ES2927965T3 - Aparato, sistema de batería y método para controlar batería principal y batería secundaria - Google Patents

Aparato, sistema de batería y método para controlar batería principal y batería secundaria Download PDF

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Abstract

Se proporcionan un aparato, un sistema de batería y un método para controlar una batería principal y una batería secundaria. El aparato incluye un primer interruptor principal conectable entre la batería principal y una carga eléctrica, un segundo interruptor principal conectable entre la batería secundaria y la carga eléctrica, un interruptor secundario conectable entre la batería principal y la batería secundaria, un sistema de gestión de batería principal y un sistema de gestión de batería secundaria. El sistema de gestión de la batería principal transmite un primer mensaje de diagnóstico al sistema de gestión de la batería secundaria cuando se detecta un fallo en la batería principal. El sistema de gestión de la batería secundaria induce al segundo interruptor principal a un estado de encendido, en respuesta al primer mensaje de diagnóstico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato, sistema de batería y método para controlar batería principal y batería secundaria
Campo técnico
La presente divulgación se refiere a un aparato, a un sistema de batería y a un método para suministrar alimentación a una carga eléctrica usando selectivamente una cualquiera de una batería principal y una batería secundaria.
Antecedentes de la técnica
Recientemente, existe una demanda que está aumentando espectacularmente de productos electrónicos portátiles tales como ordenadores portátiles, cámaras de vídeo y teléfonos móviles, y con el amplio desarrollo de vehículos eléctricos, acumuladores para almacenamiento de energía, robots y satélites, están realizándose muchos estudios sobre baterías secundarias de alto rendimiento que puedan recargarse repetidamente.
En la actualidad, las baterías secundarias disponibles comercialmente incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de níquel-hidrógeno, baterías de níquel-cinc, baterías secundarias de litio, y similares, y entre ellas, las baterías secundarias de litio tienen poco o ningún efecto de memoria y, por tanto, están llamando más la atención que las baterías secundarias a base de níquel por sus ventajas de carga y descarga libres, una tasa de autodescarga muy baja y alta densidad de energía.
Un sistema de gestión de batería está conectado eléctricamente a una batería y está configurado para medir un valor de propiedad eléctrica (por ejemplo, tensión, corriente y temperatura) de la batería, y para controlar la batería basándose en el valor medido de la propiedad eléctrica.
Cuando se produce una falla (por ejemplo, sobrecarga, descarga excesiva, sobrecalentamiento) por diversas razones durante la carga o descarga de la batería, el sistema de gestión de batería cierra la conexión eléctrica entre la batería y la carga eléctrica para proteger la batería. Sin embargo, cuando la conexión eléctrica entre la batería y la carga eléctrica se cierra repentinamente, se deshabilita el funcionamiento de la carga eléctrica y existe el riesgo de que pueda producirse un accidente (por ejemplo, una parada brusca de un vehículo eléctrico).
El documento US 2008/0048608 A1 divulga un bloque de baterías híbridas y métodos de carga y descarga del mismo que hacen posible gestionar al menos dos fuentes de alimentación por un circuito. El bloque de baterías híbridas incluye una primera fuente de alimentación que tiene un primer circuito de conmutación, una segunda fuente de alimentación conectada a la primera fuente de alimentación en paralelo y que tiene un segundo circuito de conmutación, un sensor de corriente conectado en serie a la primera y la segunda fuentes de alimentación para detectar las corrientes de la primera y la segunda fuentes de alimentación, y un controlador para obtener las tensiones de la primera y la segunda fuentes de alimentación de modo que la primera y la segunda fuentes de alimentación no se sobrecarguen o descarguen en exceso y para calcular la capacidad total de la primera y la segunda fuentes de alimentación usando la cantidad de corrientes obtenidas por el sensor de corriente.
El documento US 2008/0048621 A1 divulga una batería híbrida y un método de cálculo de la capacidad de carga completa de la misma. Se calcula una capacidad de carga completa para cada batería en al menos dos niveles de tensión de descarga, y se calcula una capacidad de carga completa total añadiendo la capacidad de carga completa calculada de la batería en descarga a la capacidad de carga completa de una batería que no está descargándose. Una batería híbrida incluye: una primera fuente de alimentación y una segunda fuente de alimentación: una resistencia de detección que detecta y emite información de corriente de al menos una de la primera fuente de alimentación o la segunda fuente de alimentación; y un circuito medidor de combustible que calcula una primera cantidad de descarga acumulada usando la información de corriente procedente de la resistencia de detección cuando una tensión de una de la primera o la segunda fuente de alimentación que está descargándose actualmente alcanza un primer nivel de tensión de descarga, y para añadir una primera capacidad correspondiente al primer nivel de tensión de descarga a la primera cantidad de descarga acumulada.
