BRPI0416049B1 - “dispositivo e processo de carregamento equilibrado de uma bateria de lítio-íon ou lítio polímero” - Google Patents

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Description

1/16 “DISPOSITIVO E PROCESSO DE CARREGAMENTO EQUILIBRADO DE UMA BATERÍA DE LÍTIO-ÍON OU LÍTIO POLÍMERO” A presente invenção refere-se ao campo do carregamento ou da carga de baterias recarregáveis e tem por objeto um processo de carregamento ou de carga equilibrado de células de uma bateria de lítio-íon ou lítio polímero. O carregamento elétrico otimizado de baterias que comportam várias células constitutivas apresenta problemas difíceis de se resolver, principalmente quando o número de elementos ou de células colocadas em série é elevado.
No caso de uma bateria de lítio-íon ou lítio polímero, se somam a esses problemas de otimização da carga diferentes elementos ou células riscos de deterioração irremediáveis dos referidos elementos ou das referidas células em caso de sobrecarga, principalmente por superaquecimento ou supertensão.
Sabe-se, por um lado, que nas baterias que utilizam elementos de lítio- íon ou lítio polímero em série, as atuações em capacidade de cada elemento ou célula após a carga não são idênticas e que essas diferenças aumentam de ciclo em ciclo de carga e descarga até o final da vida da bateria em questão.
Sabe-se, por outro lado, que as baterias de lítio-íon e lítio polímero não aceitam sobrecarga por ocasião da carga, nem uma sub carga por ocasião do uso (descarga). O valor de tensão máximo retido, a título de exemplo e sem limitação, para a sobrecarga para cada um dos elementos de uma bateria de lítio-íon e lítio polímero em série é de 4,20 volts e a tensão retida para parar a descarga e evitar assim a degradação da bateria é de 2,70 volts.
Sabe-se, outrossim, que para cada um dos elementos ou células de lítio- íon ou lítio polímero, a tensão nos pólos do elemento ou da célula é a imagem da capacidade no elemento ou na célula considerada. Essa indicação de tensão não oferece o valor preciso da capacidade em ampère/hora ou em watt/hora, porém dá uma porcentagem da capacidade do elemento considerado no momento da medida dessa tensão. A figura 1 dos desenhos anexos representa um gráfico que mostra a evolução da tensão nos pólos de um elemento lítio-íon com relação à sua capacidade (tratando-se de um gráfico de descarga com corrente constante, o tempo é proporcional à porcentagem da capacidade estocada no elemento Lítio- íon considerado com: 0 s => 95 % (4,219 volts), 6.150 segundos => 50 % (3,760 volts), e 12.300 segundos => 0 % (3,600 volts)). Observa-se que em uma parte importante desse gráfico, a capacidade é quase linear antes de degradar-se rapidamente. Para controlar as operações de carga e descarga de um elemento ou de uma célula lítio-íon, opera-se na parte quase linear, o que permite afirmar que a tensão é a imagem da capacidade.
Levadas em conta as indicações desenvolvidas nos três pontos precedentes, pode-se verificar que, em uma bateria constituída de mais de três a quatro elementos lítio-íon ou lítio polímero em série, a carga da bateria será detida quando o elemento mais carregado tiver atingido 4,20 volts e, inversamente, quando da descarga, esta será detida quando o elemento de menor capacidade tiver atingido a tensão de 2,70 volts: este é então o elemento que tem a capacidade mais fraca que determina a capacidade global da bateria.
Isso permite compreender que, quando a bateria tem um número importante de elementos em série, o risco de não explorar a totalidade da capacidade da bateria é real, já que é o elemento menos capacitivo que determinada de forma limitativa a capacidade total da bateria. Outrossim, esse fenômeno se agrava com o acúmulo de ciclos de cargas/descargas.
Esse fenômeno de desequilíbrio de carga é essencialmente provocado pelas diferenças de capacidade e de resistência interna entre os elementos constitutivos da bateria, resultando essas diferenças da variação da qualidade de fabricação dos elementos lítio-íon ou lítio polímero. A fim de otimizar a capacidade da bateria no tempo, o que é muito importante para os custos de exploração, é necessário remediar o problema evocado precedentemente realizando, antes da parada da carga, um reequilíbrio de todos os elementos ou de todas as células da bateria. Esse equilíbrio deveria permitir uma carga de 100% de todos os elementos não importando qual seja sua capacidade.
