MX2014006457A - Caja de baterias controlada. - Google Patents

Caja de baterias controlada.

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Abstract

Un recipiente para pilas (165) para el control de la temperatura de las pilas consiste en una caja (165H, 165C) consiste en un recinto para recibir una pila (64), en donde al menos una parte de la caja contiene un material aislante térmico para aislar el interior del recinto contra la temperatura ambiente. El recipiente para pilas 165 además contiene un elemento para el control de la temperatura (170, 172) colocado dentro del recinto, en donde el elemento para el control de la temperatura reduce la tasa de transferencia de calor entre el ambiente y el interior del recinto. El elemento para el control de la temperatura contiene un elemento de control activo de temperatura (185). El recipiente para pilas (165) además contiene una unidad de control (60) que en respuesta a una señal que indique la temperatura de la pila controla al elemento de control de temperatura activo (185) para reducir la tasa de transferencia de calor entre el ambiente y el interior del recinto.

Description

CAJA DE BATERÍAS CONTROLADA REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama el beneficio de prioridad de la Solicitud de Patente Provisional EUA Serie Número 61/565,428 presentada en Noviembre 30, 2011, incorporada a la presente para referencia en su totalidad.
ANTECEDENTE DE LA INVENCIÓN Campo de la Invención La presente invención en general se refiere a cajas para pilas (baterías) y, en particular, a cajas para pilas controladas para compuertas de elevador.
Descripción de la Técnica Relacionada Los elevadores como pueden ser compuertas de elevador comúnmente están montados en una estructura como puede ser una abertura en la parte posterior de un vehículo para elevar cargas útiles en una plataforma de elevación desde un nivel (por ejemplo, nivel del suelo) hasta otro nivel (por ejemplo, la plataforma del vehículo) , o viceversa. Un tipo de compuerta del elevador emplea articulaciones para mantener la plataforma de elevación en un plano horizontal a través del intervalo de elevación. La plataforma de elevación está unida a las articulaciones mediante miembros sobre pivote, lo cual permite que la plataforma de elevación pueda girar. Cuando está en la posición vertical, la operación del mecanismo de elevación gira la plataforma de elevación hacia una posición replegada, invertida debajo del chasis del vehículo.
Actuador hidráulicos, motores de la bomba de líquido hidráulico, actuadores eléctricos, etc., se utilizan para proporcionar la fuerza de elevación para mover la plataforma de elevación. Para controlar el movimiento de la plataforma de elevación, los conmutadores están conectados a los actuadores para controlar el movimiento del elevador mediante un operador que interactúa con los conmutadores de palanca.
Los actuadores y motores eléctricos comúnmente están alimentados por energía eléctrica proporcionada por fuentes de energía como pueden ser pilas (por ejemplo, pilas DC utilizadas en vehículos) . Esas pilas en general son pilas dedicadas para la operación de la compuerta del elevador y están colocadas en alojamientos conocidos como cajas para pilas.
Las cajas para pilas de la compuerta del elevador comúnmente están construidas de hojas metálicas soldadas para recibir una o más pilas e instaladas en la parte baja del chasis del vehículo (por ejemplo, camión, remolque) al cual está montada la compuerta del elevador. Las pilas para la operación de las compuertas del elevador están almacenadas en esas cajas para pilas. Debido a que el lugar de la caja de la pila está sometido a diversas temperaturas ambiente, esas cajas para pilas afectan dramáticamente el rendimiento de la pila, tiempos de corrida, tiempos de carga, y vida de la pila. Diferentes temperaturas también afectan las tasas de reacción química interna de las pilas, resistencia interna, y eficiencia.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En una modalidad la presente invención proporciona una caja para pilas controlada para mantener las pilas de la compuerta del elevador en ella dentro de las temperaturas de operación deseadas. En una modalidad la presente invención consiste en un recipiente para pilas para el control de la temperatura de las pilas, que consiste en un alojamiento que incluye un recinto para recibir una pila, en donde al menos una parte del alojamiento contiene un material aislante térmico para aislar el interior del recinto contra la temperatura ambiente. El recipiente para pilas además incluye un elemento para el control de la temperatura colocado dentro del recinto, en donde el elemento para el control de temperatura reduce la tasa de transferencia de calor entre la temperatura ambiente y el interior del recinto.
En una modalidad, el elemento para el control de temperatura contiene un elemento para el control pasivo de temperatura. En una modalidad, el elemento para el control de temperatura contiene un elemento para el control activo de temperatura. En una modalidad, el elemento para el control de temperatura contiene un elemento para el control pasivo de temperatura y un elemento para el control activo de temperatura.
En una modalidad, la presente invención proporciona un controlador que, en respuesta a una señal que indique la temperatura de la pila, controla el elemento para el control activo de temperatura para reducir la tasa de transferencia de calor entre el ambiente y el interior del recinto para mantener la temperatura de la pila dentro de un intervalo de temperatura seleccionado.
En una modalidad, la presente invención proporciona un controlador, en donde en respuesta a una primera señal que indique la temperatura de la pila y una segunda señal que representa el voltaje (tensión) de la pila, el controlador controla el elemento para el control activo de temperatura para mantener la temperatura de la pila dentro de un intervalo de temperatura seleccionado para el estado de operación esencialmente óptimo de la pila para alimentar una carga eléctrica.
En una modalidad, la presente invención proporciona un controlador que contiene un circuito comparador de temperatura que compara una señal que indique la temperatura de la pila con una señal que indique un punto de ajuste de la temperatura para detectar una diferencia en temperatura entre ellas. Con base en la diferencia detectada, el controlador controla el elemento para el control activo de temperatura para reducir la diferencia en temperatura.
En una modalidad, el controlador además contiene un circuito comparador de voltaje que compara una señal que indique el voltaje de la pila con una señal que indique un punto de ajuste del voltaje, para detectar un estado de carga de la pila. El controlador controla el elemento para el control activo de temperatura para reducir la diferencia en temperatura además con base en el estado de carga detectado de la pila.
En una modalidad, la presente invención proporciona un sistema de la compuerta del elevador que consiste en un montaje de la compuerta del elevador que incluye una plataforma de elevación acoplada a un mecanismo de articulación y un actuador para mover la plataforma de elevación a través del mecanismo de articulación. El sistema de la compuerta del elevador además contiene una pila para alimentar el actuador para mover la plataforma de elevación. El sistema de la compuerta del elevador además contiene un recipiente para pilas para alojar esa pila, el recipiente para pilas incluye un recinto para recibir la pila, en donde al menos una parte del alojamiento contiene un material aislante térmico para aislar el interior del recinto contra la temperatura ambiente. El sistema de la compuerta del elevador además contiene un elemento para el control de la temperatura colocado dentro del recinto, en donde el elemento para el control de temperatura reduce la tasa de transferencia de calor entre el ambiente y el interior del recinto.
En una modalidad, el elemento para el control de temperatura contiene un elemento para el control activo de temperatura. En una modalidad, el sistema de la compuerta del elevador además incluye un controlador que contiene un circuito comparador de temperatura que compara una señal que indica la temperatura de la pila con una señal que indique un punto de ajuste de la temperatura para detectar una diferencia en temperatura entre ellas. Con base en la diferencia detectada, el controlador controla el elemento para el control activo de temperatura para reducir la diferencia en temperatura.
En una modalidad, el controlador además contiene un circuito comparador de voltaje que compara una señal que indique el voltaje de la pila con una señal que indique un punto de ajuste del voltaje para detectar un estado de carga de la pila. El controlador controla el elemento para el control activo de temperatura para reducir la diferencia en temperatura además con base en el estado de carga detectado de la pila.
Estas y otras características, aspectos, y ventajas de la presente invención se entenderán con referencia a la siguiente descripción, reivindicaciones anexas, y figuras acompañantes.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIG. 1 muestra un sistema de elevación ejemplar que consiste en un montaje de la compuerta del elevador y el sistema de alimentación, de acuerdo con una modalidad de la invención.
La FIG. 2 muestra una vista en perspectiva de una caja para pilas controlada en la FIG. 1, de acuerdo con una modalidad de la invención.
La FIG. 3 muestra detalles de una sección A de la caja de pilas controlada como se indica en la FIG. 2, de acuerdo con una modalidad de la invención.
