BRPI0410458B1

BRPI0410458B1 - disposição para armazenar energia elétrica, veículo motorizado, e processo para carga de módulos de armazenamento elétrico

Info

Publication number: BRPI0410458B1
Application number: BRPI0410458A
Authority: BR
Inventors: Johan Lindström
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2016-06-07
Also published as: BRPI0410458A; SE0301507L; EP1629584A1; SE0301507D0; US20060255765A1; EP1629584B1; WO2004105209A1; SE524986C2

Abstract

"armazenamento de energia". a presente invenção se refere a armazenamento de energia elétrica em vários módulos de armazenamento elétrico, que são conectados em série entre si. uma voltagem de sistema de corrente contínua (vtot) é recebida e convertida de corrente contínua em corrente continua, em uma fração de voltagem (v~ 1~, v~ 2~) por módulo de armazenamento elétrico. as respectivas frações de voltagem (v~ 1~, v~ 2~) são transmitidas para cada módulo e variadas com o tempo (t) dentro de um intervalo (d) em torno de uma respectiva voltagem nominal de módulo (v~ 1n~, v~ 2n~) . desse modo, a voltagem de carga é aumentada temporariamente a um nível, que é suficientemente alto para obter uma capacidade de carga aperfeiçoada para cada módulo. ao mesmo tempo, a voltagem global pelos módulos de armazenamento elétrico pode ser mantida em um nível inócuo, com relação a quaisquer das unidades que estão incluídas no conjunto de circuitos relevante.

Description

“DISPOSIÇÃO PARA ARMAZENAR ENERGIA ELÉTRICA, VEÍCULO MOTORIZADO, E PROCESSO PARA CARGA DE MÓDULOS DE ARMAZENAMENTO ELÉTRICO" ANTECEDENTES DA INVENÇÃO E TÉCNICA ANTERIOR A presente invenção se refere, de uma maneira geral, a armazenamento de energia elétrica. Mais particularmente, a invenção se refere a uma disposição para armazenar energia elétrica e a um veiculo motorizado compreendendo tal disposição. A invenção também se refere a um processo de carregar uma pluralidade de módulos de armazenamento elétrico, um programa de computador carregável na memória de um computador e um meio legível por computador. O recente desenvolvimento tecnológico colocou uma forte demanda para fontes de energia elétrica eficientes. Por exemplo, na indústria de veículos atual é particularmente importante que qualquer energia elétrica gerada a bordo possa ser armazenada o mais eficientemente possível e constitua uma fonte de energia confiável. Isto é, a funcionalidade dos veículos modernos é muito dependente de equipamento energizado eletricamente. Além do mais, veículos híbridos e veículo propelidos puramente por eletricidade agora começam a desempenhar um papel crescentemente importante no mercado de transporte.

Portanto, técnicas de carga de baterias altamente eficientes são requeridas. Um exemplo de um sistema de carga elétrica é descrito na patente U.S. 6.215.277. Nela, um módulo de controle controla seletivamente uma corrente de carga a uma de duas baterias, que podem ter diferentes tensões de saída. Desse modo, ambas as baterias podem ser carregadas sem que seja necessário um conversor cc—cc. A patente U.S. 6.462.511 descreve um sistema de carga pseudoparalelo para carregar baterias segmentadas, no qual um dispositivo de comutação de corrente direciona uma corrente de carga de uma fonte de carga para um segmento de bateria selecionado, enquanto que os segmentos de batería remanescentes ficam em um modo de relaxaçao, isto é, não recebem qualquer corrente de carga. Desse modo, uma solução eficiente em custo para carregar grandes pacotes de baterias é executada. A patente U.S. 6.275.004 se refere a um aparelho para equilibrar um módulo de bateria, no qual várias baterias são conectadas em série para suprir energia a um veículo. Uma tensão do gerador é convertida de modo cc-cc e dividida individualmente para cada batería, em resposta a uma condição de carga medida da bateria específica. Desse modo, o risco de uma degradação prematura das baterias, devido a quaisquer desequilíbrios no estado de carga (SOC) , entre as baterias, pode ser reduzido.

Por conseguinte, a técnica anterior inclui uma pluralidade de exemplos de soluções para carga de baterias, que são vantajosos com relação aos diferentes parâmetros de baterias, tal como o ciclo de vida (isto é, o número de vezes em que uma bateria pode ser recarregada e descarregada, antes que falhe em satisfazer um determinado critério de desempenho) .