Na prática do estado da técnica atual, esse equilíbrio é feito no final da carga derivando a corrente de carga do elemento carregado em 100%, ou seja, quando este atingiu uma tensão de 4,20 volts. Assim, os elementos são detidos à medida que atingem 4,20 volts e se obtém deste modo uma carga de 100% de todos os elementos no final da operação de carga.
No entanto, essa técnica conhecida de equilíbrio no final da carga apresenta notáveis inconvenientes.
Assim, esses sistemas de equilíbrio precisam de resistências de potências significativas para poder dissipar correntes conseqüentes e assim será toda vez que o sistema de equilíbrio entrar em ação quando as correntes de carga são ainda significativas, o que é produzido quando os elementos da bateria são muito desequilibrados.
Outrossim, essa forte dissipação de potência acarreta uma elevação conseqüente da temperatura, que pode ser incômoda no caso de baterias compactas que integram as resistências de derivação.
No mais, é possível que, apesar da injeção de correntes de carga significativas no final da operação de carga, a batería não esteja equilibrada quando a condição de fim de carga é atendida.
Aliás, nas aplicações de forte potência, os tempos de recarga da bateria, principalmente de recarga completa, são longos, até muito longos. É possível, então, frequentemente, que o tempo de carga efetivo entre duas fases de descarga seja muito curto para terminar a operação de carga e a carga é então interrompida quando os desequilíbrios entre elementos ou células não estão ainda compensados (em caso de presença de um sistema de equilíbrio no final da carga, segundo o estado da técnica). A repetição desse fenômeno acarreta uma degradação rápida dos desempenhos da bateria em questão. A presente invenção tem por objetivo propor uma solução de carregamento otimizado, apresentando as vantagens precitadas e superando os inconvenientes mencionados precedentemente com relação ao estado da técnica existente.
Para tanto, a invenção tem por objeto um processo de carregamento equilibrado de n células, com n > 2, constitutivas de uma bateria de lítio-íon ou iítio polímero e associadas em série, sendo cada célula composta de um elemento ou de vários elementos montados em paralelo, cujo processo é caracterizado pelo fato de que consiste em realizar em permanência, desde o início da operação de carga da bateria e em todo o desenvolvimento dessa operação, uma fiscalização dos níveis de carga das diferentes células e em efetuar, em função da avaliação prévia dos referidos níveis de carga, uma alimentação uniforme de todas as células ou um equilíbrio dos referidos níveis de carga dessas células alimentando estas últimas de modo diferenciado em função de seus níveis de carga correntes.
As etapas de processo evocadas acima podem ser colocadas em prática de duas maneiras diferentes, que se assentam em duas implementações tecnológicas diferentes.
Assim, colocando em prática uma solução baseada essencialmente em uma tecnologia analógica, a fiscalização dos níveis de carga é feita de modo contínuo e a alimentação diferenciada é realizada uma vez que, e assim pelo tempo que, as diferenças de níveis de carga, entre a(s) célula(s) mais carregada(s) e a(s) células menos carregada(s), ultrapassarem um valor limite predeterminado.
Diferentemente, colocando em prática uma solução preferida que faz intervir um tratamento numérico de sinais e uma gestão do processo por uma unidade de tratamento numérico, a fiscalização dos níveis de carga é efetuada por medidas repetidas e a alimentação diferenciada aplicada durante um período predefinido, em caso de verificação de condições de desequilíbrio de níveis de carga exigidos.
Essa segunda solução permite simplificar por sua vez a implementação material e operacional necessária para colocar em prática o processo.
Com relação a esta segunda solução, o processo consiste preferencialmente em coordenar para cada célula da bateria, umas após as outras, de modo seqüencial durante um período fracionário do tempo total de carga da bateria, seqüências que compreendem uma avaliação corrigida do nível da carga da célula considerada, contínua, em função de seu nível de carga e com relação ao conjunto dos níveis de carga de outras células da bateria, de uma alimentação uniforme ou diferenciada, conforme um ciclo repetitivo ao longo de toda a operação de carga.
