MXPA00012257A

MXPA00012257A - Bateria de gel redox.

Info

Publication number: MXPA00012257A
Application number: MXPA00012257A
Authority: MX
Inventors: Stephen Wayne Holtom
Original assignee: Farnow Technologies Pty Ltd
Priority date: 1998-06-09
Filing date: 1999-06-09
Publication date: 2002-04-24
Also published as: JP2002518969A; KR20010071430A; EP1095419A1; CN1134875C; US6507169B1; AU744894B2; AU771346B2; CN1305655A; AU4588999A; JP2002518795A; CA2333043A1; MY123449A; HK1038651A1; CN1185743C; EP1095419A4; DE69936586D1; EP1095419B1; WO1999065100A1; HK1038643A1; BR9911519A

Abstract

Se presenta una bateria de gel redox (10) que consiste de un electrolito positivo en gel redox (13), un electrolito negativo en gel redox (14) y una membrana (15) entre ellos. Un electrodo positivo (11) esta conectado electricamente al electrolito positivo en gel redox (13) y un electrodo negativo (12) estd conectado e16ctricamente al electrolito negativo en gel redox (14). La operacion de la bateria de gel redox puede mejorarse mediante un sistema de administracion de baterias que reduce al minimo los efectos de la polarizacion.

Description

BATERÍA DE GEL REDOX CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con acumuladores eléctricos y, más particularmente, con acumuladores que tienen características de operación mejoradas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN L industria de las baterías ha visto un aumento en la demanda de tecnología para la administración de baterías, debido principalmente al insaciable apetito de los consumidores por comodidad del equipo portátil energizado con baterías, como teléfonos celulares y computadoras portátiles. Adicionalmente, la industria de las baterías está observando un desplazamiento hacia herramientas impulsadas por motor eléctrico y vehículos con cero emisiones, en donde la fuente primaria de energía de estos vehículos de la nueva generación son las baterías. Este desplazamiento se debe a la aparición de reglamentaciones gubernamentales más estrictas y a las preocupaciones de los consumidores con respecto a la contaminación del aire y la generada por el ruido. Otra área que requiere de baterías de elevada eficiencia es la relativa a las aplicaciones de almacenamiento de energía, como los sistemas de nivelación de carga, de energía de emergencia/en espera y de calidad de la energía para componentes electrónicos sensibles. Como resultado del aumento en la demanda de equipo energizado por baterías, la industria de las baterías se encuentra bajo la presión competitiva de producir una celda ideal. Una celda que casi no pese, no ocupe espacio, proporcione un excelente ciclo de vida y tenga un comportamiento de carga/descarga ideal y que no se convierta en un riesgo ambiental al término de su vida útil. La tecnología más popular utilizada por la industria de las baterías es el acumulador de plomo, que tiene el reto de cumplir con una mayor densidad de energía, un menor tamaño, mejores niveles de desempeño, un mayor ciclo de vida y una facilidad de reciclado garantizada. Las baterías de plomo convencionales adolecen de una limitada capacidad de uso, poca profundidad de descarga, corto ciclo de vida, baja densidad de energía, problemas térmicos de administración y la necesidad de suministrar una carga parcial constante para mantener la compensación en las celdas. Las baterías de plomo-ácido, referidas en lo sucesivo únicamente como baterías de plomo, también requieren de tiempos de carga prolongados, además de que sólo pueden utilizarse corrientes de carga elevadas durante unos cuantos minutos, con muy pocos estados de carga. Si se utilizan corrientes elevadas, esto normalmente resulta en que se alcanzan voltajes superiores a los permisibles, lo que conduce a la pérdida de electrólito y a una reducción en la capacidad de la