No entanto, ainda não há uma solução que aumente significativamente uma capacidade de carga da bateria, em relação ao seu SOC útil. Geralmente, se uma tensão é alimen- tada a uma batería, que ê igual à, ou mesmo abaixo da, tensão nominal da batería, a bateria vai armazenar uma quantidade de energia, que é inferior a sua capacidade efetiva. Por exemplo, uma tensão de carga igual à tensão nominal pode resultar em capacidade de carga de 85% do SOC para um tipo de bateria ãcida de chumbo. Por tensão nominal, entende-se aqui a tensão de saída para a qual a bateria é projetada, sob condições operacionais normais. Além do mais, nenhuma bateria pode receber uma carga com desempenho aceitável (isto é, relativamente próxima à tensão nominal), até que esteja inteiramente descarregada. Em vez disso, a bateria necessita tipicamente ser recarregada, quando um nível SOC de 50% é atingido. Consequentemente, se uma bateria comum ê carregada com uma tensão nominal, a sua faixa operacional vai ser limitada a um intervalo entre 85% de SOC a 50% de SOC. Naturalmente, é necessário expandir esse intervalo e, desse modo, aumentar a capacidade da bateria.

Um modo de executar a ampliação do intervalo da capacidade de carga é suprir uma tensão de carga que exceda a tensão nominal e, desse modo, aumente o SOC superior. De uma maneira geral, o SOC aumenta com o aumento da tensão de carga. No entanto, está longe de não ser problemático elevar o nível da tensão de carga. Isso pode provocar, a saber, um dano severo às unidades que são incluídas no sistema elétrico sendo alimentado pela bateria. Por exemplo, a vida útil de bulbos de luz em um sistema veicular típico pode ser reduzida em até 50% para cada aumento de 0,5 V acima da tensão nominal.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO O objeto da presente invenção ê, portanto, proporcionar uma solução de armazenamento de energia, que atenue os problemas mencionados acima e ofereça, desse modo, uma carga eficiente, sem aumentar o risco de danificar as unidades que estão incluídas no conjunto de circuitos elétricos, nos quais o módulo de armazenamento carregado é acoplado.

De acordo com um aspecto da invenção, o objeto é atingido pela disposição para armazenar energia elétrica, como descrito inicialmente, em que o conversor cc-cc é adaptado para controlar cada uma das frações de tensão, para que variem com o tempo dentro de um intervalo em torno de uma tensão de módulo nominal respectiva.

Uma vantagem importante atingida por essa disposição é que, para cada módulo de armazenamento elétrico, a tensão de carga pode ser aumentada temporariamente a um nível que é suficientemente alto para obter uma capacidade de carga aperfeiçoada (isto é, 95% do SOC) . Ao mesmo tempo, a tensão global nos módulos de armazenamento elétrico pode ser mantida em um nível nominal, isto é, uma tensão inócua com relação a quaisquer unidades que está incluídas no conjunto de circuitos elétricos relevante.

De acordo com uma modalidade desse aspecto da invenção, o intervalo representa uma variação de tensão inferior a 25% de quaisquer das tensões nominais dos módulos. Isso é, a saber, suficiente para executar um aperfeiçoamento significativo da capacidade de carga para uma grande parte dos tipos de módulo de armazenamento elétrico atualmente no mercado. É também importante que o intervalo seja mantido relativamente estreito, porque, de outro modo, o nível de tensão possa ficar muito baixo para manter um SOC adequado nos módulos, durante esses períodos nos quais o nível de tensão está abaixo do valor nominal.

De acordo com outra modalidade desse aspecto da invenção, o conversor cc-cc é adaptado para controlar as respectivas frações de tensão pelos módulos de armazenamento elétrico, de modo que um intervalo médio, durante o qual a fração de tensão excede a tensão nominal do módulo, é substancialmente igual com relação a todos os módulos. Isso é desejável porque, desse modo, todos os módulos obtêm uma capacidade de carga igualmente boa (desde que tenham, natural-mente, essencialmente, as mesmas características eletroquí-micas).

De acordo com uma outra modalidade desse aspecto da invenção, o conversor cc-cc é adaptado para controlar as respectivas frações de tensão pelos módulos de armazenamento elétrico, de modo que, em média, uma fração igualmente grande do sistema de tensão cc-cc é igualmente distribuída a cada módulo. De novo, isso é preferível de um ponto de vista de capacidade de carga, pelo menos se os módulos têm, essencialmente, as mesmas características eletroquímicas.