El documento US 2009/0021216 A1 describe un dispositivo de carga de batería dual que contiene un primer interruptor y un tercer interruptor para la carga y descarga de una batería principal, y un segundo interruptor y un cuarto interruptor para la carga y descarga de una batería auxiliar. El primer interruptor o el segundo interruptor se enciende para conectar y descargar la batería principal o la batería auxiliar a un circuito de carga. El tercer interruptor o el cuarto interruptor se enciende para cargar la batería principal o la batería auxiliar mediante una fuente de alimentación externa.
El documento US 2009/0218989 A1 divulga un sistema de batería dividido en un primer y un segundo subsistemas de batería. Cuando el primer subsistema de batería alcanza un primer nivel de descarga, el primer sistema de batería se desacopla de los terminales de salida del sistema de batería y el segundo subsistema de batería se acopla a los terminales de salida del sistema de batería.
El documento US 2012/0161714 A1 divulga un aparato de control de descarga que incluye: dos o más bloques de baterías equipados con una batería secundaria: y una unidad de control principal que controla la descarga de los bloques de baterías, en el que los dos o más bloques de baterías se controlan de manera que al menos uno de los bloques de baterías seleccionado por la unidad de control principal se descarga, y cuando se conmutan los bloques de baterías de modo que sólo se descargue el bloque de baterías seleccionado, la unidad de control principal controla la conmutación de tal manera que el bloque de baterías después de la conmutación se descarga y luego el bloque de baterías antes de la conmutación deja de descargarse.
Divulgación
Problema técnico
La presente divulgación está diseñada para resolver el problema descrito anteriormente, y por tanto la presente divulgación se refiere a proporcionar un aparato, un sistema de batería y un método para suministrar alimentación a una carga eléctrica usando una batería secundaria instalada de manera que puede conectarse en paralelo a una batería principal, incluso cuando se produce una falla en la batería principal.
Estos y otros objetos y ventajas de la presente divulgación pueden entenderse mediante la siguiente descripción y resultarán evidentes a partir de las realizaciones de la presente divulgación. Además, se entenderá fácilmente que los objetos y las ventajas de la presente divulgación pueden realizarse mediante los medios expuestos en las reivindicaciones adjuntas y combinaciones de las mismas.
Solución técnica
En las reivindicaciones se describen diversas realizaciones de la presente divulgación para lograr el objeto descrito anteriormente.
Efectos ventajosos
Según la presente divulgación, cuando se produce una falla en la batería principal o el sistema de gestión de batería para la batería principal no funciona correctamente, es posible suministrar alimentación a la carga eléctrica usando la batería secundaria instalada de manera que puede conectarse en paralelo a la batería principal.
Además, según al menos una de las realizaciones de la presente divulgación, es posible cargar la batería secundaria usando la batería principal mientras que la batería secundaria está suministrando alimentación a la carga eléctrica. Los efectos de la presente divulgación no se limitan a los efectos mencionados anteriormente, y estos y otros efectos los entenderán claramente los expertos en la técnica a partir de las reivindicaciones adjuntas.
Breve descripción de dibujos
Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferida de la presente divulgación, y junto con la descripción detallada de la presente divulgación tal como se describe a continuación, sirven para proporcionar una mayor comprensión de los aspectos técnicos de la presente divulgación y, por tanto, la presente divulgación no debe interpretarse como limitada a los dibujos.
La figura 1 es un diagrama que muestra una configuración a modo de ejemplo de un sistema de batería según una realización de la presente divulgación.
La figura 2 es un diagrama de referencia para ilustrar la operación realizada por un aparato de control cuando no se detecta una falla de una batería principal de la figura 1.
La figura 3 es un diagrama de referencia para ilustrar la operación realizada por un aparato de control cuando se detecta una falla de una batería principal de la figura 1.
La figura 4 es un diagrama de referencia para ilustrar la operación realizada por un aparato de control cuando no funciona correctamente un primer controlador de la figura 1.
La figura 5 es un diagrama que muestra una configuración a modo de ejemplo de un sistema de batería según otra realización de la presente divulgación.
Las figuras 6 y 7 son diagramas de flujo a modo de ejemplo que muestran un método para controlar una batería principal y una batería secundaria según todavía otra realización de la presente divulgación.
Modo de la divulgación
Los términos que incluyen el número ordinal tales como “primero”, “segundo”, y similares, se usan para distinguir un elemento de otro entre varios elementos, pero no se pretende limitar los elementos mediante los términos.
A menos que el contexto indique claramente otra cosa, se entenderá que el término “comprende” o “incluye”, cuando se usa en esta memoria descriptiva, especifica la presencia de elementos establecidos, pero no excluye la presencia o adición de uno o más de otros elementos. Adicionalmente, el término <unidad de control> tal como se usa en el presente documento se refiere a una unidad de procesamiento de al menos una función u operación, y esto puede implementarse mediante hardware o software solos o en combinación.
