FR3128580A1 - Dispositif de charge à accumulation électrique, système de charge à accumulation électrique, et batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé - Google Patents

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Abstract

Fourniture d’un système de charge, un dispositif de charge à accumulation électrique, et une batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, pouvant être de taille réduite avec une structure simple, et pouvant réduire davantage le temps de charge d’une batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé ayant une capacité de charge capable d’alimenter un appareil électrique. Le dispositif de charge à accumulation électrique comprend une unité de connexion de charge, une batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé conforme aux spécifications de décharge à courant élevé, une unité de détection de conformité de batterie et de commutation, et un chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé. L’unité de détection de conformité de batterie et de commutation est installée sur ledit chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé, et fait passer un courant élevé sur le chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé qui lui-même ne passe pas par un convertisseur de tension, afin que la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé se charge en courant élevé émis par la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé, en se mettant en état de marche après avoir détecté la connexion de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, qui satisfait aux spécifications de tension maximale d’utilisation et aux spécifications de charge à courant élevé, sur l’unité de connexion de charge. Le courant élevé est un courant correspondant à un taux de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah. Figure １

Description

Dispositif de charge à accumulation électrique, système de charge à accumulation électrique, et batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé
La présente invention concerne un dispositif de charge à accumulation électrique, un système de charge à accumulation électrique, et une batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé.
Etat de la technique
Par exemple, le document de brevet 1 montre un système de charge ayant à la fois un véhicule électrique comme appareil électrique, et un dispositif de charge qui charge une batterie de traction installée dans le véhicule électrique. Le dispositif de charge indiqué au document de brevet 1 possède un redresseur, un accumulateur tampon, et un convertisseur DC/DC. L’accumulateur tampon est une batterie incorporée au dispositif de charge, et est par exemple une batterie ion-lithium. Le dispositif de charge indiqué au document de brevet 1 est un dispositif de charge à accumulation électrique. Tout d’abord, dans le premier mode, l’énergie électrique obtenue à partir d’une source de courant alternatif à usage commercial via un redresseur est stockée dans l’accumulateur tampon. Dans le second mode, la tension de sortie de l’accumulateur tampon est par exemple élevée ou abaissée par le convertisseur DC-DC en fonction de la tension de la batterie de traction installée dans le véhicule, et est fournie à la batterie de traction.
Par exemple, le document de brevet 2 montre un dispositif de charge à accumulation électrique possédant une batterie intégrée. La batterie à charger, que le dispositif de charge à accumulation électrique charge, est chargée via la batterie intégrée. Le dispositif de charge à accumulation électrique du document de brevet 2 n’a pas de convertisseur DC/DC.
Documentation technique antérieure
Documents de brevet
Document de brevet 1 : Publication internationale n°2007/105612
Document de brevet 2 : Demande de brevet publiée non examinée n°2017-108556
Aperçu de l'invention
Problèmes que l’invention tente de résoudre
Un dispositif de charge à accumulation électrique qui réduise le temps de charge de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé possédant une capacité de charge capable d’alimenter un appareil électrique, tout en étant de taille réduite avec une structure simple, est souhaité.
La présente invention a pour but de fournir un dispositif de charge à accumulation électrique, un système de charge, et une batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, pouvant réduire davantage le temps de charge d’une batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé ayant une capacité de charge capable d’alimenter un appareil électrique, tout en étant de taille réduite avec une structure simple.
Moyens pour résoudre les problèmes
Avec le système de charge comprenant un dispositif de charge à accumulation électrique indiqué dans le document de brevet 1, le dispositif de charge à accumulation électrique charge d’abord la batterie intégrée, qui est elle-même incorporée dans le dispositif de charge à accumulation électrique, avec de l’énergie électrique fournie depuis l’extérieur. Ensuite, le dispositif de charge à accumulation électrique fournit l’énergie électrique de la batterie intégrée à la batterie de traction installée dans l’appareil électrique, et charge la batterie de traction. Lorsque la batterie de traction se décharge, l’appareil électrique est alimenté avec l’énergie électrique fournie par la batterie de traction. L’appareil électrique est par exemple un véhicule électrique, et la batterie de traction a une grande capacité de charge qui correspond à l’entraînement de l’appareil électrique.
La batterie intégrée du dispositif de charge à accumulation électrique émet un courant continu. La batterie de traction de l’appareil électrique reçoit l’alimentation en courant continu et se charge. Le dispositif de charge du document de brevet 1 fournit l’énergie électrique à la batterie de traction après avoir élevé ou abaissé la tension de la batterie intégrée avec le convertisseur DC/DC. Cela permet ainsi l’ajustement de l’état de l’opération de charge de la batterie de traction ayant une capacité d’énergie électrique telle qu’elle alimente un véhicule électrique.
Le convertisseur DC/DC commande généralement la tension de sortie tout en répétant l’accumulation et l’émission spontanées d’énergie électrique dans les éléments de maintien de puissance tels que la capacité et l’inductance, avec la commutation rapide de l’état marche/arrêt d’une cellule de commutation. Pour cette raison, le courant qu’émet le convertisseur DC/DC est soumis à des contraintes dues à la performance électrique, à la performance thermique et à l’efficacité opérationnelle dans la cellule de commutation et les éléments de maintien de puissance. Pour cette raison, si l’énergie électrique de la batterie intégrée du document de brevet 1 est fournie à la batterie de traction, le courant émis par la batterie intégrée est le courant que la batterie intégrée peut émettre, et il se peut qu’il soit restreint à une petite quantité par rapport au courant pouvant être accepté par la batterie de traction.
Avec le dispositif de charge à accumulation électrique du document de brevet 2, la batterie intégrée et la batterie à charger sont connectées sans passer par un convertisseur DC/DC. Plus précisément, le dispositif de charge à accumulation électrique du document de brevet 2 mesure la différence de tension, qui est la différence entre la tension de la batterie intégrée et celle de la batterie à charger, et effectue une charge en alimentant en courant la batterie à charger à partir de la batterie intégrée, si la différence de tension est inférieure ou égale à une valeur limite supérieure. La valeur limite supérieure est une valeur de « surintensité », c’est-à-dire une valeur définie pour éviter qu’un courant élevé circule dans la batterie à charger. Le dispositif de charge à accumulation électrique du document de brevet 2 commute le chemin du courant de charge via un convertisseur alternatif/continu, sans effectuer la charge avec l’énergie électrique de la batterie intégrée, si la différence de tension mesurée est supérieure ou égale à la valeur limite supérieure. Le dispositif de charge à accumulation électrique du document de brevet 2 détermine ainsi l’état de charge de la batterie cible en mesurant la différence de tension, et tente d’empêcher un courant élevé sur le chemin sans convertisseur DC/DC.
Avec le dispositif de charge à accumulation électrique du document de brevet 2, le chemin de connexion change selon l’état de charge de la batterie à charger. En d’autres termes, même si la même batterie à charger est connectée, il se peut que le chemin de connexion change selon l’état de la batterie lorsqu’elle est connectée. De plus, le dispositif de charge à accumulation électrique du document de brevet 2 exige de mesurer la différence de tension entre la batterie intégrée et la batterie à charger. Pour cette raison, la structure du dispositif de charge à accumulation électrique et de l’appareil électrique associé devient plus complexe, que la batterie intégrée et la batterie à charger soient connectées sans convertisseur DC/DC ou non. De plus, le temps de charge correspond, généralement, au régime de charge de la batterie à charger au début de la charge. On peut dire que le régime de charge est lié à la quantité d’énergie électrique rechargeable jusqu’à ce que la batterie soit complètement chargée. En général, plus le régime de charge au début de la charge est faible, plus le temps de charge est long. À cela s’ajoute, dans le dispositif de charge à accumulation électrique du document de brevet 2, le temps de charge considérablement long en raison de la commutation du chemin du courant de charge via le convertisseur alternatif/continu, si le régime de charge de la batterie à charger est inférieur à la valeur limite supérieure.
L’inventeur de la présente invention a porté son attention sur les caractéristiques de la batterie elle-même, et non sur l’état de la batterie qui varie en fonction du temps. L’inventeur de la présente invention a remarqué qu’il est possible de réduire le temps de charge en utilisant un courant élevé avec une configuration simple, en s’intéressant aux caractéristiques de la batterie elle-même.
Plus précisément, l’inventeur de la présente invention a envisagé d’adopter, comme batterie entraînant un appareil électrique, une batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé qui satisfait, c’est-à-dire qui soit conforme avec, les spécifications de tension maximale d'utilisation et de charge à courant élevé, et d’adopter, comme batterie incorporée au dispositif de charge à accumulation électrique, une batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé qui satisfait les spécifications de décharge à courant élevé. L’inventeur de la présente invention a ensuite envisagé de faire passer le courant élevé par un chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé sans passer par un convertisseur de tension, afin que la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, conforme aux spécifications de tension maximale d'utilisation et de charge à courant élevé, détecte la connexion au dispositif de charge, et se recharge avec un courant élevé émis depuis la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé, qui satisfait les spécifications de décharge à courant élevé. Ici, les spécifications de charge à courant élevé sont celles d’une batterie qui peut se charger avec un courant équivalent à un régime (aussi appelé taux ou « C-rate » en anglais) de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah (« Amp hour » en anglais). Les spécifications de décharge à courant élevé sont celles d’une batterie qui peut se décharger avec un courant équivalent à un régime de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah. De plus, le courant élevé est un courant correspondant à un régime de charge de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah.
Concernant la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé ayant les caractéristiques ci-dessus, on peut éviter, entre autres, que le courant soit soumis aux contraintes du convertisseur de tension, car le convertisseur de tension n’est pas inclus sur le chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé provenant de la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé. On peut également empêcher, entre autres, que le chemin de charge change en fonction du temps et que le temps de charge s’allonge davantage, par exemple. Si la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé se charge à un régime de 10 C ou plus avec l’énergie électrique accumulée dans la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé, l’énergie électrique équivalente à la moitié d’une charge pleine se charge en moins de trois minutes, par exemple. Par conséquent, une batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé ayant une capacité de charge de 2,5 Ah ou plus, qui alimente un appareil électrique, se charge en un laps de temps court.
Le système de charge, selon chaque mode de réalisation de la présente invention réalisée sur la base des configurations ci-dessus, possède la configuration suivante :
Il s’agit d’un dispositif de charge à accumulation électrique ledit dispositif chargeant une batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, en se connectant de manière amovible à un appareil électrique,
ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé est logée dans l’appareil électrique, et
l’appareil électrique est alimenté avec l’énergie électrique de ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé.
Ledit dispositif de charge à accumulation électrique (1) comprend :
- une unité de connexion de charge connectée électriquement avec ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé ;
- une batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé, qui est installée dans ledit dispositif de charge à accumulation électrique,
ladite batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé se charge avec l’énergie électrique fournie par une source d’alimentation externe audit dispositif de charge à accumulation électrique et externe audit appareil électrique, et
ladite batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé est conforme aux spécifications de décharge à courant élevé ; et
- un chemin de sortie de courant qui est apte à être traversé par un courant élevé et qui connecte ladite batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé et ladite unité de connexion de charge sans passer par un convertisseur de tension ;
Ledit dispositif de charge à accumulation électrique a les caractéristiques suivantes :
ledit dispositif de charge à accumulation électrique comprend une unité de détection de conformité de batterie et de commutation,
ladite unité de détection est installée sur ledit chemin de sortie de courant qui apte à être traversé par un courant élevé, et
ladite unité de détection fait passer le courant élevé sur ledit chemin de sortie de courant, ledit chemin de sortie de courant ne passant pas par un convertisseur de tension, afin que ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé se charge en courant élevé émis par ladite batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé,
ladite unité de détection se met en état de marche après avoir détectée que la connexion de ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé avec ladite unité de connexion de charge est conforme aux spécifications de tension maximale d’utilisation et aux spécifications de charge à courant élevé,
ledit dispositif de charge à accumulation électrique est configuré de telle sorte qu’il ne peut pas commuter le chemin sur lequel passe le courant élevé vers un autre chemin depuis ledit chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé, en fonction de la différence de potentiel entre ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé et ladite batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé, lors d’une charge avec le courant élevé.
Lesdites spécifications de décharge à courant élevé sont celles d’une batterie qui peut se décharger avec un courant maximal d’utilisation équivalent à un taux C de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah ;
lesdites spécifications de charge à courant élevé sont celles d’une batterie qui peut se charger avec un courant maximal d’utilisation équivalent à un taux C de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah ;
ledit courant élevé est un courant correspondant à un taux C de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah.
