ES2275854T3

ES2275854T3 - Dispositivo de almacenaje de energia para cargas que tienen rangos de energia variable.

Info

Publication number: ES2275854T3
Application number: ES02716575T
Authority: ES
Inventors: Sankar Dasgupta; James K. Jacobs; Rakesh Bhola
Original assignee: Electrovaya Inc
Current assignee: Electrovaya Inc
Priority date: 2001-04-05
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2007-06-16
Anticipated expiration: 2022-04-03
Also published as: WO2002081255A1; JP2004530398A; TW543229B; CN1304217C; RU2294851C2; ATE349354T1; DE60217086T2; EP1377477B1; WO2002081255A8; DE60217086D1; RU2003130375A; CN1527772A; US20080113226A1; EP1377477A1

Abstract

Una fuente de energía para suministrar energía eléctrica a un motor de tracción que proporciona energía eléctrica en rangos diferentes, en el que la fuente de energía comprende: una primera batería de energía recargable que tiene una primera densidad de energía para almacenar la energía eléctrica; una segunda batería de energía recargable que tiene una segunda densidad de energía, menor que la primera, para almacenar y proporcionar la energía eléctrica al motor eléctrico en diferentes rangos; un controlador de la batería capaz de controlar la recarga sustancialmente continua de la batería de energía con energía eléctrica de la batería de energía; y en donde la energía eléctrica almacenada en la batería de energía se suministra al motor eléctrico a través de la batería de energía en los diferentes rangos de funcionamiento.

Description

Dispositivo de almacenaje de energía para cargas que tienen rangos de energía variable.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un aparato, dispositivo y método para almacenar energía eléctrica y proporcionar la energía eléctrica a una carga eléctrica en diferentes rangos de energía. Más particularmente, la presente invención se refiere a un aparato, dispositivo y método que usa una batería híbrida para proporcionar rangos de energía variable a una carga eléctrica, tal como un motor o máquina eléctrica usada en la tracción de un vehículo.

Antecedentes de la invención

En el pasado, se han propuesto varias formas de almacenar y proporcionar energía eléctrica para manejar una carga eléctrica, tal como un motor eléctrico. Por ejemplo, diferentes tipos de baterías, que incluyen ácido-plomo, cadmio-níquel (Ni-Cd) e hidruro metálico de níquel (Ni-MH), se han usado en el pasado para los vehículos que funcionan con energía eléctrica. Sin embargo, cada tipo de batería tiene sus propias ventajas y desventajas.

Por ejemplo, las baterías de ácido-plomo tienen la ventaja de que pueden proporcionar una alta punta de energía cuando se requiere. Además, las baterías de ácido-plomo pueden proporcionar grandes corrientes, suficientes para acelerar y conducir las cargas eléctricas, tales como motores eléctricos y máquinas en vehículos. Sin embargo, las baterías de ácido-plomo sufren una desventaja de tener baja densidad de energía, algunas veces expresada o medida como vatios-hora por litro (W-h/l), significando que la energía proporcionada por unidad de volumen es baja. Asimismo, las baterías de ácido-plomo tienen energía relativamente baja específica, expresada como vatios/hora por kilogramo (W-h/Kg.), significando que se necesita una masa relativamente grande para almacenar una cantidad sustancial de
energía.

Por el contrario, las baterías basadas en litio, tales como las baterías de litio que tienen ánodos o electrodos negativos de metal o aleación de litio y baterías de ión de litio recargables no acuoso, como se describen en la Patente USA 6.159.635 de Das Gupta et al., tiene mayor densidad de energía y características específicas de energía más que el plomo o níquel con base en las celdas electroquímicas. Deberá notarse, que algunos tipos de baterías de iones de litio recargables no acuoso se refieren como baterías de polímero de litio, debido a que están empacadas y selladas en capas de polímero y teniendo el ión de litio conduciendo electrolitos de polímero. Por otro lado, las baterías basadas en litio no pueden ser capaces de proporcionar grandes puntas de energía, en particular altas densidades de corriente, debido a la alta impedancia intrínseca de dichas celdas basadas en litio. Para prevenir la degradación, las celdas basadas en litio requieren técnicas de manejo térmico para mantener la batería en una temperatura aceptable, tal como -20ºC a un máximo de 70ºC. Las puntas de energía en las celdas de iones de litio generalmente generan grandes cantidades de energía calorífica, que si no se maneja apropiadamente, puede degradar la batería.

En un vehículo eléctrico, es deseable tener un dispositivo de almacenamiento de energía que tenga una alta densidad de energía, de manera que el dispositivo de almacenamiento de energía ocupa un volumen mínimo, así como una alta energía específica, de manera que suponga un peso mínimo en relación al vehículo. Sin embargo, también es deseable tener un dispositivo de almacenamiento de energía que puede proporcionar grandes puntas de energía. En particular, una punta de energía generalmente se requiere para superar la fricción estacionaria y la inercia de un vehículo eléctrico cuando está estacionario y para la aceleración. Se nota que se han hecho intentos para rediseñar las baterías de litio recargables para proporcionar corrientes más altas, pero esto conduce a energías específicas más bajas y densidades de energía más bajas de dichos dispositivos de batería.

En el pasado, varios tipos diferentes de dispositivos de almacenamiento de energía se han propuesto en un esfuerzo por proporcionar un dispositivo de alto almacenaje de energía que proporciona grandes puntas de energía. Por ejemplo, la Patente USA 5.780.980 y la Patente USA 5.808.448, ambas de Naito, describen un sistema de tracción de un vehículo eléctrico que tiene un suministro de energía de corriente directa que comprende una celda de combustible conectada a una batería de ácido-plomo. La celda de combustible produce una salida constante mientras se suministra energía eléctrica y operacional al vehículo cuando el rango de energía para la carga eléctrica es bajo. Cuando el rango de energía para la carga eléctrica incrementa, la energía se suministra por la batería de plomo-ácido, así como por la celda de combustible. Naito también describe que la celda de combustible recarga la batería de plomo-ácido cuando la carga para la batería de plomo-ácido está por bajo de un valor especificado. Sin embargo, Naito tiene la desventaja de que los reactivos del fluido de la celda de combustible deberán llevarse en los contenedores en el vehículo. Esto reduce grandemente la capacidad de energía específica del dispositivo. También Natio describe un circuito eléctrico elaborado para permitir el suministro de energía de la celda de combustible y la batería de plomo-ácido.