De acordo com mais uma outra modalidade desse aspecto da invenção, dois ou mais módulos de armazenamento e-létrico são incluídos em uma bateria unitária comum. Presume-se aqui que um conjunto separado de pontos de acesso é proporcionado para cada módulo e que esses pontos de acesso são acoplados ao conversor cc-cc de modo que os módulos possam ser carregados individualmente. Esse projeto é vantajoso, uma vez que algumas aplicações podem ser adequadas para abranger todos os, ou pelo menos alguns dos, módulos em uma batería unitária, por exemplo, devido a razões ambientais.

De acordo com uma outra modalidade desse aspecto da invenção, os módulos de armazenamento elétrico são adaptados para transferir energia para um sistema elétrico de um veículo, por meio dos primeiro e segundo terminais. Naturalmente, isso é desejável porque na maior parte de aplicações em veículos, os módulos de armazenamento vão precisar transferir energia também durante o procedimento de carga normal.

De acordo com outro aspecto da invenção, o objeto é alcançado por um processo de carga de uma pluralidade de módulos de armazenamento elétrico, como descrito inicialmente, em que cada uma das frações de tensão é controlada para variar com o tempo, dentro de um intervalo em torno de uma tensão nominal do módulo respectiva. Desse modo, para cada módulo de armazenamento elétrico, a tensão de carga pode ser aumentada temporariamente a nível, que é suficiente alto para obter um aperfeiçoamento significativo da capacidade de carga, sem aumentar a tensão global a um nível, que possa provocar danos a quaisquer unidades que estão incluídas no conjunto de circuitos elétricos relevantes.

De acordo com uma modalidade desse aspecto da invenção, o intervalo representa uma variação de tensão inferior a 25% de quaisquer das tensões nominais dos módulos. Como mencionado acima, isso é normalmente suficiente para aperfeiçoar, significativamente, a capacidade de carga dos módulos de armazenamento elétrico, em comparação com um procedimento de carga de tensão nominal padrão.

De acordo com outra modalidade desse aspecto da invenção, as respectivas frações de tensão nos módulos de armazenamento elétrico são controladas de modo que um intervalo médio, durante o qual a fração de tensão excede a tensão nominal do módulo, é substancialmente igual com relação a todos os módulos. Isto é, desse modo, todos os módulos obtêm uma capacidade de carga igualmente boa, pelo menos se tiverem, essencialmente, as mesmas características eletro-químicas.

De acordo com outra modalidade desse aspecto da invenção, as respectivas frações de tensão nos módulos de armazenamento elétrico são controladas de modo que, em média, uma fração igualmente grande da tensão de sistema cc é distribuída para cada módulo. Como mencionado acima, isso é preferível de um ponto de vista da capacidade de carga, se os módulos tiverem, essencialmente, as mesmas características eletroquímicas.

De acordo com um outro aspecto da invenção, o objeto é alcançado por um programa de computador diretamente carregável na memória interna de um computador, compreendendo um software, para controlar o processo proposto acima, quando o dito programa é executado em um computador.

De acordo com outro aspecto da invenção, o objeto é alcançado por um meio legível por computador, tendo um programa gravado nele, em que o programa é para fazer um controle por computador do processo proposto acima.

Por conseguinte, a invenção oferece uma excelente abordagem de carga de bateria para qualquer sistema elétrico, no qual uma alta capacidade de carga é vital. A solução proposta é, desse modo, particularmente bem adequada para aplicações em veículos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A presente invenção vai ser agora explicada mais detalhadamente por meio de modalidades, que são descritas como exemplos e com referência aos desenhos em anexo. A Figura 1 mostra um diagrama de blocos para uma disposição para armazenamento de energia elétrica, de acordo com uma primeira modalidade da invenção. A Figura 2 mostra um gráfico para diferentes tensões de carga em função do tempo, de acordo com uma primeira modalidade da invenção.

As Figuras 3a-b mostram gráficos ilustrando as tensões de carga, de acordo com a primeira modalidade da invenção. A Figura 4 mostra um diagrama de blocos para uma disposição para armazenamento de energia elétrica, de acordo com uma segunda modalidade da invenção. A Figura 5 mostra um grafico para diferentes tensões de carga em função do tempo, de acordo com uma segunda modalidade da invenção.