D’après la configuration (1), l’unité de détection de conformité de batterie et de commutation se met en marche en détectant que la connexion de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé satisfait aux spécifications de tension maximale d’utilisation et aux spécifications de charge à courant élevé. Le courant élevé passe ainsi sur le chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé, qui ne passe pas par un convertisseur de tension. Il en résulte que la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, qui satisfait aux spécifications de charge à courant élevé, se charge avec un courant élevé émis par la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé, qui satisfait aux spécifications de décharge à courant élevé. Les spécifications de charge à courant élevé sont celles permettant de décharger avec un courant maximal d’utilisation équivalent à un régime de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah. Les spécifications de décharge à courant élevé sont celles permettant de décharger avec un courant maximal d’utilisation équivalent à un régime de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah. De plus, le courant élevé est un courant correspondant à un régime de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah.
L’unité de détection de conformité de batterie et de commutation se met en marche en détectant la connexion de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé qui satisfait les spécifications de tension maximale d’utilisation, sans commuter le chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé sur un chemin autre que le chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé, en fonction de la différence de potentiel entre la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé et la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé. En d’autres termes, l’unité de détection de conformité de batterie et de commutation ne commute pas par exemple le chemin en fonction des résultats de mesure de l’état de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, et effectue la charge via le chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé en identifiant les caractéristiques de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé.
Avec la charge de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé satisfaisant les spécifications de tension maximale d’utilisation et les spécifications de charge à courant élevé, un convertisseur de tension n’est pas inclus sur le chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé provenant de la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé. Par conséquent, si la connexion de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé est identifiée, un courant élevé circule depuis la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé vers la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé. Concrètement, la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé se charge à un régime de charge de 10 C ou plus avec l’énergie électrique accumulée dans la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé. En outre, le chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé se met en état de marche en fonction des spécifications de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé connectée, et ne commute pas en fonction de l’état de charge qui fluctue en fonction du temps. Par conséquent, on empêche que la quantité du courant de charge varie à cause de la commutation du chemin en fonction du temps. Par conséquent, on empêche la fluctuation du temps de charge due à l’état de charge. Autrement dit, on empêche que le temps de charge se prolonge à l’extrême selon l’état de charge. Par conséquent, une batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé ayant une capacité de charge de 2,5 Ah ou plus, qui alimente un appareil électrique, se charge en un laps de temps court.
Ainsi, avec la configuration (1), il est possible d’effectuer une charge avec un processus à courant élevé, depuis la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé vers la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé via un chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé, afin de réduire le temps de charge. Une charge avec un processus à courant élevé peut être effectuée en laissant faire les deux batteries. Avec une charge avec un processus à courant élevé, il n’y a pas de contrainte de courant due au convertisseur de tension. Avec une charge avec un processus à courant élevé, il y a une corrélation positive entre l’amplitude de la différence de potentiel, qui est entre la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé et la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, et l’amplitude de courant de charge, qui aboutit à la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé via le circuit de courant de sortie apte à être traversé par un courant élevé. Avec une charge avec un processus à courant élevé, le courant de charge diminue à mesure que la différence de potentiel diminue. Une charge avec un processus à courant élevé peut être effectuée sans que la valeur de tension ou la valeur de courant ne soit commandée. Dans la configuration (1), la charge avec un processus à courant élevé peut être effectuée sans être accompagnée par une modification de chemin.
Ainsi, d’après la configuration (1), il est possible de réduire la taille d’un dispositif de charge à accumulation électrique avec une structure simple, et de réduire le temps de charge de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé possédant une capacité de charge capable d’alimenter un appareil électrique.
(2) Il s’agit dudit dispositif de charge à accumulation électrique en (1),
ledit dispositif de charge à accumulation électrique peut détecter la connexion de ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, qui est conforme auxdites spécifications de tension maximale d’utilisation et auxdites spécifications de charge à courant élevé, avec ladite unité de connexion de charge, en détectant que ladite unité de connexion de charge est connectée mécaniquement à ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé ou audit l’appareil électrique, ou bien, en communiquant avec ledit appareil électrique et en obtenant des informations qui indiquent des caractéristiques de ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé.
D’après la configuration ci-dessus, il est possible de détecter la connexion de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé sur l’unité de connexion de charge avec une structure simple.
(3) Il s’agit du dispositif de charge à accumulation électrique (1) ou (2),
ladite batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé peut comprendre une électrode négative contenant au moins un élément choisi à partir du groupe composé de titanate de lithium de type spinelle, d’oxydes complexes contenant du niobium-titane, et de graphite.
D’après la configuration ci-dessus, l’électrode négative que possède la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé contient au moins un élément choisi à partir du groupe composé de titanate de lithium de type spinelle, d’oxydes complexes contenant du niobium-titane, et de graphite.
Une électrode négative, contenant au moins un élément choisi à partir du groupe composé de titanate de lithium de type spinelle, d’oxydes complexes contenant du niobium-titane, et de graphite, peut réduire les possibilités d’apparition de court-circuit interne due au dépôt de lithium sur l’électrode négative. Une batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé ayant une telle électrode négative peut empêcher la réduction de la durée de vie même si elle produit un courant de décharge maximal d’utilisation supérieur à un courant équivalent à un régime de charge de 10 C dans la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé. Par conséquent, il est possible de charger une batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé en un temps court, tout en empêchant la réduction de la durée de vie.
(4) Il s’agit d’un dispositif de charge à accumulation électrique parmi ceux décrits de (1) à (3),
dans lequel ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé peut comprendre une électrode négative contenant au moins un élément choisi à partir du groupe composé de titanate de lithium de type spinelle, d’oxydes complexes contenant du niobium-titane, et de graphite.
D’après la configuration ci-dessus, la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé peut empêcher la réduction de la durée de vie même si elle est chargée avec un courant de décharge d’utilisation maximal supérieur à un courant équivalent à un régime de charge de 10 C. Par conséquent, il est possible de charger une batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé en un temps court, tout en empêchant la réduction de la durée de vie.
De plus, si, par exemple, la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé et la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé ont réciproquement un matériau cathodique commun et un matériau anodique commun, il est possible de constituer la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé et la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, utilisées dans le système de charge, avec des cellules communes. Pour cette raison, la gestion des batteries ion-lithium est plus simple.
(5) Il s’agit d’un dispositif de charge à accumulation électrique parmi ceux décrits de (1) à (4),
qui peut en outre comprendre une unité de précharge qui charge ladite batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé avec une tension inférieure ou égale à la tension de charge maximale de ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, grâce à l’énergie électrique fournie par une source d'alimentation externe audit dispositif de charge à accumulation électrique et audit l’appareil électrique.
L’unité de précharge charge la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé avant la décharge de la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé. D’après la configuration ci-dessus, la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé est chargée avec une tension inférieure ou égale à la tension de charge maximale. La batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé chargée produit une tension plus faible que la tension appliquée lors de la charge. Pour cette raison, il est possible de mettre la tension de charge de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé en dessous de la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, sans installer de convertisseur de tension sur le chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé. Par conséquent, il est possible de charger une batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé en un court laps de temps, tout en maintenant la tension de charge de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé en dessous de la tension de charge maximale.
L’unité de précharge est, par exemple, incorporée dans le boîtier du dispositif de charge à accumulation électrique. Cependant, l’unité de précharge n’est pas spécialement limitée, et peut être ce qu’on appelle un adaptateur AC installée à l’extérieur du boîtier du dispositif de charge à accumulation électrique. En outre, l’expression « source d’alimentation externe audit dispositif de charge à accumulation électrique et audit appareil électrique» désigne, par exemple, une alimentation électrique qui n’inclut ni ledit dispositif de charge à accumulation électrique, ni ledit appareil électrique. Ladite alimentation électrique n’est pas spécialement définie. Une source d'alimentation commerciale est un exemple de ladite alimentation électrique. Une source d’alimentation commerciale est, par exemple, une alimentation électrique en courant alternatif commerciale.
(6) Il s’agit d'un système de charge,
qui possède un dispositif de charge à accumulation électrique parmi ceux décrits de (1) à (5),
et un appareil électrique, qui est connecté audit dispositif de charge à accumulation électrique, et qui est alimenté avec l’énergie électrique de ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé chargée avec le dispositif de charge à accumulation électrique.
D’après la configuration (1), le dispositif de charge à accumulation électrique du système de charge peut être de taille réduite avec une structure simple, et peut réduire le temps de charge de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé.
(7) Batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé susmentionnée, installée dans ledit appareil électrique du système de charge en (6), et chargée par ledit dispositif de charge à accumulation électrique.
D’après la configuration ci-dessus, la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé peut être de taille réduite avec une structure simple, et peut réduire son temps de charge.
Les termes techniques utilisés dans la présente description ne servent qu'à définir des exemples spécifiques et n’ont pas pour but de limiter l'invention.
Les termes « et/ou », utilisées dans la présente description, comprennent toute combinaison d'un ou de plusieurs composants énumérés connexes.
En cas d’utilisation dans la présente description, l'utilisation des termes « incluant, possédant », « incluant, comprenant » ou « ayant » et leurs variations identifie la présence des caractéristiques, processus, opérations, éléments, composants et/ou leurs équivalents décrits, mais peut inclure une ou plusieurs étapes, mouvements, éléments, composants et/ou groupes de ceux-ci.
En cas d’utilisation dans la présente description, les termes « installé », « couplé » et/ou leurs équivalents sont utilisés au sens large, et englobent à la fois l’installation et le couplage directs et indirects, sauf indication contraire.
Sauf définition contraire, tous les termes utilisés dans le présent document (y compris les termes techniques et scientifiques) ont le même sens que ceux généralement compris par l’homme du métier auquel appartient l'invention.
Les termes tels que ceux définis dans les dictionnaires couramment utilisés doivent être interprétés comme ayant un sens compatible avec le sens dans le contexte de la technologie pertinente et de la présente divulgation, et ne seront pas interprétés de manière idéale ou trop formelle, sauf si cela est explicitement défini dans le présent document.
Dans la description de la présente invention, il est entendu qu'un certain nombre de techniques et de procédés sont divulgués.
Chacune de ces techniques présente des avantages individuels et chacune peut également être utilisée en conjonction avec une ou plusieurs, voire toutes les autres techniques divulguées.
Par conséquent, dans un souci de clarté, la présente description s'abstient de répéter inutilement toutes les combinaisons possibles des différentes étapes.
Néanmoins, la description et la portée des revendications du brevet doivent être lues en tenant compte du fait que toutes ces combinaisons entrent dans le cadre de la présente invention.
Un nouveau dispositif de charge à accumulation électrique sera expliqué dans la présente description.
Dans la description qui suit, à titre d'illustration, un certain nombre de détails spécifiques sont donnés pour permettre une compréhension complète de l'invention.
Toutefois, il est clair pour l'homme du métier que la présente invention peut être réalisée sans ces détails particuliers.
La présente divulgation doit être considérée comme un exemple de la présente invention et n'est pas destinée à limiter la présente invention à un mode de réalisation spécifique indiqué par les dessins ou explications suivants.
Le dispositif de charge à accumulation électrique est un dispositif qui charge un appareil électrique. Le dispositif de charge à accumulation électrique est un dispositif de charge permettant de charger le dispositif de charge lui-même. Le dispositif de charge à accumulation électrique est, par exemple, plus petit et plus léger que l’appareil électrique. Un dispositif de charge portatif est, par exemple, configuré afin d’être transporté au-dessus du sol en étant poussé ou tiré par une personne. Un dispositif de charge à accumulation électrique peut être configuré pour être portable. Un dispositif de charge à accumulation électrique est, par exemple, un dispositif de charge portatif. Dans le cas d’un dispositif de charge portatif, il est possible de charger un appareil électrique même si l’appareil électrique est situé loin d’une source d'alimentation commerciale. Cependant, le dispositif de charge à accumulation électrique n’est pas spécialement limité, et peut être par exemple plus grand qu’un appareil électrique. De plus, un dispositif de charge à accumulation électrique peut être un dispositif fixe ou un bâtiment.