batería. El tiempo para recargar una batería de plomo con una carga parcial puede ser hasta de 4 horas, en el mejor de los casos, si se sigue un perfil de carga apropiado. El ciclo de vida de las baterías de plomo varía en gran medida, dependiendo de la profundidad de descarga (DOD, por sus siglas en inglés) que se alcanza durante los ciclos operativos. Para aplicaciones en vehículos eléctricos, pueden ser comunes DOD de 90 a 100% y a estos niveles de DOD, los ciclos de vida de baterías de plomo de ciclo profundo convencionales serían de aproximadamente 300 ciclos. Ya que la mayoría de los controladores funcionan sobre el voltaje total de la batería, no es raro que las celdas individuales se descarguen por debajo de un límite aceptable, ya que la técnica del voltaje global de la batería depende de la suposición de que todas las celdas están en el mismo estado de carga, que en la práctica normalmente no es el caso. Hasta aquí, los sistemas pueden estar desequilibrados, de modo que en condiciones de carga elevadas, las células individuales pueden realmente invertirse e incluso desprender gases durante la descarga. Esto puede parecer excesivo, sin embargo, cuando se utiliza un gran arreglo de baterías para proporcionar energía a voltajes superiores, puede ocurrir la inversión de las celdas sin que esto se detecte inicialmente. Las baterías de NiMH convencionales emplean materiales con un procesamiento avanzado y de alta pureza. Esto conduce a un costo muy elevado de los sistemas de batería. Las espumas de níquel expandido con compuestos de hidróxido de níquel de alta pureza y materiales de aleación metálica procesados, necesitan de un muy alto grado de control de calidad para obtener una batería de alto desempeño . Las baterías de hidruro NiMH también pueden presentar problemas de autodescarga y pueden ser afectadas por la temperatura. En ciertos sistemas, la extracción de una corriente elevada puede provocar daños a las celdas de la batería y debe tenerse cuidado de no sobrecargar las baterías. Al respecto, se necesitan avanzados cargadores de baterías para asegurar una carga apropiada. Las baterías redox han estado en investigación durante muchos años y principalmente han estado en forma de baterías de flujo. Las baterías de flujo redox almacenan energía en electrólitos líquidos, los cuales están almacenados en forma separada al banco de baterías . Durante la operación, los electrólitos se hacen recircular a través del sistema y la energía se transfiere hacia y desde los electrólitos. Cuando se cargan, la electricidad se transfiere hacia los electrólitos y es almacenada por éstos, al descargarse, el electrólito libera la energía almacenada hacia la carga. Las baterías de flujo redox normalmente tienen una baja densidad de energía e incurren en pérdidas de bombeo asociadas a la recirculación de electrólito a través del sistema. En ciertos casos, son posibles elevados regímenes de autodescarga, dependiendo de las membranas o de la existencia de fugas internas y de corrientes derivadas .

SUMARIO DE LA INVENCIÓN De conformidad con un aspecto de la invención, se proporciona una batería de gel redox que comprende por lo menos una celda que consiste de un electrólito positivo en gel redox, un electrólito negativo en gel redox, una membrana entre los electrólitos positivo y negativo en gel redox, un electrodo positivo conectado eléctricamente al gel redox positivo y un electrodo negativo conectado eléctricamente al electrólito negativo en gel redox.