As Figuras 6a-b mostram gráficos ilustrando as tensões de carga, de acordo com a segunda modalidade da invenção . A Figura 7 mostra um fluxograma que ilustra o processo geral de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES DA INVENÇÃO

Um diagrama de blocos para uma disposição para armazenar energia elétrica, de acordo com uma primeira modalidade da invenção, é mostrado na Figura 1. A disposição inclui uma fonte de carga elétrica 110, tal como um gerador cc, um conversor cc-cc 120 e um primeiro e segundo módulos de armazenamento elétrico 131 e 132, respectivamente, por exemplo, na forma de baterias ácidas de chumbo. A fonte de carga elétrica 110 produz uma tensão de sistema cc VT0T e é conectada a um primeiro e segundo terminais TI e T2, respectivamente, de modo que a tensão do sistema cc VTot ê aplicada entre o primeiro terminal TI e o segundo terminal T2.

Os módulos de armazenamento elétrico 131 e 132 são conectados em série entre si, com uma polaridade do primeiro terminal, por exemplo, negativa, do primeiro módulo 131 acoplado a uma polaridade do segundo terminal, por exemplo, positiva, do segundo módulo 132. 0 primeiro módulo de armazenamento elétrico 131 também ê conectado ao primeiro terminal TI com uma polaridade do segundo terminal, por exemplo, positiva, e correspondentemente, o segundo módulo de armazenamento elétrico 132 é conectado ao segundo terminal T2 com uma polaridade do primeiro terminal, por exemplo, negativa.

Desse modo, a tensão do sistema cc VTOt é aplicada nos módulos de armazenamento elétrico 131 e 132. O conversor cc-cc 120 é acoplado a ambos os terminais TI e T2 e em um ponto entre os primeiro e segundo módulos 131 e 132, por meio de uma conexão elétrica 140. Na prática, esse ponto de conexão pode ser idêntico a um dos terminais dos módulos 131 e 132. O conversor cc-cc 120 recebe a energia oriunda da fonte de carga elétrica 110, por meio dos terminais TI e T2. 0 conversor cc-cc 120 também transmite as frações de tensão Vx e V2 da tensão do sistema cc VTOt para cada um dos módulos 131 e 132. Por meio da conexão elétrica 140, o conversor cc-cc 120 controla as frações de tensão Vx e V2, de modo que variem com o tempo. No entanto, a soma de Vi e V2 é sempre igual â tensão do sistema cc VTOt· A Figura 2 mostra um primeiro gráfico, que ilustra como as frações de tensão Vi e V2 podem ser variadas com o tempo. 0 eixo vertical do diagrama indica a tensão do sistema cc VT0T, que é aqui assumida como mantendo-se essencialmente constante em um nível nominal Vrom· Teoricamente, no entanto, a tensão do sistema de cc VT0T pode variar e, na prática, frequentemente flutua a algum grau, embora um valor de tensão constante seja geralmente desejável. 0 eixo horizontal do diagrama indica o tempo t.

Uma linha tracejada representa um primeiro valor de tensão nominal Vin para uma primeira fração de tensão Vx no primeiro módulo de armazenamento elétrico 131. Nesse e-xemplo, o primeiro valor de tensão nominal Vln é igual a Vtot/2, embora qualquer outro valor seja concebível técnica- mente. Desde que a primeiro valor de tensão nominal Vm aqui seja VTOt/2, um segundo valor de tensão nominal V2n, para a segunda fração de tensão V2 no segundo módulo de armazenamento elétrico 132 também fica VT0T/2.

As frações de tensão Vi e V2 são variadas em um intervalo VD em torno das respectivas tensões nominais dos módulos Vln e ν2η· De acordo com essa modalidade da invenção, as frações de tensão Vi e V2 nos respectivos módulos 131 e 132 variam com o tempo T por aplicação periódica de uma tensão Vx acima do primeiro valor de tensão nominal Vin no primeiro módulo 131, enquanto que a aplicação de uma tensão V2, abaixo do segundo valor de tensão nominal V2n no segundo módulo 132 e vice-versa. Especificamente, em um primeiro caso de tempo ti, uma diminuição gradual da primeira fração de tensão Vx é iniciada de um nível de tensão superior Vi+, e em um segundo caso de tempo t2, um nível de tensão inferior Vi_ é atingido. A diferença entre o nível de tensão superior Vi+ e o nível de tensão inferior Vi_ representa, desse modo, o intervalo VD. De preferência, o primeiro valor de tensão nominal Vln corresponde ao valor médio do nível de tensão superior Vi+ e o nível de tensão inferior Vi-. A Figura 3a mostra um gráfico, que ilustra a variação específica da primeira fração de tensão Vi. Em um terceiro caso de tempo t3, um aumento gradual da primeira fração de tensão Vi é iniciada, e em quarto caso de tempo t4l o nível de tensão superior Vi+ é novamente atingido. Ainda em um tempo posterior, o quinto caso de tempo t5, a primeira fração de tensão Vx é baixada mais uma vez, até que o nível de tensão inferior Vi seja a-tingido em um sexto caso de tempo t6, e assim por diante.

