ITTO990438A1 - BATTERY CHARGE CONTROL EQUIPMENT FOR BATTERY REPLACEMENT SYSTEMS - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione si riferisce ad una apparecchiatura di controllo della carica di una batteria per un sistema di sostituzione di batterie che noleggia batterie per l'uso su veicoli elettrici, e più in particolare ad una apparecchiatura di controllo della carica di una batteria per un sistema di sostituzione di batterie che scarica periodicamente le batterie restituite allo scopo di evitare un difetto di carica dovuto ad un effetto di memoria. The present invention relates to a battery charge control apparatus for a battery replacement system which rents batteries for use on electric vehicles, and more particularly to a battery charge control apparatus for a system battery replacement that periodically discharges the returned batteries in order to avoid a charge defect due to a memory effect.
Finora, le batterie utilizzabili come sorgenti di energia elettrica su veicoli elettrici erano sostanzialmente di proprietà dei singoli.Tuttavia, gli ultimi anni hanno visto un crescente interesse verso sistemi di sostituzione di batterie. I sistemi tradizionali di sostituzione di batterie hanno un dispositivo di sostituzione di batterie ed una apparecchiatura di gestione centrale per gestire il dispositivo di sostituzione di batterie attraverso un circuito di comunicazione . Until now, batteries that could be used as sources of electricity on electric vehicles were essentially the property of individuals, however, recent years have seen a growing interest in battery replacement systems. Traditional battery replacement systems have a battery replacement device and central management equipment for managing the battery replacement device through a communication circuit.
Le batterie nichel-cadmio che sono state diffusamente utilizzate quali batterie ricaricabili sono spesso caricate mentre non sono completamente scariche. In particolare, è noto che le batterie per apparecchiature elettriche non possono essere caricate ad un livello sufficiente a causa di un cosiddetto effetto di memoria.Allo scopo di evitare un difetto di carica di una batteria ricaricabile a causa di tale effetto di memoria, la batteria deve essere scaricata in misura sufficiente prima che inizi la ricarica. Le batterie ricaricabili devono periodicamente essere scaricate mediante tale procedimento di scarica di ravvivamento. Il sistema di sostituzione di batterie deve anche eseguire periodicamente un procedimento di scarica di ravvivamento sulle batterie restituite per scaricarle prima della loro ricarica. Nickel-cadmium batteries that have been widely used as rechargeable batteries are often charged while not fully discharged. In particular, it is known that batteries for electrical equipment cannot be charged to a sufficient level due to a so-called memory effect. In order to avoid a charging defect of a rechargeable battery due to this memory effect, the battery must be sufficiently discharged before charging begins. Rechargeable batteries must be periodically discharged by this refreshing discharge process. The Battery Exchange System must also periodically perform a refresh discharge process on returned batteries to discharge them prior to recharging.
Tuttavia, anche per evitare l'effetto di memoria, non è necessario che tale procedimento di scarica di ravvivamento sia eseguito su una batteria ogni volta che la batteria deve essere ricaricata. E' sufficiente che il procedimento di scarica di ravvivamento sia eseguito sulla batteria ogni volta che la batteria è stata caricata per un numero predeterminato di volte. Il sistema di sostituzione di batterie gestisce un numero molto grande di batterie, ed alcune delle batterie restituite possono includere batterie il cui livello di carica residuo è relativamente elevato. Perciò, se tutte le batterie restituite sono scaricate incondizionatamente senza eccezioni, si spreca inutilmente una grande quantità di energia accumulata. Un altro problema consiste nel fatto che, quando l'energia scaricata è consumata, si genera una grande quantità di calore. However, even to avoid the memory effect, this refresh discharge procedure need not be performed on a battery each time the battery needs to be recharged. It is sufficient for the revitalizing discharge procedure to be performed on the battery each time the battery has been charged for a predetermined number of times. The battery replacement system handles a very large number of batteries, and some of the returned batteries may include batteries whose remaining charge level is relatively high. Therefore, if all returned batteries are unconditionally discharged without exception, a large amount of stored energy is unnecessarily wasted. Another problem is that when the discharged energy is consumed, a large amount of heat is generated.
Uno scopo della presente invenzione consiste nel realizzare una apparecchiatura di controllo della carica di una batteria per un sistema di sostituzione di batterie, che risolva i problemi della tecnica anteriore e sia in grado di evitare efficacemente un effetto di memoria di batterie minimizzando il consumo inutile di energia e la generazione di calore. An object of the present invention is to provide a battery charge control apparatus for a battery replacement system, which solves the problems of the prior art and is capable of effectively avoiding a battery memory effect by minimizing unnecessary consumption of energy and heat generation.
Per raggiungere lo scopo precedente, si realizza, in accordo con la presente invenzione, una apparecchiatura di controllo della carica di una batteria per un sistema di sostituzione di batterie destinato a sostituire una batteria restituita con una batteria noleggiabile, ricaricare la batteria restituita, e immagazzinare la batteria ricaricata come batteria noleggiabile, caratterizzata da un mezzo di controllo della carica destinato a scaricare la batteria restituita finché un effetto di memoria di tale batteria non è eliminato, e caricare un altro mezzo accumulatore di energia elettrica con l'energia scaricata dalla batteria restituita. In order to achieve the above object, in accordance with the present invention, a battery charge control apparatus is provided for a battery replacement system intended to replace a returned battery with a rentable battery, recharge the returned battery, and store the battery recharged as a rentable battery, characterized by a charge control means designed to discharge the returned battery until a memory effect of that battery is eliminated, and to charge another electrical energy storage medium with the energy discharged from the returned battery .
Con la configurazione precedente,poiché l'energia scaricata dalla batteria restituita che sviluppa un effetto di memoria può essere accumulata, è possibile utilizzare efficacemente una quantità residua di energia accumulata nella batteria restituita. With the previous configuration, since the energy discharged from the returned battery developing a memory effect can be accumulated, a residual amount of energy accumulated in the returned battery can be used effectively.