La FIG. 4 muestra un diagrama de bloque esquemático de un circuito de control de temperatura para la caja de pilas, de acuerdo con una modalidad de la invención.
La FIG. 5 muestra un diagrama de bloque ejemplar de un circuito de control de temperatura para una caja de pilas con un elemento para el control activo de temperatura que consiste en un elemento térmico resistivo, de acuerdo con una modalidad de la invención.
La FIG. 6 muestra una ejecución del circuito ejemplar de un controlador de temperatura en la FIG. 5, de acuerdo con una modalidad de la invención.
La FIG. 7 muestra un diagrama de bloque ejemplar de un circuito de control de temperatura para una caja de pilas y un elemento para el control activo de temperatura que consiste en un elemento termoeléctrico, de acuerdo con una modalidad de la invención.
La FIG. 8 muestra una ejecución del circuito ejemplar de un controlador de temperatura en la FIG. 7, de acuerdo con una modalidad de la invención.
La FIG. 9 representa una representación gráfica ejemplar del efecto total de las temperaturas sobre una pila en términos de vida y capacidad de la pila contra la temperatura ambiente que rodea la pila.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La siguiente descripción se hace con el propósito de ilustrar los principios generales de la invención y no significa que limite los conceptos de la inventiva reclamados en la presente. Además, las características particulares descritas en la presente se pueden utilizar en combinación con otras características descritas en cada una de las diversas combinaciones y permutaciones posibles. A menos que específicamente se defina de otro modo en la presente, a todos los términos se les dará su más amplia interpretación posible que incluye los significados implicados de la especificación así como los significados entendidos por los expertos en la técnica y/o como los definen los diccionarios, tratados, etcétera.
La presente invención se refiere a un sistema de recipiente para pilas. En una modalidad la presente invención consiste en un recipiente para pilas para el control de la temperatura de las pilas, que consiste en un alojamiento que incluye un recinto para recibir una pila, en donde al menos una parte del alojamiento contiene un material aislante térmico para aislar el interior del recinto contra la temperatura ambiente. El recipiente para pilas además incluye un elemento para el control de la temperatura colocado dentro del recinto, en donde el elemento para el control de temperatura reduce la tasa de transferencia de calor entre el ambiente y el interior del recinto.
En una modalidad, el elemento para el control de temperatura contiene un elemento para el control pasivo de temperatura. En una modalidad, el elemento para el control de temperatura contiene un elemento para el control activo de temperatura. En una modalidad, el elemento para el control de temperatura contiene un elemento para el control pasivo de temperatura y un elemento para el control activo de temperatura.
En una modalidad, la presente invención proporciona un controlador que, en respuesta a una señal que indique la temperatura de la pila, controla el elemento para el control activo de temperatura para reducir la tasa de transferencia de calor entre el ambiente y el interior del recinto para mantener la temperatura de la pila dentro de un intervalo de temperatura seleccionado .
En una modalidad, la presente invención proporciona un controlador, en donde en respuesta a una primera señal que indique la temperatura de la pila y una segunda señal que representa el voltaje de la pila, el controlador controla el elemento para el control activo de temperatura para mantener la temperatura de la pila dentro de un intervalo de temperatura seleccionado para el estado de operación esencialmente óptimo de la pila para alimentar una carga eléctrica.
En una modalidad, la presente invención proporciona un controlador que contiene un circuito comparador de temperatura que compara una señal que indique la temperatura de la pila con una señal que indique un punto de ajuste de la temperatura para detectar una diferencia en temperatura entre ellas. Con base en la diferencia detectada, el controlador controla el elemento para el control activo de temperatura para reducir la diferencia de la temperatura.
En una modalidad, el controlador además contiene un circuito comparador de voltaje que compara una señal que indique el voltaje de la pila con una señal que indique un punto de ajuste del voltaje para detectar un estado de carga de la pila. El controlador controla el elemento para el control activo de temperatura para reducir la diferencia de temperatura además con base en el estado de carga detectado de la pila.
Una de las aplicaciones del recipiente para pilas es para compuertas de elevador porque se requiere amperaje en el drenado más elevado para un motor de la bomba de la compuerta del elevador. Cuando las pilas están totalmente cargadas y utilizadas en temperaturas bajas, su capacidad de amperaje cae debajo del índice especificado del fabricante. Por ejemplo, una pila cargada totalmente al 100% a 25°C (77°F) con capacidad nominal de 75Ahr presenta una capacidad nominal reducida (abajo de 33Ahr) cuando la temperatura cae a -4°F. Más aún, cuando las pilas no están totalmente cargadas, sus electrolitos se congelarán en un punto de congelación inferior como se muestra en La Tabla 1 más adelante. De este modo, se requiere más tiempo para cargar las pilas en clima frío.
Tabla 1 Como se muestra en la Tabla 1 arriba, la capacidad de la pila de la compuerta del elevador y el tiempo de carga son afectados por la temperatura.
En una modalidad, la presente invención proporciona un sistema de la compuerta del elevador que consiste en un montaje de la compuerta del elevador que incluye una plataforma de elevación acoplada a un mecanismo de articulación y un actuador para mover la plataforma de elevación a través del mecanismo de articulación. El sistema de la compuerta del elevador además contiene una pila para alimentar el actuador para mover la plataforma de elevación. El sistema de la compuerta del elevador además contiene un recipiente para pilas para alojar esa pila, el recipiente para pilas incluye un recinto para recibir la pila, en donde al menos una parte del alojamiento contiene un material aislante térmico para aislar el interior del recinto contra la temperatura ambiente. El sistema de la compuerta del elevador además contiene un elemento para el control de la temperatura colocado dentro del recinto, en donde el elemento para el control de temperatura reduce la tasa de transferencia de calor entre el ambiente y el interior del recinto.
En una modalidad, el elemento para el control de temperatura contiene un elemento para el control activo de temperatura. En una modalidad, el sistema de la compuerta del elevador además incluye un controlador que contiene un circuito comparador de temperatura que compara una señal que indica la temperatura de la pila con una señal que indica un punto de ajuste de la temperatura para detectar una diferencia en temperatura entre ellas. Con base en la diferencia detectada, el controlador controla el elemento para el control activo de temperatura para reducir la diferencia en temperatura.
En una modalidad, el controlador además contiene un circuito comparador de voltaje que compara una señal que indica el voltaje de la pila con una señal que indica un punto de ajuste del voltaje para detectar un estado de carga de la pila. El controlador controla el elemento para el control activo de temperatura para reducir la diferencia en temperatura además con base en el estado de carga detectado de la pila.
La FIG. 1 muestra un sistema de elevación ejemplar 100 que consiste en un montaje de la compuerta del elevador 101 y el sistema de alimentación 141, de acuerdo con una modalidad de la invención. El montaje de la compuerta del elevador 101 está unido a un vehículo (plataforma de camión, se muestra parcialmente) e incluye una plataforma 142 (se muestra en una posición sin doblar y descendida) acoplada a un bastidor de soporte 143 a través de una articulación de elevación 144, en donde la plataforma 142 es capaz de ser movida (descendida/elevada) por un actuador hidráulico 111A a través de la articulación de elevación 144.
En esta modalidad, el sistema de alimentación 141 contiene un motor de la bomba eléctrica 65 acoplado a una bomba hidráulica 116 por un acoplador 116B para accionar directamente la bomba 116. El acoplador 116B puede consistir en un eje rotatorio conectado entre el cigüeñal del motor 65 y la bomba 116 o puede consistir en un acoplamiento viscoso, etc. La acción de bombeo de la bomba 116 dirige el líquido hidráulico desde el depósito 116A al colector 117, y el líquido hidráulico desde el colector 117 fluye al actuador hidráulico 111A utilizando tubería/tubos.
Un teclado numérico 56 incluye la interfaz que puede operar un usuario como pueden ser botones, palancas, etc., para recibir los comandos del operador para operar la compuerta del elevador (por ejemplo, descender/elevar plataforma, desplegar/replegar compuerta del elevador). El teclado numérico 56 también puede incluir dispositivos de presentación (y puede incluir dispositivos de audio) para proporcionar al operador información acerca de una o más de las compuertas del elevador, el sistema actuador, el sistema de alimentación, etc. Los comandos del operador del teclado numérico 56 son procesador por un controlador principal 50 para controlar la operación de la compuerta del elevador 101.