Segundo um modo de realização vantajoso da invenção, o referido processo compreende pelo menos a execução das seguintes operações sob a gestão de uma unidade de tratamento numérico e assim a partir do início da carga: - avaliação, preferencialmente em intervalos regulares, da quantidade de energia armazenada em cada célula pela medida de um parâmetro indicativo da referida quantidade; - análise comparativa de diferentes quantidades de energia avaliadas ou de diferentes valores do padrão mensurado; - determinação da célula que estiver em maior atraso na carga e, conforme o caso, da ou das células que estiver em maior avanço de carga; - alimentação das diferentes células montadas em série de modo uniforme ou com limitação da corrente de carga para as células diferentes daquela com maior atraso de carga ou para a(s) célula(s) com maior avanço de carga, por derivação da totalidade ou de uma parte da referida corrente no nível desta ou desta(s) última(s); - repetição seqüencial das diferentes operações precitadas até a obtenção de um estado de final de carga da bateria ou da detecção de um defeito, de um não funcionamento ou de excesso de valor limite admissível.
As experiências e trabalhos da requerente demonstraram que esse processo de equilíbrio seqüencial replicado ao longo de toda a carga permitia ter todos os elementos ou células que constituem a bateria carregada na mesma porcentagem em um determinado momento da carga e, mais ainda, atingir uma capacidade de 100 % para todos os elementos que constituem a bateria no final da carga e, assim, independentemente de sua própria capacidade. A invenção será mais bem compreendida graças à descrição abaixo, que está de acordo com um modo de realização preferido, dado a título de exemplo não limitativo, e explicado com referência aos desenhos esquemáticos anexos, nos quais: a figura 2 dos desenhos anexos é um esquema sinóptico de um dispositivo para colocar em prática o processo conforme a invenção; a figura 3 é um esquema mais detalhado do dispositivo representado na figura 2, conforme uma variante de realização da invenção; a figura 4 é um organograma que mostra esquematicamente as diferentes etapas do processo segundo um modo de realização da invenção (neste organograma, é preciso entender pelo termo '‘elemento’’, um elemento ou uma célula com vários elementos em paralelo) e, a figura 5 representa cronogramas que ilustram, a título de exemplo não limitativo, para uma bateria de doze células, as operações executadas durante um ciclo de carga com equilíbrio do processo conforme a invenção.
Esta última tem por objeto um processo de carregamento ou de carga equilibrado de n células 1, com n > 2, constitutivas de uma bateria de lítio-íon ou lítio polímero 2 e associadas em série, sendo cada célula 1 composta de um elemento ou de vários elementos montados em paralelo.
Conforme um modo de realização vantajoso da invenção, esse processo compreende pelo menos a execução das seguintes operações sob a gestão de uma unidade de tratamento numérico e assim desde o início da carga: - avaliação, preferencialmente em intervalos regulares, da quantidade de energia armazenada em cada célula 1 pela medida de um parâmetro indicativo da referida quantidade; - análise comparativa de diferentes quantidades de energia avaliadas ou de diferentes valores do padrão mensurado; - determinação da célula 1 que estiver em maior atraso na carga e, conforme o caso, da ou das células 1 que estiver em maior avanço de carga; - alimentação das diferentes células 1 montadas em série de modo uniforme ou com limitação da corrente de carga para as células 1 diferentes daquela com maior atraso de carga ou para a(s) célula(s) 1 com maior avanço de carga, por derivação da totalidade ou de uma parte da referida corrente no nível desta ou desta(s) úitima(s); - repetição seqüencial das diferentes operações precitadas até a obtenção de um estado de final de carga da batería 2 ou da detecção de um defeito, de um não funcionamento ou de excesso de valor limite admissível.
Preferencialmente, o parâmetro medido no nível de cada célula 1 e utilizado para a avaliação da quantidade de energia armazenada nesta é a tensão nos pólos da célula 1 considerada.
Como indicado precedentemente, as limitações da corrente de carga podem eventualmente afetar todas as células em avanço de carga com relação à célula menos carregada, conforme o caso com graus de limitação de alimentação diferentes.
Entretanto, para estender por mais tempo as fases ativas de equilíbrio, a invenção prevê vantajosamente que a(s) célula(s) sozinha(s) cujo(s) nível(is) de carga está(ão) em mais avanço sobre a da célula menos carregada (durante uma determinada duração fracionária n), será(ão) submetida(s) a uma limitação de sua carga (durante o período fracionário n + 1 seguinte). Assim, as células, cujo nível de carga é apenas um pouco superior ao da célula menos carregada, continuarão sua carga normalmente. A discriminação entre as células submetidas a uma limitação temporária da carga e as que não são submetidas a ela (durante um período fracionário do período total da carga) pode, por exemplo provir da situação (em termo de valores) dos níveis de carga dessas células com relação a um valor limite dado por [valor da carga da célula menos carregada + delta (Δ)].