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama esquemático de una batería de gel redox de una sola celda, de conformidad con una modalidad de la invención, la Figura 2 es un diagrama esquemático de una batería de gel redox de múltiples celdas, de conformidad con otra modalidad de la invención, la Figura 3 es un diagrama esquemático de una batería de gel redox de una sola celda formada en espiral, de conformidad con otra modalidad adicional de la invención, la Figura 4 es un diagrama de bloques de un sistema de administración de baterías para una batería de gel redox, de conformidad con la invención, y la Figura 5 es un diagrama de bloques del módulo de control de la resistencia del sistema de administración de baterías mostrado en la Figura 4.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Los sistemas de baterías convencionales utilizan alguna forma de electrodos metálicos sólidos que involucran reacciones de transferencia de fase, lo que conduce a un aumento en el peso y pérdidas de eficiencia. La batería de gel redox de la invención utiliza geles superconcentrados, que contienen una elevada concentración de iones reactivos positivos y negativos en los respectivos geles. Todas las especies reactivas o reactantes están contenidos en los geles y no se involucran reacciones de transferencia de fase, lo que lleva a elevadas eficiencias, debido a pérdidas mínimas . Un ejemplo de una celda de gel redox es la batería de cerio/cromo (normalmente cloruro de cerio CeCl3 y cloruro de cromo CrCl3) en donde las reacciones típicas se ilustran mediante las ecuaciones 1 y 2 a continuación: Ce + + e = Ce3+ E0 = 1.44V (1) Cr3+ + e = Cr2+ E0 = -0.41V (2) En el estado cargado, los geles negativo y positivo están compuestos por Ce4+ y Cr2+, respectivamente. Cuando la batería se descarga, el electrólito en gel negativo Cr2+ se oxida a Cr3+ y el electrólito en gel positivo Ce4+ se reduce a Ce3A La reacción global de descarga se proporciona mediante la ecuación 3 más adelante, en donde el voltaje teórico de la celda, con base en los potenciales de electrodo estándar de las ecuaciones 1 y 2 , para soluciones acuosas, calculado a 25°C contra el NHE, es de 1.85V. La reacción de carga es la reacción inversa de la ecuación 3. Ce A 4++ Cr2+ = Ce A+ Cr3+ E0 = 1.85V (3) Los voltajes de celda reales dependerán de los electrólitos de soporte utilizados para los reactantes en el medio de gel redox. En la figura 1 se muestra una batería de gel redox 10 de una sola celda e incluye un electrodo positivo inerte 11, un electrodo negativo inerte 12, un electrólito 52/95 positivo en gel redox 13, un electrólito negativo en gel redox 14 y una membrana 15 entre los electrólitos en gel redox, positivo y negativo, 13 y 14. Los electrodos 11 y 12 preferentemente no son metálicos. Una membrana 15, que tiene una muy baja resistencia eléctrica, separa a los electrólitos en gel redox 13 y 14 con una muy baja resistencia eléctrica. Los electrólitos en gel redox 13 y 14 pueden estar hechos de cualquier ion metálico, combinación de iones metálicos, compuestos inorgánicos y orgánicos que permitan que los geles sean conductores y que produzcan una corriente cuando se conecten a una carga al voltaje característico de la celda. Los geles también pueden contener cualquier aditivo que permita que se mejore su desempeño. Los electrólitos en gel también pueden contener agentes gelificantes, como sílice o cualquier otro material que pueda ayudar a la formación de un gel estable sin la precipitación de las especies reactivas. La batería de gel redox difiere del principio de reflujo redox, en que los electrólitos no necesitan hacerse recircular, ya que los electrólitos son geles superconcentrados y están contenidos dentro de la batería, según se muestra en la celda única de la figura 1. La celda de gel redox puede construirse como una sola celda, según se muestra en la figura 1, como una unidad bipolar de múltiples celdas, según se muestra en la figura 2, o en un diseño de celda de espiral enrollada, según se ilustra en la figura 3. La unidad bipolar 20 de múltiples celdas mostrada en la figura 2, consiste de 1, 2, , N-l y N celdas.