En una modalidad, el controlador principal 50 funciona para asegurar que el sistema de alimentación (por ejemplo, el motor de la bomba y el sistema actuador) opera en una forma para proporcionar el nivel adecuado de energía (como puede ser energía eléctrica) a la compuerta del elevador como es demandada por la operación del montaje de la compuerta del elevador 101 por un operador. El controlador principal 50 controla la operación de la compuerta del elevador con base en ciertos parámetros operativos del montaje de la compuerta del elevador 101. Por ejemplo, después de alimentarlo, los datos del sensor son obtenidos por el controlador 50. Los datos del sensor pueden incluir, por ejemplo, voltajes de suministro de energía de una pila 64, corriente eléctrica, ciclo de la operación del elevador, y carga en el elevador, etcétera.
En un ejemplo, el motor eléctrico 65 se puede instalar en un alojamiento montado en un bastidor del vehículo (por ejemplo, debajo de la plataforma del vehículo) cerca del sistema hidráulico y acoplado al motor de la bomba 65 para accionar la bomba 116 (por ejemplo, a través de un eje, acoplamiento viscoso, etc.) . El controlador principal 50 se puede colocar en una caja de la bomba con el motor de la bomba 65 y la bomba hidráulica 116, y conectado .a diversos sensores, el motor de la bomba 65, válvulas, el teclado numérico de la compuerta del elevador 56, etc. El controlador principal 50 también puede estar colocado en cualquier parte del vehículo, y conectado a diversos sensores, el motor de la bomba 65, las válvulas, el teclado numérico de la compuerta del elevador 56, etcétera.
En una modalidad, el sistema de la compuerta del elevador 100 además incluye un recipiente para pilas que consiste en una caja para pilas controlada 165 que aloja un suministro de energía DC para el sistema de la compuerta del elevador. En una modalidad, el suministro de energía DC contiene una o más pilas 64 que proporcionan energía eléctrica para la operación del montaje de la compuerta del elevador 101 como se describe antes. En una modalidad de la invención, la caja de pilas controlada 165 proporciona una barrera contra la temperatura ambiente para la pila 64. En otra modalidad, la caja de pilas controlada mantiene activamente la temperatura de la pila en un intervalo deseado.
En una modalidad, la caja de pilas controlada 165 proporciona acondicionamiento de la temperatura de la pila importante para la operación de la compuerta de elevación, de modo que las pilas permanecen cargadas de forma eficiente y adecuada para su uso. La caja de pilas controlada 165 elimina los métodos complejos para cargar las pilas en temperaturas bajas (por ejemplo, aumentando el voltaje de carga a las pilas) . La caja de pilas controlada 165 proporciona control de temperatura para las pilas almacenadas en ella, de modo que la capacidad de la pila permanece alta.
En una modalidad, la caja de pilas controlada 165 incluye uno o más elementos de control de temperatura que consiste en uno o más elementos de control pasivo de temperatura y/o uno o más elementos de control activo de temperatura .
La FIG. 2 muestra una vista en perspectiva de una modalidad de la caja de pilas controlada 165, de acuerdo con la presente invención, con porciones cortadas que revelan la estructura y componentes de la caja de pilas controlada 165. La caja de pilas controlada 165 contiene un alojamiento esencialmente rectangular 165H que tiene cuatro paredes laterales y una pared Pase, y una cubierta 165C que está unida de manera que se pueda separar al alojamiento 165H. El alojamiento 165H y la cubierta 165C juntos proporcionan un recinto para alojar una o más pilas 64 en ella.
En una modalidad de la invención, el alojamiento 165H y la cubierta 165C están hechos de material de baja conductividad térmica como pueden ser plásticos, para actuar como un aislante asi como una barrera contra los elementos climáticos. Una caja de pilas 165 hecha de material plástico funciona como una primera barrera contra la temperatura ambiente (por ejemplo, calor o frío) . En comparación, una caja de pilas de acero tiene una conductividad térmica en unidades de watts por metro Kelvin de 52W/mK - 54 /mK, considerando que una caja de pilas de plástico tiene una conductividad térmica en unidades de watts por metro Kelvin de 0.19W/mK - 0.51 W/mK.
La FIG. 3 muestra detalles de una sección A de la caja de pilas controlada 165 como se indica en la FIG. 2. Como se muestra, la caja de pilas controlada 165 además contiene múltiples barras de soporte planas, alargadas 167 que están colocadas en paralelo y separadas entre si en un plano, proporcionando un mecanismo de soporte rígido para soportar el peso de una o más pilas 64.
La caja de pilas controlada 165 además contiene una placa de acero esencialmente rectangular y plana 168 separada de las barras de soporte 167 por uno o más separadores 169 (por ejemplo, roldanas cilindricas) colocados entre al menos una de las barras de soporte 167 y la placa de acero 168 en las esquinas de estos, como se muestra. En una ejecución, las barras de soporte 167 están hechas de barras de acero y se utilizan para distribuir el peso de la pila y todo el otro montaje de forma uniforme en la caja de pilas 165.
La caja de pilas controlada 165 además contiene una placa de aluminio esencialmente plana 171 separada de la placa de acero 168 por uno o más separadores 169 (por ejemplo, roldanas cilindricas) colocados entre la placa de acero 168 y la placa de aluminio 171 en las esquinas de estos.
La placa de acero 168 sostiene todas las pilas 64 en su lugar y proporciona una superficie de nivel plano para el elemento para el control 170 y las pilas 64. La placa de aluminio se utiliza para transferir calor de forma uniforme a las pilas y trabaja como barrera de choque para el elemento para el control de temperatura 170.
En una modalidad de la invención, la caja de pilas controlada 165 además contiene un elemento para el control de la temperatura 170 colocado (es decir, "intercalado") entre la placa de acero 168 y la placa de aluminio 171. En una modalidad, el elemento para el control de temperatura 170 es esencialmente plano y de las mismas dimensiones del plano de la placa de acero 168 y la placa de aluminio 171.
Como se muestra en la FIG. 3, un separador en la parte alta 169 se utiliza para alinear el elemento para el control de temperatura 170 en su lugar y para impedir el apriete excesivo en el elemento para el control de temperatura 170. Un separador inferior 169 se utiliza para llevar al mínimo la transferencia de calor de la placa de acero 168 a las placas de soporte 167. En una modalidad, el elemento para el control de temperatura 170 se hace de material de caucho.
En una modalidad de la invención, la caja de pilas controlada 165 además contiene un elemento para el control de la temperatura 172 (FIG. 2) que rodea las pilas 64 a lo largo del interior de las paredes de la caja de pilas 165. En el ejemplo que se muestra en la FIG. 2, el elemento para el control 172 es plano y está colocado en la caja de pilas 165 a lo largo del interior de las paredes de la caja de pilas 165 para rodear las pilas 64.
Durante el uso de la caja de pilas controlada 165, cada pila 64 está colocada en el alojamiento 165H sobre la placa de aluminio 171, en donde el elemento para el control de temperatura 170 está situado debajo de la pila 64, y el elemento para el control de temperatura 172 rodea la pila 64 dentro del alojamiento 165H.
En una modalidad de la invención, únicamente el elemento para el control de temperatura 170 está presente en la caja de pilas 165. En otra modalidad de la invención, únicamente el elemento para el control de temperatura 172 está presente en la caja de pilas 165. En otra modalidad de la invención ambos elementos de control de temperatura 170 y 172 están presentes en la caja de pilas 165, en donde los elementos para el control de temperatura 170 y 172 en combinación proporcionan un revestimiento para las pilas 64 desde abajo y los lados, respectivamente.
En una modalidad de la invención, la caja de pilas controlada 165 incluye uno o más elementos de control pasivo de temperatura y/o uno o más elementos de control activo de temperatura. Por ejemplo, en una ejecución, el elemento para el control de temperatura 170 contiene un elemento para el control pasivo de temperatura que incluye material de baja conductividad térmica para actuar como un aislante térmico.