Consequentemente, durante um primeiro intervalo de tempo, Xsuperi, partindo entre os terceiro e quarto casos de tempo t3 e t4 e terminando entre os quinto e sexto casos de tempo t5 e tg, a primeira fração de tensão Vi excede o primeiro valor de tensão nominal Vm. A carga feita durante esse primeiro intervalo de tempo, Tauperi, pode, desse modo, introduzir uma quantidade de energia tal no primeiro módulo de armazenamento elétrico 131, de modo que ele obtenha uma capacidade de carga relativamente boa. Se, por exemplo, o primeiro valor de tensão nominal Vm é 14 volts, e o nível de tensão superior Vi+ é 15 volts, uma capacidade de carga de 95% do SOC pode ser obtida. A Figura 3b mostra um grafico que ilustra uma variação correspondente da segunda fração de tensão V2. Aqui, um segundo intervalo, xSuper2, durante o qual a segunda fração de tensão V2 excede a segunda tensão nominal do módulo V2n, começa entre os primeiro e segundo casos de tempo ti e t2 e termina entre os terceiro e quarto casos de tempo t3 e t4. Desse modo, a carga feita durante o segundo intervalo, xsu-per2, pode introduzir uma quantidade de energia tal no segundo módulo de armazenamento elétrico 132, de modo que também esse módulo obtenha uma capacidade de carga relativamente boa.

Uma variação das frações de tensão V2 e V2 entre 13 volts e 15 volts, como exemplificado acima, é equivalente ao intervalo VD, representando uma variação de tensão de 2/14 ~ 14% das tensões nominais dos módulos Vin e V2n (que são arribas de 14 volts). Essa variação é normalmente suficiente para garantir uma primeira taxa de capacidade de carga dos módulos de armazenamento elétrico. Em qualquer caso, de acordo com uma modalidade da invenção, o intervalo VD representa uma variação de tensão inferior a 25% de quaisquer das tensões nominais dos módulos Vin e V2ll.

Além do mais, o conversor cc-cc controla as respectivas frações de tensão Vi e V2 nos módulos de armazenamento elétrico 131 e 132, respectivamente, de modo que os primeiro e segundo intervalos xsuperi e TSUper2 são aproximadamente iguais, pelo menos, em média. Desse modo, ambos os módulos 131 e 132 vão ter, essencialmente, a mesma capacidade de carga (desde que as suas características eletroquímicas sejam essencialmente as mesmas). Não obstante, a extensão dos intervalos, durante os quais as frações de tensão Vi e V2 são temporariamente constantes (por exemplo, entre t2 e t3 e entre t4 e ts, respectivamente) , é arbitrária e pode ser feita infinitamente curta (isto é, t2 = t3 e t4 = t5), de modo que as frações de tensão Vi e V2 variam continuamente.