Cada celda de la 1 a la N tiene un electrólito positivo en gel redox 13 y un electrólito negativo en gel redox 14, separados por una membrana 15. Entre cada celda hay un electrodo común 16. En la cara externa de la celda 1 hay un electrodo negativo inerte 12 y en la cara externa de la celda N hay un electrodo positivo inerte 11. .El gel redox 30, enrollado en espiral, de una sola celda, mostrado en la figura 3, incluye una estructura de celda según se muestra en la figura 1 y una película aislante 17 que separa los segmentos enrollados de la estructura de la celda. La celda de gel redox puede utilizarse con un sistema de administración de baterías, según se muestra en la figura 4, el cual contiene un módulo que puede estar integrado en el paquete de baterías para reducir al mínimo los efectos de la polarización. La operación de la celda de gel redox se mejora gracias al sistema de administración de baterías, que limita la polarización y proporciona un elevado nivel de control de celdas individuales, debido a la velocidad y al monitoreo del sistema de administración de baterías. Ya que los geles están superconcentrados , la polarización tiende a ser elevada cuando al sistema de baterías se aplican cargas elevadas. Un sistema de administración de baterías adaptado específicamente a la batería de gel redox puede aligerar muchas de las restricciones de diseño del sistema de gel redox. Un sistema de administración de baterías, específicamente diseñado para la celda de gel redox también puede efectuar varias funciones de monitoreo, como monitorear los voltajes y las temperaturas individuales de las celdas. También puede monitorear la presión interna del paquete sellado de baterías y determinar los límites de carga permisibles del sistema en cualquier condición determinada. El sistema de administración de baterías también puede tener la capacidad adicional para tomar medidas activas para mantener el óptimo desempeño de la batería en cualquier estado de carga. Con este elevado grado de control del sistema, la batería de gel redox de la invención puede utilizar su capacidad total en forma repetida y durante un ciclo de vida muy prolongado. El sistema de administración de baterías preferido, que se muestra en la figura 4 en forma de bloques, incluye un microprocesador 40 y el software 57 asociado, que maneja o administra todas las funciones que se describen a continuación. En este caso, el microprocesador es de 8 bits y corre a 8MHz, sin embargo, pueden utilizarse microprocesadores de 4 , 16, 32 ó 64 bits. La velocidad del procesador puede ser desde 4MHz hasta 166MHz. Alternativamente podría utilizarse un chip de procesamiento de señal digital, dependiendo de los requerimientos individuales de la batería. El microprocesador tiene memorias EEPROM, ROM y RAM. Alternativamente, podría utilizarse un ASIC (Circuito Integrado de Aplicación Específica) . El módulo 41 de medición del voltaje individual de la celda utiliza un alambre separado conectado en la unión de cada celda. Este alambre se utiliza solamente para la medición del voltaje. El voltaje de cada celda se mide con referencia a tierra, en baterías de hasta 24 Volts. Esto también puede efectuarse utilizando la medición directa del voltaje de cada celda conforme lo dicten las necesidades y los requerimientos de precisión. El acondicionamiento de la medición del voltaje individual de la celda lo efectúa el módulo 42, que incluye un circuito en el que los voltajes de las celdas se dividen mediante una red de resistores y se filtran mediante un capacitor de filtrado conectado a través del resistor de tierra del divisor. Puede utilizarse el filtrado activo utilizando amplificadores operativos o cualquier otro medio 52/95 de filtrado. Los voltajes se ponen en la escala correspondiente por medio del divisor y del filtro a un voltaje adecuado para la conversión analógica a digital. En este caso, los 4.95 Volts representan el máximo voltaje esperado de cada conexión con la batería. Para medir el voltaje de cada celda se utiliza un convertidor analógico a digital de 12 bits. El convertidor analógico a digital está controlado en serie por el microprocesador, el cual convierte cada voltaje medido en voltaje de celda al poner en la escala correspondiente cada voltaje y substraer el voltaje del lado negativo de cada celda del voltaje del lado positivo de la celda. Esto se realiza para cada celda y este método es aplicable para voltajes de celda de hasta 24 Volts. Por encima de 24 Volts, pueden utilizarse múltiples etapas del método anterior al transmitir los datos digitales en serie por medio de comunicaciones en serie ópticamente acopladas, aislando así los voltajes de las celdas. También sería aplicable el uso de un convertidor de voltaje a frecuencia, conectado a través de cada celda para medir directamente el voltaje de la celda y enviar esta información al microprocesador como frecuencia. Estos convertidores de voltaje a frecuencia pueden estar acoplados galvánica u ópticamente al microprocesador, que mide la frecuencia y convierte ésta en voltaje. 