En otra ejecución, el elemento para el control de temperatura 172 contiene un elemento para el control pasivo de temperatura que incluye material jde baja conductividad térmica para actuar como un aislante térmico. En una ejecución, el elemento para el control de temperatura 172 contiene una envoltura aislante pasiva para rodear las pilas, para retener los puntos de ajuste de temperaturas deseados en la caja de pilas 165.
En una modalidad de la invención, el elemento para el control de temperatura 170 contiene un elemento para el control activo de temperatura, y el elemento para el control de temperatura 172 contiene un elemento para el control pasivo de temperatura.
En otra modalidad de la invención, el elemento para el control de temperatura 172 contiene un elemento para el control activo de temperatura, y el elemento para el control de temperatura 170 contiene un elemento para el control pasivo de temperatura.
En otra modalidad de la invención, el elemento para el control de temperatura 170 contiene un elemento para el control activo de temperatura, y el elemento para el control de temperatura 172 contiene un elemento para el control activo de temperatura.
Además, la cubierta 165C puede tener una unidad de control activo o pasivo de temperatura de frente a las pilas 64.
De acuerdo con las modalidades de la invención, un elemento para el control pasivo de temperatura contiene material de envoltura aislante (aislante térmico) colocado dentro de la caja de pilas 165. El elemento para el control pasivo de temperatura se proporciona como una segunda barrera contra la temperatura ambiente para retener las temperaturas deseadas alrededor de las pilas 64 dentro de la caja de pilas 165. En un ejemplo, el elemento para el control pasivo de temperatura contiene material aislante construido de compuestos resistentes al ácido, con un espesor de aproximadamente 0.25 pulgadas (0.635 cm) . Otros aislantes y espesores se pueden utilizar para reducir la transferencia de calor entre el interior de la caja de pilas 165 y el entorno exterior de la caja de pilas 165, como se describe en la presente de acuerdo con las modalidades de la invención.
De acuerdo con una modalidad de la invención, un elemento para el control activo de temperatura contiene un elemento calefactor. Un elemento calefactor ejemplar contiene una almohadilla térmica eléctrica con un elemento calefactor en ella, en donde la almohadilla es de aproximadamente 0.25 pulgadas (0.635 cm) de espesor. Otras almohadillas térmicas y espesores se pueden utilizar para reducir la transferencia de calor entre el interior de la caja de pilas 165 y el entorno exterior de la caja de pilas 165, como se describe en la presente de acuerdo con las modalidades de la invención.
De acuerdo con otra modalidad de la invención, un elemento para el control activo de temperatura contiene un dispositivo calefactor/enfriador termoeléctrico. En una modalidad, un dispositivo calefactor/enfriador termoeléctrico contiene una almohadilla termoeléctrica de aproximadamente 1.25 pulgadas (3.175 cm) de espesor. La almohadilla termoeléctrica incluye un disipador de calor extendido fuera a través del montaje de la caja de pilas desde el fondo. Otros elementos de control activo de temperatura y espesores se pueden utilizar para reducir la transferencia de calor entre el interior de la caja de pilas 165 y el entorno exterior de la caja de pilas 165, como se describe en la presente de acuerdo con las modalidades de la invención.
Para un elemento para el control activo de temperatura, el sistema de alimentación 141 además contiene un controlador de temperatura que mantiene de forma activa la temperatura dentro de la caja de pilas controlada 165 controlando a elección la operación de cada elemento para el control activo de temperatura para la caja de pilas controlada 165. En una modalidad de la invención, en respuesta a una señal de un sensor de temperatura que indique la temperatura de la pila, el controlador de temperatura controla el elemento para el control activo de temperatura para generar un efecto calefactor o enfriador como se necesite, para reducir la tasa de transferencia de calor entre el ambiente y el interior del recinto, manteniendo con esto la temperatura de la pila dentro de un intervalo de temperatura seleccionado. El controlador de temperatura se puede colocar dentro de la caja de pilas 165.
La FIG. 4 muestra un diagrama de bloque esquemático de un circuito de control de temperatura 180 para la caja de pilas 165, de acuerdo con una modalidad de la invención. El circuito de control de temperatura 180 contiene un controlador de temperatura 60 como se describe y un elemento para el control activo de temperatura 185. En una modalidad de la invención, el elemento para el control de temperatura 170 contiene el elemento para el control activo de temperatura 185. En una modalidad de la invención, el elemento para el control de temperatura 172 contiene el elemento para el control activo de temperatura 185.
En una modalidad de la invención, el elemento para el control activo de temperatura 185 contiene un elemento calefactor eléctrico como se describe, en donde cuando es activado por el controlador 60, el elemento calefactor genera calor para aumentar la temperatura dentro de la caja de pilas 165. En una modalidad, el elemento para el control activo de temperatura 185 contiene un dispositivo/elemento termoeléctrico, que, cuando es activado por el controlador 60, puede aumentar o disminuir la temperatura dentro de la caja de pilas 165. El dispositivo termoeléctrico aumenta la temperatura dentro de la caja de pilas 165 generando calor como lo señale el controlador 60. El dispositivo termoeléctrico disminuye la temperatura dentro de la caja de pilas 165 proporcionando enfriamiento (por ejemplo, disipando el calor) como lo señale el controlador 60.
El elemento para el control activo de temperatura 185 está controlado por el controlador de temperatura 60 con base en las señales de uno o más sensores de temperatura 181. En una modalidad, un sensor temperatura ambiente 181 está colocado en la caja de pilas 165 para proporcionar al controlador de temperatura 60 informaciones de retroalimentación de temperatura en tiempo real indicativa de la temperatura de una pila 64 dentro de la caja de pilas 165. En una modalidad preferida de la invención, el sensor de temperatura 181 está colocado en la caja de pilas 165 de tal forma que proporciona información de retroalimentación de temperatura en tiempo real indicativa de la temperatura de una pila 64 dentro de la caja del controlador 165.
En una modalidad de la invención, el controlador de temperatura 60 incluye un circuito controlador de derivada proporcional integral (PID) que consiste en un controlador de retroalimentación que calcula un valor de error como la diferencia entre la temperatura medida por el sensor de temperatura 181 y un punto de ajuste de temperatura deseado para el interior de la caja de pilas (o preferiblemente un punto de ajuste de temperatura deseada para la pila, como puede ser de aproximadamente 25°C) . El controlador 60 intenta llevar al mínimo el valor de error ajustando las entradas de control al elemento para el control activo de temperatura 185 para cambiar la temperatura en la caja de control 165 mediante la transferencia de calor.
La FIG. 5 muestra un diagrama de bloque ejemplar del circuito de control de temperatura 180 en donde el elemento para el control activo de temperatura 185 contiene un elemento calefactor resistivo, de acuerdo con una modalidad de la invención. La FIG. 6 muestra un esquema del circuito de una ejecución ejemplar del controlador de temperatura 60 de la FIG. 5, de acuerdo con una modalidad de la invención. Refiriéndonos a la FIG. 5 junto con la FIG. 6, un alternador del motor de un vehículo 1 normalmente suministra energía eléctrica para cargar las pilas conectadas de la compuerta del elevador 64. En una modalidad, también se puede utilizar una fuente del cargador de pilas 3 como una energía externa AC para cargar las pilas 64 cuando la compuerta del elevador está inactiva (por ejemplo, replegada), lo que mantiene las pilas 64 totalmente cargadas para la condición de ajuste de temperatura óptima.
Un módulo eléctrico de elevación hidráulica 4 contiene los solenoides de la válvula eléctrica, solenoide de arranque, y motor eléctrico para la compuerta del elevador. El sensor de temperatura 181 contiene una resistencia térmica ( termistores) que cambian su resistencia con la temperatura. La resistencia del termistor cambia drásticamente con la temperatura de modo que en un ejemplo puede haber 100 Ohms o más de cambio por grado de temperatura. Preferiblemente, el sensor de temperatura 181 está montado en un poste negativo de una pila 64 (el poste de la pila es más exacto de la temperatura interna de la pila) . Un sensor de voltaje de la pila 6 detecta el voltaje de las pilas 64. En una modalidad, el sensor de voltaje 6 contiene un conductor de cobre con extracción de corriente extremadamente baja y caída de voltaje insignificante para detectar el voltaje de la pila.