Una forma di attuazione della presente invenzione sarà ora descritta qui di seguito con riferimento ai disegni annessi, nei quali: An embodiment of the present invention will now be described below with reference to the attached drawings, in which:
la figura 1 rappresenta una vista di un sistema di sostituzione di batterie a cui è applicata la presente invenzione,· Figure 1 represents a view of a battery replacement system to which the present invention is applied,
la figura 2 rappresenta uno schema a blocchi di un dispositivo automatico di sostituzione di batterie senza personale; Figure 2 is a block diagram of an automatic unmanned battery replacement device;
la figura 3 rappresenta uno schema a blocchi delle funzioni del dispositivo automatico di sostituzione di batterie senza personale,· Figure 3 is a block diagram of the functions of the automatic battery replacement device without personnel,
la figura 4 rappresenta un diagramma di flusso (1) del funzionamento del sistema di sostituzione di batterie; Figure 4 is a flow diagram (1) of the operation of the battery replacement system;
la figura 5 rappresenta un diagramma di flusso (2) del funzionamento del sistema di sostituzione di batterie; Figure 5 is a flow chart (2) of the operation of the battery replacement system;
la figura 6 rappresenta un diagramma di flusso (3) del funzionamento del sistema di sostituzione di batterie; Figure 6 is a flow diagram (3) of the operation of the battery replacement system;
la figura 7 rappresenta un diagramma di flusso (4) del funzionamento del sistema di sostituzione di batterie; Figure 7 is a flow chart (4) of the operation of the battery replacement system;
la figura 8 rappresenta un diagramma illustrativo di un procedimento di ricarica di una batteria restituita con energia proveniente da una batteria di riserva di energia; Figure 8 is an illustrative diagram of a method of recharging a returned battery with energy from an energy reserve battery;
la figura 9 rappresenta un diagramma illustrativo di un procedimento di ricarica di una batteria in attesa con energia da una batteria di riserva di energia; Figure 9 is an illustrative diagram of a process of charging a standby battery with energy from an energy reserve battery;
la figura 10 rappresenta un diagramma illustrativo di un procedimento di ricarica di una batteria di riserva di energia con energia da una batteria restituita; Figure 10 is an illustrative diagram of a method of recharging an energy reserve battery with energy from a returned battery;
la figura 11 rappresenta un diagramma illustrativo di un procedimento di ricarica di una batteria in attesa con energia da una batteria restituita; e la figura 12 rappresenta uno schema a blocchi di un caricabatteria. Figure 11 is an illustrative diagram of a process of charging a battery on standby with energy from a returned battery; and Figure 12 represents a block diagram of a battery charger.
La figura 1 rappresenta una vista di un sistema di sostituzione di batterie a cui è applicata la presente invenzione. Nella figura, il sistema di sostituzione di batterie comprende un dispositivo automatico di sostituzione di batterie senza personale 1 avente una funzione di ricarica di batterie ed una apparecchiatura di gestione centrale 3 per eseguire la gestione centralizzata del dispositivo automatico di sostituzione di batterie senza personale 1 attraverso un circuito di comunicazione 2. Figure 1 represents a view of a battery replacement system to which the present invention is applied. In the figure, the battery replacement system comprises an automatic unmanned battery replacement device 1 having a battery recharging function and central management apparatus 3 for performing centralized management of the automatic unmanned battery replacement device 1 through a communication circuit 2.
In realtà, il sistema di sostituzione di batterie secondo la presente forma di attuazione comprende una molteplicità di dispositivi automatici di sostituzione di batterie senza personale 1 disposti in molte regioni geografiche. Quando un utilizzatore deve utilizzare il sistema di sostituzione di batterie, l'utilizzatore sottoscrive un contratto per utilizzare il sistema di sostituzione di batterie con la società che gestisce il sistema di sostituzione di batterie, direttamente o tramite un agente.L'utilizzatore riceve quindi un numero di registrazione utente (identificativo di noleggio) dalla società che gestisce il sistema di sostituzione di batterie. Ciascuno dei dispositi automatici di sostituzione di batterie senza personale 1 precedentemente menzionati comprende una molteplicità di scompartì di immagazzinamento 15 destinati a contenere batterie sostitutive 7, una molteplicità di spie indicatrici I5a delle unità di immagazzinamento, associate rispettivamente con gli scompartì di immagazzinamento 15, una unità di allarme 16, una unità di visualizzazione 17, un indicatore audio 17a, ed un dispositivo di illuminazione 22. In fact, the battery replacement system according to the present embodiment comprises a plurality of automatic unmanned battery replacement devices 1 arranged in many geographic regions. When a user needs to use the battery replacement system, the user signs a contract to use the battery replacement system with the company operating the battery replacement system, either directly or through an agent. user registration number (rental identifier) from the company operating the battery replacement system. Each of the aforementioned automatic unmanned battery replacement devices 1 comprises a plurality of storage compartments 15 intended to contain replacement batteries 7, a plurality of indicator lights 15a of the storage units, associated respectively with the storage compartments 15, a unit alarm 16, a display unit 17, an audio indicator 17a, and a lighting device 22.