Un appareil électrique est un appareil fonctionnant à l'électricité. Un appareil électrique est, par exemple, un véhicule, c’est-à-dire, un véhicule électrique. Un véhicule électrique peut être un véhicule électrique alimenté par batterie, ou peut être un véhicule électrique hybride ayant un moteur à combustion interne. L’appareil électrique peut être, par exemple, un véhicule électrique hybride rechargeable. Si l’appareil électrique est un véhicule, il peut être chargé à une destination éloignée d’une source d’alimentation commerciale.
On peut citer par exemple un véhicule à selle électrique comme type de véhicule. Un véhicule à selle est un véhicule sur lequel un conducteur s'assoit en se positionnant à califourchon sur une selle. On peut citer la motocyclette électrique et le véhicule électrique à trois roues comme exemples de véhicule à selle électrique. Le contrôle de l’assiette sur le véhicule à selle électrique s’effectue en fonction du transfert de poids du conducteur lorsqu’il conduit ou effectue un virage. Il est préférable que la carrosserie du véhicule à selle soit légère ou de taille réduite afin que le contrôle de l’assiette puisse être effectué sans difficulté par le transfert de poids du motocycliste. Pour cette raison, en général, l’espace d’installation de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé dans le véhicule à selle est strictement limité. De plus, un véhicule à selle électrique peut inclure une bicyclette permettant une conduite par pédalage, ou peut ne pas inclure une telle bicyclette. L’appareil électrique que prévoit une bicyclette mentionnée ici peut être conçu pour produire une force d’entraînement permettant de faire avancer la bicyclette sans appliquer de puissance de pédalage, ou peut être conçu pour produire une force d’entraînement servant à assister la conduite par pédalage. En outre, le véhicule n’est pas spécialement limité aux exemples ci-dessus, et il peut être une voiture électrique, un camion électrique, un bus électrique, un navire électrique, un drone électrique ou un avion électrique.
De plus, l’appareil électrique n’est pas spécialement limité, et il peut être par exemple un appareil qui ne se déplace pas quand il fonctionne, tel qu’un dispositif de pompe, un four électrique, ou une machine-outil par exemple.
La batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé et la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé sont des batteries ion-lithium. Une batterie ion-lithium est une batterie permettant la charge et la décharge. Une batterie ion-lithium est un accumulateur qui effectue la charge et la décharge par réaction chimique des électrodes. Une batterie ion-lithium effectue la charge et la décharge par les réactions d'oxydation et de réduction des électrodes. Une batterie ion-lithium convertit l’énergie chimique stockée en énergie électrique. La tension aux bornes d’une batterie ion-lithium n’est pas proportionnelle à la quantité d’énergie électrique stockée dans la batterie. Par exemple, un condensateur ion-lithium n’est pas inclus dans les batteries ion-lithium.
Une batterie ion-lithium contient de l’oxyde de lithium dans l’électrode positive. Une batterie au lithium utilisant du lithium-métal dans l’électrode positive n’est pas incluse dans les batteries ion-lithium. Une batterie ion-lithium est une batterie ion-lithium non aqueuse qui utilise des électrolytes non aqueux tels que des solvants organiques par exemple.
« La batterie satisfait (est conforme) aux spécifications de charge à courant élevé » signifie que la batterie peut se charger avec un courant indiqué par les spécifications de charge à courant élevé. « La batterie satisfait (est conforme) aux spécifications de décharge à courant élevé » signifie que la batterie peut se décharger avec un courant indiqué par les spécifications de décharge à courant élevé. « La batterie satisfait (est conforme) aux spécifications de tension maximale d’utilisation » signifie que la batterie peut fonctionner avec une tension inférieure ou égale à la tension indiquée par les spécifications de tension maximale d’utilisation. Satisfaire (être conforme) aux spécifications de tension maximale d’utilisation signifie, par exemple, que la tension maximale lors de l’utilisation de la batterie est supérieure ou égale à la tension appliquée à cette batterie depuis l’extérieur. Plus concrètement, « la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé satisfait les (est conforme aux) spécifications de tension maximale d’utilisation » signifie, par exemple, que la tension maximale lors de l’utilisation de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé est supérieure ou égale à la tension de décharge maximale de la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé connectée à la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, via le chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé qui ne passe par un convertisseur de tension.
Les spécifications de charge à courant élevé sont réglées afin qu’elles ne varient pas en fonction de l’état de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé ou de ses changements. Les spécifications de charge à courant élevé sont réglées afin qu’elles ne varient pas en fonction de l’état de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé ou de ses changements. De plus, les spécifications de charge à courant élevé sont réglées afin qu’elles ne varient pas en fonction de l’état de la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé ou de ses changements.
Les spécifications de décharge à courant élevé sont réglées afin qu’elles ne varient pas en fonction de l’état de la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé ou de ses changements. Les spécifications de charge à courant élevé sont réglées afin qu’elles ne varient pas en fonction de l’état de la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé ou de ses changements.
Le courant des spécifications de charge à courant élevé (courant maximal d’utilisation rechargeable) est parfois également appelé courant de charge assigné. Le courant des spécifications de décharge à courant élevé (courant maximal d’utilisation déchargeable) est parfois également appelé courant de décharge assigné. Le courant des spécifications de charge à courant élevé et le courant des spécifications de décharge à courant élevé sont, par exemple, tous deux des valeurs fixes.
Les spécifications de charge à courant élevé et les spécifications de décharge à courant élevé peuvent être définies en sélectionnant les performances de la batterie qui compose la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé et la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé.
Les spécifications de tension maximale d’utilisation de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé sont réglées afin qu’elles ne varient pas en fonction de l’état de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé ou de ses changements. De plus, les spécifications de tension maximale d’utilisation sont réglées afin qu’elles ne varient pas en fonction de l’état de la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé ou de ses changements. Les spécifications de tension maximale d’utilisation indiquent la tension maximale pouvant être appliquée à la batterie.
Les spécifications de tension maximale d’utilisation sont, par exemple, définies lors de la conception et de la fabrication de la batterie. Les spécifications de tension maximale d’utilisation sont, par exemple, fixées en fonction du nombre de cellules de batterie qui la composent, et du type d’électrodes des cellules de batterie. Les spécifications de tension maximale d’utilisation sont, par exemple, définies comme une valeur fixe.
La capacité de la batterie ou la capacité de charge correspondent à la quantité de charge électrique pouvant charger une batterie. L'unité est Ah. La capacité de charge d'une batterie est égale à la capacité de décharge. La capacité de décharge est par exemple la quantité cumulée dans le temps de courant produit depuis le moment où une batterie complètement chargée démarre la sortie de courant avec une tension de sortie initiale, jusqu’au moment où la tension de sortie atteint une tension finale. Les conditions de décharge sont, par exemple, une décharge de courant telle qu’elle atteint une tension finale avec une décharge de dix heures (taux de 10 heures). La batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé et la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé se composent chacune d’une connexion en série de cellules de batterie ion-lithium par exemple. Pour cette raison, la tension de décharge, qui est une condition de la capacité de décharge, diffère selon le nombre de cellules de batterie ion-lithium que possède la batterie ion-lithium. Cependant, la capacité de décharge peut être déterminée quel que soit le nombre de cellules de batterie ion-lithium.
Le régime d’une batterie, aussi dit « le taux », représente la vitesse à laquelle une charge électrique est stockée ou émise. L'unité est C. Les spécifications de charge à courant élevé correspondent à un régime de charge maximal autorisé lors de la charge. Le courant équivalent au régime de charge maximal est le courant d’utilisation maximal. La quantité de courant pour charger complètement la capacité d’une batterie en une heure est définie à 1 C. Par exemple, si la capacité de la batterie est de 2,5 Ah, 1 C correspond à 2,5 A.
La batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, qui satisfait les spécifications de charge à courant élevé à un régime de charge de 10 C ou plus, se charge par exemple avec un courant de charge supérieur ou égal à un courant équivalent à 10 C, et inférieur ou égal à un courant de spécifications de charge à courant élevé.
Les spécifications de charge à courant élevé correspondent à un régime de décharge maximal autorisé lors de la décharge. La valeur de courant équivalente au régime de décharge maximal est le courant des spécifications de charge à courant élevé.
La batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé a une capacité de charge de 2,5 Ah ou plus, à supposer qu’elle satisfasse aux spécifications de décharge à courant élevé. La batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé a une capacité de charge de 2,5 Ah ou plus, à supposer qu’elle satisfasse aux spécifications de charge à courant élevé.
La batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé ou la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, ayant une capacité de charge de 2,5 Ah ou plus par exemple, sont plus petites qu’un dispositif chargeant de l’énergie physique électrique tel qu'un condensateur par exemple.
Il est possible de charger ou décharger l’énergie électrique consommée avec la traction mécanique de l’appareil électrique avec une batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé ayant une capacité de charge de 2,5 Ah ou plus, et pas simplement l’énergie électrique servant au traitement ou à l’affichage des informations de l’appareil électrique. Par exemple, si la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé a une tension de sortie de 12 V (Volt) et une capacité de charge de 2,5 Ah, sortir un courant de 50 A en 20 secondes équivaut à une consommation d’énergie électrique d'environ 10%. Une traction d’environ 600 watts, c’est-à-dire tout simplement environ 0,8 ch (chevaux), est possible pendant 20 secondes avec cette consommation. Une capacité de charge de 2,5 Ah ou plus est suffisante pour pouvoir effectuer une traction de 20 secondes cinq fois de suite sans la moindre charge, en utilisant 50% de la capacité de charge.
L’unité de connexion de charge est, par exemple, un câble de charge, s’étendant à l’extérieur depuis le boîtier du dispositif de charge à accumulation électrique, et un connecteur installé sur le câble de charge. Cependant, l’unité de connexion de charge n’est pas spécialement limitée, et peut être par exemple un connecteur conçu pour être installé sur le boîtier du dispositif de charge à accumulation électrique et connecté au câble de charge.
L’unité de détection de conformité de batterie et de commutation possède, par exemple, un composant semi-conducteur. L’unité de détection de conformité de batterie et de commutation ne se limite pas à cela, et peut être, par exemple, un composant tel qu’un relais laissant passer ou interrompant mécaniquement le courant.
Le fait qu’un objet soit conçu pour ne pas avoir une certaine fonction signifie que l’objet n’est pas muni de ladite fonction.
Le dispositif de charge à accumulation électrique est configuré de telle sorte qu’il n’a pas la fonction de commuter le chemin sur lequel passe le courant élevé sur un autre chemin depuis le chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé, en fonction de la différence de potentiel entre la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé et la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé, lors d’une charge à courant élevé. Par exemple, l’unité de détection de conformité de batterie et de commutation, que possède le dispositif de charge à accumulation électrique, fait passer un courant élevé sur le chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé ne passant pas par un convertisseur de tension, en se mettant en état de marche après avoir détecté la connexion de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, satisfaisant aux spécifications de tension maximale d’utilisation et aux spécifications de charge à courant élevé, sur l’unité de connexion de charge afin qu’il n’ait pas la fonction de commuter le chemin sur lequel passe le courant élevé sur un autre chemin depuis le chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé, en fonction de la différence de potentiel entre la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé et la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé, lors d’une charge avec un courant élevé.
Le chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé connecte l’unité de commutation de sortie sans passer par un convertisseur de tension. Un convertisseur de tension est un dispositif de circuit qui convertit la tension d’entrée. Un convertisseur de tension convertit la tension d'entrée en commutant à haute vitesse l’état de marche/arrêt d’une cellule de commutation, par exemple. Le chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé peut avoir des composants électriques autres qu’un convertisseur de tension ou une unité de commutation de sortie. Le chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé peut avoir, par exemple, un câblage, un fusible, un connecteur, et une résistance servant à la mesure du courant, ou bien une combinaison de ces éléments.
Les informations indiquant les caractéristiques de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé correspondent directement ou indirectement aux spécifications de tension maximale d’utilisation et aux spécifications de charge à courant élevé de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé.
Par exemple, les informations indiquant les caractéristiques sont le numéro de modèle de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, et les spécifications de tension maximale d’utilisation et les spécifications de charge à courant élevé correspondent à ce numéro de modèle. Cependant, les informations indiquant les caractéristiques ne sont pas spécialement limitées, et peuvent indiquer la catégorie des spécifications de tension maximale d’utilisation et des spécifications de charge à courant élevé de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé.
Effets de l'invention
D’après la présente invention, il est possible de réduire davantage le temps de charge de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé ayant une capacité de charge capable d’alimenter un appareil électrique, tout en réduisant la taille du dispositif de charge à accumulation électrique avec une structure simple.