Además, a lo largo de la memoria descriptiva, se entenderá adicionalmente que cuando se hace referencia a un elemento como “conectado a” otro elemento, puede estar conectado directamente al otro elemento o pueden estar presentes elementos intermedios.
La figura 1 es un diagrama que muestra una configuración a modo de ejemplo de un sistema 10 de batería según una realización de la presente divulgación.
En referencia a la figura 1, el sistema 10 de batería incluye un primer terminal 11 de alimentación, un segundo terminal 12 de alimentación, una batería 21 principal, una batería 22 secundaria y un aparato 100 de control. El sistema 10 de batería es para suministrar alimentación a una carga eléctrica (por ejemplo, motor eléctrico de un vehículo eléctrico) a través del primer terminal 11 de alimentación y el segundo terminal 12 de alimentación.
La batería 21 principal incluye al menos una celda de batería. La batería 22 secundaria incluye al menos una celda de batería. Cada celda de batería incluida en la batería 21 principal y la batería 22 secundaria puede ser una batería recargable tal como, por ejemplo, una batería de iones de litio, una batería de polímero de litio, una batería de níquelcadmio, una batería de níquel-hidrógeno o una batería de níquel-cinc. El terminal negativo de la batería 21 principal y el terminal negativo de la batería 22 secundaria están conectados en común al segundo terminal 12 de alimentación a través de un conductor (por ejemplo, una barra colectora, un cable eléctrico). La tensión de salida de la batería 21 principal puede ser mayor que la tensión de salida de la batería 22 secundaria.
El aparato 100 de control incluye un primer interruptor 110 principal, un segundo interruptor 120 principal, un interruptor 130 secundario, un sistema 200 de gestión de batería principal (a continuación en el presente documento denominado MBMS) y un sistema 300 de gestión de batería secundaria (a continuación en el presente documento denominado SBMS).
El primer interruptor 110 principal se proporciona de manera conectable entre el terminal positivo de la batería 21 principal y el primer terminal 11 de alimentación. Mientras que el primer interruptor 110 principal tiene un estado encendido, se proporciona un canal de corriente entre el terminal positivo de la batería 21 principal y el primer terminal 11 de alimentación. Mientras que el primer interruptor 110 principal tiene un estado apagado, se interrumpe el canal de corriente entre el terminal positivo de la batería 21 principal y el primer terminal 11 de alimentación.
El segundo interruptor 120 principal se proporciona de manera conectable entre el terminal positivo de la batería 22 secundaria y el primer terminal 11 de alimentación. Mientras que el segundo interruptor 120 principal tiene un estado encendido, se alimenta un canal de corriente entre el terminal positivo de la batería 22 secundaria y el primer terminal 11 de alimentación. Mientras que el segundo interruptor 120 principal tiene un estado apagado, se interrumpe el canal de corriente entre el terminal positivo de la batería 22 secundaria y el primer terminal 11 de alimentación.
El interruptor 130 secundario se proporciona de manera conectable entre el terminal positivo de la batería 21 principal y el terminal positivo de la batería 22 secundaria. Mientras que el interruptor 130 secundario tiene un estado encendido, se proporciona un canal de corriente entre el terminal positivo de la batería 21 principal y el terminal positivo de la batería 22 secundaria. Es decir, mientras que el interruptor 130 secundario tiene un estado encendido, la batería 21 principal y la batería 22 secundaria están conectadas en paralelo. Mientras que el interruptor 130 secundario tiene un estado apagado, se interrumpe el canal de corriente entre el terminal positivo de la batería 21 principal y el terminal positivo de la batería 22 secundaria. El aparato 100 de control puede incluir además un diodo 140 conectado en serie al interruptor 130 secundario entre el terminal positivo de la batería 21 principal y el terminal positivo de la batería 22 secundaria. Un ánodo del diodo 140 puede conectarse al lado de terminal positivo de la batería 21 principal, y un cátodo del diodo 140 puede conectarse al lado de terminal positivo de la batería 22 secundaria. Por consiguiente, se permite un flujo de corriente desde el terminal positivo de la batería 21 principal hasta el terminal positivo de la batería 22 secundaria, mientras que se interrumpe un flujo de corriente desde el terminal positivo de la batería 22 secundaria hasta el terminal positivo de la batería 21 principal.
El MBMS 200 incluye un sensor 210 de tensión, un sensor 220 de corriente, un sensor 230 de temperatura y una unidad 240 de control. El sensor 210 de tensión está configurado para medir la tensión a través de la batería 21 principal. El sensor 220 de corriente está configurado para medir la corriente que fluye a través de la batería 21 principal. El sensor 230 de temperatura está configurado para medir la temperatura de la batería 21 principal.