52/95 El módulo 43 de medición de corriente, mide el voltaje a través de un resistor derivador y pone en la escala correspondiente este valor, utilizando un amplificador de sentido de la corriente con un filtrado activo. Una alternativa a esto sería utilizar un dispositivo de efecto Hall para medir la corriente con el acondicionamiento de señal apropiado. El acondicionamiento de la medición de la corriente se logra mediante el módulo de circuito 44 en el que el voltaje medido a través del derivador se convierte en una señal de 0 a 5 Volts, sin importar la dirección de la corriente, que se alimenta entonces a una entrada del mismo convertidor analógico a digital de 12 bits utilizado para la medición del voltaje anteriormente descrita. La circuitería de acondicionamiento también proporciona una entrada digital al microprocesador, que indica la dirección del flujo de la corriente. Esto se logra mediante un circuito integrado con mínimos componentes externos . En esta área también serían rentables las soluciones de componentes discretos. La temperatura se mide mediante el módulo de circuito 45, utilizando un detector de temperatura de circuito integrado, montado en la tarjeta de circuito. Puede utilizarse cualquier número de éstos y colocarse en diferentes áreas, por ejemplo, en la batería, en las celdas 52/95 individuales o en el exterior para la temperatura ambiente. El acondicionamiento para la medición de la temperatura se efectúa mediante el módulo de circuito 46, en el que : el valor de la temperatura es una salida de voltaje y se utiliza un amplificador operativo de bajo voltaje de desnivel, para llevar a la escala correspondiente este valor en un valor de 0 a 5 Volts, adecuado para la conexión a una entrada del mismo convertidor analógico a digital utilizado para la medición de la corriente y del voltaje. Se utiliza una pantalla de cristal líquido 47 para mostrar información tal como puede ser la capacidad restante, los kilómetros restantes y cualquier otra información. El controlador de la pantalla 48 está controlado directamente por el microprocesador 40 por medio de la escritura del valor apropiado en una ubicación de memoria basada en una tabla de búsqueda almacenada dentro del microprocesador 40. Dependiendo de los requisitos del microprocesador y la complejidad de la LCD, puede utilizarse un controlador de circuito integrado separado. También podría utilizarse un LED o pantalla de plasma de gas. También puede utilizarse un módulo de pantalla de cristal líquido. 52/95 Un módulo indicador audible 49 incluye un zumbador piezoeléctrico que proporciona al usuario una señal audible. Este idealmente es controlado directamente desde el microprocesador o con un controlador de transistor, si fuera necesario. Un detector de distancia 50 está montado en la rueda si la batería se utiliza en un vehículo móvil. Este detector 50 puede adoptar la forma de un transductor magnético, en donde el imán está colocado en la rueda y un dispositivo transductor de efecto Hall está montado en la parte estacionaria del vehículo o de un detector óptico. El acondicionamiento del detector de distancia se logra mediante un módulo de circuito 51 en el que la salida del detector de distancia 50 es una frecuencia que se pone en la escala correspondiente y es medida por el microprocesador 40, el cual a su vez convierte ésta en un valor de velocidad o distancia. Un módulo detector de presión 52 incluye un transductor de presión con una salida de bajo voltaje (del orden de 0 a 100 mV) está colocado en la batería. El módulo 53 de acondicionamiento del detector de presión pone en la escala correspondiente la salida en 0-5 Volts mediante un amplificador operativo de precisión y la alimenta al convertidor analógico a digital. El módulo de comunicaciones 54 asegura que todas 52/95 las señales de control y de comunicaciones del cargador de baterías se comuniquen mediante un enlace principal o bus en serie, directo desde el microprocesador 40. Este enlace principal o bus en serie también puede tener acceso a una PC para fines de calibración. Para asegurar una larga vida de la batería, todos los componentes del optimizador se eligen para un bajo consumo de corriente. El microprocesador, el convertidor de analógico a digital y el resto de la circuitería puede ponerse en un modo de bajo consumo de corriente mediante