Embora em muitas aplicações, possa ser desejável controlar as respectivas frações de tensão Vi e V2/ de modo que sejam, em média, tensões substancialmente igualmente grandes, isso não é necessário de um ponto de vista técnico. Ao contrário, os valores das tensões nominais podem ser muito bem individualmente diferentes. Além do mais, os intervalos de supercarga (por exemplo, Tguperi e TSUper2 mencionados acima) podem ter diferentes extensões em tempo. A Figura 4 mostra um diagrama de blocos de uma disposição para armazenar energia elétrica, de acordo com uma segunda modalidade da invenção, que esclarece esses aspectos da invenção. A disposição inclui uma fonte de carga elétrica 410, por exemplo, na forma de um gerador cc, um conversor cc-cc 420 e primeiro, segundo e terceiro módulos de armazenamento elétrico 430A, 430B e 430C, respectivamente, que podem ser baterias ácidas de chumbo. Também neste caso, a fonte de carga elétrica 410 produz uma tensão do sistema de cc VTOt, entre um primeiro terminal TI e um segundo terminal T2. Além do mais, os módulos de armazenamento elétrico 430A, 430B e 430C são todos conectados em série entre eles, com polaridades dos terminais alternadas. Um primeiro módulo de armazenamento elétrico 430A é conectado ainda ao primeiro terminal TI e um terceiro módulo de armazenamento elétrico 430C é conectado ao segundo terminal T2. Desse modo, a tensão do sistema de cc VTot ê aplicada em todos os módulos de armazenamento elétrico 430A, 430B e 430C. 0 conversor de cc-cc 420 é acoplado eletricamente a ambos os terminais TI e T2 e a um ponto entre cada um dos primeiro, segundo e terceiro módulos 430A, 430B e 43QC, por meio das respectivas conexões elétricas 441 e 442. 0 conversor de cc-cc 420 recebe a energia proveniente da fonte de carga elétrica 410, por meio dos terminais TI e T2. O conversor de cc-cc 420 também transmite uma fração de tensão VA, Vb e Vc da tensão do sistema de cc VTOt para cada um dos módulos 430A, 430B e 430C. Por meio das conexões elétricas 441 e 442, o conversor de cc-cc 420 controla as frações de tensão VA, VB e Vc, de modo que variem com o tempo. No entanto, a soma de VA/ VB e Vc é sempre igual à tensão do sistema c c Vtot . A Figura 5 mostra um gráfico (correspondente ao grafico da Figura 2), que ilustra como as frações de tensão VA( VB e Vc podem ser variadas com o tempo. Como é evidente da Figura 5, um primeiro valor de tensão nominal V^, para a primeira fração de tensão VA no primeiro módulo de armazenamento elétrico 43OA, é mais baixa do que um segundo valor de tensão nominal VHn, para a segunda fração de tensão VB no segundo módulo de armazenamento elétrico 43OB. 0 segundo valor de tensão nominal VEn é, por sua vez, mais baixo do que um terceiro valor de tensão nominal VCn, para a terceira fração de tensão Vc no terceiro módulo de armazenamento elétrico 430C.

Também neste exemplo, a tensão do sistema de cc Vtot é considerada como mantendo-se essencialmente constante a um nível nominal VT0Tn, enquanto que as frações de tensão VA, VB e Vc são variadas com o tempo t. Todas as variações, no entanto, são mantidas dentro de um intervalo VD em torno dos respectivos valores de tensões nominais V^, VBn e VCn. A Figura 6a mostra um gráfico, que ilustra especificamente como a primeira fração de tensão VA é variada como tempo t. 0 conversor de cc-cc VA para um primeiro nível de tensão superior VA+, acima do primeiro valor de tensão nominal V^, durante um primeiro intervalo tA1. Durante um segundo intervalo tA2 subsequente, a primeira fração de tensão VA é controlada para o primeiro valor de tensão nominal V^ e, durante um terceiro intervalo tA3 seguinte, a primeira fração de tensão VA é controlada a um primeiro nível de tensão inferior VA, abaixo do primeiro valor de tensão nominal V^. Depois, durante um quarto intervalo tA4, a primeira fração de tensão VA é novamente controlada para o primeiro valor de tensão nominal V^. 0 quarto intervalo tA4 completa um período integral, de modo que um quinto intervalo tA5 subseqüente é equivalente ao primeiro intervalo tAX. A Figura 6b mostra um gráfico correspondente, i-lustrando especificamente como a segunda fração de tensão VB é variada com o tempo t. 0 conversor cc-cc 420 aqui controla a segunda fração de tensão VB para, durante os primeiro e segundo intervalos tAi e tA2, atingir um valor de tensão, que é apresentado por um segundo nível de tensão inferior VB, abaixo do segundo valor de tensão nominal VBn. Depois, durante os terceiro e quarto intervalos tA3 e tA4, a segunda fração de tensão VB é controlada a um valor de tensão representado por um segundo nível de tensão superior VB+, acima do segundo valor de tensão nominal VBn. Um quinto intervalo tA5 seguinte é equivalente ao primeiro intervalo tAx.

