacidade esperada e carga medida ao longo do período de tempo T1 a T2.
8. Aparelho (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o módulo de monitoramento de células (114) é configurado adicionalmente para determinar um grau de descarga ou SOC relativo de uma célula x das células em T2(Célula A) ao calcular:
9. Aparelho (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que, para compensar erros de medições de tensões para uma célula da pluralidade de células, o módulo de monitoramento de células (114) é configurado adicionalmente para: analisar as leituras de tensões monitoradas para a célula ao longo do tempo para identificar uma tensão de observação medida Vm de um atributo da curva de tensões conhecido para ocorrer no perfil de carregamento de células de Lítio-Enxofre do mesmo tipo da Célula A em uma tensão conhecida Vf à medida que a célula carrega de V1(Célula A) para V2(Célula A); e calcular um erro de medição de tensão de célula VE como VM-VF.
10. Aparelho (100), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o módulo de monitoramento de células (114) é configurado para identificar, nas leituras de tensões monitoradas para uma célula da pluralidade de células, uma tensão de observação medida VM correspondendo a um atributo da curva de carregamento conhecido por meio de teste das células de Lítio-Enxofre para ocorrer no perfil de carregamento em uma tensão conhecida Vf entre V1 e V2.
11. Aparelho (100) , de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o atributo conhecido da curva de carregamento é um ponto de inflexão, e em que para identificar, nas leituras de tensões monitoradas para uma célula da pluralidade de células, uma tensão de observação medida correspondendo ao ponto de inflexão da curva de carregamento, o módulo de monitoramento de células (114) é configurado para: gravar etiquetas de tempo em que a taxa de mudança da tensão monitorada para a célula dV/dt alcança um conjunto de valores dados à medida que dV/dt aumenta e diminui em um e outro lado da inflexão; avaliar um tempo no qual um ponto médio entre as etiquetas de tempo correspondendo aos valores aumentando e diminuindo de dV/dt ocorre; e avaliar uma tensão monitorada observada no tempo de ponto médio como uma tensão de observação monitorada para o ponto de inflexão.
12. Aparelho (100), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o módulo de monitoramento de células (114) é configurado para identificar, nas leituras de tensões monitoradas para a célula, uma tensão de observação medida correspondendo ao ponto no qual D2V/DT2 está em um máximo, o que é conhecido por meio de teste das células de Lítio-Enxofre para ocorrer no perfil de carregamento em uma tensão conhecida entre V1 e V2.
13. Aparelho (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 ou 9 a 12, caracterizado pelo fato de que o módulo de monitoramento de células (114) é configurado para ajustar o cálculo de capacidade carregada em T2(Célula A) com base em qualquer erro de medição de tensão observado Ve para obter uma capacidade carregada real para a célula.
14. Aparelho (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13, caracterizado pelo fato de que o módulo de monitoramento de células (114) é configurado adicionalmente para: corrigir os valores de tensões monitoradas para uma célula com base em qualquer erro de medição de tensão observado Ve para essa célula.
15. Aparelho (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um módulo de controle de balanceamento de células (115), para equilibrar uma carga através de uma pluralidade das células, o módulo de controle de balanceamento de células (115) sendo acoplado a um circuito de balanceamento de células operável pelo módulo de controle de balanceamento de células (115) para ajustar ativamente ou passivamente a carga relativa entre uma ou mais das células, o módulo de controle de balanceamento de células (115) também sendo acoplado ao módulo de monitoramento de células (114) e sendo configurado para: controlar a operação do circuito de balanceamento de células em um processo de carregamento de corrente constante ou em um processo de descarregamento para fazer com que o estado de carga através de uma pluralidade das células fique mais balanceado com base em um ou mais de: um ou mais valores, recebidos do módulo de monitoramento de células (114), para uma métrica indicativa de diferença(s) de capacidade(s) relativa(s) entre uma pluralidade das células; e um ou mais valores, recebidos do módulo de monitoramento de células (114), indicativos de um grau de variação de SOC de uma ou mais das células no topo de carga.
16. Aparelho (100), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o módulo de controle de balanceamento de células (115) e o circuito de balanceamento de células, para fazer com que as células fiquem mais balanceadas, são configurados para conjuntamente: durante um processo de carregamento de corrente constante, pausar o processo de carga para fazer com que uma quantidade de carga seja extraída das células mais fortes com base em um período de tempo calculado pelo módulo de monitoramento de células (114 , e assim casar todas de uma pluralidade das células com a célula mais frágil; e então recomeçar carregamento para completar todas as células.
17. Aparelho (100), de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que o módulo de controle de balanceamento de células (115) e o circuito de balanceamento de células, para fazer com que as células fiquem mais balanceadas, são configurados para conjuntamente: durante um estado de armazenamento, desviar uma quantidade conhecida de carga de uma ou mais das células para outras células durante um período de tempo estendido para equalizar o estado de carga através de uma pluralidade das células.
18. Aparelho (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 17, caracterizado pelo fato de que o módulo de controle de balanceamento de células (115) e o circuito de balanceamento de células, para fazer com que as células fiquem mais balanceadas, são configurados para conjuntamente: durante o processo de descarga, desviar uma quantidade conhecida de carga de uma ou mais das células para outras células para equalizar o estado de carga através de uma pluralidade das células.