La unidad 240 de control está acoplada operativamente al primer interruptor 110 principal y al SBMS 300. La unidad 240 de control puede implementarse en hardware usando al menos uno de circuitos integrados de aplicación específica (ASIC), procesadores de señales digitales (DSP), dispositivos de procesamiento de señales digitales (DSPD), dispositivos lógicos programables (PLD), matrices de puertas programables en campo (FPGA), microprocesadores y unidades eléctricas para realizar otras funciones. Un dispositivo de memoria puede estar integrado en la unidad 240 de control y el dispositivo de memoria puede incluir, por ejemplo, RAM, ROM, registro, disco duro, un medio de grabación óptica o un medio de grabación magnética. El dispositivo de memoria puede almacenar, actualizar y/o borrar programas que incluyen diversos tipos de lógicas de control que se ejecutan por la unidad 240 de control, y/o datos creados cuando se ejecutan las lógicas de control.
La unidad 240 de control incluye un primer controlador 241 y un segundo controlador 242. El primer controlador 241 está acoplado operativamente al sensor 210 de tensión, el sensor 220 de corriente y el sensor 230 de temperatura. El primer controlador 241 está configurado para detectar una falla (por ejemplo, sobrecarga, descarga en exceso, sobrecalentamiento) de la batería 21 principal basándose en la tensión, la corriente y la temperatura medidas por el sensor 210 de tensión, el sensor 220 de corriente y el sensor 230 de temperatura, y para controlar la batería 21 principal. El segundo controlador 242 está acoplado operativamente al primer controlador 241, y está configurado para determinar si el primer controlador 241 no funciona correctamente. El segundo controlador 242 puede transmitir periódicamente una señal de comprobación al primer controlador 241. El primer controlador 241 puede transmitir una señal de respuesta al segundo controlador 242 en respuesta a la señal de comprobación. Cuando la señal de respuesta procedente del primer controlador 241 se recibe dentro de un tiempo predeterminado desde el punto de tiempo en el que se transmite la señal de comprobación, el segundo controlador 242 puede determinar que el primer controlador 241 está funcionando normalmente. Por el contrario, cuando la señal de respuesta procedente del primer controlador 241 no se recibe dentro del tiempo determinado desde el punto de tiempo en el que se transmitió la señal de comprobación al primer controlador 241, el segundo controlador 242 puede determinar que el primer controlador 241 no funciona correctamente.
El SBMS 300 incluye un sensor 310 de tensión, un sensor 320 de corriente, un sensor 330 de temperatura y una unidad 340 de control. El sensor 310 de tensión está configurado para medir la tensión a través de la batería 22 secundaria. El sensor 320 de corriente está configurado para medir la corriente que fluye a través de la batería 22 secundaria. El sensor 330 de temperatura está configurado para medir la temperatura de la batería 22 secundaria.
La unidad 340 de control está acoplada operativamente a la unidad 240 de control, el primer interruptor 110 principal, el segundo interruptor 120 principal, el interruptor 130 secundario, el sensor 310 de tensión, el sensor 320 de corriente y el sensor 330 de temperatura. La unidad 340 de control puede implementarse en hardware usando al menos uno de circuitos integrados de aplicación específica (ASIC), procesadores de señales digitales (DSP), dispositivos de procesamiento de señales digitales (DSPD), dispositivos lógicos programables (PLD), matrices de puertas programables en campo (FPGA), microprocesadores y unidades eléctricas para realizar otras funciones. Un dispositivo de memoria puede estar integrado en la unidad 340 de control, y el dispositivo de memoria de la unidad 340 de control puede incluir, por ejemplo, RAM, ROM, registro, disco duro, un medio de grabación óptica o un medio de grabación magnética. El dispositivo de memoria de la unidad 340 de control puede almacenar, actualizar y/o borrar programas que incluyen diversos tipos de lógicas de control que se ejecutan por la unidad 340 de control, y/o datos creados cuando se ejecutan las lógicas de control. La unidad 340 de control está configurada para detectar una falla (por ejemplo, sobrecarga, descarga en exceso, sobrecalentamiento) de la batería 22 secundaria, basándose en la tensión, la corriente y la temperatura medidas por el sensor 310 de tensión, el sensor 320 de corriente y el sensor 330 de temperatura, y para controlar la batería 22 secundaria.
La figura 2 es un diagrama de referencia para ilustrar la operación realizada por el aparato 100 de control cuando no se detecta una falla de la batería 21 principal de la figura 1.
En referencia a la figura 2, cuando no se detecta una falla de la batería 21 principal, el MBMS 200 emite una primera señal de control S1 al primer interruptor 110 principal. La primera señal de control S1 es una señal para inducir al primer interruptor 110 principal a un estado encendido. Es decir, el primer interruptor 110 principal pasa a un estado encendido en respuesta a la primera señal de control S1.