una señal del microprocesador al módulo 55 de modo de corriente baj a . Para alcanzar los niveles de precisión requeridos, las entradas analógicas al microprocesador son calibradas por el módulo de calibración 56 y los factores de calibración y compensaciones se almacenan en una memoria EEPROM . El software 57 preferentemente está orientado a la encuesta tanto como controlado por las interrupciones para acontecimientos críticos en el tiempo, tales como el monitoreo de la corriente para la integración del uso de la energía. De preferencia, el software puede determinar si una celda individual está defectuosa y notificarlo al cargador de baterías . El software puede incluir un algoritmo polinomial 52/95 de voltaje-corriente para evitar que la batería se sobrecargue abriendo el interruptor. El software está adaptado para : (a) calcular la autodescarga de la batería y poder iniciar el proceso de equilibrado de celdas, (b) registrar el número de ciclos y poder enviar está información al cargador de la batería, (c) monitorear, comunicar e iniciar las medidas protectoras para evitar el sobrevoltaje o el subvoltaje, (d) muestrear la corriente a intervalos regulares e integrar la corriente con respecto al tiempo para proporcionar los amperes-horas utilizados y el resto de los datos, y (e) los amperes-horas utilizados y restantes se corrigen dependiendo de las cargas durante el ciclo de corriente. El microprocesador 40 también puede controlar al FETS o IGBT para controlar la corriente al motor 58. Esto puede proporcionar un control modulado por la duración de un solo impulso a un motor de escobillas o un control cuasi sinoidal con múltiples salidas para múltiples motores sin escobillas, tales como los motores de reluctancia o los motores de CD sin escobillas. Se utiliza un interruptor FET o IGBT 59 para la 52/95 seguridad y protección de la batería. Se utiliza un FETS con una baja resistencia. El interruptor 59 está controlado por el módulo 60 de control de interruptor que está controlado por el microprocesador 40 y el control del FETS o IGBT utiliza un suministro de energía conmutada para reforzar al voltaje y permitir el control en el lado elevado. En el módulo 61 de control de la resistencia, el microprocesador controla un FET, cuya función es cargar periódicamente un capacitor a un voltaje por encima del voltaje de la batería y descargar este capacitor en la batería en tanto que al mismo tiempo conmuta hacia otro capacitor cuya carga puede mantener la corriente de la carga . La salida de un indicador de energía 62 se muestra en la pantalla de LCD como la capacidad remanente.

Este valor se calcula al integrar la corriente con respecto al tiempo. La corriente se muestrea a intervalos regulares y este valor se substrae de un acumulador y entonces se pone en una escala a 100% para proporcionar la salida de la capacidad remanente. El módulo 63 de resistencia interna/impedancia calcula la resistencia interna y la impedancia al medir el cambio de voltaje antes y después de un incremento en la corriente. Esto puede ocurrir tanto durante la carga como 52/95 durante la descarga. En la batería puede inyectarse un voltaje o una corriente CA y el voltaje o la corriente resultante se mide para- calcular la resistencia interna y la impedancia. El módulo 64 de equilibrado de celdas opera de modo que cuando se considera que una celda está más autodescargada que las otras del grupo, de todo el grupo se toma energía, se convierte en un voltaje apropiado utilizando un convertidor de potencia en modo conmutado y se distribuye a la celda más débil, equilibrando así a las celdas . Los electrodos utilizados en las celdas de gel redox funcionan para permitir la transferencia de energía hacia y desde los electrólitos en gel. Los electrodos son inertes y pueden producirse a partir de materiales conductores no metálicos especialmente desarrollados, los cuales pueden formarse o moldearse casi en cualquier forma específica. Los electrólitos se utilizan para almacenar toda la energía contenida en la batería de gel redox. Los iones específicos contenidos dentro del gel se seleccionan con base en la aplicación y en la densidad de energía y pueden utilizarse ya sea en reacciones de semicelda de un solo electrón o de múltiples electrones. El electrólito en gel puede producirse con y sin una matriz de electrodo 52/95 integrada en el gel. En cualquier caso, la función principal del gel, que es almacenar energía, permanece sin cambio. La celda de gel redox tiene un ciclo de vida muy prolongado, debido a la estabilidad de los electrólitos en gel, debido a que en su forma fundamental, los electrólitos almacenan energía sin que ocurra transferencia de fase, los electrólitos no se