Quando l'utilizzatore utilizza il dispositivo automatico di sostituzione di batterie senza personale 1, l'utilizzatore inserisce una batteria usata 7 in uno degli scomparti di immagazzinamento 15 per permettere che il dispositivo automatico di sostituzione di batterie senza personale 1 riconosca il numero di identificazione della batteria usata 7. Quando il dispositivo automatico di sostituzione di batterie senza personale 1 conferma la restituzione della batteria 7, il dispositivo automatico di sostituzione di batterie senza personale 1 fa conoscere all'utilizzatore una posizione di immagazzinamento di una batteria completamente carica, ossia uno scomparto di immagazzinamento 15 in cui è contenuta una batteria completamente carica. L'utilizzatore estrae allora la batteria dallo scomparto di immagazzinamento 15 indicato, ed utilizza la batteria. When the user uses the unmanned automatic battery changer 1, the user inserts a used battery 7 into one of the storage compartments 15 to allow the unmanned automatic battery changer 1 to recognize the identification number of the battery. used battery 7. When the unmanned automatic battery changer 1 confirms the return of the battery 7, the unmanned automatic battery changer 1 informs the user of a storage location for a fully charged battery, i.e. a compartment 15 which contains a fully charged battery. The user then extracts the battery from the indicated storage compartment 15, and uses the battery.
Il dispositivo automatico di sostituzione di batterie senza personale 1 legge il numero di identificazione ed il livello di carica residuo della batteria da noleggiare, nonché il numero di identificazione e il livello di carica residuo della batteria usata restituita, e trasmette quindi le informazioni lette attraverso il circuito di comunicazione 2 all'apparecchiatura di gestione centrale 3. L'apparecchiatura di gestione centrale 3 memorizza le informazioni trasmesse in una sua base dati (D/B). The automatic battery changer without personnel 1 reads the identification number and the remaining charge level of the battery to be rented, as well as the identification number and the residual charge level of the returned used battery, and then transmits the read information through the communication circuit 2 to the central management apparatus 3. The central management apparatus 3 stores the information transmitted in its database (D / B).
La figura 2 rappresenta uno schema a blocchi che mostra la porzione principale del dispositivo automatico di sostituzione di batterie senza personale 1. Nel seguito, la batteria 7 può essere indicata in modo differente, in funzione della sua condizione al momento. Una batteria usata subito dopo che è stata restituita dall'utilizzatore può essere indicata come "batteria restituita".Una batteria usata disposta in una modalità di attesa, pronta per essere ricaricata con energia di scarica generata da una batteria restituita durante un procedimento di scarica di ravvivamento, può essere indicata come "batteria in attesa". Una batteria che è stata ricaricata e pronta per essere noleggiata ad un utilizzatore può essere indicata come "batteria noleggiabile". Figure 2 represents a block diagram showing the main portion of the automatic battery replacement device without personnel 1. In the following, the battery 7 may be indicated differently, depending on its condition at the moment. A used battery immediately after it has been returned by the user may be referred to as a "returned battery." A used battery placed in a standby mode, ready to be recharged with discharge energy generated by a battery returned during a discharge process. revitalization, may be referred to as "battery on hold". A battery that has been recharged and ready to be rented to a user may be referred to as a "rentable battery".
Il dispositivo automatico di sostituzione di batterie senza personale 1 comprende una batteria di riserva di energia 31 di capacità relativamente grande che è caricata con energia elettrica a tariffa notturna, un mezzo di riconoscimento di informazioni 33 per riconoscere i numeri di identificazione ed i livelli di carica residui di batterie 7, un mezzo di controllo di ricarica 32 per controllare la ricarica di batterie 7 e della batteria di riserva di energia 31, ed un mezzo di comunicazione 34 per controllare la trasmissione di informazioni tra il mezzo di riconoscimento di informazioni 33 e l'apparecchiatura di gestione centrale 3. The unmanned automatic battery changer 1 comprises a relatively large capacity power reserve battery 31 which is charged with night rate electricity, an information recognition means 33 for recognizing identification numbers and charge levels battery residues 7, a charging control means 32 for controlling the charging of batteries 7 and of the energy reserve battery 31, and a communication means 34 for controlling the transmission of information between the information recognition means 33 and the central management equipment 3.
La figura 3 rappresenta uno schema a blocchi che mostra le funzioni del dispositivo automatico di sostituzione di batterie senza personale 1. I simboli di riferimento nella figura 3 che sono identici a quelli riportati nella figura 2 sono rappresentativi di componenti identici o equivalenti. Figure 3 is a block diagram showing the functions of the automatic unmanned battery replacement device 1. The reference symbols in Figure 3 which are identical to those shown in Figure 2 are representative of identical or equivalent components.
Il mezzo di riconoscimento di informazioni 33 comprende una unità di decisione di effetto di memoria 331 per decidere se ogni batteria 7 si trova in una condizione tale da poter generare un difetto di carica a causa di un effetto di memoria, in base ad una storia di carica e scarica della batteria 7 che è contenuta nella base dati dell'apparecchiatura di gestione centrale 3, una unità di rilevazione della quantità di carica residua di una batteria restituita 332 per rilevare una quantità di carica residua di una batteria restituita 7a, una unità di rilevazione di quantità di carica residua della batteria di riserva di energia 333 per rilevare una quantità di carica residua della batteria di riserva di energia 31, ed una unità di gestione scorte 334 per determinare il numero di batterie in attesa 7b in inventario e di batterie noleggiabili 7c. The information recognition means 33 comprises a memory effect decision unit 331 for deciding whether each battery 7 is in a condition such as to be able to generate a charge defect due to a memory effect, based on a history of charge and discharge of the battery 7 which is contained in the database of the central management equipment 3, a unit for detecting the amount of residual charge of a returned battery 332 for detecting a residual charge amount of a returned battery 7a, a unit of detection of residual charge quantity of the energy reserve battery 333 to detect a residual charge quantity of the energy reserve battery 31, and a stock management unit 334 to determine the number of pending batteries 7b in inventory and of rentable batteries 7c.