Cuando no se transmite un primer mensaje de diagnóstico o un segundo mensaje de diagnóstico tal como se describe a continuación desde el MBMS 200 hasta el SBMS 300, el SBMS 300 opera en un modo de suspensión. El SBMS 300 se activa en respuesta a recibir el primer mensaje de diagnóstico o el segundo mensaje de diagnóstico desde el MBMS 200. En el modo de suspensión, el SBMS 300 deja de emitir una segunda señal de control S2 y una tercera señal de control S3. La segunda señal de control S2 es una señal para inducir al segundo interruptor 120 principal a un estado encendido. La tercera señal de control S3 es una señal para inducir al interruptor 130 secundario a un estado encendido.
Como resultado, cuando no se detecta una falla de la batería 21 principal, el primer interruptor 110 principal pasa a un estado encendido, mientras que tanto el segundo interruptor 120 principal como el interruptor 130 secundario pasan a un estado apagado tal como se muestra en la figura 2, y por tanto la batería 21 principal suministra alimentación a la carga eléctrica.
La figura 3 es un diagrama de referencia para ilustrar la operación realizada por el aparato 100 de control cuando se detecta una falla de la batería 21 principal de la figura 1.
En referencia a la figura 3, cuando el primer controlador 241 detecta una falla de la batería 21 principal, el MBMS 200 transmite el primer mensaje de diagnóstico al SBMS 300, y deja de emitir la primera señal de control S1. El primer mensaje de diagnóstico es un mensaje para informar el SBMs 300 que se detecta una falla de la batería 21 principal. El primer mensaje de diagnóstico incluye un indicador que indica el tipo de falla detectada de la batería 21 principal. El indicador puede incluir al menos uno de un primer valor, un segundo valor y un tercer valor. El primer valor puede indicar que la batería 21 principal está sobrecargada, el segundo valor puede indicar que la batería 21 principal está descargada en exceso, y el tercer valor puede indicar que la batería 21 principal está sobrecalentada.
El SBMS 300 se activa en respuesta al primer mensaje de diagnóstico desde el MBMS 200, y emite una segunda señal de control S2 al segundo interruptor 120 principal. El SBMS 300 puede emitir selectivamente una tercera señal de control S3 al interruptor 130 secundario según si el primer valor se incluye en el indicador. Es decir, cuando al menos uno del segundo valor y el tercer valor se incluye en el indicador del primer mensaje de diagnóstico, el SBMS 300 puede dejar de emitir la tercera señal de control S3 para inducir al interruptor 130 secundario a un estado apagado, y cuando sólo se incluye el primer valor en el indicador, el SBMS 300 puede emitir la tercera señal de control S3 para inducir al interruptor 130 secundario a un estado encendido.
Como resultado, se detecta una falla de la batería 21 principal, independientemente del tipo de la falla, el primer interruptor 110 principal pasa a un estado apagado y el segundo interruptor 120 principal pasa a un estado encendido tal como se muestra en la figura 3, por tanto, la batería 22 secundaria suministra alimentación a la carga eléctrica en sustitución de la batería 21 principal. Adicionalmente, cuando no se detectan descarga en exceso y sobrecalentamiento de la batería 21 principal y se detecta sobrecarga de la batería 21 principal, el interruptor 130 secundario pasa a un estado encendido. Por consiguiente, es posible cargar la batería 22 secundaria usando energía eléctrica procedente de la batería 21 principal sobrecargada.
Cuando se resuelve la falla de la batería 21 principal, el MBMS 200 puede dejar de transmitir el primer mensaje de diagnóstico, y emitir la primera señal de control S1. En detalle, cuando la tensión, la corriente, el estado de carga (SOC) y la temperatura de la batería 21 principal están todos en un intervalo normal predeterminado mientras se transmite el primer mensaje de diagnóstico al SBMS 300, el MBMS 200 detiene la transmisión del primer mensaje de diagnóstico al SBMS 300. El MBMS 200 puede calcular el SOC de la batería 21 principal integrando el valor de corriente medido por el sensor 220 de corriente usando el método de conteo de amperios. El SBMS 300 puede determinar que la falla de la batería 21 principal se resuelve cuando no se recibe el primer mensaje de diagnóstico desde el MBMS 200, entonces puede dejar de emitir la segunda señal de control S2.
La figura 4 es un diagrama de referencia para ilustrar la operación realizada por el aparato 100 de control cuando el primer controlador 241 de la figura 1 no funciona correctamente.
En referencia a la figura 4, cuando el segundo controlador 242 determina que el primer controlador 241 no funciona correctamente, el segundo controlador 242 transmite un segundo mensaje de diagnóstico al SBMS 300 y transmite una señal de inducción de modo de suspensión al primer controlador 241 para inducir al primer controlador 241 a un estado de suspensión. El segundo mensaje de diagnóstico es un mensaje para informar al SBMS 300 de que el MBMS 200 no funciona correctamente. En el estado de suspensión, el primer controlador 241 deja de emitir la primera señal de control S1.