El controlador de temperatura 60 contiene un circuito comparador de voltaje 8 que compara dos señales de entrada (es decir, compara un voltaje de la pila detectado con un punto de ajuste del voltaje) y conmuta su salida para indicar cuál es más grande. El controlador de temperatura 60 además contiene un circuito comparador de temperatura 10 que compara las señales de entrada que representan la temperatura (es decir, compara una temperatura detectada con un punto de ajuste de temperatura) y conmuta su salida para indicar cuál es más grande .
El circuito comparador de voltaje 8 y el circuito comparador de temperatura 10 operan de forma independiente entre si. El circuito comparador de voltaje 8 compara las señales del sensor de voltaje de la pila con los puntos de ajuste del voltaje, y con base en la comparación produce una señal alta o baja (por ejemplo, señal alta = 5V, señal baja = 0V) a un operador lógico 11 para un elemento para el control de temperatura 185. El circuito comparador de temperatura 10 compara las señales del sensor de temperatura con los puntos de ajuste de temperatura y con base en la comparación, produce una señal alta o baja al operador lógico 11. El operador lógico 11 únicamente activará su salida cuando las condiciones de ajuste de sus entradas se cumplan, como se describe más adelante. El operador lógico 11 activa un operador del elemento calefactor 12, que proporciona energía de las pilas 64 para activar el elemento para el control de temperatura 185.
En una modalidad, el circuito comparador de voltaje 8 contiene comparadores de voltaje 8A y 8B, que se activan con base en el nivel de voltaje de entrada de las pilas 64. En una ejecución ejemplar, el comparador de voltaje 8A tiene un intervalo del punto de ajuste de voltaje de 13. IV a 12.6V, seleccionado con base en el estado de la carga de las pilas 64. El punto de ajuste del voltaje 13.10V indica que las pilas 64 están al 100% de carga, y el punto de ajuste del voltaje 12.60V indica que las pilas 64 están al 96% de carga. Con este intervalo del punto de ajuste ejemplar, el comparador de voltaje 8A puede operar utilizando hasta 4% de la energía de las pilas 64. El comparador 8A no operará si el voltaje de pilas 64 detectado de las pilas 64 está debajo de 12.60V, permitiendo con esto que las pilas 64 se frenen y calienten poco cuando el motor del vehículo (es decir, el alternador 1) está APAGADO. El comparador 8A activa un circuito de energía de carga ligera 9 cuando el alternador del motor del vehículo 1 está APAGADO.
En esta condición ajustada el comparador 8A alimentará el circuito de carga ligera 9 para que vaya alto "ENCENDIDO" durante 4 minutos y bajo "APAGADO" durante 16 minutos en el controlador lógico Ll pin 1, de este modo el elemento calefactor 185 estará ENCENDIDO durante 4 minutos y APAGADO durante 16 minutos. El elemento calefactor 185 puede o no puede calentar la temperatura de las pilas completamente. Debido a que el tiempo de ENCENDIDO del elemento calefactor 185 es más corto que el tiempo de APAGADO (no continúa con este modo oscilador de la condición de ajuste) el tiempo de calentamiento de las pilas es más lento con temperaturas de retención bajas. Por ejemplo, si las condiciones ajustadas anteriormente se cumplen (motor APAGADO, intervalo de pila de 13.10V a 12.60V, y temperatura es de -10°C), el elemento calefactor 185 se activará para calentar las pilas 64 durante 4 minutos. Sin embargo, el elemento calefactor 185 puede elevar la temperatura de las pilas hasta 25%, y enfriarlas hasta 15% cuando el elemento calefactor 185 está APAGADO durante 16 minutos. En el segundo ciclo de 4 minutos ENCENDIDO, el elemento calefactor 185 elevará la temperatura de las pilas hasta 25% adicional, con el resto de la temperatura caliente 10% del ciclo anterior, la temperatura total de las pilas hasta 35%, y después desciende hasta 25% cuando la almohadilla térmica está APAGADA durante 16 minutos. Este modo de ciclos frenará el calentamiento de las pilas con la temperatura baja retenida del número de ciclos que ocurren hasta 5 horas dependiendo del estado de la carga de las pilas. El propósito de este modo es conservar la temperatura de las pilas elevada como sea posible de modo que cuando el alternador 1 se enciende, el comparador 8A se APAGARÁ y desactivará la energía de carga lenta 9, y las pilas se calentarán más rápido que cuando se enciende a temperaturas extremadamente más bajas.
El circuito comparador de temperatura 10, similar a la función del comparador de voltaje, utiliza la salida del voltaje de la resistencia del termistor del sensor de temperatura 181 para la comparación. El voltaje del termistor 181 comúnmente está conectado a un suministro del regulador de voltaje 7 acumulado en el circuito 180. El regulador de voltaje 7 mantiene el nivel de voltaje constante .
En una modalidad, el circuito comparador de temperatura 10 contiene los comparadores de temperatura 10A y 10B, que comparan las señales de entrada que representan la temperatura. El circuito comparador de temperatura 10 que comparan las señales de entrada que representan la temperatura (es decir, compara una temperatura detectada con un punto de ajuste de la temperatura) , y conmuta su salida para indicar cuál es más grande.
En un ejemplo, el comparador de temperatura 10A compara una temperatura detectada (del sensor de temperatura 181) con un punto de ajuste de la temperatura de aproximadamente -10 °C. Si la temperatura detectada cae debajo de aproximadamente -10 °C, el comparador de temperatura 10A genera una señal de salida para provocar que el elemento calefactor 185 aumente la temperatura dentro de la caja de pilas 185. Esto impide que la temperatura ambiente de la pila dentro de la caja de pilas 165 caiga debajo de aproximadamente -10°C, permitiendo de este modo que el tiempo de calentamiento de la pila sea más corto para la operación adecuada de la pila 64.
En una modalidad de la invención, con un punto de ajuste de la temperatura de -10 °C para el comparador de temperatura 10A, la señal de salida del comparador de temperatura 10A ocasiona la activación del elemento calefactor 185 únicamente con el circuito de energía de carga ligera 9 activado por el comparador de voltaje 8A con el punto de ajuste del voltaje entre 13.10V y 12.60V.
En un ejemplo, el comparador de temperatura 10B compara una temperatura detectada (del sensor de temperatura 181) con un punto de ajuste de la temperatura de aproximadamente 5°C. Si la temperatura detectada cae debajo de aproximadamente 5°C, el comparador de temperatura 10B genera una señal de salida para provocar que el elemento calefactor 185 aumente la temperatura dentro de la caja de pilas 185. Esto impide que la temperatura ambiente de la pila dentro de la caja de pilas 165 caiga debajo de aproximadamente 5°C.
En una modalidad, con un punto de ajuste de la temperatura de 5°C para el comparador de temperatura 10B, la señal de salida del comparador de temperatura 10B provoca la activación del elemento calefactor 185 únicamente con un punto de ajuste del voltaje de entre aproximadamente 13.40V y 15.00V para el comparador de voltaje 8B. El comparador de voltaje 8B tiene un intervalo de voltaje del punto de ajuste de 13.4V a 15. OV y se utiliza para indicar que el alternador del motor del vehículo 1 está ENCENDIDO.
El circuito de energía de carga ligera 9 contiene un Circuito oscilador de ENCENDIDO/APAGADO que se activa cuando la condición del punto de ajuste del voltaje para el comparador de voltaje 8A se cumple (es decir, cuando el voltaje de la pila detectado en el comparador de voltaje 8A es entre 13.10V y 12.60V para indicar que el motor está APAGADO, mediante lo cual la salida del comparador 8A se vuelve alta para activar el circuito de energía de carga ligera 9) . En un ejemplo, las señales del oscilador durante 4 minutos ENCENDIDO y 16 minutos APAGADO continuamente, al controlador lógico 11 que acciona el controlador del elemento calefactor 12 para alimentar el elemento calefactor 185. El propósito del modo ENCENDIDO/APAGADO es para disminuir el consumo de energía de la pila 64, y la pila 64 está activada para alimentar el elemento calefactor 185 únicamente cuando su voltaje está en 13.10V pero no debajo de 12.60V, para preservar el estado de carga de la pila.