Para cargas mucho más pequeñas, tal como en el campo micro-electrónico, como se usa en el desgaste de un ojo electrocrómico, se han propuesto baterías híbridas de plomo-ácido y litio/tionilcloruro. Por ejemplo, las Patentes USA 5.900.720 y 5.455.637 de Kallman describen el uso de una batería híbrida que comprende una celda de batería de cloruro de litio/tionil, no recargable primaria y una batería de ácido-plomo sellada secundaria para circuitos de energía micro-electrónicos. Las baterías primaria y secundaria energizan una carga, que en el caso de Kallman son circuitos de energía micro-electrónicos para el desgaste del ojo electrocrómico. La batería primaria también energiza un controlador que, a su vez puede cargar periódicamente la batería secundaria. Sin embargo, Kallman no describe que la batería de litio/tionilcloruro primaria se recargue. También, el dispositivo de Kallman se diseña para una salida pequeña de energía total relativamente baja y como tal no podría usarse para cargas más grandes.

También, los condensadores eléctricos se han usado en el pasado como se describe, por ejemplo, en la Solicitud Europea EP-0564149-A2 de Jeol Ltd. Sin embargo, como se describe en esta solicitud, los condensadores eléctricos son mucho más sensibles para el voltaje aplicado, si el voltaje aplicado al condensador eléctrico excede el voltaje valorado, entonces la capacidad del condensador eléctrico se reduce inmediatamente y las fugas de corriente incrementan. Debido a esto, la Solicitud Europea EP-0-564-149-A2 describen la longitud de los circuitos de control para limitar la carga de los condensadores eléctricos, pero no se describen con relación al uso de baterías ni como controlar las baterías.

Por consiguiente, existe una necesidad en la técnica de un dispositivo de almacenamiento de energía eficiente que tenga una energía específica relativamente alta y densidad de energía relativamente alta para usarse con grandes cargas y que tenga demandas de energía variables. Además, mientras la densidad de energía es una consideración importante, también es necesario considerar como las baterías se alojarán dentro del vehículo. En otras palabras, deberá considerarse el volumen efectivo del dispositivo que incluye las baterías, que significa el volumen total requerido para alojar las baterías más que el volumen de las celdas individuales. Otra consideración deberá ser la recarga del sistema después de que la salida ha caído debajo de un nivel predeterminado.

Sumario de la invención

Por consiguiente, es un objetivo de esta invención al menos superar parcialmente las desventajas del estado de la técnica previo. Además, es un objetivo de la invención proporcionar un dispositivo de almacenamiento de energía eficiente para usarse en situaciones de carga relativamente grandes, tales como para un vehículo eléctrico y de preferencia teniendo una densidad de energía y energía alta específica, mientras que es capaz de proporcionar grandes puntas de energía en una manera térmicamente manejable.

Por consiguiente, en un aspecto, la presente invención proporciona una fuente de energía para suministrar energía para un motor de tracción eléctrica, dicho motor proporcionando energía eléctrica en diferentes rangos, la fuente de energía comprende: una primera batería recargable que tiene una primera densidad de energía para almacenar la energía eléctrica; una segunda fuente de energía recargable que tiene una segunda densidad de energía, que es menor que la primera densidad de energía para almacenar la energía eléctrica y proporcionar energía eléctrica al motor eléctrico en diferentes rangos; el controlador de energía para controlar la recarga continua de la fuente de energía con energía eléctrica de la batería y en donde la energía eléctrica almacenada en la batería se suministra al motor eléctrico a través de la fuente de energía y en los rangos diferentes.

En otro aspecto, la presente invención proporciona un dispositivo de almacenamiento de energía para almacenar la energía eléctrica para enviarse a una carga eléctrica, dicho dispositivo de almacenamiento de energía comprende: una primera batería recargable que tiene una primera densidad de energía y conectable eléctricamente a una fuente de energía externa; una segunda batería recargable que tiene una segunda densidad de energía menor a la primera densidad de energía, dicha segunda batería siendo conectada eléctricamente a la primera batería y eléctricamente conectable a la carga, en donde, durante la operación, la segunda batería se conecta a la carga y suministra energía eléctrica a la carga mientras la primera batería continuamente recarga la segunda batería y en donde la primera batería se conecta periódicamente a la fuente externa para la recarga como se requiera.

En un aspecto adicional, la presente invención proporciona un dispositivo de almacenamiento de energía para almacenar la energía eléctrica para enviarse a una carga eléctrica, dicho dispositivo de almacenamiento comprende:

una batería recargable que tiene una primera densidad de energía y que es eléctricamente conectable a una fuente de energía externa; un dispositivo eléctrico recargable que tiene una segunda densidad de energía, menor que la primera densidad de energía, dicha segunda batería es conectable eléctricamente a la primera batería y a la carga; en donde, durante la operación, el dispositivo eléctrico recargable se conecta a la carga y suministra energía eléctrica a la carga mientras la batería sustancialmente continúa la recarga del dispositivo eléctrico recargable y en donde la batería se conecta periódicamente a la fuente externa para la recarga, como se requiera.

En un aspecto adicional, la presente invención proporciona un método para almacenar energía eléctrica para una carga eléctrica que proporciona energía eléctrica en diferentes rangos, dicho método comprende: cargar una primera batería recargable que tiene una primera densidad de energía; cargar una segunda fuente de energía recargable que tiene una segunda densidad de energía, menor que la primera densidad de energía; suministrar la energía eléctrica de la segunda fuente de energía a la carga eléctrica en el rango diferente y recargar la segunda fuente de energía de la primera batería.

Una ventaja de la presente invención es que la batería puede ser una batería de plomo-ácido convencional que se usa comúnmente en los vehículos. De esta manera, la batería de plomo-ácido puede proporcionar suficientes puntas de energía y en suficiente corriente para conducir una carga eléctrica que tiene demandas de energía variables, tales como un motor eléctrico de un vehículo. Sin embargo, la batería de preferencia es una celda basada en litio o una batería que tendrá una alta densidad de energía y alta energía específica. Por consiguiente, al tener la batería continuamente cargando la fuente de energía, la fuente de energía puede mantenerse cerca de su nivel de carga óptimo, que deberá mejorar el tiempo de vida de la fuente de energía. Además, al tener la fuente de energía cerca de su nivel de carga óptimo, la capacidad de generación de energía de la fuente de energía puede mantenerse y la energía puede proporcionarse a la carga en rangos variables, por lo tanto satisfacerá más rápidamente las demandas de energía de la carga. Sin embargo, como la principal porción de almacenamiento de energía del sistema de proporción de energía de la presente invención reside en la batería que tiene alta densidad de energía y energía específica, se aumenta el volumen extra relativamente pequeño y el peso al vehículo.