degradan y el sistema, en su conjunto, es muy rentable. Con su ligereza y robustez, está bien adaptado al proceso de intercambio de baterías para los vehículos de "renta de energía", aplicaciones de respaldo de emergencia y paquetes de energía portátiles. La forma para controlar la polarización y, de aquí, la salida o capacidad de la batería, se describirá ahora adicionalmente con referencia a la figura 5. El sistema de control 100, mostrado en la figura 5, está adaptado para proporcionar una salida de energía predeterminada, proveniente de un sistema 111 de baterías redox, en las terminales o medios de salida 112, a los que se conecta una carga, tal como puede ser un vehículo eléctrico. Entre las terminales de salida 112 y las terminales 113 del sistema 111 de baterías de gel redox hay un medio de control 114 que detecta parámetros operativos predeterminados del sistema 111 de batería de gel redox. El medio de control 114 suministra energía desde el sistema 52/95 111 de baterías hacia las terminales de salida 112 durante el primer modo de operación. El primer medio capacitor 115 conectado entre el sistema 111 de baterías y el medio de control 14, almacena una cantidad de energía predeterminada proveniente del sistema 111 de baterías, durante el primer modo de operación del medio de control 114 y suministra su energía almacenada al sistema 111 de baterías, en respuesta a una señal de orden proveniente del medio de control 114, cuando el medio de control está en un segundo modo de operación. El segundo medio capacitor 116, que está conectado entre las terminales de salida 112 y el medio de control 114, almacena una cantidad predeterminada de energía proveniente del sistema de baterías 111, cuando el medio de control 114 está en su primer modo de operación y suministra su energía almacenada a las terminales de salida 112 en respuesta a una señal de orden proveniente del medio de control 114, cuando el medio de control 114 está en su segundo modo de operación. Así, el sistema de control de energía incorpora dos redes de capacitores y, cuando el medio de control detecta, por ejemplo, que el nivel de polarización del sistema 111 de baterías es muy elevado o que ha transcurrido un intervalo de tiempo predeterminado desde que se suministró por primera vez energía a la carga, 52/95 inicia la carga de respaldo hacia el sistema 111 de baterías. En este ciclo de descarga, el medio de control 114 permite que la energía almacenada en la primer red de capacitores 115 cargue al sistema 111 de baterías y, al mismo tiempo, el segundo medio capacitor 116 suministra energía ininterrumpida a las terminales de salida 112. El intervalo de tiempo de este ciclo inverso o ciclo de descarga es muy pequeño y ya que es muy eficiente, puede realizarse a intervalos regulares. La carga inversa tiene la habilidad de interrumpir y reducir al mínimo los efectos y las pérdidas asociadas de la polarización dentro del sistema de baterías . El sistema de control de energía también puede trabajar junto con un cargador para proporcionar un óptimo desempeño y el cuidado de la batería en todo momento durante su operación. El sistema de control de potencia puede adaptarse para evitar que al sistema de baterías se conecte un tipo de cargador no autorizado, evitando de esta manera un abuso potencial y asegurando que el propietario del vehículo no intentará cargar en su casa al sistema de baterías con un cargador incorrecto. El sistema de control de energía, el cargador y el vehículo pueden incorporar rúbricas electrónicas individuales, de modo que todo el sistema pueda ser 52/95 rastreado y monitoreado con un elevado grado de precisión. Cada vez que en una unidad de cargador se instala un sistema de baterías, el sistema de control de energía identificará por sí mismo al vehículo del cual se ha retirado así como al usuario. La unidad de cargador puede monitorear el nivel de energía de la batería y el crédito a los usuarios por este valor, añadir el costo del intercambio, la electricidad y la renta mensual de la batería. Al recibir este pago ya sea en efectivo o con tarjeta de crédito, se suministra una nueva batería y se instala en el vehículo. Si el cliente ha abusado o violado en alguna forma a la batería, esto será identificado por el cargador. El sistema de control puede adaptarse no sólo para identificar el nivel de energía de la batería sino también puede evaluar el alcance de manejo o conducción que queda, con base en los niveles de uso de la energía presente. De este modo, el conductor del vehículo sabrá cuántos kilómetros pueden viajarse con el nivel de energía restante. Cada unidad de cargador puede estar enlazada mediante un sistema de telemetría con un centro de