En una modalidad, el controlador lógico 11 contiene los controladores lógicos Ll y L2 que son componentes de baja señal para activar o desactivar el controlador del elemento calefactor 12. En un ejemplo, las condiciones de ajuste antes mencionadas para el controlador lógico Ll incluye: (a) la entrada del voltaje de la pila detectado al comparador de voltaje 8A está debajo de un punto de ajuste del voltaje de aproximadamente 13.10V y sobre 12.60V (activando de este modo el circuito de energía de carga ligera 9), y (b) una entrada de la temperatura detectada al comparador de temperatura 10A está debajo de un punto de ajuste de la temperatura de aproximadamente -10°C. En un ejemplo las condiciones de ajuste para el controlador lógico L2 incluyen: (a) una entrada del voltaje de la pila detectado al comparador de voltaje 8B está debajo de un punto de ajuste del voltaje de aproximadamente 15.00V y sobre 13.40V, y (b) una entrada de la temperatura detectada al comparador de temperatura 10B está debajo de un punto de ajuste de la temperatura de aproximadamente 5°C. La temperatura y punto de ajuste del voltaje e intervalos proporcionados en la presente son ejemplos únicamente y otros valores también se pueden seleccionar para la operación adecuada de la pila, como lo reconocerán los expertos en la técnica.
El controlador lógico del circuito Ll del controlador lógico 11 está acoplado a la señal de salida del circuito de energía de carga ligera 9, en donde el controlador lógico del circuito Ll activa el elemento calefactor 185 (a través del controlador 12) cuando las condiciones de la temperatura de la pila detectada están en o debajo de aproximadamente -10 °C, en un ejemplo.
En una modalidad de la invención, el alternador del motor 1 es la fuente principal para alimentar el elemento para el control activo de temperaturas. Por ejemplo, cuando el voltaje de las pilas 64 está entre 15.00V y 13.40V, el alternador del motor 1 es la fuente principal para alimentar el elemento para el control activo de temperatura. Sin embargo, las pilas 64 pueden alimentar el elemento para el control activo de temperatura únicamente si hay suficiente carga en la pila (por ejemplo, 96% o más del estado de carga de la pila) , como se monitoriza mediante el comparador de voltaje 8A (por ejemplo, el punto de ajuste del voltaje es de aproximadamente 13.10V a 12.60V para el comparador de voltaje 8A, junto con el circuito de energía de carga ligera 9 para las pilas 64) .
En una modalidad, si la temperatura detectada por el sensor 181 es mayor que el punto de ajuste de la temperatura, el elemento calefactor 12 permanecerá APAGADO. En un ejemplo, esto proporciona energía de carga ligera del circuito 9 cuando el sensor de temperatura 181 detecta una temperatura ambiente de la pila de aproximadamente -10°C. Esto mantiene la temperatura ambiente de la pila arriba de -10°C (por ejemplo, durante 5 horas) dentro de la caja de pilas 165.
Como se observó, el controlador lógico 11 únicamente activará su salida cuando las condiciones de ajuste de los controladores lógicos Ll y L2 se cumplan. Un controlador lógico ejemplar contiene una AND GATE. Como se muestra en la FIG. 6, la entrada del pinl y pin2 de la compuerta Ll debe tener señales altas para activar la salida del pin3 a alta. De igual forma, la entrada del pinl y pin2 de la compuerta L2 debe tener señales altas para activar la salida del pin3 a alta. Por tal, la condición de ajuste lógica (AND GATE) para Ll, L2 , son como sigue: pinl alto + pin2 alto = pin3 alto (elemento para el controlador 12 está ENCENDIDO) pinl bajo + pin 2 alto = pin3 bajo (elemento para el controlador 12 está APAGADO) pinl alto + pin2 bajo = pin3 bajo (elemento para el controlador 12 está APAGADO) pinl bajo + pin2 bajo = pin3 bajo (elemento para el controlador 12 está APAGADO) En una aplicación ejemplar, si el voltaje de la pila detectado en el comparador de voltaje 8A es entre 13.10V y 12.60V, el comparador de voltaje 8A envía una señal alta para activar la señal de carga ligera 9 a alta y después al controlador lógico Ll entrada pinl, sin embargo si el sensor de temperatura 181 detecta -9°C, el comparador de temperatura 10A no se activará, de este modo la señal de entrada al controlador lógico Ll entrada pin2 es baja. De este modo, la salida pin3 de lógico Ll se activa (permanece baja) y no genera una señal para accionar (activar) el controlador de los elementos calefactores 12.
En otra aplicación ejemplar, si el voltaje de la pila detectado en el comparador de voltaje 8A está debajo de 12.60V, el comparador de voltaje 8A genera una señal baja mediante la cual la señal de carga ligera 9 no se activa, provocando una señal baja al pinl del controlador lógico Ll, sin embargo si el sensor de temperatura 181 detecta -11 °C, el comparador de temperatura 10A se activa y envía una señal baja al pin2 del controlador lógico Ll. De este modo, el lógico Ll salida pin3 no se activa (permanece baja) sin generar una señal para accionar el controlador de los elementos calefactores 12.
Un controlador del elemento calefactor 12 contiene una energía de 20 amperes MOSFET controlada por las salidas lógicas del circuito. El elemento calefactor 185 convierte la electricidad en calor a través del calentamiento resistivo, en donde el paso de una corriente eléctrica a través del elemento 185 encuentra resistencia resultando en el calentamiento del elemento 185 y aumentando la temperatura dentro de la caja de pilas 165.
La FIG. 7 muestra un diagrama de bloque ejemplar del circuito de control de temperatura 180 en donde el elemento para el control activo de temperatura 185 contiene un elemento termoeléctrico para calentamiento y enfriamiento, de acuerdo con una modalidad de la invención. La FIG. 8 muestra un esquema del circuito para una ejecución ejemplar del controlador de temperatura 60 de la FIG. 7, de acuerdo con una modalidad de la invención. Un elemento termoeléctrico proporciona calentamiento y enfriamiento utilizando un efecto termoeléctrico. El efecto termoeléctrico es la conversión directa de las diferencias de las temperaturas a voltaje eléctrico y viceversa. Un dispositivo termoeléctrico genera un voltaje cuando hay una temperatura diferente en cada lado. Por el contrario, cuando se aplica un voltaje al dispositivo termoeléctrico, el dispositivo termoeléctrico crea una diferencia en temperatura. Este efecto se puede utilizar para generar electricidad, medir la temperatura, o cambiar la temperatura de los objetos.
Debido a que la dirección del calentamiento y enfriamiento se determina mediante la polaridad del voltaje aplicado, los dispositivos termoeléctricos son controladores de temperaturas eficientes.
Los circuitos en las FIGS . 7-8 están configurados iguales a los de las FIGS. 5-6, con un punto de ajuste del comparador de temperatura adicional 10C de aproximadamente por ejemplo 50°C, un circuito lógico L3 adicional, y un controlador del elemento termoeléctrico correspondiente. El propósito del punto de ajuste de la temperatura para el comparador de temperatura 10C es tal que cuando la temperatura ambiente de la pila en la caja de pilas excede 50 °C, el comparador de temperatura 10C activa el controlador lógico L3 que invierte la polaridad en el elemento termoeléctrico 185, provocando que se enfrie la temperatura ambiente de la pila nuevamente al punto de ajuste de 50°C en la caja de pilas 165. Las condiciones de ajuste para el controlador lógico L3 incluyen: (a) la entrada del voltaje de la pila detectado al comparador de voltaje 8B está debajo de 15.00V y sobre 13.40V, y (b) la entrada de la temperatura detectada al comparador de temperatura 10C está sobre 50 °C. La condición de ajuste lógica (AND GATE) para Ll, L2, L3 son como sigue: pinl alto + pin2 alto = pin3 alto (elemento para el controlador 12 está ENCENDIDO) pinl bajo + pin2 alto = pin3 bajo (elemento para controlador 12 está APAGADO) pinl alto + pin2 bajo = pin3 bajo (elemento para controlador 12 está APAGADO) pinl bajo + pin2 bajo = pin3 bajo (elemento para el controlador 12 está APAGADO) Los controladores termoeléctricos 12 en las FIGS. 7-8, están en configuración en puente H con 20 amperes MOSFEFs. Un Puente en H es un circuito electrónico que permite que un voltaje sea aplicado a través de una carga en cualquier dirección, frecuentemente se utiliza para invertir la polaridad en una aplicación propuesta.