En una de las modalidades adicionales, la batería de litio es una batería de polímero de litio que comprende una batería de ión de litio recargable no acuoso empotrada o envuelta en cubiertas de plástico selladas, que tienen polímero sólido y líquido orgánico, el ión de litio conduciendo electrolitos. Dichas baterías de ión de polímero de litio pueden producirse en configuraciones o formas específicas y moldeadas en una forma apropiada que puede ocupar un espacio que de otra manera estaría vacante dentro del vehículo. De esta manera, el volumen efectivo del dispositivo de almacenamiento de energía puede reducirse al asegurar ese poco espacio que se desperdicia alrededor de la
batería.

Una ventaja adicional de la presente invención es que ambas baterías en el dispositivo de almacenamiento de energía puede recargarse. Como se estableció anteriormente, la batería recarga sustancialmente continuamente la fuente de energía. Sin embargo, cuando se requiere, la batería también puede recargarse al ser conectada a una fuente externa. De esta manera, el dispositivo de almacenamiento de energía puede regenerarse fácilmente para el uso continuo y no requiere la adición de reactivos de fluido o el reemplazo de baterías. Además, en una realización preferida, la fuente de energía puede recargarse de la fuente externa cuando la batería está siendo recargada para mejorar la eficiencia de recarga.

Una ventaja adicional de la presente invención es que, al usar una batería de ácido-plomo, pueden usarse técnicas de recuperación de energía existentes. En particular, la energía generada durante el frenado puede controlar el nivel de energía de la batería de ácido-plomo cuando el vehículo se lleva a un alto. Este procedimiento algunas veces se refiere como un frenado regenerativo.

Justo en ciertas cargas requiere puntas periódicas u ocasionales de energía, algunas fuentes de carga pueden hacer disponibles las puntas de energía de vez en vez. El frenado regenerativo de un vehículo es un ejemplo de dicha fuente de carga "tipo-explosión". Si el dispositivo de almacenamiento de energía es capaz de aceptar la carga en un rango alto, estas explosiones de energía pueden aceptarse eficientemente. Una ventaja de la presente invención es que las puntas periódicas u ocasionales de energía pueden usarse para recargar rápidamente la fuente de energía en un rango que no puede aceptarse eficientemente por la batería o podría dañar la batería. Una carga pesada subsecuente podría usar la energía de esta fuente de carga de "tipo explosión" directamente de la fuente de energía. Alternativamente, la fuente de energía podría usarse para recargar la batería en un rango más bajo durante un periodo de tiempo más largo. Cuya ruta de energía es más efectiva en cualquier uso particular por supuesto variará con las necesidades dependientes de energía de la carga eléctrica y la aplicación particular del dispositivo de almacenamiento de energía.

Los aspectos adicionales de la invención aparecerán a partir de la lectura de la siguiente descripción detallada y los dibujos que ilustran la invención y las realizaciones preferidas de la invención.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos que ilustran las modalidades de la invención:

La Figura 1 muestra un sistema eléctrico que comprende un dispositivo de almacenamiento eléctrico de conformidad con una modalidad de la presente invención, en donde:

A: = Cargador (50)

B: = Ión de litio

C: = Controlador

D: = Ácido Pb

E: = Sistema de frenado regenerativo

F: = Motor

La Figura 2A muestra una gráfica de la descarga de la fuente de energía de plomo-ácido en contra del tiempo, en donde:

G: = Tiempo

H: = Capacidad del ácido-Pb; y

La Figura 2B muestra una gráfica de la descarga del paquete de la batería de litio recargable no acuosa en contra del tiempo, en donde:

I: = Capacidad del ión de Li.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

Como se describió anteriormente en este documento, en una realización preferida de la invención, se proporciona un dispositivo de almacenamiento de energía que comprende una batería conectada a una fuente de energía. La batería tiene una alta densidad de energía y una alta energía específica, de manera que puede almacenar fácil y eficientemente una gran cantidad de energía. La energía también es recargable desde las fuentes externas. La batería es capaz de proporcionar una salida de energía relativamente constante, pero puede tener un nivel de energía relativamente bajo. En otras palabras, la batería realiza la función principal de almacenar eficientemente una gran cantidad de energía, sin tener una gran porción de masa u ocupar una gran porción de espacio, pero no puede ser capaz de proporcionar variables o altos o niveles de corriente o una salida variable de energía.

Por el contrario, la fuente de energía se diseña para tener una salida variable de energía y para ser capaz de proporcionar cortos pulsos de corriente alta. Por ejemplo la fuente de energía será capaz de proporcionar altas puntas de energía en cortos pulsos de corriente alta como se requiere por la carga eléctrica, tal como los requerimientos de energía de un motor eléctrico o una máquina usada en la tracción de un vehículo. Sin embargo, la fuente de energía no puede tener una alta densidad de energía o una alta energía específica. En particular, la fuente de energía es recargable y puede recargarse mediante la batería y opcionalmente por una fuente de energía externa.

En operación, la fuente de energía reúne la corriente variable y las demandas de energía de una carga eléctrica mientras se recarga continuamente por la batería. De esta forma, el dispositivo de almacenamiento eléctrico proporciona una batería híbrida que tiene alta densidad de energía y alta energía específica debido a la batería, mientras aún se proporcionan proporciones de energía variable así como altas explosiones de corriente según lo requiere por las cargas eléctricas, debido a la fuente de energía.

El dispositivo de almacenamiento eléctrico comprende un controlador para coordinar, cargar y trabajar la batería, así como la fuente de energía. El controlador también coordina la carga y el trabajo de la batería y la fuente de energía para preservar la longevidad de ambos, al prevenir la sobrecarga de la fuente de energía y el sobrecalentamiento de la batería. El controlador también incorpora un indicador del panel del instrumento del voltaje y la intensidad de la corriente de la batería a la fuente de energía, así como de la batería a la carga eléctrica. El controlador también indica opcionalmente, a través de una alerta o dispositivo de alarma, el alcance del nivel potencial permisible más bajo de la batería de manera que pueda ocurrir el recargo de la batería. La batería y la fuente de energía opcionalmente pueden recargarse desde una fuente externa. El controlador también puede coordinar el recargo de la batería y también la fuente de energía de la fuente externa.

La Figura 1 ilustra un sistema eléctrico, generalmente mostrado por el número de referencia 10, usando un dispositivo de almacenamiento de energía 15 de conformidad con una realización de la presente invención. Como se ilustra en la Figura 1, el sistema 10 comprende el dispositivo de almacenamiento de energía 15 conectado a una carga, mostrado como motor 100 en la Figura 1.

También como se ilustra en la Figura 1, el dispositivo de almacenamiento de energía 15 que comprende dos baterías recargables 20, 30. La primera batería es una batería 20 y la segunda batería es una fuente de energía 30.