Il mezzo di controllo di ricarica 32 comprende un convertitore CA-CC 49 per convertire 100V in corrente alternata in 24V in corrente continua, caricabatterie 41, 42, un commutatore selettore 48 per controllare le connessioni tra i morsetti di uscita dei caricabatterie 41, 42 ed una batteria restituita 7a ed una batteria in attesa 7b, un commutatore selettore 43 per sostituire i dispositivi ai quali sono collegati i morsetti di ingresso del caricabatteria 41, un commutatore selettore 44 per sostituire i dispositivi ai quali sono collegati i morsetti di uscita del caricabatteria 41, un commutatore selettore 45, una unità di commutazione di percorso di carica e scarica 46 per controllare i commutatori selettori 43, 44, 45, 48 in modo da collegare una sorgente di carica ed una batteria ricaricabile associata l'una all'altra, ed una unità di ravvivamento 47 per cortocircuitare gli elettrodi della batteria restituita 7a per la scarica in accordo con il procedimento di scarica di ravvivamento. The charging control means 32 comprises an AC-DC converter 49 for converting 100V to alternating current to 24V to direct current, battery chargers 41, 42, a selector switch 48 for controlling the connections between the output terminals of the battery chargers 41, 42 and a returned battery 7a and a waiting battery 7b, a selector switch 43 to replace the devices to which the input terminals of the charger 41 are connected, a selector switch 44 to replace the devices to which the output terminals of the charger 41 are connected , a selector switch 45, a charge and discharge path switching unit 46 for controlling the selector switches 43, 44, 45, 48 so as to connect a charging source and an associated rechargeable battery, and a revitalizing unit 47 for shorting the electrodes of the returned battery 7a for discharge in accordance with the revitalizing discharge procedure .
Il funzionamento del sistema di sostituzione di batterie secondo la presente forma di attuazione sarà descritto in dettaglio con riferimento alle figure 4 e 5. The operation of the battery replacement system according to the present embodiment will be described in detail with reference to Figures 4 and 5.
La fase S101 decide se una batteria 7 è restituita o meno. Quando una batteria 7 è riconosciuta come restituita, l'unità di rilevazione di quantità di carica residua di una batteria restituita 332 facente parte del mezzo di riconoscimento di informazioni 33 rileva una quantità di carica residua della batteria restituita in base ad una tensione ai morsetti della batteria restituita nella fase S102. Quindi, il mezzo di riconoscimento di informazioni 33 legge un numero di identificazione intrinseco (BAT-ID) registrato per la batteria restituita nella fase S103. Step S101 decides whether a battery 7 is returned or not. When a battery 7 is recognized as returned, the unit for detecting the amount of residual charge of a returned battery 332 forming part of the information recognition means 33 detects a quantity of residual charge of the returned battery based on a voltage at the terminals of the battery returned in step S102. Then, the information recognition means 33 reads an intrinsic identification number (BAT-ID) registered for the battery returned in step S103.
L'unità di decisione di effetto di memoria 331 fa riferimento alla base dati dell'apparecchiatura di gestione centrale 3 in base al BAT-ID letto nella fase S104. La base dati memorizza le storie di ricarica delle rispettive batterie che sono gestite secondo i loro BAT-ID. Nella fase S105, l'unità di decisione di effetto di memoria 331 decide se la batteria restituita 7a si trova o meno in una condizione tale da poter generare un effetto di memoria, ossia se la batteria restituita 7a deve o meno essere scaricata secondo il procedimento di scarica di ravvivamento per eliminare un effetto di memoria, in base alla storia di ricarica della batteria restituita 7a. The memory effect decision unit 331 refers to the database of the central management apparatus 3 based on the BAT-ID read in step S104. The database stores the charging histories of the respective batteries which are managed according to their BAT-ID. In step S105, the memory effect decision unit 331 decides whether or not the returned battery 7a is in a condition such as to be able to generate a memory effect, i.e. whether or not the returned battery 7a is to be discharged according to the method of refreshing discharge to eliminate a memory effect, based on the recharge history of the returned battery 7a.
Memorizzando nella base dati il numero di volte per cui la batteria restituita 7a viene caricata mentre la sua quantità di carica residua è uguale o superiore ad un livello di riferimento (ad esempio 60%), quando il numero di volte memorizzato in tale base dati ha raggiunto un numero predeterminato, l'unità di decisione di effetto di memoria 331 può decidere che la batteria restituita 7a si trova in una condizione tale da poter sviluppare un effetto di memoria. Alternativamente, l'unità di decisione di effetto di memoria 331 può decidere se la batteria restituita 7a si trova in una condizione tale da poter sviluppare un effetto di memoria, memorizzando nella base dati il numero di volte per cui la batteria restituita 7a viene caricata senza essere sottoposta al procedimento di scarica di ravvivamento, e determinando che il numero di volte memorizzato ha raggiunto un numero predeterminato. By storing in the database the number of times for which the returned battery 7a is charged while its amount of residual charge is equal to or greater than a reference level (for example 60%), when the number of times stored in this database has having reached a predetermined number, the memory effect decision unit 331 can decide that the returned battery 7a is in a condition such as to be able to develop a memory effect. Alternatively, the memory effect decision unit 331 can decide whether the returned battery 7a is in a condition such as to be able to develop a memory effect, by storing in the database the number of times the returned battery 7a is charged without be subjected to the reviving discharge process, and determining that the number of times stored has reached a predetermined number.
Se l'unità di decisione di effetto di memoria 331 determina che la batteria restituita 7a deve essere scaricata secondo il procedimento di scarica di ravvivamento nella fase S105, allora il controllo passa alla fase S121 illustrata nella figura 7 (descritta in seguito). Se l'unità di decisione di effetto di memoria 331 determina che la batteria restituita 7a non deve essere scaricata secondo il procedimento di scarica di ravvivamento, allora il controllo passa alla fase S106. If the memory effect decision unit 331 determines that the returned battery 7a is to be discharged according to the revitalizing discharge method in step S105, then control passes to step S121 illustrated in FIG. 7 (described below). If the memory effect decision unit 331 determines that the returned battery 7a is not to be discharged according to the revitalizing discharge method, then the control passes to step S106.