Schéma fonctionnel indiquant la structure schématique du système de charge ayant un dispositif de charge à accumulation électrique suivant le premier mode de réalisation.
Le schéma (a) est un schéma indiquant un exemple de configuration de la batterie ion-lithium de traction illustrée à la . (b) est un schéma indiquant un exemple de configuration de la batterie ion-lithium intégrée illustrée à la . (c) est un schéma indiquant le courant maximal de la batterie ion-lithium de traction et de la batterie ion-lithium intégrée.
Figure expliquant un exemple d’application du dispositif de charge à accumulation électrique et du système de charge illustrés à la .
Schéma fonctionnel indiquant la structure schématique du dispositif de charge à accumulation électrique suivant le deuxième mode de réalisation.
Formes de mise en œuvre de l'invention
Les modes de réalisation sont expliqués ci-dessous en faisant référence aux dessins.
Premier mode de réalisation
La est un schéma fonctionnel indiquant la structure schématique du système de charge ayant un dispositif de charge à accumulation électrique suivant le premier mode de réalisation.
Le dispositif de charge à accumulation électrique illustré à la est installé sur le système de charge A. Le système de charge A comprend le dispositif de charge à accumulation électrique 1 et l’appareil électrique 2. Le dispositif de charge à accumulation électrique 1 est un dispositif qui charge un appareil électrique 2.
On expliquera tout d'abord l’objet à charger par le dispositif de charge à accumulation électrique 1.
Appareil électrique
L’appareil électrique 2 loge une batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé 22. L’appareil électrique 2 est alimenté avec l’énergie électrique de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé 22. L’appareil électrique 2 comprend un dispositif d’entraînement 25. Le dispositif d’entraînement 25 fonctionne en recevant l’alimentation en énergie électrique depuis la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé 22. Le dispositif d’entraînement 25 alimente l’appareil électrique 2 avec l’énergie électrique de la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé 22.
L’appareil électrique 2 a un connecteur de charge 21. L’énergie électrique est fournie depuis le dispositif de charge à accumulation électrique 1 jusqu’à la batterie ion-lithium de traction 22 via le connecteur de charge 21.
Batterie ion-lithium de traction
La batterie ion-lithium de traction 22 stocke l’énergie électrique servant à la traction de l’appareil électrique 2. La batterie ion-lithium de traction 22 est un accumulateur rechargeable. La batterie ion-lithium de traction 22 a une capacité de charge de 2,5 Ah ou plus. Pour cette raison, la batterie ion-lithium de traction 22 peut stocker l’énergie électrique servant à la traction de l’appareil électrique 2.
La batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé 22 satisfait aux spécifications de tension maximale d’utilisation et aux spécifications de charge à courant élevé. Les spécifications de charge à courant élevé signifient qu’il est possible de charger avec un courant maximal d’utilisation équivalent à un régime de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah. Le courant maximal d’utilisation lors de la charge est également appelé courant de charge maximal. Le courant élevé est un courant correspondant à un régime de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah.
On désignera ci-dessous la batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé 22 sous le terme batterie ion-lithium de traction 22 dans la présente description. De plus, on désignera également le courant maximal d’utilisation lors de la charge sous le terme de courant de charge maximal.
La batterie ion-lithium de traction 22 a une tension de charge maximale et une tension de décharge maximale. La tension de charge maximale est la tension maximale pouvant être appliquée à la batterie ion-lithium de traction 22, lorsqu’on charge la batterie ion-lithium de traction 22. La tension de décharge maximale est la tension maximale pouvant être produite lorsque la batterie ion-lithium de traction 22 se décharge. La tension de sortie lorsque la batterie ion-lithium de traction 22 se décharge est inférieure à la tension appliquée lorsque la batterie ion-lithium de traction 22 se charge. Par conséquent, la tension de décharge maximale est inférieure à la tension de charge maximale. La tension de charge maximale est supérieure à la tension de décharge maximale. Les spécifications de tension maximale d’utilisation de la batterie ion-lithium de traction 22 indiquent la tension maximale lors de l’utilisation de la batterie ion-lithium de traction 22. Les spécifications de tension maximale d’utilisation de la batterie ion-lithium de traction 22 indiquent la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22.
La tension de charge maximale, indiquée par les spécifications de tension maximale d’utilisation de la batterie ion-lithium de traction 22, indique la tension maximale qu’il est possible d’appliquer lors de la charge de la batterie ion-lithium de traction 22.
On désignera également ci-dessous les spécifications de tension maximale d’utilisation de la batterie ion-lithium de traction 22 sous le terme tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22.
La tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22 est définie en fonction des spécifications de fonctionnement de l’appareil électrique 2 lors de la conception et de la fabrication de la batterie ion-lithium de traction 22. La valeur définie de la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22 peut être, par exemple, définie en fonction du nombre de cellules qui composent la batterie ion-lithium de traction 22.
La plage, dans laquelle la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22 est définie, va par exemple de 12 V à 72 V. Par exemple, si la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22 est réglée sur une valeur de 12 V ou plus, le courant servant à charger rapidement l’énergie électrique nécessaire à la traction de l’appareil électrique 2 peut être plus facile à obtenir, par rapport au cas où elle est limitée à moins de 12 V par exemple. Si la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22 est réglée par exemple sur une valeur de 24 V ou plus, il est possible de maîtriser la quantité de courant nécessaire pour fournir une certaine énergie électrique déterminée, par rapport au cas où elle est inférieure à 24 V. De plus, si la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22 est par exemple de 72 V ou moins, il est possible de simplifier la structure servant à l’isolation électrique dans le dispositif de charge à accumulation électrique 1 et l’appareil électrique 2, et d’en réduire la taille, par rapport au cas où la tension de charge maximale dépasse par exemple 72 V. De plus, si la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22 est par exemple inférieure à 60 V, elle fonctionnera dans la gamme des « très basse tension » (TBT : très basse tension, ou TBTS : très basse tension de sécurité) de la norme CEI 60950 de la Commission électrotechnique internationale (CEI). Pour cette raison, la structure d’isolation peut être plus simple et plus petite, par rapport au cas de 60 V ou plus.
L’appareil électrique 2 illustré sur la possède une unité d’identification de batterie 26. L’unité d’identification de batterie 26 fait détecter au dispositif de charge à accumulation électrique 1 la connexion de la batterie ion-lithium de traction 22, qui satisfait aux spécifications de tension maximale d’utilisation et aux spécifications de charge à courant élevé. L’unité d’identification de batterie 26 fait par exemple identifier les caractéristiques de la batterie ion-lithium de traction 22. Les informations d’identification indiquant les caractéristiques de la batterie ion-lithium de traction 22, tels que le type de batterie ion-lithium de traction 22 par exemple, sont mémorisées par l’unité d’identification de batterie 26. L’unité d’identification de batterie 26 transmet les informations d'identification à un dispositif externe connecté électriquement.
L’unité d’identification de batterie 26 illustrée à la est incorporée à la batterie ion-lithium de traction 22. Cependant, le positionnement de l’unité d’identification de batterie 26 n’est pas particulièrement limité, et peut être mis en place à l’extérieur de la batterie ion-lithium de traction 22.
Dispositif de charge à accumulation électrique
Le dispositif de charge à accumulation électrique 1 est un dispositif de charge qui se connecte à un appareil électrique 2 de manière amovible. Le dispositif de charge à accumulation électrique 1 charge la batterie ion-lithium de traction 22 de l’appareil électrique 2, en se connectant à l’appareil électrique 2.
Le dispositif de charge à accumulation électrique 1 possède une unité de connexion de charge 11, une batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé 12, une unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13, et un chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé 14.
L’unité de connexion de charge 11 se connecte électriquement avec la batterie ion-lithium de traction 22 de manière amovible. L’unité de connexion de charge 11 a un câble de charge 11a et un connecteur de sortie 11b. Le câble de charge 11a s’étend à l’extérieur depuis le boîtier 16 du dispositif de charge à accumulation électrique 1. Le connecteur de sortie 11b est placé sur le câble de charge 11a. Le connecteur de sortie 11b se connecte mécaniquement et électriquement avec le connecteur de charge 21 de l’appareil électrique 2 de manière amovible. L’énergie électrique est fournie à la batterie ion-lithium de traction 22 de l’appareil électrique 2 depuis la batterie ion-lithium intégrée 12 du dispositif de charge à accumulation électrique 1, lorsque l’unité de connexion de charge 11 est connectée électriquement avec la batterie ion-lithium de traction 22.
Batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé
La batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé 12 se charge avec l’énergie électrique fournie par l’alimentation électrique C externe au dispositif de charge à accumulation électrique 1 et à l’appareil électrique 2. La batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé 12 charge la batterie ion-lithium de traction 22 de l’appareil électrique 2 avec l’énergie électrique chargée dans la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé 12. La batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé 12 est un accumulateur rechargeable. La batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé 22 a une capacité de charge de 2,5 Ah ou plus. Pour cette raison, la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé 12 peut mettre la batterie ion-lithium de traction 22 en état de charge complète avec une seule charge.
La batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé 12 satisfait aux spécifications de décharge à courant élevé. Les spécifications de décharge à courant élevé signifient celles d’une batterie qui peut se décharger avec un courant maximal d’utilisation équivalent à un régime de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah. Le courant élevé est un courant correspondant à un régime de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah.
On désignera également ci-dessous la batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé 12 plus simplement sous le terme batterie ion-lithium intégrée 12 dans la présente description.
La batterie ion-lithium intégrée 12 a une tension de charge maximale et une tension de décharge maximale. La tension de charge maximale est la tension maximale pouvant être appliquée à la batterie ion-lithium intégrée 12, lorsqu’on charge la batterie ion-lithium intégrée 12. La tension de décharge maximale est la tension maximale pouvant être produite lorsque la batterie ion-lithium intégrée 12 se décharge. La tension de sortie lorsque la batterie ion-lithium de traction 22 se décharge est inférieure à la tension appliquée lorsque la batterie ion-lithium intégrée 12 se charge. Par conséquent, la tension de décharge maximale est inférieure à la tension de charge maximale. La tension de charge maximale est supérieure à la tension de décharge maximale. Les spécifications de tension maximale d’utilisation de la batterie ion-lithium intégrée 12 indiquent la tension maximale lors de l’utilisation de la batterie ion-lithium intégrée 12. Les spécifications de tension maximale d’utilisation de la batterie ion-lithium intégrée 12 indiquent la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12.
La tension de charge maximale indiquée par les spécifications de tension maximale d’utilisation de la batterie ion-lithium intégrée 12 est définie en fonction des spécifications de fonctionnement et des exigences de vitesse de charge de l’appareil électrique 2 lors de la conception et de la fabrication de la batterie ion-lithium intégrée 12. La tension de charge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 peut être réglée en fonction du nombre de cellules qui composent la batterie ion-lithium intégrée 12.
On désignera également ci-dessous les spécifications de tension maximale d’utilisation de la batterie ion-lithium intégrée 12 sous le terme tension de charge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12.
La plage, dans laquelle la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 est définie, va par exemple de 12 V à 72 V. Par exemple, si la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 est réglée sur une valeur de 12 V ou plus, le courant servant à charger rapidement l’énergie électrique nécessaire à la traction de l’appareil électrique 2 peut être plus facile à obtenir, par rapport au cas où elle est limitée à moins de 12 V par exemple. Si la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 est réglée par exemple sur une valeur de 24 V ou plus, il est possible de maîtriser la quantité de courant nécessaire pour fournir une certaine énergie électrique déterminée, par rapport au cas où elle est inférieure à 24 V. De plus, si la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 est par exemple de 72 V ou moins, il est possible de simplifier la structure servant à l’isolation électrique dans le dispositif de charge à accumulation électrique 1 et l’appareil électrique 2, et d’en réduire la taille, par rapport au cas où la tension de charge maximale dépasse par exemple 72 V. De plus, si la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 est par exemple inférieure à 60 V, elle fonctionnera dans la gamme des « très basse tension » (TBT : très basse tension, ou TBTS : très basse tension de sécurité) de la norme CEI 60950 de la Commission électrotechnique internationale (CEI). Pour cette raison, la structure d’isolation peut être plus simple et plus petite, par rapport au cas de 60 V ou plus.
Chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé
Le chemin de sortie de courant 14 sort le courant depuis le dispositif de charge à accumulation électrique 1. Le chemin de sortie de courant 14 est un chemin de courant qui connecte la batterie ion-lithium intégrée 12 et l’unité de connexion de charge 11 sans passer par un convertisseur de tension.