El SBMS 300 emite la segunda señal de control S2 al segundo interruptor 120 principal en respuesta al segundo mensaje de diagnóstico. Opcionalmente, el SBMS 300 puede emitir una tercera señal de control S3 al interruptor 130 secundario en respuesta al segundo mensaje de diagnóstico.
Por consiguiente, el primer interruptor 110 principal pasa a un estado apagado y el segundo interruptor 120 principal pasa a un estado encendido tal como se muestra en la figura 4 y, por tanto, la batería 22 secundaria suministra alimentación a la carga eléctrica en sustitución de la batería 21 principal.
Sin embargo, mientras que la tercera señal de control S3 se emite al interruptor 130 secundario, el SBMS 300 puede comparar la corriente medida por el sensor 220 de corriente con la corriente medida por el sensor 320 de corriente. En detalle, cuando el interruptor 130 secundario tiene un estado encendido por la tercera señal de control S3, la batería 21 principal y la batería 22 secundaria se conectan en paralelo, por lo que la corriente medida por el sensor 220 de corriente y la corriente medida por el sensor 320 de corriente deben tener la misma magnitud, pero los sentidos opuestos. Cuando la corriente medida por el sensor 220 de corriente y la corriente medida por el sensor 320 de corriente tienen el mismo sentido, en caso de que una diferencia entre la corriente medida por el sensor 220 de corriente y la corriente medida por el sensor 320 de corriente sea mayor que un umbral preestablecido (por ejemplo, 0,5 A) o una razón entre la corriente medida por el sensor 220 de corriente y la corriente medida por el sensor 320 de corriente esté fuera de un intervalo umbral preestablecido (por ejemplo, 0,9 o más y 1,1 o menos), el SBMS 300 puede determinar que se produce una falla en al menos uno del sensor 220 de corriente y el sensor 320 de corriente. Cuando el SBMS 300 determina la falla de al menos uno del sensor 220 de corriente y el sensor 320 de corriente, el SBMS 300 puede emitir una señal que informa de que la falla se produce en al menos uno del sensor 220 de corriente y el sensor 320 de corriente a un dispositivo externo (por ejemplo, una ECU de un vehículo eléctrico) conectado al SBMS 300 a través de un canal de comunicación. El canal de comunicación puede ser una red de comunicación CAN proporcionada en el vehículo eléctrico. Adicionalmente, el SBMS 300 puede tener una interfaz de comunicación acoplada al canal de comunicación.
La figura 5 es un diagrama que muestra una configuración a modo de ejemplo del sistema 10 de batería según otra realización de la presente divulgación.
En referencia a la figura 5, cuando se compara con la figura 1, hay una diferencia en que el diodo 140 y el interruptor 130 secundario se sustituyen por un convertidor 160 de CC-CC. Por consiguiente, para los elementos restantes, en el presente documento se añaden los mismos signos de referencia y se omiten las descripciones redundantes.
El terminal de entrada EN del convertidor 160 de CC-CC se conecta al terminal positivo de la batería 21 principal. El terminal de salida SALIDA del convertidor 160 de CC-CC se conecta al terminal positivo de la batería 22 secundaria.
En respuesta a la tercera señal de control S3, el convertidor 160 de CC-CC genera una tensión de salida que tiene un nivel de tensión preestablecido usando la tensión de entrada procedente de la batería 21 principal aplicada al terminal de entrada EN. Cuando la tensión de salida generada por el convertidor 160 de CC-CC se aplica a la batería 22 secundaria a través del terminal de salida SALIDA, la batería 22 secundaria se carga.
Las figuras 6 y 7 son diagramas de flujo a modo de ejemplo que muestran un método para controlar la batería 21 principal y la batería 22 secundaria según todavía otra realización de la presente divulgación. El diagrama de flujo mostrado en la figura 6 muestra un método realizado por la unidad 240 de control del MBMS 200, y el diagrama de flujo mostrado en la figura 7 muestra un método realizado por la unidad 340 de control del SBMS 300.
En referencia a la figura 6, en la etapa S600, el primer controlador 241 determina si se detecta una falla de la batería 21 principal. Cuando el valor de la etapa S600 es “SÍ”, se realiza la etapa S610. Cuando el valor de la etapa S600 es “NO”, se realiza la etapa S620.
En la etapa S610, el primer controlador 241 transmite un primer mensaje de diagnóstico al SBMS 300 y deja de emitir la primera señal de control S1. El primer mensaje de diagnóstico es un mensaje para informar al SBMS 300 de que se detecta una falla de la batería 21 principal. El primer mensaje de diagnóstico tiene un indicador que incluye al menos un valor que indica el tipo de la falla detectada de la batería 21 principal. La primera señal de control S1 es una señal para inducir al primer interruptor 110 principal a un estado encendido.