También como se ilustra en la Figura 1, la batería 20 que se conecta a la fuente de energía 30 a través de una primera conexión 21. La fuente de energía 30 está a su vez conectada a una carga eléctrica, que en esta modalidad es un motor eléctrico 100, a través de una segunda conexión 22. Durante la operación, la batería 30 suministra la energía eléctrica a través de la segunda conexión 22 para manejar el motor 100 y la batería 20 suministra la energía eléctrica a través de la primera conexión 21 para recargar sustancial y continuamente la fuente de energía 30.

La fuente de energía 30 proporciona energía al motor 100 a través de la segunda conexión 22 en un segundo voltaje V-2 y una segunda corriente I-2. Se entiende que el segundo voltaje V-2 y la segunda corriente I-2 variará para permitir que la fuente de energía 30 suministre explosiones de corriente y energía eléctrica en diferentes rangos dependiendo de los requerimientos del motor 100. Por consiguiente, la fuente de energía 30 se selecciona y diseña para satisfacer el rango de energía, así como los requerimientos de la corriente I-2 y el voltaje V-2 de la carga eléctrica.

En la modalidad en donde la carga eléctrica es un motor 100, el motor 100 puede ser, por ejemplo, un motor de 96 voltios operando entre 75 y 500 amperios En este caso, es conveniente y preferible que la fuente de energía 30 tiene al menos una capacidad de 5 kilovatios-hora o mayor. Se prefiere la batería de ácido-plomo 30 de manera que puntas altas de energía en cortos pulsos altos de energía pueden proporcionarse al motor 100. Sin embargo, otras baterías de alta energía, tales como baterías que soportan híbridos de metal de níquel o aleación de níquel o baterías de cadmio de níquel, también pueden usarse en lugar de las baterías de ácido-plomo.

En algunas modalidades, el dispositivo 15 puede comprende dispositivos de almacenamiento eléctrico recargables en adición a las baterías.

En contraste, la batería 20 se diseña para almacenar una gran cantidad de energía eléctrica. Tal como, la batería 20 de preferencia tiene una densidad de energía que es relativamente alta, preferentemente más alta que la densidad de energía de la fuente de energía 30. De esta forma, la batería 20 puede almacenar eficientemente grandes cantidades de energía eléctrica. Además, porque la fuente de energía 30 se ha seleccionado para satisfacer los requerimientos de energía variable del motor 100, la batería 20 puede seleccionarse sin preocuparse de los requerimientos de energía del motor 100. Más bien, el principio concerniente a la batería 20 es que la batería 20 es capaz de almacenar eficientemente y proporcionar energía eléctrica en niveles deseables y en voltajes y corrientes apropiadas para recargar sustancial y continuamente la fuente de energía 30, de manera que la capacidad de generación de energía de la fuente de energía 30 puede mantenerse.

En la realización preferida, la batería 20 es una batería de litio, pero cualquier otra batería capaz de esta función puede usarse. Más preferiblemente, una batería de ión de litio recargable no acuoso se usa como la batería 20.

En otra realización preferida, la batería de ión de litio recargable no acuosa puede ser una batería de polímero de ión de litio que es moldeable en varias formas. De esta forma, el moldeo de la batería de polímero de litio para ocupar cualquier espacio asignado puede disminuir el volumen efectivo del dispositivo de almacenamiento de energía 15. Además, la batería de polímero de ión de litio puede moldearse para ocupar de otra manera el espacio no usado, tal como el espacio entre otros componente o partes del cuerpo en un vehículo. En otra modalidad preferida, la batería de polímero de ión de litio puede moldearse para actuar como la cubierta o alojamiento del dispositivo 15 como un total, así de este modo además disminuyendo el volumen efectivo del dispositivo de almacenamiento de energía
15.

La corriente I-1 y el voltaje V-1 de la primera conexión 21 se seleccionan para proporcionar la vida óptima de la batería 20 y la fuente de energía 30. Por ejemplo, la corriente I-1 de preferencia se selecciona de manera que minimice el efecto dañino en la batería 20, tal como la generación de calor por la batería 20. La corriente I-1 también de preferencia se selecciona para proporcionar alta energía sostenida en niveles deseables para recargar continuamente la fuente de energía 30 y por lo tanto mantener la capacidad de generación de energía de la fuente de energía 30, así como satisfacer las demandas a largo plazo de la batería 20 y la fuente de energía 30. Por consiguiente, para longevidad, se prefiere que el voltaje V-1 y la corriente I-1 se seleccionen de manera que la energía que se transfiere de la batería 20 a la fuente de energía 30 sea suficiente para satisfacer las demandas de energía en la fuente de energía 30 por el motor 100, pero también es relativamente baja de manera que los efectos de la temperatura de la batería de energía 20 se disminuirán.

Además, en el caso en donde la fuente de energía 30 sea una batería de plomo-ácido 30, la longevidad puede obtenerse al conservar la batería de plomo-ácido 30 cerca de su nivel de carga superior. Esto puede cumplirse en una realización preferida al tener sustancialmente continuo el flujo de la corriente I-1 para la fuente de energía 30, de manera que la batería 20 recarga sustancialmente de forma continua la fuente de energía 30. Al tener la corriente I-1 relativamente baja, el rango de transferencia de energía también será correspondientemente más bajo, pero esto puede considerarse mediante la recarga sustancialmente continua de la fuente de energía 30 con la energía eléctrica de la batería 20.

Para controlar el flujo de corriente y la energía eléctrica entre las baterías 20, 30, el dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica 15 también comprende un controlador 60. El controlador 60 se conecta a las baterías 20, 30 así como a la primera conexión 21 para regular el flujo de energía de la batería 20 para la fuente de energía 30.

Como también se ilustra en la Figura 1, un sistema de frenado regenerativo 90 se conecta a través de un quinta conexión 25 para la fuente de energía 30. Mientras el vehículo se frena, el sistema de frenado regenerativo 90 convierte la energía cinética del vehículo en movimiento en energía eléctrica, como se conoce en la técnica. El sistema de frenado regenerativo 90 envía esta energía eléctrica recuperada de preferencia a la fuente de energía 30 a través de la quinta conexión 25 en la quinta corriente I-5 y el quinto voltaje V-5.