On désignera ci-dessous le chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé 14 plus simplement sous le terme chemin de sortie de courant 14 dans la présente description. Le chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé 14 peut faire circuler un courant élevé en connectant la batterie ion-lithium intégrée 12 et l’unité de connexion de charge 11 sans passer par un convertisseur de tension.
Unité de détection de conformité de batterie et de commutation
L’unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13 est mise en place sur le chemin de sortie de courant 14. L’unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13 commande l’alimentation ou l’interruption de courant fournie depuis la batterie ion-lithium intégrée 12. L’unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13 se met en état de marche en détectant la connexion de la batterie ion-lithium de traction 22, qui satisfait aux spécifications de tension maximale d’utilisation et aux spécifications de charge à courant élevé, sur l’unité de connexion de charge 11. L’unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13 ne se met pas en état de marche si elle ne détecte pas la connexion de la batterie ion-lithium de traction 22, qui satisfait aux spécifications de tension maximale d’utilisation et aux spécifications de charge à courant élevé, sur l’unité de connexion de charge 11.
L’unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13 se met en état de marche pour que la batterie ion-lithium intégrée 12 et l’unité de connexion de charge 11 soient connectées électriquement, ou se met en état d’arrêt pour interrompre la connexion électriquement. L’unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13 a, par exemple, un composant semi-conducteur.
L’unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13 communique avec l’unité d’identification de batterie 26 et obtient les informations indiquant les caractéristiques de la batterie ion-lithium de traction 22 depuis l’unité d’identification de batterie 26, si elle est connectée électriquement avec l’unité d’identification de batterie 26 de l’appareil électrique 2, par exemple. Par suite de l’identification basée sur les caractéristiques obtenuws de la batterie ion-lithium de traction 22, l’unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13 se met en marche et fait passer le courant, si la batterie ion-lithium de traction 22 satisfait aux spécifications de tension maximale d’utilisation et aux spécifications de charge à courant élevé. L’unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13 détermine comme spécifications de tension maximale d’utilisation, par exemple, le fait que la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22 soit supérieure ou égale à la tension de décharge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 connectée à la batterie ion-lithium de traction 22 via le chemin de sortie de courant 14. L’unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13 détermine comme spécifications de charge à courant élevé, par exemple, le fait qu’il est possible d’être chargé avec un courant maximal d’utilisation.
Le courant élevé émis depuis la batterie ion-lithium intégrée 12 traverse ainsi le chemin de sortie de courant 14, qui ne passe pas par un convertisseur de tension, afin que la batterie ion-lithium de traction 22 soit chargée avec le courant élevé provenant de la batterie ion-lithium intégrée 12.
Le dispositif de charge à accumulation électrique 1 est configuré de telle sorte qu’il n’a pas la fonction de commuter le chemin sur lequel passe le courant élevé sur un autre chemin depuis le chemin de sortie de courant 14, en fonction de la différence de potentiel entre la batterie ion-lithium de traction rechargeable 22 et la batterie ion-lithium intégrée déchargeable 12, lors d’une charge à courant élevé. L’unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13 ne commute pas le chemin de sortie de courant 14 sur un chemin autre que le chemin de sortie de courant 14 en fonction de la différence de potentiel entre la batterie ion-lithium de traction 22 et la batterie ion-lithium intégrée 12. L’unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13 se met en état de marche en détectant la connexion de la batterie ion-lithium de traction 22, qui satisfait aux spécifications de tension maximale d’utilisation et aux spécifications de charge à courant élevé. En d’autres termes, l’unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13 ne commute pas le chemin en fonction des résultats de mesure de l’état de la batterie ion-lithium de traction 22, et effectue la charge via le chemin de sortie de courant 14 en identifiant les caractéristiques de la batterie ion-lithium de traction 22.
De cette façon, lorsque la batterie ion-lithium de traction 22, qui satisfait aux spécifications de charge à courant élevé, est connectée à l’unité de connexion de charge 11, le courant circule de la batterie ion-lithium intégrée 12 à la batterie ion-lithium de traction 22 en passant par l’unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13.
Plus précisément, la batterie ion-lithium de traction 22 peut être chargée avec un courant maximal d’utilisation équivalent à un régime de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah ou plus. En revanche, la batterie ion-lithium intégrée 12 peut décharger avec un courant maximal d’utilisation équivalent à un régime de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah ou plus. De plus, le chemin de sortie de courant 14 peut être traversé par un courant élevé correspondant à un régime de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah.
L’unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13 ne commute pas le chemin en fonction des résultats de mesure de l’état de la batterie ion-lithium de traction 22, et effectue la charge via le chemin de sortie de courant 14 en identifiant les caractéristiques de la batterie ion-lithium de traction 22.
Avec la charge de la batterie ion-lithium de traction 22 satisfaisant les spécifications de tension maximale d’utilisation et les spécifications de charge à courant élevé, un convertisseur de tension n’est pas inclus sur le chemin de sortie de courant 14 circulant depuis la batterie ion-lithium intégrée 12. Par conséquent, si la connexion de la batterie ion-lithium de traction 22 est identifiée, un courant élevé circule depuis la batterie ion-lithium intégrée 12 vers la batterie ion-lithium de traction 22. Concrètement, la batterie ion-lithium de traction 22 se charge à un régime de charge de 10 C ou plus avec l’énergie électrique accumulée dans la batterie ion-lithium intégrée 12. En outre, le chemin de sortie de courant 14 se met en état de marche en fonction des spécifications de la batterie ion-lithium de traction 22, et non en fonction de l’état de charge qui fluctue en fonction du temps. Par conséquent, on empêche que la quantité du courant de charge varie à cause de la commutation du chemin selon l’état de charge qui diffère en fonction du temps. Par conséquent, on empêche une baisse extrême du temps de charge due à l’état de charge. Autrement dit, on empêche que le temps de charge se prolonge à l’extrême selon l’état de charge qui diffère en fonction du temps. Par conséquent, une batterie ion-lithium de traction 22 ayant une capacité de charge de 2,5 Ah ou plus, qui alimente un appareil électrique 2, se charge en un laps de temps court.
D’après le dispositif de charge à accumulation électrique 1, il est possible de réduire la taille du dispositif de charge à accumulation électrique 1 avec une structure simple, et de réduire le temps de charge de la batterie ion-lithium de traction 22 possédant une capacité de charge capable d’alimenter un appareil électrique.
Lorsque la batterie ion-lithium intégrée 12 est connectée électriquement à la batterie ion-lithium de traction 22, la batterie ion-lithium intégrée 12 applique à la batterie ion-lithium de traction 22 une tension inférieure à la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22.
La batterie ion-lithium intégrée 12 est chargée avec l’énergie électrique fournie par l’alimentation électrique externe C, avant d’être connectée électriquement à la batterie ion-lithium de traction 22. À ce stade, la batterie ion-lithium intégrée 12 est chargée avec une tension de charge inférieure à la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12.
Une fois que la batterie ion-lithium intégrée 12 est chargée, la tension de sortie de la batterie ion-lithium intégrée 12 est inférieure à la tension de charge. Lorsque la batterie ion-lithium intégrée 12 est connectée électriquement à la batterie ion-lithium de traction 22, la batterie ion-lithium intégrée 12 applique à la batterie ion-lithium de traction 22 une tension inférieure à la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22.
Exemple de configuration de la batterie ion-lithium de traction
Le schéma (a) de la montre un exemple de configuration de la batterie ion-lithium de traction 22 illustrée à la .
La batterie ion-lithium de traction de la est un exemple de la batterie ion-lithium de traction 22 illustrée à la , mais sera expliquée avec la même légende que la afin que les fonctionnalités soient faciles à comprendre.
La batterie ion-lithium de traction 22 possède plusieurs cellules de batterie ion-lithium 22c. La batterie ion-lithium de traction 22 possède un connecteur électrique 22e et plusieurs barres omnibus 22b.
Les cellules de batterie ion-lithium 22c sont, par exemple, connectées en série sans être connectées en parallèle les unes aux autres. Les cellules de batterie ion-lithium 22c de la batterie ion-lithium de traction 22 ont une structure de connexion en série sans parallèle. Chaque cellule de batterie ion-lithium 22c possède une variation de la résistance interne. Cependant, le courant traversant chaque cellule de batterie ion-lithium 22c connectées en série est pratiquement le même, quelle que soit la différence de résistance interne. Cela permet ainsi de facilement garder l’équilibre du volume de charge de chaque cellule de batterie ion-lithium 22c. Par exemple, si on commence la charge à partir d’une quantité de charge nulle de chaque cellule de batterie ion-lithium 22c, la quantité cumulée de courant de chaque cellule de batterie ion-lithium 22c est sensiblement la même à tout moment. C’est-à-dire que la quantité de charge de chaque cellule de batterie ion-lithium 22c est sensiblement la même. Il est ainsi possible de réduire la taille de la batterie ion-lithium de traction 22 avec une structure simple, en supprimant la connexion en parallèle des cellules de batterie ion-lithium 22c, car il est possible de simplifier ou supprimer le circuit supervisant chaque cellule de batterie ion-lithium 22c.
Une cellule de batterie ion-lithium 22c a une capacité de charge de 2,5 Ah ou plus.
Une cellule de batterie ion-lithium 22c contient, par exemple, de l’oxyde de lithium dans l’électrode positive. Une cellule de batterie ion-lithium 22c est une batterie ion-lithium non aqueuse qui utilise des électrolytes non aqueux. Le courant de charge maximal d’une cellule de batterie ion-lithium 22c est supérieur à celui d’une batterie ion-lithium de même taille utilisant d’autres matériaux cathodiques, telle qu’une batterie au plomb et une batterie au sodium-chlorure de nickel par exemple.
Une cellule de batterie ion-lithium 22c peut être chargée à un régime de 10 C ou plus par exemple.
La batterie ion-lithium de traction 22 a une électrode négative 22n. Plus précisément, chaque cellule de batterie ion-lithium 22c a une électrode négative 22n. L’électrode négative 22n contient au moins un élément choisi à partir du groupe composé de titanate de lithium de type spinelle, d’oxydes complexes contenant du niobium-titane, et de graphite. L’électrode négative 22n de la batterie ion-lithium de traction 22 contient par exemple des oxydes complexes contenant du niobium-titane. Une telle batterie ion-lithium de traction 22 a un courant de charge maximal important. Par exemple, la valeur de courant de charge maximal dans la batterie ion-lithium de traction 22 est inférieure à la valeur du courant de décharge maximal, comme dans un accumulateur ordinaire. Cependant, la différence entre la valeur du courant de charge maximal et la valeur du courant de décharge maximal dans la batterie ion-lithium de traction 22 est inférieure ou égale à 30% de la valeur du courant de charge maximal.
La tension d’utilisation de référence de chaque cellule de batterie ion-lithium 22c est, par exemple, de 2,3 V. Chaque cellule de batterie ion-lithium 22c peut être chargée avec une tension dépassant la tension d’utilisation de référence. Chaque cellule de batterie ion-lithium 22c peut être chargée avec une tension de 2,6 V par exemple. La tension de charge maximale de la cellule de batterie ion-lithium 22c est de 2,6 V.
Le connecteur électrique 22e se connecte au connecteur de charge 21. La batterie ion-lithium de traction 22 se charge en connectant le dispositif de charge à accumulation électrique 1 au connecteur de charge 21.
De plus, l’énergie électrique stockée dans la batterie ion-lithium de traction 22 est fournie au dispositif d'entraînement 25. Le dispositif d'entraînement 25, qui reçoit l’alimentation en énergie électrique provenant de la batterie ion-lithium de traction 22 chargée, est connectée, par exemple, à la batterie ion-lithium de traction 22 via le connecteur électrique 22e. Cependant, la connexion avec le dispositif d'entraînement 25 ne se limite pas à cela, et la batterie ion-lithium de traction 22 peut avoir un connecteur différent du connecteur électrique 22e et servant à connecter le dispositif d'entraînement 25.
La barre omnibus 22b est un conducteur en forme de plaque ayant une épaisseur. La barre omnibus 22b connecte en série les cellules de batterie ion-lithium 22c et le connecteur électrique 22e. La barre omnibus 22b connecte en série sans parallèle les cellules de batterie ion-lithium 22c. Il est possible d’adopter par exemple des fils comme conducteur, sans se limiter à la barre omnibus 22b. La barre omnibus 22b a une résistance électrique plus faible que, par exemple, un fil ayant le même diamètre conducteur que l'épaisseur de la barre omnibus 22b et la même longueur que celle-ci. Pour cette raison, dans le cas où on adopte une barre omnibus 22b, il est possible de maîtriser la résistance électrique du conducteur, et de charger la batterie ion-lithium de traction 22 dans un laps de temps encore plus court.