operaciones que permita el monitoreo constante de todas las estaciones de la red de estaciones de carga. El sistema de control de energía puede incluir 52/95 las funciones y particularidades de módulos de control de velocidad, lo que significa que el administrador del vehículo puede eliminar del vehículo un dispositivo de control de velocidad y controlar simplemente la salida mediante el sistema de control de energía. Esto reduce los costos del vehículo, reduce la exposición de la garantía del fabricante y puede proporcionar un monitoreo continuo del desempeño mediante el sistema de comunicaciones por telemetría. El sistema de control de energía puede aplicarse a varios sistemas de baterías, tales como las baterías de plomo reguladas por válvula, baterías de hidruro de níquel y baterías de gel redox, en donde cada sistema tiene sus beneficios y aplicaciones específicas. El sistema de control de energía también puede ser utilizado para mejorar el desempeño en espera de un sistema de energía en áreas remotas, en sistemas de baterías de respaldo de emergencia y de nivelación de carga. Los sistemas de baterías estacionarios utilizados en sistemas de energía en áreas remotas y en aplicaciones de respaldo de emergencia pueden dejarse completamente cargados durante periodos prolongados. Ya que las celdas se autodescargan a diferentes regímenes, el sistema de control de energía puede programarse para explorar periódicamente las condiciones individuales de las celdas y 52/95 utilizar técnicas de equilibrado de celdas para equilibrar internamente a las mismas. Alternativamente, el sistema de carga puede ser dejado en el modo de espera y controlarse mediante el sistema de control de energía, según se requiera. 2/95

Claims

REIVINDICACIONES 1. Una batería de gel redox que comprende por lo menos una celda que consiste de un electrólito positivo en gel redox, un electrólito negativo en gel redox, una membrana entre los electrólitos en gel redox positivo y negativo, un electrodo positivo conectado eléctricamente al gel redox positivo y un electrodo negativo conectado eléctricamente al electrólito negativo en gel redox. 2. Una batería de gel redox según la reivindicación 1, en donde los electrodos negativo y positivo son electrodos inertes no metálicos. 3. Una batería de gel redox según la reivindicación 1, en donde los electrólitos en gel contienen iones metálicos reactivos para almacenar energía. 4. Una batería de gel redox según la reivindicación 1, en donde los electrólitos en gel contienen iones reactivos no metálicos para almacenar energía. 5. Una batería de gel redox según la reivindicación 1, en donde los electrólitos en gel no incluyen reacciones de transferencia de fase sólida. 6. Una batería de gel redox según la reivindicación 1, en donde los electrólitos en gel incluyen reacciones de transferencia de fase sólida. 7. Una batería de gel redox según la 52/95 reivindicación 1, que incluye además aditivos metálicos que aumentan el desempeño de los electrólitos en gel. 8. Una batería de gel redox según la reivindicación 1, y que incluye además aditivos no metálicos que aumentan el desempeño de los electrólitos en gel. 9. Una batería de gel redox, en donde los electrólitos en gel están formados con una matriz conductora inerte . 10. Una batería de gel redox según la reivindicación 1, en donde el electrólito en gel positivo comprende una media celda que contiene especies reactivas y una media celda negativa que contiene especies reactivas diferentes . 11. Una batería de gel redox según la reivindicación 1, en donde el electrólito en gel negativo comprende una media celda que contiene especies reactivas y una media celda negativa que contiene especies reactivas diferentes . 12. Una batería de gel redox según la reivindicación 1, en donde los electrodos están enrollados en espiral . 13. Una batería de gel redox, en donde los electrodos son electrodos de placa comprimidos. 14. Una batería de gel redox en combinación con 52/95 un sistema de administración de baterías para una batería que tiene por lo menos una que tiene al menos un par de electrodos y que es susceptible a la polarización, el sistema de administración de baterías comprende: (i) un medio para monitorear un parámetro predeterminado de la celda o de cada celda, el cual es indicativo del nivel de polarización, (ii) un medio para almacenar una cantidad predeterminada de la energía jque será transferida hacia y desde la batería, y (iii) un medio para inducir una carga inversa o impulso a los electrodos, de modo que se reduzca la polarización. 15. Una batería de gel redox según la reivindicación 14, en donde el parámetro predeterminado es la resistencia interna de la celda o de cada celda.