El controlador 60 controla el flujo de energía sobre la primera conexión 21 al controlar una primera corriente I-1 y el primer voltaje V-1, tal como a través de un interruptor 26. Por ejemplo, mediante la abertura del controlador y el cierre del interruptor 26, el controlador 20 puede controlar el flujo de energía de una batería a otra. Se conoce en la técnica que este tipo de interruptor 26 puede operar rápidamente y puede incluir condensadores eléctricos, inductores y otros componentes, de manera que el control del flujo de electricidad puede cumplirse con eficiencia relativamente alta. Por ejemplo, cuando la energía eléctrica fluye de una fuente de más alto voltaje a un recipiente de más bajo voltaje, el interruptor 26 se dice que opera en modo "interconexión". Si el voltaje de la fuente es menor que el voltaje del recipiente, el interruptor 26 se dice que opera en el modo "sobrealimentación". Los diseños de interrupción que operan en uno u otro (en cualquiera) de estos modos se conocen en la técnica y por consiguiente no se describen en amplitud en este documento.

En la realización preferida, la batería 20 se construye de manera que su voltaje es generalmente algo más grande que el voltaje de la fuente de energía 30, incluso cuando la batería 20 está en el fin de su capacidad útil. De esta manera, el interruptor 26 puede diseñarse para operar siempre en el modo de interconexión que se prefiere por razones de costo y eficiencia, pero limita el flujo de energía para ser unidireccional de la batería 20 para la fuente de energía 30. Con esta limitación, en cualquier momento que un frenado regenerativo surja de la energía, se espera que se envíe a la fuente de energía 30, la fuente de energía 30 de preferencia está en un estado de capacidad baja, suficiente para aceptar esta energía sin llegar a sobrecargarse y las características de la carga de preferencia permiten esta situación para mantenerse sin la necesidad de recargar la batería 20 por la fuente de energía 30. Cuando el dispositivo de almacenamiento de energía 15 se usa en un vehículo eléctrico, la energía regresa por el sistema de frenado regenerativo 90 que es casi siempre más baja que la energía previamente suministrada para aceleración. Por lo tanto, generalmente es posible mantener un estado de capacidad de carga en la fuente de energía 30 para acomodar la mayoría de las explosiones de energía del sistema de frenado regenerativo.

En otra modalidad, el interruptor 20 podría operar en el modo de interconexión y sobrealimentación permitiendo que la fuente de energía 30 recargue la batería 20, si por ejemplo, la fuente de energía 30 se ha sobrecargado, tal como mediante el sistema de frenado regenerativo 90.

La Figura 1 también ilustra un recargador 50 usado para recargar el dispositivo de almacenamiento 15 de las fuentes de energía externas 8. El recargador 50 es conectable al dispositivo de almacenamiento de energía 15 a través de los conectores 16, 17, 18.

En una modalidad preferida, el dispositivo de almacenamiento de energía 15 se usa para energizar un motor eléctrico 100 de un vehículo (no mostrado). El dispositivo 15 podría disponerse dentro del vehículo. La batería 20 recargaría la fuente de energía 30 en forma continua incluso cuando el vehículo está en movimiento.

A medida que las fuentes de energía externas 8 generalmente se fija, la regeneración del dispositivo 15 ocurrirá generalmente cuando el vehículo está estacionario. En este caso, el recargador 50 podría localizarse en una ubicación fijada y proporcionaría energía eléctrica para la regeneración del dispositivo de almacenamiento de energía 15 a partir de las fuentes de energía externa 8 tal como las tuberías principales.

Los conectores 16 y 18 suministran la energía del recargador 50 separadamente a la batería 20 y la fuente de energía 30. Como se ilustra en la Figura 1, el recargador 50 enviará la energía a la batería 20, que en esta modalidad es una batería de ión de litio no acuoso 20, a través de la tercera conexión 23, formada por el conector 16. La tercera conexión 23 proporcionará energía en un tercer voltaje V-3 y la tercer corriente I-3 seleccionada para satisfacer las características de recarga de la batería 20. Similarmente, el recargador 50 enviará energía a la batería 30 a través de la cuarta conexión 24, formada por el conector 18. La cuarta conexión 24 proporcionará energía en un cuarto voltaje V-4 y la cuarta corriente I-4 seleccionada satisface las características de recarga de la fuente de energía 30. De esta manera, el recargador 50 puede recargar ambas, la batería 20 y la fuente de energía 30 simultánea-
mente.

El controlador 60 puede conectarse al recargador 50 a través de la conexión 17 para permitir que el controlador 60 controle los voltajes V-3 y V-4 y las corrientes I-3 y I-4. El controlador 60 controla los voltajes V-3 y V-4 y las corrientes I-3 y I-4 para asegurar que las baterías 20, 30 se recarguen eficientemente y sin daño.

La batería 20 requerirá probablemente más tiempo para la recarga porque tiene una capacidad de operación y almacenamiento más grande, proporcionando el resultado que el controlador 60 generalmente terminará la recarga de la fuente de energía 30 primero. También se entiende que no es necesario tener el recargador 50 recargando la fuente de energía 30 a menos que la fuente de energía 30 pueda recargarse por la batería 20. En otras palabras, en una modalidad, solamente la batería 20 se recarga por la fuente de energía externa 8 a través del recargador 50 y la batería 20 posteriormente recarga la fuente de energía 30. En esta modalidad, el conector 18 y la cuarta conexión 24, así como el circuito de control asociado para el voltaje V-4 y la corriente I-4 de la cuarta conexión 24, no se requieren, por lo tanto disminuyen el costo total. Sin embargo, teniendo el conector 18 y la cuarta conexión 24 directamente del recargador 50 a la fuente de energía 30 generalmente se prefiere a medida que permite que ambas baterías 20, 30 se recarguen simultáneamente y por lo tanto disminuye el tiempo de carga total del dispositivo
15.

La figura 2A muestra una gráfica que representa la descarga en un cierto tiempo de la fuente de energía 30. Como se muestra en la figura 2, la capacidad de la fuente de energía 30, que en esta modalidad preferida es una batería de plomo-ácido 30, disminuirá en las etapas correspondientes a las puntas repentinas 210 requeridas por el motor 100. Las puntas repentinas de la energía 210 requerirán, por ejemplo superar la inercia, la fricción estacionaria cuando el vehículo es estacionario y también para aceleración. Sin embargo, una vez que estas puntas iniciales 210 han ocurrido, la capacidad iniciará a incrementarse incluso a través de la fuente de energía 30 que está suministrando energía al motor 100, porque la batería de litio 20 recarga continuamente la batería de plomo-ácido 30.. En otras palabras, después de que ha ocurrido la punta inicial 210 y el motor 100 está operando en un estado constante moviendo el vehículo en una velocidad completamente constante, la batería de litio no acuosa 20 deberá recargar la fuente de energía 30 en un nivel mayor en la que la fuente de energía 30 suministra energía al motor 100. De esta manera, la capacidad de la fuente de energía 30 puede incrementar incluso a medida que suministra la energía al motor 100 en un estado
constante.