Exemple de configuration de la batterie ion-lithium intégrée
Le schéma (b) de la montre un exemple de configuration de la batterie ion-lithium intégrée 12 illustrée à la . La batterie ion-lithium intégrée de la (b) est un exemple de la batterie ion-lithium intégrée 12 illustrée à la , mais sera expliquée avec la même légende que la afin que les fonctionnalités soient faciles à comprendre.
La batterie ion-lithium intégrée 12 possède plusieurs cellules de batterie ion-lithium 12c. La batterie ion-lithium intégrée 12 possède un connecteur électrique 12e et plusieurs barres omnibus 12b.
Les cellules de batterie ion-lithium 12c sont, par exemple, connectées en série sans être connectées en parallèle les unes aux autres. Les cellules de batterie ion-lithium 12c de la batterie ion-lithium intégrée 12 ont une structure de connexion en série sans parallèle. Chaque cellule de batterie ion-lithium 12c possède une variation de la résistance interne. Cependant, le courant traversant chaque cellule de batterie ion-lithium 12c connectées en série est pratiquement le même, quelle que soit la différence de résistance interne. Cela permet ainsi de facilement garder l’équilibre du volume de charge de chaque cellule de batterie ion-lithium 12c. Par exemple, si on commence la charge à partir d’une quantité de charge nulle de chaque cellule de batterie ion-lithium 12c, la quantité cumulée de courant de chaque cellule de batterie ion-lithium 12c est sensiblement la même à tout moment. C’est-à-dire que la quantité de charge de chaque cellule de batterie ion-lithium 12c est sensiblement la même. Il est ainsi possible de réduire la taille de la batterie ion-lithium intégrée 12 avec une structure simple, en supprimant la connexion en parallèle des cellules de batterie ion-lithium 12c, car il est possible de simplifier ou supprimer le circuit supervisant chaque cellule de batterie ion-lithium 12c. Il est ainsi possible de réduire la taille de la batterie ion-lithium intégrée 12 avec une structure simple, en supprimant la connexion en parallèle des cellules de batterie ion-lithium 12c, car il est possible de simplifier ou supprimer le circuit supervisant chaque cellule de batterie ion-lithium 12c.
Une cellule de batterie ion-lithium 12c contient, par exemple, de l’oxyde de lithium dans l’électrode positive. Une cellule de batterie ion-lithium 12c est une batterie ion-lithium non aqueuse qui utilise des électrolytes non aqueux. Le courant de charge maximal d’une cellule de batterie ion-lithium 12c est supérieur à celui d’une batterie ion-lithium de même taille utilisant d’autres matériaux cathodiques, telle qu’une batterie au plomb et une batterie au sodium-chlorure de nickel par exemple.
Une cellule de batterie ion-lithium 12c peut être chargée à un régime de 10 C ou plus quant à une capacité de charge de 2,5 Ah par exemple.
La batterie ion-lithium intégrée 12 a une électrode négative 12n. Plus précisément, chaque cellule de batterie ion-lithium 12c a une électrode négative 12n. L’électrode négative 12n contient au moins un élément choisi à partir du groupe composé de titanate de lithium de type spinelle, d’oxydes complexes contenant du niobium-titane, et de graphite. L’électrode négative 12n de la batterie ion-lithium intégrée 12 contient par exemple des oxydes complexes contenant du niobium-titane. Une telle batterie ion-lithium intégrée 12 a un courant de charge maximal important. Par exemple, la valeur de courant de charge maximal dans la batterie ion-lithium intégrée 12 est inférieure à la valeur du courant de décharge maximal, comme dans un accumulateur ordinaire. Cependant, la différence entre la valeur du courant de charge maximal et la valeur du courant de décharge maximal dans la batterie ion-lithium intégrée 12 est inférieure ou égale à 30% de la valeur du courant de charge maximal.
La tension d’utilisation de référence de chaque cellule de batterie ion-lithium 12c est, par exemple, de 2,3 V. Chaque cellule de batterie ion-lithium 12c peut être chargée avec une tension dépassant la tension d’utilisation de référence. Chaque cellule de batterie ion-lithium 12c peut être chargée avec une tension de 2,6 V par exemple. La tension de charge maximale de la cellule de batterie ion-lithium 22c est de 2,6 V.
Les cellules de batterie ion-lithium 22c et 12c seront désignées ci-dessous sous le terme générique de cellule de batterie.
La tension d’utilisation de référence, la tension de charge maximale, et la tension de décharge maximale respectives de la batterie ion-lithium intégrée 12 et de la batterie ion-lithium de traction 22 illustrées à la sont fixées en fonction du nombre de cellules de batterie connectées en série.
La tension de charge maximale est la tension maximale applicable lors de la charge. La tension de décharge maximale est la tension maximale pouvant être sortie lors de la décharge.
La tension d’utilisation de référence est la tension nominale utilisée ordinairement. La tension d’utilisation de référence est la tension déterminée comme référence de spécification par le fabricant de la batterie, en se référant aux caractéristiques des cellules de batterie. En revanche, la tension de charge maximale et la tension de décharge maximale sont des tensions dérivées techniquement depuis les caractéristiques des cellules de batterie.
Exemples de combinaison de cellules de batterie
Ici, on expliquera un exemple dans lequel 20 cellules de batterie de 2,4 Ah sont connectées en série, comme exemple de chacune des batteries 12 et 22 (batterie ion-lithium intégrée 12 et batterie ion-lithium de traction22) utilisant le système de charge A illustré à la .
Par exemple, la batterie ion-lithium de traction 22 illustrée au schéma (a) de la a 20 cellules de batterie ion-lithium 22c. La tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22 est de 52 V.
De plus, la batterie ion-lithium intégrée 12 illustrée au schéma (b) de la a 20 cellules de batterie ion-lithium 12c. La tension de charge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 est de 52 V.
De plus, la tension de décharge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 est plus basse que la tension de charge maximale à laquelle la batterie ion-lithium intégrée 12 peut être chargée. La tension de décharge maximale est la tension maximale produite par la batterie ion-lithium intégrée 12 lors de la décharge. Plus précisément, la tension de décharge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 est plus basse que la tension de charge maximale, à laquelle la batterie ion-lithium intégrée 12 peut être chargée, de la quantité de perte de tension due à la résistance interne et à la résistance de relaxation. La résistance interne et la résistance de relaxation sont des composants de résistance qui parasitent chaque cellule composant une batterie. En raison de la perte de tension causée par la résistance interne et la résistance de relaxation, la tension de décharge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 est généralement de 0,8 à 0,95 fois la tension de charge maximale.
La tension de décharge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12, équipée sur le dispositif de charge à accumulation électrique 1 qui charge l'appareil électrique 2, est inférieure ou égale à la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22 équipée sur l’appareil électrique 2. Autrement dit, la batterie ion-lithium intégrée 12 a une tension de décharge maximale inférieure ou égale à la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22. La batterie ion-lithium intégrée 12 a une tension de charge maximale basée sur la tension de décharge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 décrite ci-dessus. Plus précisément, la valeur de la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 est inférieure de 1/0,8 fois par rapport à la tension de décharge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 décrite ci-dessus. Autrement dit, la valeur de la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 est inférieure de 1/0,8 fois par rapport à la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22 décrite ci-dessus. La tension à laquelle la batterie ion-lithium intégrée 12 se décharge est inférieure ou égale à la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22. La batterie ion-lithium intégrée 12 sort une tension pouvant charger la batterie ion-lithium de traction 22 avec un courant maximal d’utilisation.
En outre, la tension de sortie de la batterie ion-lithium intégrée 12 diminue au fur et à mesure que la charge de la batterie ion-lithium de traction 22 progresse. Cependant, la batterie ion-lithium de traction 22 se charge en un laps de temps court car elle se charge avec un courant maximal d’utilisation équivalent à un régime de 10 C ou plus. La batterie ion-lithium de traction 22 se charge durant le temps où la tension de la batterie ion-lithium intégrée 12 est maintenue dans la plage permettant la charge.
En outre, la quantité de courant sortie par la batterie ion-lithium intégrée 12 est identique à la quantité de courant traversant chacune des cellules de batterie ion-lithium 12c, car chacune des cellules de batterie ion-lithium 12c est connectée en série dans la batterie ion-lithium intégrée 12. Et la quantité de courant que reçoit la batterie ion-lithium intégrée 12 depuis l’extérieur est identique à la quantité de courant que traverse chacune des cellules de batterie ion-lithium 12c. Par conséquent, dans la batterie ion-lithium intégrée 12, la capacité (Ah) de la batterie ion-lithium intégrée 12 est pratiquement la même que la capacité de chacune des cellules de batterie ion-lithium 12c, tant que la tension d’utilisation de référence, la tension de charge maximale, et la tension de décharge maximale sont réglées proportionnellement au nombre de cellules de batterie ion-lithium 12c.
Par exemple, la batterie ion-lithium intégrée 12 possède 10 cellules de batterie ion-lithium 12c connectées en série, et si chacune des cellules de batterie ion-lithium 12c a une tension d’utilisation de référence de 2,3 V et une capacité de charge de 2,5 Ah, la batterie ion-lithium intégrée 12 a une tension d’utilisation de référence de 23 V. De plus, la batterie ion-lithium intégrée 12 a une capacité de charge de 2,5 Ah. La batterie ion-lithium intégrée 12 a pratiquement la même capacité de charge que chacune des cellules de batterie ion-lithium 12c. Cependant, la quantité d’énergie électrique que possède la batterie ion-lithium intégrée 12 est 10 fois supérieure à la quantité d’énergie électrique de chacune des cellules de batterie ion-lithium 12c, car la tension d’utilisation de référence de la batterie ion-lithium intégrée 12 est 10 fois supérieure à la tension d’utilisation de référence d’une cellule de batterie ion-lithium 12c. La relation de capacité dans une connexion en série peut être également appliquée à la batterie ion-lithium de traction 22. La tension d’utilisation de référence et le nombre de cellules de batterie de la batterie ion-lithium de traction 22 sont fixés selon les spécifications de l’appareil électrique 2 lors de la conception. La tension d’utilisation de référence de la batterie ion-lithium intégrée 12 est fixée en tenant compte du temps de charge vers la batterie ion-lithium de traction 22 lors de la conception.
La batterie ion-lithium de traction 22 et la batterie ion-lithium intégrée 12 des exemples ci-dessus peuvent être chargées avec un courant élevé.
Le schéma (c) de la est un schéma indiquant le courant maximal de la batterie ion-lithium de traction 22 et de la batterie ion-lithium intégrée 12.
Par exemple, la valeur de courant de charge maximal dans la batterie ion-lithium de traction 22 est inférieure à la valeur du courant de décharge maximal de la batterie ion-lithium intégrée 12. Plus précisément, la valeur de courant de charge maximal dans la batterie ion-lithium de traction 22 et la batterie ion-lithium intégrée 12 est inférieure à la valeur du courant de décharge maximal, comme dans un accumulateur ordinaire. Cependant, la différence entre la valeur du courant de charge maximal et la valeur du courant de décharge maximal dans la batterie ion-lithium de traction 22 et la batterie ion-lithium intégrée 12 est inférieure ou égale à 30% de la valeur du courant de charge maximal. La valeur du courant de charge maximal est équivalent à un régime de 10 C ou plus.
En outre, si une telle batterie ion-lithium de traction 22 et une telle batterie ion-lithium intégrée 12 se connectent via un chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé 14 ne passant pas par un convertisseur de tension, la tension sortie depuis la batterie ion-lithium intégrée 12 est inférieure à la tension de sortie maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12. Pour cette raison, le courant circulant de la batterie ion-lithium intégrée 12 vers la batterie ion-lithium de traction 22 est inférieur à la valeur de courant de charge maximal. Cependant, le chargement est effectué en un laps de temps court car la valeur de courant de charge maximal mentionnée ci-dessus est équivalente à un régime de 10 C ou plus.
Si la batterie ion-lithium intégrée 12 et la batterie ion-lithium de traction 22 ont chacune une valeur de courant de décharge maximal et une valeur de courant de charge maximal communes, la gestion de leurs cellules de batterie est aisée lors de la fabrication et de la maintenance.