Finalmente, a Figura 6c mostra um gráfico, que i-lustra, especificamente, como, neste exemplo, a terceira fração de tensão Vc é variada com o tempo t. Durante o primeiro intervalo tAx, a terceira fração de tensão Vc é controlada para o terceiro valor de tensão nominal Vcn e, durante o segundo intervalo tA2/ é controlada para atingir um valor de tensão apresentado por um terceiro nível de tensão superior Vc+, acima do terceiro valor de tensão nominal Vqi· Sub- seqüentemente, durante o terceiro intervalo de tempo ti3, a terceira fração de tensão Vc ê novamente controlada para o terceiro valor de tensão nominal VCn e, durante o quarto intervalo tié, a terceira fração de tensão Vc é controlada a um valor de tensão a um terceiro nível de tensão inferior Vc, abaixo do terceiro valor de tensão nominal VCn. Em analogia com o que foi apresentado acima, esses quatro intervalos t^i - tA4 completam um período integral, de modo que um quinto intervalo tis seguinte ê equivalente ao primeiro intervalo tAl ■ Desse modo, ambas a primeira fração de tensão VA e a terceira fração de tensão Vc são variadas com o tempo t, de modo que atingem, periodicamente, os seus respectivos valores de tensão nominal V^n e VCn, isto é, durante cada segundo intervalo. A segunda fração de tensão VB é, no entanto, controlada de modo que nunca atinge o seu valor de tensão nominal νΒη. Contudo vale a pena registrar que o conversor cc-cc 420 controla todas as frações de tensão VA, VB e Vc, para variar dentro do intervalo VD em torno dos seus respectivos valores de tensão nominal V^,, VBn e VCn. De acordo com uma modalidade da invenção, o intervalo VD representa uma variação de tensão inferior a 25% de quaisquer das tensões nominais dos módulos Vto, VBn e VCn* Para resumir, o processo geral de carga de uma pluralidade de módulos de armazenamento elétrico, de acordo com a invenção, vai ser descrito a seguir com referência a um fluxograma na Figura 7.

Uma primeira etapa 710 recebe a tensão do sistema de cc, por exemplo, entre um primeiro e um segundo terminal. Uma etapa subsequente 720 converte a tensão do sistema cc em uma fração de tensão por módulo. A etapa 720 também varia cada fração de tensão com o tempo, dentro de um intervalo em torno da respectiva tensão nominal do módulo. Finalmente, uma etapa 730 transmite as frações de tensão relevantes para cada um dos módulos.

Naturalmente, as etapas 710, 72 0 e 73 0 são efetivamente conduzidas continuamente e em uma forma pseudopara-lela entre elas, de modo que uma tensão do sistema cc, recebida na etapa 710, é essencialmente imediatamente transmitida para os módulos de armazenamento elétrico, por meio da etapa 730.

Todas as etapas do processo, bem como quaisquer subseqüências de etapas, descritas com referência â Figura 7 descrita acima, podem ser controladas por meio de um aparelho de computador programado. Além do mais, embora as modalidades da invenção, descritas acima com referência aos desenhos, compreendam um aparelho de computador e os processos executados em aparelhos de computadores, a invenção também, desse modo, estende-se a programas de computador, particularmente programas de computador em um veículo, adaptados para colocar em prática a invenção. O programa pode ser na forma de um código-fonte, um código-objeto, uma fonte intermediária de código e um código-objeto, tal como em uma forma compilada parcialmente, ou em qualquer outra forma adequada para uso na implementação do processo de acordo com a inven- ção. 0 veículo pode ser qualquer entidade ou dispositivo capaz de executar o programa. Por exemplo, o veículo pode compreender um meio de armazenamento, tal como uma ROM (memória exclusiva de leitura), por exemplo, um CD (disco compacto) ou uma ROM de semicondutor, ou um meio de gravação magnético, por exemplo, um disco flexível ou um disco rígido. Além disso, o veículo pode ser um veículo transmissível, tal como um sinal elétrico ou óptico, que pode ser transportado por meio de cabo elétrico ou óptico, ou por rádio ou por outro meio. Quando o programa é embutido em um sinal, que pode ser transportado diretamente por um cabo ou outro dispositivo ou meio, o veículo pode ser constituído por esse cabo ou dispositivo ou meio. Alternativamente, o veículo pode ser um circuito integrado, no qual o programa está embutido, o circuito integrado sendo adaptado para executar os, ou para ser usado no desempenho dos, processos relevantes. 0 termo "compreende / compreendendo", quando usado neste relatório descritivo, ê adotado para especificar a presença de itens, números inteiros, etapas ou componentes mencionados. No entanto, o termo não exclui a presença ou adição de um ou mais dos itens, números inteiros, etapas ou componentes ou seus grupos. A invenção não é limitada às modalidades descritas nas figuras, mas pode ser variada livremente dentro do âmbito das reivindicações.