La fase S106 decide se la quantità di carica residua della batteria restituita 7a è o meno pari al 60% o più, in base ad un valore rilevato dall'unità di rilevazione del livello di carica residuo della batteria 332. Se la quantità di carica residua della batteria restituita 7a è pari al 60% o più, l'unità di gestione scorte 334 determina il numero di batterie noleggiabili 7c in inventario che sono completamente cariche nella fase SU O. Se il numero di batterie noleggiabili 7c in inventario è sufficiente, allora viene avviato un temporizzatore di modalità di attesa nella fase Sili, e la batteria restituita 7a è disposta in una modalità di attesa nella fase S112. Step S106 decides whether or not the amount of remaining charge of the returned battery 7a is equal to 60% or more, based on a value detected by the detecting unit of the residual charge level of the battery 332. If the amount of residual charge of the returned battery 7a is 60% or more, the inventory management unit 334 determines the number of 7c rental batteries in inventory that are fully charged in the SU OR phase.If the number of 7c rental batteries in inventory is sufficient, then a standby mode timer is started in step Sili, and the returned battery 7a is placed in a standby mode in step S112.
La modalità di attesa prosegue finché il temporizzatore di modalità di attesa non esaurisce il tempo prevista.La batteria nella modalità di attesa, ossia la batteria in attesa, può essere ricaricata soltanto con energia di scarica generata da una batteria successivamente restituita durante il procedimento di scarica di ravvivamento nella fase S122, descritta in seguito. The standby mode continues until the standby timer runs out of time The battery in standby mode, i.e. the standby battery, can only be recharged with discharge energy generated by a battery that is subsequently returned during the discharge process of dressing in step S122, described below.
In questa forma di attuazione, come precedentemente descritto, quando il numero di batterie noleggiabili 7c in inventario è grande, la batteria restituita 7a non è immediatamente ricaricata,ma disposta nella modalità di attesa. La batteria restituita 7a nella modalità di attesa attende di essere caricata con l'energia di scarica da una batteria successivamente restituita.Di conseguenza, si evita che il sistema di sostituzione di batterie raggiunga una condizioni in cui non potrebbe più noleggiare batterie a causa di una carenza di batterie noleggiabili,utilizzando quindi efficacemente l'energia elettrica. In this embodiment, as previously described, when the number of rentable batteries 7c in the inventory is large, the returned battery 7a is not immediately recharged, but placed in the standby mode. The 7a returned battery in standby mode waits to be charged with discharge energy from a subsequently returned battery, thus preventing the battery replacement system from reaching a condition where it could no longer rent batteries due to a lack of rentable batteries, thus effectively using electricity.
Sé il numero di batterie noleggiabili 7c in inventario è insufficiente nella fase SU O, allora viene determinata una quantità di carica residua della batteria di riserva di energia 31 sulla base di un valore rilevato ottenuto dall'unità di rilevazione di quantità di carica residua della batteria di riserva di energia 333 nella fase S115. Se la quantità di carica residua della batteria di riserva di energia 31 è uguale o superiore al 20%, allora il controllo passa alla fase S116 per ricaricare immediatamente la batteria restituita 7a con l'energia della batteria di riserva di energia 31. Se la quantità di carica residua della batteria di riserva di energia 31 è inferiore al 20%, allora il controllo passa alla fase S117 per ricaricare immediatamente la batteria restituita 7a con l'energia da una alimentazione alternata attraverso il convertitore CA-CC 49. If the number of 7c rentable batteries in the inventory is insufficient in the SU O phase, then a residual charge quantity of the power reserve battery 31 is determined on the basis of a detected value obtained from the unit for detecting the quantity of residual charge of the battery power reserve 333 in step S115. If the amount of remaining charge of the reserve battery 31 is equal to or greater than 20%, then the control passes to step S116 to immediately recharge the returned battery 7a with the energy of the reserve battery 31. If the amount of residual charge of the energy reserve battery 31 is less than 20%, then control passes to step S117 to immediately recharge the returned battery 7a with energy from an alternating supply through the AC-DC converter 49.
Nella fase S116, come illustrato nella figura 8, l'unità di commutazione di percorso di carica e scarica 46 controlla i commutatori selettori 43, 44, 45, 48 in modo da collegare i morsetti di ingresso del caricabatteria 41 alla batteria di riserva di energia 31 attraverso il commutatore selettore 43, ed anche in modo da collegare i morsetti di uscita del caricabatteria 41 alla batteria restituita 7a attraverso i commutatori selettori 44, 48. Come risultato, la batteria restituita 7a è caricata con l'energia contenuta nella batteria di riserva di energia 31 dal caricabatteria 41. In step S116, as illustrated in Figure 8, the charge and discharge path switching unit 46 controls the selector switches 43, 44, 45, 48 so as to connect the input terminals of the charger 41 to the backup battery 31 through the selector switch 43, and also so as to connect the output terminals of the battery charger 41 to the returned battery 7a through the selector switches 44, 48. As a result, the returned battery 7a is charged with the energy contained in the backup battery of energy 31 from the charger 41.
La figura 12 rappresenta uno schema a blocchi che mostra ciascuno dei caricabatterie 41, 42. In accordo con questa forma di attuazione, ciascuno dei caricabatterie 41, 42 comprende un convertitore CC-CC del tipo regolatore a commutazione di transistori. In ciascuno dei caricabatterie 41, 42, un controllore 402 sorveglia una corrente di carica IA che passa attraverso un punto A in modo da mantenere la corrente di carica IA ad un certo livello, e commuta un transistore 403 rendendolo conduttore e non conduttore per controllare così una tensione di uscita Vout. Figure 12 represents a block diagram showing each of the battery chargers 41, 42. According to this embodiment, each of the battery chargers 41, 42 comprises a DC-DC converter of the transistor switching regulator type. In each of the chargers 41, 42, a controller 402 monitors a charging current IA passing through a point A so as to maintain the charging current IA at a certain level, and switches a transistor 403 making it conductive and non-conductive to thus control an output voltage Vout.