La fuente de entrada de cada comparador de temperatura es del sensor de temperatura 181. Como se muestra en la FIG.6 y la FIG.8, la entrada pin3 de cada comparador de temperatura está conectada al sensor 181, y la entrada pin2 está conectada a un valor resistivo prefijado que representa una temperatura del punto de ajuste. Los valores predeterminados en pin2 de cada comparador de temperatura determinará la condición ajustada de los requisitos de temperatura. En una modalidad, los puntos de ajuste de la temperatura son programables y pueden ser ajustados por un operador.
Cada comparador de temperatura cuando se activa compara el valor variable de la temperatura detectada en el pin3 con el valor del punto de ajuste de la temperatura en el pin2. Si el valor de entrada del pin3 es superior al valor de pin2, la salida del comparador de temperatura del pinl se vuelve alta, y cuando el valor de la entrada del pin3 cae debajo del valor de la entrada del pin2, la salida del comparador del pin 1 se vuelve baja (por ejemplo, señal alta = 5V señal baja = OV) .
La función del comparador de voltaje es similar al comparador de temperaturas con respecto a sus entradas y salidas, sin embargo, el comparador de voltaje proporciona una función adicional que ajusta los limites de voltaje superior e inferior. Por ejemplo, los limites superior e inferior establecidos del voltaje del comparador 8A son 13.10V y 12.60V, respectivamente, y los limites superior e inferior establecidos del voltaje del comparador 8B 15.00V y 13.40V, respectivamente. La fuente de voltaje es desde el sensor del voltaje de la pila 6. Combinando ambas, la temperatura y señales de salida de los comparadores de voltaje, el alto y bajo permitirá al controlador lógico AND GATE funcionar para ajustar las condiciones, detalladas anteriormente.
En una modalidad de la invención, el controlador 60 no incluye el circuito comparador de voltaje 8 y el circuito de energía de carga ligera 9.
Diferentes temperaturas afectan las tasas de reacción química interna, resistencia interna, y eficiencia de las pilas. Un ejemplo de las temperaturas que afectan el estado de la pila se resume abajo: Los tiempos de corrida variarán a medida que cambian las temperaturas : Las pilas son significativamente menos eficientes bajo descargas pesadas a temperaturas más bajas: - aumentando la eficiencia a medida que la temperatura se eleva arriba de 25°C (77°F). - disminuyendo la eficiencia a medida que la temperatura cae debajo de 25°C (77°F) .
Los tiempos de carga variarán a medida que las temperaturas cambian: Las pilas son significativamente menos eficientes cuando se cargan a temperaturas más bajas: - aumentando la eficiencia a medida que la temperatura cae debajo de 25°C (77°F) . - disminuyendo la eficiencia a medida que la temperatura se eleva arriba de 25°C (77°F) .
La vida de la pila variará cuando se opera a diferentes temperaturas : La operación continua a temperaturas más altas acortará la vida de la pila: - aumentando la vida a medida que la temperatura cae debajo de 25°C (77°F) . - disminuyendo la vida a medida que la temperatura se eleva arriba de 25°C (77°F) .
La FIG. 9 representa una representación gráfica ejemplar del efecto total de las temperaturas en una pila en términos de vida de la pila y capacidad contra la temperatura ambiente que rodea la pila. Como se muestra en la FIG. 9, en un ejemplo, las condiciones óptimas de operación de la pila son cuando la temperatura el entorno ambiental que rodea la pila es de aproximadamente 25 C (77°F) . De acuerdo con una modalidad de la invención, la caja de pilas controlada 165 controla la temperatura dentro de la caja de pilas para mantener una serie de condiciones óptimas para la eficiencia de la pila 64 dentro de la caja de pilas 165, con base en los parámetros anteriores.
Como se observa, de acuerdo con las modalidades de la invención, la caja de pilas controlada 165 incluye uno o más elementos de control de temperatura que consiste en uno o más elementos de control pasivos de temperatura y/o uno o más elementos de control activo de temperatura. Por ejemplo, para las condiciones climáticas frías, una caja de pilas 165 con una de las siguientes configuraciones se puede utilizar: elemento para el control activo de temperatura únicamente (almohadilla térmica) o elemento para el control pasivo de temperatura únicamente (envoltura aislante) . Para las condiciones climáticas extremadamente frías, una caja de pilas 165 se puede utilizar tanto con almohadilla térmica como con envoltura aislante. Para las condiciones climáticas tibias o calientes, una caja de pilas 165 con un dispositivo termoeléctrico proporciona enfriamiento cuando las temperaturas ambiente se elevan y proporciona calentamiento cuando las temperaturas ambiente caen. Las terminales eléctricas del elemento para el control activo de temperaturas están acopladas eléctricamente a las pilas a través del controlador de temperatura 60.
En la descripción anterior, se exponen numerosos detalles específicos. Sin embargo, se entiende que las modalidades de la invención se pueden practicar sin estos detalles específicos. Por ejemplo, los componentes y elementos equivalentes bien conocidos se pueden substituir en lugar de aquellos descritos en la presente, y de igual forma, las técnicas equivalentes bien conocidas se pueden substituir en lugar de las técnicas particulares descritas. En otros casos, las estructuras y técnicas bien conocidas no se han mostrado en detalle para evitar oscurecer el entendimiento de esta descripción.
La referencia en la especificación a "la modalidad, " "una modalidad," "algunas modalidades," u "otras modalidades" significa que un accesorio, estructura, o una característica particular descrita en relación con las modalidades está incluida en al menos algunas de las modalidades, pero no necesariamente en todas las modalidades. Las diversas apariciones de "la modalidad," "una modalidad, " o "algunas modalidades" no necesariamente se refieren todas a las mismas modalidades. Si la especificación menciona un componente, accesorio, estructura, o característica "puede", "pudo", o "podría" estar incluido, ese componente, accesorio, estructura, o característica particular no es necesario que esté incluida. Si la especificación o reivindicación se refiere a "un" o "el" elemento, no significa que haya únicamente uno de los elementos. Si la especificación o reivindicación se refiere a un elemento "adicional", no excluye que sea más de un elemento adicional.
Aunque se han descrito ciertas modalidades ejemplares y se muestran en los dibujos acompañantes, se entiende que esas modalidades son meramente ilustrativas de, y no restrictivas sobre, la amplia invención, y que esta invención no está limitada a las construcciones especificas y arreglos que se muestran y describen, debido a que pueden ocurrirseles otras diversas modificaciones a las personas con experiencia en la técnica .

Claims (30)

REIVINDICACIONES
1. Un recipiente para pilas (165) para el control de la temperatura de las pilas, que consiste en: un alojamiento (165H, 165C) que incluye un recinto para recibir una pila (64), en donde al menos una parte del alojamiento contiene un material aislante térmico para aislar el interior del recinto contra la temperatura ambiente; y un elemento para el control de la temperatura (170, 172) ; y un controlador (60) que en respuesta a una primera señal que indique una temperatura de la pila y una segunda señal que indique el voltaje de la pila, controla el elemento para el control de la temperatura para mantener la temperatura de la pila dentro de un intervalo de temperatura seleccionado.
2. El recipiente para pilas (165) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde: el elemento para el control de temperatura (170, 172) contiene un elemento para el control pasivo de temperatura que incluye aislamiento térmico.
3. El recipiente para pilas (165) de acuerdo con la reivindicación 2, en donde: el alojamiento (165H, 165C) contiene un recipiente rectangular que incluye una pared inferior, paredes laterales, y una pared superior; y el aislamiento térmico (170, 172) contiene un aislante térmico esencialmente plano dentro del recipiente para rodear al menos una parte de una pila cuando se coloca en el recipiente.
4. El recipiente para pilas (165) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde: el elemento para el control de temperatura contiene un elemento para el control activo de temperatura (185) .
5. El recipiente para pilas (165) de acuerdo con la reivindicación 4, en donde: en respuesta a la señal que indique la temperatura de la pila y la señal que indique el voltaje de la pila, el controlador controla el elemento para el control activo de temperatura (185) para mantener la temperatura de la pila dentro de un intervalo de temperatura seleccionado.