Le connecteur électrique 12e se connecte à l’unité de connexion de charge 11 (voir ). L’énergie électrique accumulée dans la batterie ion-lithium intégrée 12 est fournie à l’unité de connexion de charge 11 en passant par le connecteur électrique 12e.
De plus, la batterie ion-lithium intégrée 12 reçoit l’alimentation en énergie électrique depuis la source d’alimentation externe C via le connecteur électrique 12e. En outre, la connexion avec la source d’alimentation externe C n’est pas spécialement limitée, et la batterie ion-lithium intégrée 12 peut avoir un connecteur différent du connecteur électrique 12e et servant à connecter la source d’alimentation externe C.
Exemple de variante 1
Dans l’exemple de configuration ci-dessus, nous avons expliqué que la batterie ion-lithium de traction 22 possède 20 cellules de batterie ion-lithium 22c d’une capacité de 2,4 Ah, et que la batterie ion-lithium intégrée 12 possède 20 cellules de batterie ion-lithium 12c d’une capacité de charge de 2,4 Ah.
La capacité et le nombre de cellules de batterie pouvant être adoptés ne sont pas limités à cela. Nous expliquerons ensuite un exemple de variante.
On adopte par exemple 5 Ah comme capacité de charge des cellules de batterie de la batterie ion-lithium de traction 22 et de la batterie ion-lithium intégrée 12. Même dans ce cas, on adopte des cellules de batterie pouvant se charger avec un courant maximal d’utilisation équivalent à un régime de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah, pour les cellules de batterie 22c de la batterie ion-lithium de traction 22. De plus, on adopte des cellules de batterie pouvant se décharger avec un courant maximal d’utilisation équivalent à un régime de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah, pour les cellules de batterie 12c de la batterie ion-lithium intégrée 12.
Cependant, si la batterie ion-lithium de traction 22 ayant une capacité de charge de 5 Ah peut se charger avec un courant maximal d’utilisation équivalent à un régime de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 5 Ah, et si la batterie ion-lithium intégrée 12 ayant une capacité de charge de 5 Ah peut se décharger avec un courant maximal d’utilisation équivalent à un régime de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 5 Ah, l’énergie électrique équivalente à la moitié de la capacité de charge de 5 Ah se charge en moins de 3 minutes environ.
Exemple de variante 2
Le courant maximal d’utilisation avec lequel la batterie ion-lithium de traction 22 se charge et le courant maximal d’utilisation avec lequel la batterie ion-lithium intégrée 12 se décharge correspondent par exemple à un régime de 20 C ou plus. Dans ce cas, la batterie ion-lithium de traction 22 se charge en un temps encore plus court.
Exemple de variante 3
Par exemple, si la batterie ion-lithium de traction 22 a des cellules de batterie ion-lithium 22c d’une capacité de 5 Ah, et qu'un courant de charge de 100 A ou plus est fourni depuis la batterie ion-lithium intégrée 12 vers la batterie ion-lithium de traction 22 dans une configuration où la batterie ion-lithium intégrée 12 possède des cellules de batterie ion-lithium 12c d’une capacité de 5 Ah, le régime de charge et de décharge est de 20 C ou plus.
De plus, par exemple, si la batterie ion-lithium de traction 22 a des cellules de batterie ion-lithium 22c d’une capacité de 20 Ah, et qu’un courant de charge de 400 A ou plus est fourni depuis la batterie ion-lithium intégrée 12 vers la batterie ion-lithium de traction 22 dans une configuration où la batterie ion-lithium intégrée 12 possède des cellules de batterie ion-lithium 12c d’une capacité de 20 Ah, le régime de charge et de décharge est de 20 C ou plus.
Exemple de variante 4
La capacité de charge de la batterie ion-lithium de traction 22 et celle de la batterie ion-lithium intégrée 12 peuvent être différentes. La capacité de charge de la batterie ion-lithium intégrée 12 peut être supérieure ou égale à la capacité de charge de la batterie ion-lithium de traction 22. Par exemple, si la capacité de charge de la batterie ion-lithium intégrée 12 est supérieure à celle de la batterie ion-lithium de traction 22, il est possible de charger l’appareil électrique 2 plusieurs fois sans avoir à charger le dispositif de charge à accumulation électrique 1.
Exemple de variante 5
Le nombre de cellules de batterie ion-lithium 22c de la batterie ion-lithium de traction 22 et le nombre de cellules de batterie ion-lithium 12c de la batterie ion-lithium intégrée 12 peuvent être réglés en fonction de la tension de charge maximale. La tension de décharge maximale à laquelle la batterie ion-lithium de traction 22 peut se charger est définie dans une plage comprise entre 12 V et 72 V. Par exemple, si la batterie ion-lithium de traction 22 est conçue avec 5 cellules de batterie ion-lithium 22c connectées en série et possédant une tension de décharge maximale de 2,8 V, la tension de décharge maximale à laquelle la batterie ion-lithium de traction 22 peut se décharger est de 14 V.
De plus, si la batterie ion-lithium de traction 22 est conçue avec 26 cellules de batterie ion-lithium 22c connectées en série, la tension de décharge maximale à laquelle la batterie ion-lithium de traction 22 peut se décharger est de 72 V.
Le réglage de la tension décrit ci-dessus peut s’appliquer également à la batterie ion-lithium intégrée 12.
Exemple de variante 6
Le nombre de cellules de batterie ion-lithium 22c de la batterie ion-lithium de traction 22 et le nombre de cellules de batterie ion-lithium 12c de la batterie ion-lithium intégrée 12 sont différents.
Par exemple, le nombre de cellules de batterie ion-lithium 12c de la batterie ion-lithium intégrée 12 peut être supérieur au nombre de cellules de batterie ion-lithium 22c de la batterie ion-lithium de traction 22. Dans ce cas, la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 est supérieure à la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22. La batterie ion-lithium intégrée 12 devrait être conçue afin que la tension de sortie maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 elle-même soit inférieure à la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22.
Par exemple, la batterie ion-lithium de traction 22 peut avoir 20 cellules de batterie ion-lithium 22c d’une capacité de 5 Ah, et la batterie ion-lithium intégrée 12 peut avoir 21 cellules de batterie ion-lithium 12c d’une capacité de charge de 5 Ah. La batterie ion-lithium intégrée 12 peut se charger avec une tension 5% plus élevée que la batterie ion-lithium de traction 22. Dans ce cas, la tension de décharge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 est inférieure ou égale à la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22, car elle est de 0,8 à 0,95 fois la tension de charge.
Si le nombre de cellules de batterie ion-lithium 12c de la batterie ion-lithium intégrée 12 est supérieur de 5% ou est identique au nombre de cellules de batterie ion-lithium 22c de la batterie ion-lithium de traction 22, il est possible d’utiliser efficacement la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 et des cellules de batterie ion-lithium 22c.
En outre, le nombre de cellules de batterie peut également être appliqué à n’importe quelle forme avec une capacité de charge et un régime de (dé)charge.
Exemple de variante 7
Par exemple, si la batterie ion-lithium intégrée 12 et la batterie ion-lithium de traction 22, utilisées dans le système de charge A, possèdent toutes deux une électrode positive contenant de l’oxyde de lithium et possèdent en plus une électrode négative 22n contenant au moins un élément choisi à partir du groupe composé de titanate de lithium de type spinelle, d’oxydes complexes contenant du niobium-titane, et de graphite, la maintenance de la batterie ion-lithium intégrée 12 et de la batterie ion-lithium de traction 22 utilisées dans le système de charge A est plus facile.
De plus, dans ce cas, le courant maximal d’utilisation est réglé à un régime de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah, via le chemin de sortie de courant 14 ne passant pas par un convertisseur de tension, dans une configuration où la tension de décharge maximale de la batterie ion-lithium intégrée 12 est inférieure à la tension de charge maximale de la batterie ion-lithium de traction 22, et il est facile de fabriquer les cellules de batterie.
La batterie ion-lithium intégrée 12 peut, par exemple, satisfaire aux spécifications de charge à courant élevé en plus des spécifications de décharge à courant élevé. Par exemple, la différence entre la valeur de courant des spécifications de décharge à courant élevé (valeur de courant de décharge maximal) et la valeur de courant des spécifications de charge à courant élevé (valeur de courant de charge maximal) est inférieure à la valeur la plus basse parmi la valeur de courant de décharge maximal ou la valeur de courant de charge maximal.
De plus, la batterie ion-lithium de traction 22 peut, par exemple, satisfaire aux spécifications de décharge à courant élevé en plus des spécifications de charge à courant élevé. Par exemple, la différence entre la valeur de courant de décharge maximal et la valeur de courant de charge maximal est inférieure à la valeur la plus basse parmi la valeur de courant de décharge maximal ou la valeur de courant de charge maximal.
Dans ce cas, on empêche que le courant d’alimentation soit limité à moins de la moitié par les spécifications de décharge de courant faible, dans une situation où on fournit à la batterie ion-lithium de traction 22 sans l’interposition d’un convertisseur de tension l’énergie électrique stockée dans la batterie ion-lithium intégrée 12 pour charger la batterie ion-lithium de traction 22. Pour cette raison, il est possible de charger la batterie ion-lithium de traction 22 en un laps de temps court.
Par exemple, si la différence entre la valeur de courant de décharge maximal et la valeur de courant de charge maximal dans la batterie ion-lithium intégrée 12 est inférieure ou égale à 30% de la plus petite valeur entre la valeur de courant de décharge maximal et la valeur de courant de charge maximal, la diminution du courant d’alimentation ci-dessus peut être contrôlée plus efficacement.
De plus, par exemple, si la différence entre la valeur de courant de décharge maximal et la valeur de courant de charge maximal dans la batterie ion-lithium de traction 22 est inférieure ou égale à 30 % de la plus petite valeur entre la valeur de courant de décharge maximal et la valeur de courant de charge maximal, la diminution du courant d'alimentation ci-dessus peut être contrôlée plus efficacement.
En outre, la batterie ion-lithium intégrée 12 peut avoir un disjoncteur 12d, connecté en série à plusieurs cellules de batterie ion-lithium 12c, et coupant le courant circulant dans les cellules de batterie ion-lithium 12c, comme l’indique le schéma (b) de la . Il est possible d’empêcher que le courant des cellules de batterie ion-lithium 12c circule par inadvertance vers l'extérieur en s’équipant d’un disjoncteur 12d. Par exemple, on suppose que l’unité de connexion de charge 11 entre en contact par inadvertance avec un conducteur quelconque à l’extérieur du dispositif de charge à accumulation électrique 1, pendant l’opération de retrait de l’unité de connexion de charge 11 depuis l'appareil électrique 2 ou de sa fixation sur l’appareil électrique 2. À ce moment, il est possible d’empêcher que le conducteur se soude à l’unité de connexion de charge 11 avec le courant élevé dû au court-circuit. Le disjoncteur 12d coupe le courant si un courant supérieur ou égal à un courant admissible préalablement déterminé a circulé sur le chemin de sortie de courant 14 depuis la batterie ion-lithium intégrée 12.
L’interruption et la connexion du disjoncteur 12d s’effectue selon la valeur de courant circulant dans la batterie ion-lithium intégrée 12. Cependant, ceci n’est pas une fonction de commutation du chemin sur lequel passe le courant élevé sur un autre chemin depuis le chemin de sortie de courant 14, en fonction de la différence de potentiel entre la batterie ion-lithium de traction 22 et la batterie ion-lithium intégrée 12, lors d’une charge à courant élevé de la batterie ion-lithium de traction 22. Le disjoncteur 12d interrompt uniquement le circuit de la batterie ion-lithium intégrée 12 et ne correspond à une commutation de chemin pour la charge, la décharge servant à la charge de la batterie ion-lithium de traction 22 après l’interruption n’étant plus possible.
La batterie ion-lithium de traction 22 peut avoir également un disjoncteur 22d, connecté en série à plusieurs cellules de batterie ion-lithium 22c, et coupant le courant circulant dans les cellules de batterie ion-lithium 22c, comme l’indique le schéma (a) de la . Ici aussi, ceci n’est pas une fonction de commutation du chemin sur lequel passe le courant élevé sur un autre chemin depuis le chemin de sortie de courant 14, en fonction de la différence de potentiel entre la batterie ion-lithium de traction 22 et la batterie ion-lithium intégrée 12, lors d’une charge à courant élevé de la batterie ion-lithium de traction 22.