Al contrario, nella fase S117, il commutatore selettore 43 illustrato nella figura 8 è collegato al convertitore CA-CC 49 sul lato dell'alimentazione alternata. Perciò, la batteria restituita 7a è caricata con energia proveniente dall'alimentazione alternata attraverso il convertitore CA-CC 49 dal caricabatteria 41. Conversely, in step S117, the selector switch 43 illustrated in FIG. 8 is connected to the AC-DC converter 49 on the AC power side. Therefore, the returned battery 7a is charged with energy from the alternating supply through the AC-DC converter 49 from the battery charger 41.
La batteria restituita 7a, il convertitore CA-CC 49, e la batteria di riserva di energia 31 sono selettivamente collegati agli stadi di ingresso dei caricabatterie 41, 42. Se una batteria 7 ha una tensione nominale di 24V, allora la tensione ai morsetti della batteria 7 varia in un campo tra 18V e 24V in funzione del suo livello di carica. La tensione applicata ad una batteria 7 per caricare la batteria 7 è fissata a circa 12V sopra la tensione ai morsetti della batteria 7. In particolare, se la tensione ai morsetti della batteria 7 è 20V, allora 32V sono applicati alla batteria 7 per caricare la batteria 7, e se la tensione ai morsetti della batteria 7 è 24V, allora 36V sono applicati alla batteria 7 per caricare la batteria 7.Perciò, ciascuno dei caricabatterie 41, 42 deve poter convertire almeno una tensione in ingresso di 18V in una tensione di 36V sull'uscita. The returned battery 7a, the AC-DC converter 49, and the backup battery 31 are selectively connected to the input stages of the chargers 41, 42. If a battery 7 has a nominal voltage of 24V, then the voltage at the terminals of the battery 7 varies in a range between 18V and 24V according to its charge level. The voltage applied to a battery 7 to charge the battery 7 is fixed at approximately 12V above the voltage at the battery terminals 7. In particular, if the voltage at the battery terminals 7 is 20V, then 32V is applied to the battery 7 to charge the battery. battery 7, and if the voltage at the terminals of battery 7 is 24V, then 36V is applied to battery 7 to charge battery 7. Therefore, each of the chargers 41, 42 must be able to convert at least an input voltage of 18V into a voltage of 36V on the output.
Se il livello di carica residuo della batteria restituita 7a è inferiore al 60% nella fase S106 illustrata nella figura 4, allora la fase S107 decide se l'ora corrente si trova in una fascia oraria di consumo elettrico a tariffa notturna (dalle 22 pm alle 8 am) o in una fascia oraria non corrispondente ad un consumo elettrico a tariffa notturna (dalle 8 am alle 22 pm). Se l'ora corrente si trova nella fascia oraria corrispondente al consumo elettrico a tariffa notturna, allora il controllo passa alla fase S117 illustrata nella figura 5 in cui la batteria restituita 7a è caricata con energia elettrica a tariffa notturna, che è economica. Se l'ora corrente si trova nella fascia oraria non corrispondente al consumo elettrico a tariffa notturna, allora la fase S108 determina un livello residuo di carica della batteria di riserva di energia 31. Se il livello residuo di carica della batteria di riserva di energia 31 è uguale o superiore al 20%, allora il controllo passa alla fase S108 per caricare la batteria restituita 7a con l'energia della batteria di riserva di energia 31. If the residual charge level of the returned battery 7a is less than 60% in phase S106 illustrated in figure 4, then phase S107 decides whether the current time is in a time band of electricity consumption at night rate (from 22 pm to 8 am) or in a time slot that does not correspond to a night rate electricity consumption (from 8 am to 10 pm). If the current time is in the time slot corresponding to the night rate electricity consumption, then control passes to step S117 illustrated in Figure 5 where the returned battery 7a is charged with night rate electricity, which is economical. If the current time is in the time slot that does not correspond to the electricity consumption at night rate, then phase S108 determines a residual charge level of the energy reserve battery 31. If the residual charge level of the energy reserve battery 31 is equal to or greater than 20%, then the control passes to step S108 to charge the returned battery 7a with the energy of the energy reserve battery 31.
Nella fase S109, come nella fase S116, i commutatori selettori 43, 44, 45, 48 sono controllati in modo da caricare la batteria restituita 7a con l'energia contenuta nella batteria di riserva di energia 31 tramite il caricabatteria 41. Se il livello di carica residuo della batteria di riserva di energia 31 è inferiore al 20%, il controllo passa alla fase SU O. In step S109, as in step S116, the selector switches 43, 44, 45, 48 are controlled so as to charge the returned battery 7a with the energy contained in the energy reserve battery 31 by means of the battery charger 41. If the The remaining charge of the energy reserve battery 31 is less than 20%, the control passes to the phase UP O.
In questa forma di attuazione, come precedentemente descritto, se l'ora corrente per la ricarica della batteria restituita 7a rientra nella fascia oraria per il consumo elettrico a tariffa notturna, allora la batteria restituita 7a è caricata dall'alimentazione alternata attraverso il convertitore CA-CC 49, e se l'ora corrente per la ricarica della batteria restituita 7a rientra nella fascia oraria non corrispondente al consumo elettrico a tariffa notturna, allora la batteria restituita 7a è caricata dalla batteria di riserva di energia 31 che è stata caricata con energia elettrica a tariffa notturna. Di conseguenza, è possibile utilizzare efficacemente energia elettrica poco costosa per ricaricare la batteria restituita 7a. In this embodiment, as previously described, if the current time for recharging the returned battery 7a falls within the time band for night-rate electricity consumption, then the returned battery 7a is charged from the alternating power supply through the AC converter. CC 49, and if the current time for recharging the returned battery 7a falls within the time slot that does not correspond to the electricity consumption at night rate, then the returned battery 7a is charged by the energy reserve battery 31 which has been charged with electricity at night rate. As a result, inexpensive electricity can be used effectively to recharge the returned battery 7a.