Claims

1. Disposição para armazenar energia elétrica, compreendendo: uma fonte de carga elétrica (110; 410), adaptada para produzir uma tensão de sistema cc (Vtot), entre um primeiro terminal (Tl) e um segundo terminal (T2); uma pluralidade de módulos de armazenamento elétrico (131, 132; 430A, 430B, 430C) conectados em série, en- tre o primeiro terminal (Tl) e o segundo terminal (T2); e um conversor cc-cc (120; 420) acoplado à fonte de carga elétrica (110; 410) e a cada um dos módulos de armazenamento elétrico (131, 132; 430A, 430B, 430C) , o conversor cc-cc adaptado para receber a energia oriunda da fonte de carga elétrica (110; 410) e transmitir uma fração de tensão (Vi, V2; VA, Vb, Vc) da tensão do sistema cc (Vtot) para cada um dos módulos (131, 132; 430A, 430B, 430C), CARACTERIZADA pelo fato de que o conversor cc-cc (120; 420) é adaptado pa- ra controlar cada uma das frações de tensão (Vi, V2; Va, Vb, Vc) para variar com o tempo (t) dentro de um intervalo (VD) em torno de uma tensão de módulo nominal respectiva (Vin, V2n; VAn, VBn, Vcn) ·

2. Disposição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o intervalo (Vd) representa a variação de tensão inferior a 25% de quaisquer das tensões de módulo nominais (Vin, V2n; VAn, VBn, VCn) .

3. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADA pelo fato de que o conversor cc-cc (120) é adaptado para controlar as respecti- vas frações de tensão (Vi, V2) nos módulos de armazenamento elétrico (131, 132), de modo que um intervalo médio (Xsuperi, λ3ιιρθΓ2) , durante o qual a fração de tensão (Vi, V2) excede a tensão de módulo nominal (Vin, V2n) é igual com relação a todos os módulos (131, 132).

4. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADA pelo fato de que o conversor cc-cc (120) é adaptado para controlar as respectivas frações de tensão (Vi, V2) nos módulos de armazenamento elétrico (131, 132), de modo que uma fração média da tensão do sistema cc (VTox) , sendo distribuída a cada módulo, seja igualmente grande para todos os módulos (131, 132) .

5. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADA pelo fato de que dois ou mais dos módulos de armazenamento elétrico (131, 132; 430A, 430B, 430C) estão incluídos em uma unidade de batería comum, tendo um conjunto separado de pontos de acesso para cada módulo, cada um dos pontos de acesso sendo acoplado ao conversor cc-cc (120; 420).

6. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADA pelo fato de que o número de módulos de armazenamento elétrico (131, 132) é igual a dois.

7. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADA pelo fato de que os módulos de armazenamento elétrico (131, 132; 430Ά, 430B, 430C) são adaptados para proporcionar energia a um sistema elétrico de um veiculo, por meio dos primeiro e segundo terminais (ΤΙ, T2) .

8. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADA pelo fato de que a fonte de energia elétrica (110; 410) é um gerador elétrico.

9 . Veiculo motorizado CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma disposição para armazenar energia elétrica, do tipo definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 8 .

10. Processo para carga de uma pluralidade de módulos de armazenamento elétrico (131, 132; 430A, 430B, 430C) conectados em série entre um primeiro terminal (Tl) e um segundo terminal (T2), compreendendo as etapas de: receber uma tensão de sistema cc (Vtot), entre o primeiro terminal (Tl) e o segundo terminal (T2); converter de modo cc-cc a tensão de sistema cc (Vtot) em uma fração de tensão (Vi, V2; Va, Vb, Vc) por módulo (131, 132; 430A, 430B, 430C); e transmitir a respectiva fração de tensão (Vi, V2; VA, Vb, Vc) para cada um dos módulos (131, 132; 430A, 430B, 430C), CARACTERIZADO pela etapa de: controlar cada uma das frações de tensão (Vi, V2; VA, Vb, Vc) para variar com o tempo (t) dentro de um intervalo (Vd) em torno de uma respectiva tensão de módulo nominal (Vln, V2n; Vaii, VBn, Vcn) ·

11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o intervalo (Vd) representa uma variação de tensão inferior a 25% de quaisquer das tensões de módulos nominais (Vin, Vin; VAn, VBn, Vcn) .

12. Processo, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, CARACTERIZADO por controlar as respectivas frações de tensão (Vi, V2) nos módulos de armazenamento elétrico (131, 132), de modo que um intervalo médio (Tsuperi, tsuper2) , durante o qual a fração de tensão (Vi, V2) excede a tensão de módulo nominal (Vin, V2n) seja iqual com relação a todos os módulos (131, 132) .

13. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 10 a 12, CARACTERIZADO por controlar as respectivas frações de tensão (Vi, V2) nos módulos de armazenamento elétrico (131, 132), de modo que uma fração média da tensão do sistema cc (Vtot), sendo distribuída a cada módulo, seja igualmente grande para todos os módulos (131, 132) .

14. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 10 a 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o número de módulos de armazenamento elétrico (131, 132) é igual a dois.