En el punto marcado con la letra "R" en la Figura 2A, el dispositivo 15, incluyendo la batería de ácido-plomo 30 se recargará de una fuente externa fijada 8 por medio del recargador 50. Durante la recarga mostrada en la Figura 2A mediante el número de referencia 250, la batería plomo-ácido 30 se recargará a través del recargador 50 de una fuente externa fijada 8 de manera que su capacidad se incrementará.

Entre la recarga de una fuente externa fija 8, la fuente de energía 30 puede recargarse sustancialmente de forma continua por la batería de ión de litio no acuoso 20. Esta recarga continua incrementa la capacidad de la batería de plomo-ácido 30 para las mesetas temporales, ilustradas por el número de referencia 220 en la Figura 2A. Estas mesetas 220 representan la batería de plomo-ácido 30 energizando el motor 100 en bajos niveles de energía mientras que está siendo recargada continuamente por la batería de ión de litio 20. En otras palabras, estas mesetas 220 representan el nivel de estado constante en donde la energía esencialmente está fluyendo de la batería 20 a través de la fuente de energía 30 y en el motor 100. Mientras no se muestra, estas mesetas 220 también podrían inclinarse hacia arriba al nivel completo o al 100% del nivel de capacidad de la batería de plomo-ácido 30. Esto ilustraría que la batería 20 se suministra más que los niveles de energía requeridos para energizar el motor 100 y también se recarga la fuente de energía 30 en un rango mayor que el rango de energía del motor 100 en ese momento particular de
tiempo.

La figura 2B ilustra la capacidad de la batería de ión de litio 20 en el tiempo. Como se ilustra en la figura 2B, la capacidad de la batería 20 disminuye en el tiempo completamente firme. Mientras que la capacidad de la batería 20 puede tener dos inclinaciones 212, correspondientes a las puntas de energía repentinas 210 de la fuente de energía 30, al menos porque la batería 20 no se diseña para transferir la energía en un rango alto. Asimismo, como se ilustra en la figura 2B, la batería 20 tendrá menos rampas que disminuyen en energía correspondiente al altiplano 220 en la fuente de energía 30. Esto representa la fuente de energía 30 suministrando la energía eléctrica en niveles de energía menores a los del motor 100.

Es claro que, en un cierto plazo, la capacidad de la batería de plomo-ácido 30 disminuirá, como se muestra en la figura 2A. En el punto marcado por la letra "R" en la figura 2A, el dispositivo 15, incluyendo la batería 20, se recargará. La recarga de la batería 20 se muestra en la figura 2B mediante el número de referencia 251. Como se muestra en la figura 2A, durante la recarga la capacidad de la batería 20 incrementará gradualmente a cerca o en la capacidad completa.

El dispositivo 15 generalmente se recargará cuando la capacidad de la batería 20 cae abajo del comienzo, mostrado generalmente por la línea puntada inferior en la figura 2B marcada con la letra "L". Mientras la capacidad de la fuente de energía 30 puede mostrarse en el panel del instrumento y/o accionador de una alarma, la capacidad de la batería 20 será el principal factor en determinar cuando el dispositivo 15 debe recargarse. El dispositivo 16 puede comprender una alarma y/o un panel de instrumento (no mostrado) para indicar cuando la capacidad de la batería 20 se aproxima o está en este principio. Las figuras 2A y 2B ilustran esa capacidad de la fuente de energía 30 y la batería 20 alcanza el principio inferior en aproximadamente el mismo tiempo. Se entiende que esto no puede ser necesariamente el caso, pero más la capacidad de la batería será el principal factor en determinar cuando el dispositivo 15 deberá recargarse. También se entiende que el principio inferior para ambas baterías 20, 30 se selecciona para evitar el daño o degradación a la batería 30 y/o la fuente de energía 30.

Por consiguiente, usando el dispositivo de almacenamiento de energía 15 como se describió anteriormente, la energía puede proporcionarse de una batería de alta densidad de energía 20 para una fuente de energía de más baja densidad de energía 30 y posteriormente en una carga eléctrica, que es el motor 100. De esta manera, la fuente de energía de más baja densidad de energía 30 esencialmente almacena en forma temporal la energía de la batería 20 para proporcionar la energía en rangos requeridos por la carga 100. La batería de alta energía 30 puede almacenar eficientemente la energía eléctrica para al vehículo.

Un ejemplo comparativo de un vehículo que tiene un dispositivo de almacenamiento de energía de plomo-ácido convencional y un vehículo que tiene un dispositivo de almacenamiento de energía 15 de la presente invención ahora se proporcionará para describir e ilustrar adicionalmente la presente invención.

Inicialmente, un eléctrico convertido convencional (Susuki Motors/REV Consulting) con un motor DC de 96 voltios se equipó con un banco conectado de series simples de dieciséis baterías de plomo de seis voltios de alta calidad (Trojan-Trade Mark) pesando un total de 523 Kg. y ocupando un volumen de 225 litros y teniendo una capacidad nominal en la proporción de hora 20 de 23.4 kilovatios por hora. Los pesos y volúmenes son aquellos de las baterías por si mismas y no incluyen el peso y el volumen de las estructuras de soporte y los alojamientos usados para subir, contener y enfriar la batería. El funcionamiento fue aceptable, pero el alcance del vehículo se limitó a aproximadamente 70 kilómetros por hora. Una corriente promedio del motor con el vehículo en velocidad constante de 60 Km./H fue de aproximadamente 40 Amperios. Además, bien podría usarse bajo la mitad de la capacidad nominal de esta batería. El pico de la corriente del motor fue de 440 Amperios durante aceleración.

El sistema de energía del vehículo posteriormente se reconstruyó con una fuente de energía 20 y una batería 30 de conformidad con una modalidad de la presente invención como se ilustra en la Figura 1. La fuente de energía 20 consiste de ocho baterías de plomo automotrices de doce voltios (Interstate-Trade Mark) en una conexión en serie con un voltaje nominal de 96 voltios. Estas baterías no se clasifican por la capacidad pero tienen un rango de corriente de arranque de 420 Amperios. El voltaje máximo de esta batería fue de aproximadamente 110 voltios en carga completa. La batería consiste de un arreglo en serie/paralelo de 480 celdas de polímero de ión de litio, cada uno de una capacidad de 11.4 amperios-hora, la capacidad de corriente valorada máxima de 4 Amperios y un voltaje nominal de 3.65 voltios (fabricada por Electrovaya, Toronto, Canadá). Con 12 celdas paralelas en un grupo y 40 grupos en series, la batería tuvo un voltaje de carga completa máxima de aproximadamente 160 voltios y un voltaje mínimo cuando se descargó de aproximadamente 120 voltios.