En la etapa S620, el segundo controlador 242 determina si el primer controlador 241 no funciona correctamente. Cuando el valor de la etapa S620 es “SÍ”, se realiza la etapa s 630. Cuando el valor de la etapa S620 es “NO”, se realiza la etapa S640.
En la etapa S630, el segundo controlador 242 transmite un segundo mensaje de diagnóstico al SBMS 300 e induce al primer controlador 241 a un estado de suspensión. El segundo mensaje de diagnóstico es un mensaje para informar el SBMS 300 de que el primer controlador 241 del MBMS 200 no funciona correctamente. El primer controlador 241 deja de emitir la primera señal de control S1 en el estado de suspensión.
En la etapa S640, el primer controlador 241 emite la primera señal de control S1 al primer interruptor 110 principal.
En referencia a la figura 7, en la etapa S700, la unidad 340 de control determina si se recibió el primer mensaje de diagnóstico desde la unidad 240 de control. Cuando el valor de la etapa S700 es “SÍ”, se realiza la etapa S710. Cuando el valor de la etapa S700 es “NO”, se realiza la etapa S730.
En la etapa S710, la unidad 340 de control determina si el primer valor se incluye en el indicador del primer mensaje de diagnóstico. El primer valor indica que la batería 21 principal está sobrecargada. Cuando el valor de la etapa S710 es “NO”, se realiza la etapa S720. Cuando el valor de la etapa S720 es “SÍ”, se realiza la etapa S740.
En la etapa S720, la unidad 340 de control emite la segunda señal de control S2. La segunda señal de control S2 es una señal para inducir al segundo interruptor 120 principal a un estado encendido.
En la etapa S730, la unidad 340 de control determina si se recibió el segundo mensaje de diagnóstico desde la unidad 240 de control. Cuando el valor de la etapa S730 es “SÍ”, se realiza la etapa S740.
En la etapa S740, la unidad 340 de control emite la segunda señal de control S2 y la tercera señal de control S3. La tercera señal de control S3 es una señal para inducir al interruptor 130 secundario a un estado encendido.
Según al menos una de las realizaciones de la presente divulgación, cuando se produce una falla en la batería 21 principal o el BMS 200 para la batería 21 principal no funciona correctamente, es posible suministrar alimentación a la carga eléctrica usando la batería 22 secundaria instalada de manera que puede conectarse en paralelo a la batería 21 principal.
Adicionalmente, según al menos una de las realizaciones de la presente divulgación, es posible cargar la batería 22 secundaria usando la batería 21 principal mientras que la batería 22 secundaria está suministrando alimentación a la carga eléctrica.
<Descripción de los números de referencia >
10: Sistema de batería
11, 12: Terminal de alimentación
21: Batería principal
22: Batería secundaria
100: Aparato de control
110: Primer interruptor principal
120: Segundo interruptor principal
130: Interruptor secundario
200: Sistema de gestión de batería principal
300: Sistema de gestión de batería secundaria

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Aparato para controlar una batería (21) principal y una batería (22) secundaria, comprendiendo el aparato:
    un primer interruptor (110) principal que puede conectarse entre la batería (21) principal y una carga eléctrica; un segundo interruptor (120) principal que puede conectarse entre la batería (22) secundaria y la carga eléctrica;
    un interruptor (130) secundario que puede conectarse entre un terminal positivo de la batería (21) principal y un terminal positivo de la batería (22) secundaria;
    un sistema (200) de gestión de batería principal acoplado operativamente al primer interruptor principal; y un sistema (300) de gestión de batería secundaria acoplado operativamente al segundo interruptor principal y al interruptor secundario,
    en el que el sistema (200) de gestión de batería principal está configurado para transmitir un primer mensaje de diagnóstico al sistema (300) de gestión de batería secundaria, y dejar de emitir una primera señal de control al primer interruptor (110) principal para inducir al primer interruptor (110) principal a un estado apagado, cuando se detecta una falla de la batería (21) principal, en el que el primer mensaje de diagnóstico tiene un indicador que incluye al menos un valor que indica un tipo de la falla detectada, y
    en el que el sistema (300) de gestión de batería secundaria está configurado para emitir una segunda señal de control al segundo interruptor (120) principal para inducir al segundo interruptor (110) principal a un estado encendido, en respuesta al primer mensaje de diagnóstico.
  2. 2. Aparato según la reivindicación 1, en el que el sistema (300) de gestión de batería secundaria está configurado para emitir una tercera señal de control al interruptor (130) secundario para inducir al interruptor (130) secundario al estado encendido, cuando está incluido un primer valor en el indicador, y
    en el que el primer valor indica que la batería (21) principal está sobrecargada.