Se la restituzione di una batteria non è rilevata nella fase S101, allora il controllo passa alla fase S131 che decide se vi è o meno una batteria in attesa 7b in inventario. Se vi é una batteria in attesa 7b in inventario, allora la fase S132 decide se il temporizzatore di modalità di attesa della batteria in attesa 7b in inventario è esaurito o meno. Se il temporizzatore di modalità di attesa della batteria in attesa 7b in inventario non è esaurito, allora il controllo ritorna alla fase S101 illustrata nella figura 4, altrimenti il controllo passa alla fase S133. If the return of a battery is not detected in step S101, then control passes to step S131 which decides whether or not there is a waiting battery 7b in inventory. If there is a waiting battery 7b in inventory, then step S132 decides whether the standby mode timer of the waiting battery 7b in inventory is exhausted or not. If the standby battery standby timer 7b in inventory is not exhausted, then control returns to step S101 illustrated in FIG. 4, otherwise control passes to step S133.
Nella fase S133, viene determinato un livello di carica residuo della batteria di riserva di energia 31. Se il livello di carica residuo della batteria di riserva di energia 31 è uguale o superiore al 20%, allora il controllo passa alla fase S135 per caricare la batteria in attesa 7b con l'energia della batteria di riserva di energia 31. Se il livello di carica residuo della batteria di riserva di energia 31 è inferiore al 20%, allora il controllo passa alla fase S134 per caricare la batteria in attesa 7b con l'energia dall'alimentazione alternata attraverso il convertitore CA-CC 49. In step S133, a residual charge level of the power reserve battery 31 is determined. If the residual charge level of the power reserve battery 31 is equal to or greater than 20%, then the control passes to step S135 to charge the standby battery 7b with the energy of the energy reserve battery 31. If the remaining charge level of the energy reserve battery 31 is less than 20%, then the control switches to step S134 to charge the standby battery 7b with the energy from the AC power supply through the AC-DC converter 49.
Nella fase S135, come illustrato nella figura 9, l'unità di commutazione di percorso di carica e scarica 46 controlla i commutatori selettori 43, 44, 45 e 48 in modo da collegare i morsetti di ingresso del caricabatteria 41 alla batteria di riserva di energia 31 attraverso il commutatore selettore 43, ed anche in modo da collegare i morsetti di uscita del caricabatteria 41 alla batteria in attesa 7b attraverso i commutatori selettori 44, 48. Come risultato, la batteria in attesa 7b è caricata con l'energia contenuta nella batteria di riserva di energia 31 tramite il caricabatteria 41. In step S135, as illustrated in Figure 9, the charge and discharge path switching unit 46 controls the selector switches 43, 44, 45 and 48 so as to connect the input terminals of the charger 41 to the backup battery 31 through the selector switch 43, and also so as to connect the output terminals of the charger 41 to the standby battery 7b through the selector switches 44, 48. As a result, the standby battery 7b is charged with the energy contained in the battery reserve power 31 via the charger 41.
Nella fase S134, il commutatore selettore 43 è collegato al convertitore CA-CC 49 sul lato dell'alimentazione alternata. Perciò, la batteria in attesa 7b è caricata con l'energia dell'alimentazione alternata attraverso il convertitore CA-CC 49 tramite il caricabatteria 41. In step S134, the selector switch 43 is connected to the AC-DC converter 49 on the AC power side. Therefore, the standby battery 7b is charged with the energy of the alternating supply through the AC-DC converter 49 via the battery charger 41.
Se la batteria restituita 7a deve essere scaricata secondo il procedimento di scarica di ravvivamento nella fase S105 illustrata nella figura 4, allora, nella fase S121 illustrata nella figura 7, l'unità di gestione scorte 334 decide se vi è o meno una batteria in attesa 7b disposta nella modalità di attesa nella fase S112. Se non vi è tale batteria in attesa 7b, allora viene determinato un livello di carica residuo della batteria di riserva di energia 31 sulla base di un valore rilevato dall'unità di rilevazione del livello di carica residuo della batteria di riserva di energia 333 nella fase S125. If the returned battery 7a is to be discharged according to the revitalizing discharge process in step S105 illustrated in Figure 4, then, in step S121 illustrated in Figure 7, the inventory management unit 334 decides whether or not there is a waiting battery. 7b arranged in the standby mode in step S112. If there is no such waiting battery 7b, then a residual charge level of the energy reserve battery 31 is determined on the basis of a value detected by the residual charge level detection unit of the energy reserve battery 333 in step S125.