Chaque cellule de batterie ion-lithium 12c de la batterie ion-lithium intégrée 12 est connectée en série les unes avec les autres sans connexion en parallèle. Chaque cellule de batterie ion-lithium 12c possède une variation de la résistance interne. Cependant, le courant traversant chaque cellule de batterie ion-lithium 12c connectées en série est pratiquement le même, quelle que soit la différence de résistance interne. Cela permet ainsi de facilement garder l’équilibre du volume de charge de chaque cellule de batterie ion-lithium 12c.
Par exemple, si on commence la charge à partir d’une quantité de charge nulle de chaque cellule de batterie ion-lithium 12c, la quantité cumulée de courant de chaque cellule de batterie ion-lithium 12c est sensiblement la même à tout moment. C’est-à-dire que la quantité de charge de chaque cellule de batterie ion-lithium 12c est sensiblement la même. De plus, même lorsque chaque cellule de batterie ion-lithium 12c se décharge, le courant circulant dans chaque cellule de batterie ion-lithium 12c est quasiment le même. Pour cette raison, la quantité de charge de chaque cellule de batterie ion-lithium 12c est sensiblement la même à tout moment. Par conséquent, chaque cellule de batterie ion-lithium 12c est pratiquement identique lorsqu’elles sont sur le point d’être complètement chargées durant la charge.
Par conséquent, même si le dispositif de commande 25b servant à superviser et commander l’état de chaque cellule de batterie ion-lithium 12c (voir ) est compact et de taille réduite, il est possible de garder l’équilibre de la quantité de charge de chaque cellule de batterie ion-lithium 12c. Par conséquent, le dispositif de charge à accumulation électrique 1 peut être de taille réduite avec une structure simple.
Les spécifications de tension maximale d’utilisation (tension de charge maximale) auxquelles la batterie ion-lithium intégrée 12 peut se charger sont comprises entre 12 V et 72 V. Dans ce cas, la tension maximale pouvant être appliquée à chaque extrémité des cellules de batterie ion-lithium 12c connectées en série est inférieure ou égale à 72 V. Par exemple, la tension maximale pouvant être appliquée aux extrémités de 20 cellules de batterie ion-lithium 12c connectées en série est de 58 V.
Exemple de variante 8
L’unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13 détecte la connexion de la batterie ion-lithium de traction 22, satisfaisant aux spécifications de tension maximale d’utilisation et aux spécifications de charge à courant élevé, grâce à la connexion du connecteur de charge 21 et du connecteur de sortie 11b qui ont une structure propre aux caractéristiques de batterie. Par exemple, le connecteur de charge 21 a une forme propre aux spécifications de la batterie ion-lithium de traction 22. Autrement dit, la forme du connecteur de charge 21 a une forme différente du connecteur de batterie ayant une spécification différente de la spécification de la batterie ion-lithium de traction 22.
Le connecteur de sortie 11b peut se connecter au connecteur de charge 21 ayant cette forme particulière, et l’unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13 est conçue afin que le connecteur de sortie 11b détecte la connexion avec le connecteur de charge 21.
L’unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13 détecte la connexion de la batterie ion-lithium de traction 22, satisfaisant aux spécifications de tension maximale d’utilisation et aux spécifications de charge à courant élevé, grâce à la détection de la connexion du connecteur de sortie 11b avec le connecteur de charge 21. Dans ce cas, il est possible de rendre plus compacte la structure servant au stockage, à la communication, et au traitement de détermination des informations, par rapport au cas où les informations sont obtenues par communication.
Exemples d'application
La est une figure expliquant un exemple d’application du dispositif de charge à accumulation électrique et du système de charge illustrés à la . La (a) est un schéma fonctionnel montrant l’état de précharge du dispositif de charge à accumulation électrique 1. La (b) est un schéma fonctionnel montrant l'état de la charge de la batterie ion-lithium de traction 22 par le dispositif de charge à accumulation électrique 1. La montre un véhicule à selle 2’ comme exemple d’appareil électrique. Le véhicule à selle 2’ possède un moteur électrique 25a et un dispositif de commande 25b du moteur électrique 25a comme dispositif de traction 25.
La légende des éléments restants dans le système de charge A dérive de la légende des éléments correspondants dans la , et on expliquera en particulier les points différents par rapport à la configuration de la .
Tout d'abord, la batterie ion-lithium intégrée 12 du dispositif de charge à accumulation électrique 1 se charge avec l’énergie électrique fournie par la source d’alimentation externe Cb. Par exemple, une unité de précharge Ca est installée à l’extérieur du dispositif de charge à accumulation électrique 1 et du véhicule à selle 2’. L’unité de précharge Ca charge la batterie ion-lithium intégrée 12 avec une tension inférieure ou égale à la tension de charge maximale dans la batterie ion-lithium de traction 22, avec l’énergie électrique fournie par une source de courant alternatif à usage commercial, qui est la source d’alimentation Cb externe au dispositif de charge à accumulation électrique 1 et au véhicule à selle 2’.
La batterie ion-lithium intégrée 12 se charge à la tension de batterie intégrée inférieure ou égale à la tension de charge maximale.
Une fois que la batterie ion-lithium intégrée 12 est chargée, la batterie ion-lithium intégrée 12 se connecte électriquement à la batterie ion-lithium de traction 22 lorsque l’unité de connexion de charge 11 se connecte à la batterie ion-lithium de traction 22.
L’unité de détection de conformité de batterie et de commutation 13 fait passer le courant fourni par la batterie ion-lithium intégrée 12 avec le chemin de sortie de courant 14, lorsque l’unité de connexion de charge 11 se connecte à la batterie ion-lithium de traction 22. Le courant circule depuis la batterie ion-lithium intégrée 12 à la batterie ion-lithium de traction 22. La batterie ion-lithium de traction 22 se charge avec un régime de charge de 10 C ou plus.
Deuxième mode de réalisation
La est un schéma fonctionnel indiquant la structure schématique du dispositif de charge à accumulation électrique suivant le deuxième mode de réalisation.
Le dispositif de charge à accumulation électrique 3 illustré à la diffère du dispositif de charge à accumulation électrique 1 illustré à la quant à l’incorporation de l’unité de précharge Ca’. L’unité de précharge Ca’ charge la batterie ion-lithium intégrée 12 avec l’énergie électrique fournie par une source de courant alternatif à usage commercial, qui est la source d’alimentation externe Cb.
En outre, les exemples de variantes mentionnés ci-dessus peuvent être appliqués individuellement ou en combinaison pour chaque mode de réalisation. Deux exemples de variantes quels qu’ils soient, parmi les exemples de variantes 1 à 8, peuvent être appliqués à chaque mode de réalisation. De plus, trois exemples de variantes quels qu’ils soient, parmi les exemples de variantes 1 à 8, peuvent être appliqués à chaque mode de réalisation. De plus, quatre exemples de variantes quels qu’ils soient, parmi les exemples de variantes 1 à 8, peuvent être appliqués à chaque mode de réalisation. De plus, cinq exemples de variantes quels qu’ils soient, parmi les exemples de variantes 1 à 8, peuvent être appliqués à chaque mode de réalisation. De plus, six exemples de variantes quels qu’ils soient, parmi les exemples de variantes 1 à 8, peuvent être appliqués à chaque mode de réalisation.
Légende
1 : Dispositif de charge à accumulation électrique
2, 2’ : Appareil électrique
3 : Dispositif de charge à accumulation électrique
11 : Unité de connexion de charge
12 : Batterie ion-lithium intégrée
12b : Barre omnibus
12c : Cellule de batterie ion-lithium
12n : Électrode négative
13 : Unité de détection de conformité de batterie et de commutation
14 : Chemin de sortie de courant
17 : Unité de détection de conformité de batterie
18 : Unité de commutation de sortie
22 : Batterie ion-lithium de traction
22b : Barre omnibus
22c : Cellule de batterie ion-lithium
22n : Électrode négative
A : Système de charge

Claims (7)

  1. Dispositif de charge à accumulation électrique, ledit dispositif chargeant une batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, en se connectant de manière amovible à un appareil électrique,
    ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé est logée dans l’appareil électrique, et
    l’appareil électrique est alimenté avec l’énergie électrique de ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé,
    ledit dispositif de charge à accumulation électrique comprend :
    - une unité de connexion de charge connectée électriquement avec ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé ;
    - une batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé, qui est installée dans ledit dispositif de charge à accumulation électrique,
    ladite batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé se charge avec l’énergie électrique fournie par une source d’alimentation externe audit dispositif de charge à accumulation électrique et externe audit appareil électrique, et
    ladite batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé est conforme aux spécifications de décharge à courant élevé ; et
    - un chemin de sortie de courant qui est apte à être traversé par un courant élevé et qui connecte ladite batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé et ladite unité de connexion de charge sans passer par un convertisseur de tension ;
    ledit dispositif de charge à accumulation électrique a les caractéristiques suivantes :
    ledit dispositif de charge à accumulation électrique comprend une unité de détection de conformité de batterie et de commutation,
    ladite unité de détection est installée sur ledit chemin de sortie de courant qui apte à être traversé par un courant élevé, et
    ladite unité de détection fait passer le courant élevé sur ledit chemin de sortie de courant, ledit chemin de sortie de courant ne passant pas par un convertisseur de tension, afin que ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé se charge en courant élevé émis par ladite batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé,
    ladite unité de détection se met en état de marche après avoir détectée que la connexion de ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé avec ladite unité de connexion de charge est conforme aux spécifications de tension maximale d’utilisation et aux spécifications de charge à courant élevé,
    ledit dispositif de charge à accumulation électrique est configuré de telle sorte qu’il ne peut pas commuter le chemin sur lequel passe le courant élevé vers un autre chemin depuis ledit chemin de sortie de courant apte à être traversé par un courant élevé, en fonction de la différence de potentiel entre ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé et ladite batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé, lors d’une charge avec le courant élevé;
    lesdites spécifications de décharge à courant élevé sont celles d’une batterie qui peut se décharger avec un courant maximal d’utilisation équivalent à un taux C de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah ;
    lesdites spécifications de charge à courant élevé sont celles d’une batterie qui peut se charger avec un courant maximal d’utilisation équivalent à un taux C de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah ;
    ledit courant élevé est un courant correspondant à un taux C de 10 C ou plus pour une capacité de charge de 2,5 Ah.
  2. Le dispositif de charge à accumulation électrique selon la revendication 1,
    ledit dispositif de charge à accumulation électrique détecte la connexion de ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, qui est conforme auxdites spécifications de tension maximale d’utilisation et auxdites spécifications de charge à courant élevé, avec ladite unité de connexion de charge, en détectant que ladite unité de connexion de charge est connectée mécaniquement à ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé ou audit appareil électrique, ou bien, en communiquant avec ledit appareil électrique et en obtenant des informations qui indiquent des caractéristiques de ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé.
  3. Le dispositif de charge à accumulation électrique selon la revendication 1 ou 2,
    ladite batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé comprend une électrode négative contenant au moins un élément choisi à partir du groupe composé de titanate de lithium de type spinelle, d’oxydes complexes contenant du niobium-titane, et de graphite.
  4. Le dispositif de charge à accumulation électrique selon l’une des revendications 1 à 3,
    ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé comprend une électrode négative contenant au moins un élément choisi à partir du groupe composé de titanate de lithium de type spinelle, d’oxydes complexes contenant du niobium-titane, et de graphite.
  5. Le dispositif de charge à accumulation électrique selon l’une des revendications 1 à 4,
    ledit dispositif de charge à accumulation électrique comprend en outre une unité de précharge qui charge ladite batterie ion-lithium intégrée déchargeable à courant élevé avec une tension inférieure ou égale à la tension de charge maximale de ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé, grâce à l’énergie électrique fournie par une source d'alimentation externe audit dispositif de charge à accumulation électrique et audit l’appareil électrique.
  6. Système de charge,
    qui comprend le dispositif de charge à accumulation électrique selon l’une des revendications 1 à 5,
    et ledit appareil électrique, qui est connecté audit dispositif de charge à accumulation électrique, et qui est alimenté avec l’énergie électrique de ladite batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé chargée avec le dispositif de charge à accumulation électrique.
  7. Batterie ion-lithium de traction rechargeable à courant élevé telle que revendiquée dans la revendication 6, installée dans ledit appareil électrique du système de charge, et chargée par ledit dispositif de charge à accumulation électrique.
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