La fuente de energía de plomo 30 la batería de litio 20 se conectó con un interruptor de modo de interconexión operando a 115 kilo hertz y proporcionando aproximadamente 90% de la eficiencia. El controlador del interruptor 60 se estableció para permitir un flujo de corriente de 40A de la batería 20 (cargando la fuente de energía 30) cuando la batería de energía 20 cayó a 75% de su capacidad y para detener el flujo de corriente cuando la fuente de energía 30 alcanza 80% de la capacidad de carga. La batería 30 podría cargarse desde una fuente externa 8 usando un suministro de 60Hz de fase simple de 220 voltios con una corriente máxima oscilando de 20 Amperios y se controló usando un auto-transformador, rectificador y filtro como se conocen en la técnica. Durante la carga de la batería 20, el voltaje se controló de manera que la corriente de la carga restante debajo de 18 Amperios y los voltajes del grupo de celdas se monitoreo cuidadosamente cerca del final de la carga de manera que ningún voltaje del grupo-celda se permitió que excediera los 4.20 voltios.

En operación, la corriente para el motor alcanzó un máximo de 385 Amperios durante la aceleración rápida. Durante el frenado regenerativo la corriente regresando a la fuente de energía alcanzó un máximo de 112 Amperios pero solamente por pocos segundos durante un alto abrupto. Una corriente promedio del motor durante el manejo típico fue algo menor de 40 Amperios. La fuente de energía suministró los pulsos de corriente alta con facilidad y aceptó pulsos de frenado regenerativo con muy poco sobrevoltaje. Cuando se carga completamente, el vehículo podría conducirse por aproximadamente 180 Km. después de dicho tiempo la batería requiere la recarga. El funcionamiento del vehículo no parece deteriorarse incluso después de la recarga y uso repetidos.

El peso de la batería 20 fue de 103 Kg., mientras que la fuente de energía pesó 105 Kg., para un total de aproximadamente 210 Kg. El volumen ocupado por la batería fue de 50 litros y la de la fuente de energía fue de 60 litros, para un total de 110 litros. Estos pesos y volúmenes no incluyen de nuevo el montaje, la contención y los sistemas de enfriamiento que en el sistema mejorado podrían por si mismos ser más ligeros y pequeños debido al sistema de batería más pequeño y más ligero.

Además, la combinación o el dispositivo de almacenamiento de la batería híbrida 15 de la presente invención fue más ligero, mucho más pequeño y mucho más efectivo que la batería de banco sencillo convencional que se reemplazó. La batería 20 en este ejemplo tuvo una corriente valorada de 48 Amperios (doce celdas paralelas pero grupo de 4 Amperios cada una) y posiblemente no podría haberse enviado los pulsos de aceleración de 385 Amperios enviados por la fuente de energía 30 y requeridos por el motor 100. Sin embargo, la fuente de energía 30 como se ilustró por la batería de banco simple convencional fue mucho más pesada y más grande. Además, el dispositivo de almacenamiento 15 de la presente invención proporcionó muchos beneficios sobre la batería de banco simple convencio-
nal.

Un beneficio adicional del dispositivo de almacenamiento de batería 15 de la presente invención se exhibió por la flexibilidad de ubicación de dos baterías 20, 30. La fuente de energía 30 suministrando pulsos de corriente alta de preferencia se ubica cerca del motor para minimizar la longitud del alambrado resistente, pesado y caro. En el vehículo convencional original no fue posible ubicar la batería total cerca del motor debido a su tamaño y peso grandes y por lo tanto se requieren el cable adicional en el costo adicional y peso total. En el vehículo reconstruido, la fuente de energía 30 se ubicó cerca del motor 100 disminuyendo el costo y el peso asociados con los cables caros y pesados a lo largo de la segunda conexión 22. Sin embargo, la batería 20 con su corriente relativamente baja puede usar menos cable caro y pesado, para la primera conexión 21 para la fuente de energía 30 y además puede ubicarse remotamente del motor 100 y la fuente de energía 30, sin la necesidad de cables caros y pesados.

Se entiende que mientras la presente invención se ha descrito en términos de modalidades preferidas en donde la batería 20 es una batería de ión de litio no acuoso, la batería 20 no se restringe a este tipo de batería. Más bien, cualquier tipo de batería que tiene una densidad de energía es mayor que la densidad de energía de la fuente de energía, tal como por ejemplo podría usarse una batería de sodio-azufre, una batería de aire-litio o el equivalente químico. En una de las modalidades preferidas, la batería 20 comprende una batería de ión de polímero de litio que puede moldearse a varias formas, por lo tanto disminuyendo el volumen efectivo del dispositivo de almacenamiento de energía 15.

Asimismo, mientras la presente invención se ha descrito en términos de una fuente de energía 30 comprendiendo una batería de plomo-ácido 30, la presente invención no se limita a esto. Más bien, cualquier tipo de fuente de energía 30 que puede recargarse por una batería 20, tal como una batería de litio y proporciona la energía eléctrica en diferentes rangos como se requiere por la carga 100 puede usarse tal como, por ejemplo, baterías de ión de litio o litio de alto rango y baterías acuosas de níquel de alto rango.

Se entiende que los términos "celdas" y "baterías" se han usado intercambiablemente en este documento, incluso a través de una batería que tiene un significado general para ser más de una celda. Esto refleja que ambas baterías, la batería 20 y la fuente de energía 30 pueden ser baterías o celdas.

También se entiende que la presente invención, como se ilustra en la Figura 1, puede incluir otros dispositivos y componentes incluyendo filtros, condensadores eléctricos, inductores y sensores, como se conoce en la técnica para operar el dispositivo 15, que se han omitido por claridad.

Se entenderá que, aunque varias características de la invención se han descrito con respecto a una u otra modalidades de la invención, las varias características y modalidades de la invención pueden combinarse o usarse junto con otras características y modalidades de la invención como se describe e ilustra en este documento.

Aunque la descripción ha descrito e ilustrado ciertas modalidades de la invención, se entiende que la invención no se restringe a estas modalidades particulares. Más bien, la invención incluye todas las modalidades que son funcionales, eléctricas o mecánicas equivalentes a las modalidades especificas y características que se han descrito e ilustrado en este documento.

Las reivindicaciones de la modalidad en la cual una propiedad exclusiva o privilegio se reivindican se definen como sigue.