6. El recipiente para pilas (165) de acuerdo con la reivindicación 4, en donde: en respuesta a la primera señal que indique la temperatura de la pila y la segunda señal que representa el voltaje de la pila, el controlador (60) controla el elemento para el control activo de temperatura (185) para mantener la temperatura de la pila dentro de un intervalo de temperatura seleccionado para el estado de operación esencialmente óptimo de la pila para alimentar una carga eléctrica .
7. El recipiente para pilas (165) de acuerdo con la reivindicación 4, en donde: el controlador (60) contiene un circuito comparador de temperatura (10) que compara una señal que indica la temperatura de la pila con una señal que indique un punto de ajuste de la temperatura para detectar una diferencia en temperatura entre ellas; y con base en la diferencia detectada el controlador controla el elemento para el control activo de temperatura (185) para reducir la diferencia en temperatura.
8. El recipiente para pilas (165) de acuerdo con la reivindicación 7 en donde: el controlador (60) además contiene un circuito comparador de voltaje (8) que compara una señal que indique el voltaje de la pila con una señal que indique un punto de ajuste del voltaje, para detectar un estado de carga de la pila; y el controlador controla el elemento para el control activo de temperatura (185) para reducir la diferencia en temperatura además con base en el estado de carga detectado de la pila.
9. El recipiente para pilas (165) de acuerdo con la reivindicación 4, en donde: el elemento para el control activo de temperatura (185) contiene un dispositivo calefactor eléctrico.
10. El recipiente para pilas (165) de acuerdo con la reivindicación 9, en donde: el controlador (60) controla el elemento para el control activo de temperatura (185) para mantener la temperatura de la pila dentro de un intervalo de temperatura seleccionado para el estado de operación esencialmente óptimo de la pila para alimentar los componentes eléctricos de un actuador para un dispositivo de la compuerta del elevador.
11. El recipiente para pilas (165) de acuerdo con la reivindicación 9, además consiste en: un elemento para el control pasivo de temperatura que incluye aislamiento térmico colocado dentro del recipiente para rodear al menos una parte de una pila cuando se coloca en el recipiente.
12. El recipiente para pilas (165) de acuerdo con la reivindicación 4, en donde: el elemento para el control activo de temperatura (185) contiene a dispositivo termoeléctrico que proporciona calentamiento o enfriamiento a elección en respuesta al controlador.
13. El recipiente para pilas (165) de acuerdo con la reivindicación 9, en donde: el controlador (60) activa el elemento para el control activo de temperatura (185) únicamente cuando el voltaje de la pila está dentro de un intervalo de voltaje seleccionado .
14. El recipiente para pilas (165) de acuerdo con la reivindicación 12, además consiste en: un elemento para el control pasivo de temperatura que incluye aislamiento térmico colocado dentro del recipiente para rodear al menos una parte de una pila cuando se coloca en el recipiente.
15. El recipiente para pilas (165) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde: el elemento para el control de temperatura contiene un dispositivo de control activo de temperatura y un dispositivo de control pasivo de temperatura, de modo que el controlador controla el dispositivo de control activo de temperatura.
16. El recipiente para pilas (165) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pila (64) contiene una pila para operar componentes eléctricos de un actuador para un dispositivo de la compuerta del elevador.
17. Un sistema de control (180) para un recipiente para pilas (165), el sistema consiste en: un sensor de temperatura (18) para detectar la temperatura dentro del recipiente; un sensor de voltaje para detectar el voltaje de una pila en el recipiente; y un controlador (60) que en respuesta a una primera señal del sensor de temperatura y una segunda señal del sensor de voltaje controla un elemento para el control activo de temperatura (185) para mantener la temperatura de la pila dentro de un intervalo de temperatura seleccionado.
18. El sistema de control (180) de acuerdo con la reivindicación 17, en donde: en respuesta a la primera señal que indique la temperatura de la pila y la segunda señal que representa el voltaje de la pila, el controlador (60) controla el elemento para el control activo de temperatura (185) para mantener una temperatura dentro del recipiente para pilas arriba de un intervalo de temperatura seleccionado.
19. El sistema de control (180) de acuerdo con la reivindicación 18, en donde: el controlador (60) mantiene la temperatura dentro del recipiente para pilas entre aproximadamente -10°C y 50°C.
20. El sistema de control (180) de acuerdo con la reivindicación 19, en donde: el controlador (60) mantiene la temperatura dentro del recipiente entre aproximadamente 25°C.
21. El sistema de control (180) de acuerdo con la reivindicación 17, en donde la pila contiene una pila para operar componentes eléctricos de un actuador para un dispositivo de la compuerta del elevador.
22. El sistema de control (180) de acuerdo con la reivindicación 17 en donde: el controlador (60) contiene un circuito comparador de temperatura (10) que compara una señal que indica la temperatura de la pila con una señal que indique un punto de ajuste de la temperatura para detectar una diferencia en temperatura entre ellas; y con base en la diferencia detectada, el controlador (60) controla el elemento para el control activo de temperatura (185) para reducir la diferencia en temperatura.
23. El sistema de control (180) de acuerdo con la reivindicación 22 en donde: el controlador (60) además contiene un circuito comparador de voltaje (8) que compara la señal que indica el voltaje de la pila con una señal que indique un punto de ajuste del voltaje, para detectar un estado de carga de la pila; y el controlador (60) controla el elemento para el control activo de temperatura (185) para reducir la diferencia en temperatura con base en el estado de carga detectado de la pila.
24. Un sistema de la compuerta del elevador (100), que consiste en: un montaje de la compuerta del elevador (141) que incluye una plataforma de elevación acoplada a un mecanismo de articulación, y un actuador para mover la plataforma de elevación a través del mecanismo de articulación; una pila (64) para alimentar el actuador para mover la plataforma de elevación; un recipiente para pilas (165) para alojar esa pila, el recipiente para pilas incluye un recinto para recibir la pila, en donde al menos una parte del alojamiento contiene un material aislante térmico para aislar el interior del recinto contra la temperatura ambiente; y un elemento para el control de la temperatura (170, 172) ; y un controlador (60) que en respuesta a una primera señal que indique la temperatura de la pila y una segunda señal que indique el voltaje de la pila, controla el elemento para el control de temperatura para mantener la temperatura de la pila dentro de un intervalo de temperatura seleccionado.
25. El sistema de la compuerta del elevador (100) de acuerdo con la reivindicación 24, en donde el elemento para el control de temperatura contiene un elemento para el control activo de temperatura (185) .
26. El sistema de la compuerta del elevador (100) de acuerdo con la reivindicación 25, además consiste en: un sensor de temperatura (181) para detectar la temperatura de la pila de un poste terminal de la pila; y en donde en respuesta a la primera señal del sensor de temperatura y la segunda señal del sensor de voltaje, el controlador controla el elemento para el control activo de temperatura (185) para mantener la temperatura de la pila dentro de un intervalo de temperatura seleccionado.
27. El sistema de la compuerta del elevador (100) de acuerdo con la reivindicación 26, en donde: el controlador (60) activa el elemento para el control activo de temperatura (185) únicamente cuando el voltaje de la pila está dentro de un intervalo de voltaje seleccionado .
28. El sistema de la compuerta del elevador de acuerdo con la reivindicación 26 en donde: el controlador (60) contiene un circuito comparador de temperatura (10) que compara una señal que indica la temperatura de la pila con una señal que indique un punto de ajuste de la temperatura para detectar una diferencia en temperatura entre ellas; y con base en la diferencia detectada, el controlador (60) controla el elemento para el control activo de temperatura (185) para reducir la diferencia en temperatura .
29. El sistema de la compuerta del elevador de acuerdo con la reivindicación 28 en donde: el controlador (60) además contiene un circuito comparador de voltaje (8) que compara una señal que indique el voltaje de la pila con una señal que indique un punto de ajuste del voltaje, para detectar un estado de carga de la pila; y el controlador (60) controla el elemento para el control activo de temperatura (185) para reducir la diferencia en temperatura con base en el estado de carga detectado de la pila.
30. El sistema de la compuerta del elevador de acuerdo con la reivindicación 25, en donde: el controlador mantiene la temperatura dentro del recipiente entre aproximadamente -10°C y 50°C
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