  3. 3. Aparato según la reivindicación 1, en el que el sistema (300) de gestión de batería secundaria está configurado para dejar de emitir una tercera señal de control al interruptor (130) secundario para inducir al interruptor (130) secundario al estado apagado, cuando está incluido un segundo valor o un tercer valor en el indicador,
    en el que el segundo valor indica que la batería (21) principal está descargada en exceso, y
    en el que el tercer valor indica que la batería (21) principal está sobrecalentada.
  4. 4. Aparato según la reivindicación 1, en el que el sistema (200) de gestión de batería principal está configurado para dejar de transmitir el primer mensaje de diagnóstico y emitir la primera señal de control al primer interruptor (110) principal, cuando se resuelve la falla de la batería principal, y
    en el que el sistema (300) de gestión de batería secundaria está configurado para dejar de emitir la segunda señal de control cuando se detiene la transmisión del primer mensaje de diagnóstico desde el sistema de gestión de batería principal.
  5. 5. Aparato según la reivindicación 1, en el que el sistema de gestión de batería principal incluye:
    un primer controlador (241) configurado para detectar si la falla se produjo en la batería (21) principal basándose en al menos una de una tensión, una corriente y una temperatura de la batería principal; y un segundo controlador (242) acoplado operativamente al primer controlador, en el que el segundo controlador está configurado para transmitir un segundo mensaje de diagnóstico al sistema (300) de gestión de batería secundaria e inducir al primer controlador a un estado de suspensión cuando el segundo controlador determina que el primer controlador no funciona correctamente, y
    en el que el sistema (300) de gestión de batería secundaria está configurado para emitir la segunda señal de control al segundo interruptor (120) principal, en respuesta al segundo mensaje de diagnóstico.
  6. 6. Aparato según la reivindicación 5, en el que el sistema (300) de gestión de batería secundaria está configurado para emitir una tercera señal de control al interruptor (130) secundario para inducir al interruptor secundario al estado encendido, en respuesta al segundo mensaje de diagnóstico.
  7. 7. Sistema de batería que comprende el aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
  8. 8. Método para controlar una batería (21) principal y una batería (22) secundaria usando un primer interruptor (110) principal que puede conectarse entre la batería (21) principal y una carga eléctrica, un segundo interruptor (120) principal que puede conectarse entre la batería (22) secundaria y la carga eléctrica, un interruptor (130) secundario que puede conectarse entre un terminal positivo de la batería (21) principal y un terminal positivo de la batería (22) secundaria, un sistema (200) de gestión de batería principal acoplado operativamente a la batería principal y al primer interruptor principal y configurado para detectar una falla de la batería principal, y un sistema (300) de gestión de batería secundaria acoplado operativamente al segundo interruptor principal y el interruptor secundario, comprendiendo el método:
    transmitir, mediante el sistema (200) de gestión de batería principal, un primer mensaje de diagnóstico al sistema (300) de gestión de batería secundaria, y dejar de emitir una primera señal de control al primer interruptor (110) principal para inducir al primer interruptor (110) principal a un estado apagado, cuando se detecta una falla de la batería (21) principal, en el que el primer mensaje de diagnóstico tiene un indicador que incluye al menos un valor que indica un tipo de la falla detectada; y
    emitir, mediante el sistema (300) de gestión de batería secundaria, una segunda señal de control al segundo interruptor (120) principal para inducir al segundo interruptor (120) principal a un estado encendido, en respuesta al primer mensaje de diagnóstico.
  9. 9. Método según la reivindicación 8, que comprende además:
    emitir, mediante el sistema (300) de gestión de batería secundaria, una tercera señal de control al interruptor (130) secundario para inducir al interruptor secundario al estado encendido, cuando está incluido un primer valor en el indicador,
    en el que el primer valor indica que la batería (21) principal está sobrecargada.
  10. 10. Método según la reivindicación 8, que comprende además:
    dejar de emitir, mediante el sistema (300) de gestión de batería secundaria, una tercera señal de control al interruptor (130) secundario para inducir al interruptor secundario al estado apagado, cuando está incluido un segundo valor o un tercer valor en el indicador,
    en el que el segundo valor indica que la batería (21) principal está descargada en exceso, y
    en el que el tercer valor indica que la batería (21) principal está sobrecalentada.
  11. 11. Método según la reivindicación 8, que comprende además:
    emitir, mediante el sistema (300) de gestión de batería secundaria, la segunda señal de control al segundo interruptor (120) principal, en respuesta a un segundo mensaje de diagnóstico desde el sistema (300) de gestión de batería principal,
    en el que el segundo mensaje de diagnóstico indica que el sistema (300) de gestión de batería principal no funciona correctamente.
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