Claims

1. Una fuente de energía para suministrar energía eléctrica a un motor de tracción que proporciona energía eléctrica en rangos diferentes, en el que la fuente de energía comprende:

una primera batería de energía recargable que tiene una primera densidad de energía para almacenar la energía eléctrica;

una segunda batería de energía recargable que tiene una segunda densidad de energía, menor que la primera, para almacenar y proporcionar la energía eléctrica al motor eléctrico en diferentes rangos;

un controlador de la batería capaz de controlar la recarga sustancialmente continua de la batería de energía con energía eléctrica de la batería de energía; y

en donde la energía eléctrica almacenada en la batería de energía se suministra al motor eléctrico a través de la batería de energía en los diferentes rangos de funcionamiento.

2. La fuente de energía de la reivindicación 1, en donde el controlador de la batería controla la recarga sustancialmente continua de la batería de energía al controlar la energía eléctrica que pasa a través de una primera conexión de la batería de energía a la batería de energía.

3. La fuente de energía de la reivindicación 2, que además comprende un interruptor junto con la primera conexión y en donde el controlador controla la recarga sustancialmente continua de la batería de energía mediante controlar el interruptor junto con la primera conexión.

4. La fuente de energía de conformidad con la reivindicación 1, en donde la batería de energía es una batería basada en litio seleccionada del grupo que consiste en baterías de ión de litio no acuosas, batería de aire-litio y baterías de polímero de ión de litio y la batería de energía es una batería de plomo-ácido.

5. La fuente de energía de conformidad con la reivindicación 1, en donde la batería de energía es un paquete de batería de polímero de litio no acuoso.

6. La fuente de energía de conformidad con la reivindicación 5, en donde la fuente de energía tiene una cubierta y una porción de la cubierta se ocupa por el paquete de la batería de litio de polímero no acuoso.

7. Un dispositivo de almacenamiento de energía para almacenar la energía eléctrica para enviarla a una carga eléctrica, en el que dicho dispositivo de almacenamiento de energía comprende:

una batería de energía recargable que tiene una primera densidad de energía y es eléctricamente conectable a una fuente de energía externa;

una batería de energía recargable que tiene una segunda densidad de energía, menor que la primera densidad de energía, dicha batería de energía recargable es eléctricamente conectable a la batería de energía recargable y eléctricamente conectable a la carga;

en donde, durante el funcionamiento, la batería de energía recargable se conecta a la carga y suministra energía eléctrica a la carga mientras la batería de energía recargable sustancialmente continua la recarga de la batería de energía recargable y

en donde la batería de energía se conecta periódicamente a la fuente externa para la recarga cuando se requiera.

8. El dispositivo de almacenamiento de energía de conformidad con la reivindicación 7, en donde la batería de energía recargable se selecciona del grupo de baterías de ión de litio no acuoso, baterías de polímero de ión de litio y baterías de sodio-azufre.

9. El dispositivo de almacenamiento de energía de conformidad con la reivindicación 7, en donde la batería de energía recargable se selecciona del grupo de baterías de alto rango de litio, baterías de ión de litio, baterías acuosas de alto rango de níquel, baterías de plomo-ácido, baterías de aleación de níquel híbrido, baterías de metal de níquel y baterías de cadmio de níquel.

10. El dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 7, que además comprende un controlador de batería para controlar la recarga sustancialmente continua de la batería de energía con la energía eléctrica de la batería de energía.

11. El dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 10, que además comprende un interruptor a través del cual al menos una porción de la energía eléctrica de la batería de energía para la batería de energía fluye y

en donde el controlador de la batería controla la recarga sustancialmente continua de la batería de energía de la batería de energía.

12. El dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 7, en donde la batería de energía es una batería basada en litio y la batería de energía es una batería de plomo-ácido.

13. El dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 12, en donde la batería de energía es un paquete de batería de polímero de litio no acuoso y en donde el dispositivo tiene una cubierta y una porción de la cubierta se ocupa por el paquete de batería de polímero de litio no acuoso.

14. El dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 7, en donde la energía eléctrica almacenada en la batería de energía se suministra a la carga eléctrica a través de la batería de energía y la batería de energía se selecciona para suministrar la energía eléctrica a la carga eléctrica en rangos de energía, corrientes y voltajes como se requiere por la carga eléctrica.

15. El dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 7, en donde la batería de energía es eléctricamente conectable a una fuente externa para la recarga y

en donde la batería de energía es eléctricamente conectable a la fuente externa para la recarga cuando la batería de energía requiera recargarse.

16. El dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 15, en donde la batería de energía y la batería de energía se conectan a la fuente externa a través de un recargador.

17. El dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 15, en donde la carga eléctrica es un motor de tracción en un vehículo dentro del cual el dispositivo de almacenamiento de energía está contenido y

en donde la batería de energía recarga sustancialmente en forma continua la batería de energía, que incluye mientras el vehículo está en movimiento.

18. El dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica de conformidad con la reivindicación 17, en donde la fuente externa es estacionaria y

en donde la batería de energía se recarga mientras el vehículo está estacionado.

19. Un método para almacenar energía eléctrica para una carga eléctrica proporcionando energía eléctrica en diferentes rangos, dicho método comprende:

cargar una batería de energía recargable que tiene una primera densidad de energía;

cargar una batería de energía recargable que tiene una segunda densidad de energía, menor que la primera densidad de energía;

suministrar energía eléctrica de la batería de energía a la carga eléctrica en diferentes rangos;

recargar la batería de energía de la batería de energía.

20. Un método de conformidad con la reivindicación 19, en donde la recarga de la batería de energía de la batería de energía comprende la recarga sustancialmente continua de la batería de energía de la primera batería de energía a través de un interruptor controlado por un controlador de batería.

21. Un método de conformidad con la reivindicación 19, en donde la carga eléctrica es un motor de tracción en un vehículo y la batería de energía recargable y la batería de energía recargable están contenidas en el vehículo.

22. Un método de conformidad con la reivindicación 21, que además comprende recargar periódicamente la primera batería de energía recargable de una fuente eléctrica fija externa, cuando la capacidad de energía de la primera batería de energía recargable cae debajo de un principio.

23. Un método de conformidad con la reivindicación 19, en donde la batería de energía recargable seleccionada del grupo que consiste de baterías de ión de litio no acuoso, baterías de aire-litio, baterías de polímero de ión de litio y baterías de sodio-azufre y

en donde la batería de energía recargable se selecciona del grupo que consiste de baterías de plomo-ácido, baterías de alto rango de litio, baterías de ión de litio, baterías de alto rango de níquel acuoso, baterías de metal de níquel, baterías que soportan la aleación de níquel híbrido y baterías de cadmio de níquel.