19. Aparelho (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 18, caracterizado pelo fato de que o módulo de controle de balanceamento de células (115) e o circuito de balanceamento de células, se o topo de tensão de carregamento for determinado pelo módulo de monitoramento de células como tendo sido alcançado por meio de erro de medição de tensão, são configurados para conjuntamente: continuar um processo de carregamento durante um período para permitir que um estado de carga real de 100% seja alcançado para as células.
20. Aparelho (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um ou mais processadores (110) e mídia legível por computador (116) armazenando instruções que, quando executadas por um ou mais dos processadores (110), induzem o processador ou processadores (110) para implementar um ou mais de o timer (112), o módulo de monitoramento de tensões (113) , o módulo de monitoramento de células (114) e o módulo de controle de balanceamento de células (115) do aparelho (100) definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 19.
21. Aparelho (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um circuito de monitoramento de tensões (130) configurado para medir uma queda de tensão através de cada uma das células de Lítio-Enxofre arranjadas em série e para fornecer sinais indicativos das ditas quedas de tensão medidas para o dito módulo de monitoramento de tensões.
22. Sistema de gerenciamento de bateria compreendendo múltiplas células de Lítio-Enxofre ou controlador de sistema de energia para acoplar às múltiplas células de Lítio- Enxofre, caracterizado pelo fato de que compreende: aparelho (100) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 21 arranjado para monitorar capacidade e estado relativos de carga entre pelo menos duas células e para fazer com que as células fiquem balanceadas.
23. Mídia legível por computador (116), caracterizada pelo fato de que armazena instruções que, quando executadas por um ou mais processadores (110) de um aparelho para monitorar capacidade e estado relativos de carga entre pelo menos duas células, ou módulos de células, A e B de uma pluralidade de células de Lítio-Enxofre arranjadas em série, induzem o processador ou processadores (110) para implementar um ou mais de o timer (112), o módulo de monitoramento de tensões (113), o módulo de monitoramento de células (114) e o módulo de controle de balanceamento de células (115) do aparelho definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 19.
24. Método para monitorar capacidade e estado relativos de carga entre pelo menos duas células, ou módulos de células, A e B de uma pluralidade de células de Lítio- Enxofre arranjadas em série, caracterizado pelo fato de que compreende: monitorar uma tensão através de cada uma das células ou módulos de células de Lítio-Enxofre arranjados em série com base em sinais recebidos de um circuito de monitoramento de tensões (130); e durante um ciclo de carregamento no qual as células são carregadas em uma corrente constante: gravar uma etiqueta de tempo T1(Célula A) em que a tensão monitorada da primeira célula, célula A, conduzindo o carregamento alcança uma primeira tensão V1(célula A) em um segundo estado de carga definida para estar perto do topo de carga à medida que a taxa de mudança da tensão monitorada aumenta de modo mensurável; gravar uma etiqueta de tempo T1(Célula B) em que a tensão monitorada da célula B seguinte no carregamento alcança a primeira tensão V1(Célula A); gravar uma etiqueta de tempo T2(Célula A) em que a tensão monitorada da célula A de condução alcança uma segunda tensão V2(Célula A) definida para estar substancialmente em um topo de carga suposto; gravar uma tensão monitorada V2(Célula B) da célula B seguinte em T2(Célula A); e determinar, com base pelo menos em T1(Célula A), T1(Célula B), V2(Célula A) e V2(Célula B), uma métrica indicativa de uma diferença de capacidade relativa entre a célula A e a célula B ou variação em estado de carga relativo.
25. Método, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: determinar, como a métrica indicativa de uma diferença de capacidade relativa entre a célula A e a célula B, uma diferença de tempo relativa entre a duração para Célula A ser carregada através do um incremento de tensão entre V1(Célula A) e V2(Célula A) e a duração projetada para a Célula B ser carregada através do mesmo incremento de tensão.
26. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: calcular a diferença de tempo relativa entre a duração para a Célula A e a Célula B serem carregadas através do mesmo incremento de tensão entre V1(Célula A) e V2(Célula A) usando a equação:
em que dV/dt é um valor suposto de dV/dt no incremento de tensão.
27. Método, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o valor suposto de dV/dt no incremento de tensão é calculado como a taxa média de mudança de tensão ao longo do tempo para uma célula de Lítio-Enxofre nominal do tipo correspondendo à célula A da tensão V1 para a tensão V2 ao carregar na mesma taxa de carregamento e eficiência de carregamento da célula B.
28. Método, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o valor suposto de dV/dt no incremento de tensão é calculado como a taxa média medida de mudança de tensão ao longo do tempo para a Célula A ou Célula B entre T1 e T2 para essa célula.
29. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 26 a 28, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: calcular, para uma diferença de capacidade relativa entre a célula A e a célula B, a diferença de tempo relativa entre a duração para a Célula A e a Célula B serem carregadas através do mesmo incremento de tensão entre V1(Célula A) e V2(Célula A) dividida pela duração para a Célula A ser carregada através do incremento de tensão entre V1(Célula A) e V2(Célula A), isto é,:
30. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 29, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: determinar a métrica indicativa de uma diferença de capacidade relativa entre células para cada uma da pluralidade de células de Lítio-Enxofre conectadas em série.
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