Se il livello di carica residuo della batteria di riserva di energia 31 è uguale o superiore al 90%, allora l'unità di commutazione di percorso di carica e scarica 46 alimenta l'unità di ravvivamento 47 per scaricare in modo forzato la batteria restituita 7a secondo il procedimento di scarica di ravvivamento nella fase S127. Se il livello di carica residuo della batteria di riserva di energia 31 è inferiore al 90%, allora l'unità di commutazione di percorso di carica e scarica 46 controlla i commutatori selettori 43, 44, 45, 48 in modo da collegare i morsetti di uscita del caricabatteria 41 alla batteria di riserva di energia 31 attraverso il commutatore selettore 44, ed anche in modo da collegare i morsetti di ingresso del caricabatteria 41 alla batteria restituita 7a attraverso i commutatori selettori 45, 48, come illustrato nella figura 10.Come risultato, il caricabatteria 41 scarica la batteria restituita 7a fino ad eliminare un suo effetto di memoria, e carica la batteria di riserva di energia 31 con l'energia scaricata dalla batteria restituita 7a. If the remaining charge level of the reserve battery 31 is equal to or greater than 90%, then the charge and discharge path switching unit 46 supplies the revitalizer 47 to force discharging the returned battery 7a according to the method of refreshing discharge in step S127. If the remaining charge level of the reserve battery 31 is less than 90%, then the charge and discharge path switching unit 46 controls the selector switches 43, 44, 45, 48 so as to connect the output of the charger 41 to the backup battery 31 through the selector switch 44, and also so as to connect the input terminals of the charger 41 to the returned battery 7a through the selector switches 45, 48, as illustrated in Figure 10. , the battery charger 41 discharges the returned battery 7a until a memory effect thereof is eliminated, and charges the energy reserve battery 31 with the energy discharged from the returned battery 7a.
Se vi è una batteria in attesa 7b in inventario nella fase S121, allora l'unità di commutazione di percorso di carica e scarica 46 controlla i commutatori selettori 43, 44, 45, 48 in modo da collegare la batteria restituita 7a ai morsetti di ingresso del caricabatteria 42, ed anche in modo da collegare i morsetti di uscita del caricabatteria 42 alla batteria in attesa 7b, come illustrato nella figura 11. Come risultato, il caricabatteria 42 scarica la batteria restituita 7a fino ad eliminare un suo effetto di memoria, e carica la batteria in attesa 7b con l'energia scaricata dalla batteria restituita 7a. If there is a waiting battery 7b in inventory in step S121, then the charge and discharge path switching unit 46 controls the selector switches 43, 44, 45, 48 so as to connect the returned battery 7a to the input terminals of the battery charger 42, and also so as to connect the output terminals of the battery charger 42 to the waiting battery 7b, as illustrated in Figure 11. As a result, the battery charger 42 discharges the returned battery 7a until its memory effect is eliminated, and charges the waiting battery 7b with the discharged energy from the returned battery 7a.
In accordo con la forma di attuazione illustrativa, come precedentemente descritto, quando la batteria restituita 7a è scaricata fino ad eliminare un suo effetto di memoria, l'energia di scarica è alimentata per caricare altri dispositivi accumulatori di energia comprendenti la batteria in attesa 7b e la batteria di riserva di energia 31. Perciò, eventuale energia residua accumulata nella batteria restituita può essere efficacemente utilizzata. In accordance with the illustrative embodiment, as described above, when the returned battery 7a is discharged to the point of eliminating a memory effect thereof, the discharge energy is supplied to charge other energy storage devices comprising the waiting battery 7b and the backup battery 31. Therefore, any residual energy accumulated in the returned battery can be effectively used.
La presente invenzione fornisce i seguenti effetti : The present invention provides the following effects:
(1) Quando una batteria restituita è scaricata fino ad eliminare un suo effetto di memoria, l'energia di scarica è alimentata per caricare altri dispositivi accumulatori di energia comprendenti un'altra batteria usata (batteria in attesa) ed una batteria di riserva di energia. Perciò, eventuale energia residua accumulata nella batteria restituita può essere efficacemente utilizzata. (1) When a returned battery is discharged until its memory effect is eliminated, the discharge energy is supplied to charge other energy storage devices including another used battery (standby battery) and an energy reserve battery. . Therefore, any residual energy accumulated in the returned battery can be effectively used.
(2) Se il numero di batterie noleggiabili completamente cariche in inventario è grande, allora una batteria restituita non è immediatamente caricata,ma disposta nella modalità di attesa, ed è caricata in seguito con energia di scarica da una batteria successivamente restituita.Di conseguenza, si evita che il sistema di sostituzione di batterie raggiunga una condizione in cui non potrebbe più noleggiare batterie a causa di una carenza di batterie noleggiabili, e tale sistema può quindi utilizzare in modo efficiente l'energia elettrica. (2) If the number of fully charged rentable batteries in inventory is large, then a returned battery is not immediately charged, but placed in standby mode, and is subsequently charged with discharge energy from a subsequently returned battery. it prevents the battery replacement system from reaching a condition where it could no longer rent batteries due to a shortage of rentable batteries, and the system can therefore use electricity efficiently.
(3) Se il livello di carica residuo di una batteria restituita è relativamente grande ed il numero di batterie noleggiabili completamente cariche in inventario è piccolo, allora la batteria restituita è immediatamente caricata. Perciò, è possibile evitare una carenza di batterie noleggiabili in un breve periodo di tempo. (3) If the remaining charge level of a returned battery is relatively large and the number of fully charged rental batteries in inventory is small, then the returned battery is immediately charged. Therefore, a shortage of rentable batteries can be avoided in a short period of time.
(4) Se l'ora corrente per la ricarica di una batteria restituita rientra nella fascia oraria per il consumo elettrico a tariffa notturna, allora la batteria restituita è caricata direttamente dall'alimentazione alternata attraverso il convertitore CA-CO, e se l'ora corrente per la ricarica della batteria restituita rientra nella fascia oraria non corrispondente al consumo elettrico a tariffa notturna, allora la batteria restituita è caricata dalla batteria di riserva di energia che è stata caricata in precedenza con energia elettrica a tariffa notturna. Di conseguenza, è possibile utilizzare efficacemente energia elettrica poco costosa per caricare la batteria restituita. (4) If the current time for recharging a returned battery falls within the time slot for night-rate electricity consumption, then the returned battery is charged directly from AC power through the AC-CO converter, and if the time current for recharging the returned battery falls within the time slot that does not correspond to the electricity consumption at night rate, then the returned battery is charged by the energy reserve battery that was previously charged with electricity at night rate. As a result, inexpensive electricity can be used effectively to charge the returned battery.
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