Aliás, adotando a estratégia de limitar a corrente de carga das células mais carregadas ao longo de toda a carga da bateria, em vez de esperar o final dessa carga, a invenção permite evitar qualquer risco de superaquecimento da bateria 2 pelo fato do equilíbrio tardio e garantir tensões equilibradas no nível das células 1 no final da carga.
Outrossim, iniciando o equilíbrio a partir do princípio da carga e prosseguindo sua ação ao longo de toda a operação de carga, é possível garantir uma bateria sensivelmente equilibrada ao longo de toda a operação de carga, ou seja, mesmo em caso de interrupção da carga antes de seu final normal.
Conforme uma característica vantajosa da invenção, a derivação de corrente no nível da(s) célula(s) que está em maior avanço de carga é realizada por meio de circuitos de derivação 4 associados cada um, por uma montagem em paralelo, a uma das referidas células 1 (um circuito 4 para cada célula 1), integrando cada um dos referidos circuitos 4 um órgão de comutação 5 e, conforme o caso, pelo menos um componente de dissipação de energia elétrica 6, eventualmente regulável, tal como por exemplo uma resistência elétrica (Figuras 2 e 3). O órgão de comutação 5 poderá, por exemplo, ser escolhido no grupo formado pelos relés eletromecânico ou eletrônico, pelos transistores bipolares ou com efeito de campo ou análogos.
Outrossim, sendo distribuída a derivação de energia ligada ao equilíbrio de cargas de diferentes células 1 em toda a duração da carga, o componente de comutação 5 e o componente de dissipação 6 associado poderão ser otimizados.
Conforme um modo de realização preferido da invenção, o carregar'10"*'"1 nnm οηιπίίκπη canüencja| consiste mais precisamente em realizar, repetindo-as ao longo de toda a carga da batería 2, as seguintes operações: a) escrutar uma por uma todas as células 1 da batería 2 medindo as tensões em seus pólos, sem que as resistências 6 de derivação ou de equilíbrio sejam conectadas; b) detectar a célula 1 que estiver em maior retardo de carga; c) detectar as células 1 que, com relação à célula 1 menos carregada ou que estiver em maior retardo de carga, tiver uma sobrecarga superior a um valor limite predeterminado de diferença de capacidade, por exemplo, correspondente a uma diferença de tensão (dVs) de 10 mV; d) conectar individualmente cada célula 1 detectada com uma sobrecarga superior ao valor limite a uma resistência de equilíbrio 6 correspondente, de modo a chegar a uma diminuição da corrente de carga para cada uma das células 1 em questão, por exemplo, de cerca de 10%, durante uma duração seqüencial predeterminada, por exemplo, de dois segundos; e) desconectar as resistências de equilíbrio 6 de todas as células 1 após passada a duração seqüencial predeterminada; f) efetuar novamente as etapas a) a e) depois de passado um prazo de estabilização das tensões das células 1. A carga da bateria é parada normalmente quando a intensidade da corrente de carga global do conjunto das células desta última diminui abaixo de um valor limite predefinido, por exemplo, a 50 mA. A título de exemplo de colocar em prática a invenção, as potências de diferentes circuitos de derivação 4 são escolhidas próximas dos valores fornecidos pela seguinte fórmula: Psd máx. = V máx. cel. * % * AH
Tc na qual: Psd máx. = potência máxima otimizada a dissipar expressa rm watt;
Vmáx. cel. = tensão máxima medida durante a carga nos pólos de uma célula expressa em volt; % = relação expressa em porcentagem, correspondente à diferença máxima entre duas células que se deseja recuperar em uma carga; AH = capacidade nominal da bateria expressa em Ah (Ampére-hora);
Tc = tempo de carga da bateria expressa em hora.
No mais, para chegar a uma regulação precisa e progressiva da carga de cada célula 1, a tensão nos pólos de cada célula 1 é medida de forma precisa por um conjunto 7 de módulos de medida 7’ correspondente, cujos sinais de saída são transmitidos, vantajosamente após numeração, na unidade de tratamento numérico 3, comandando esta última, no ciclo seguinte, os órgãos de comutação 5 de diferentes circuitos de derivação 4 em função da evolução comparativa dos referidos sinais de saída fornecidos pelos módulos 7’, Conforme um modo de realização muito vantajoso da invenção, que resulta a título de exemplo das figuras 4 e 5, asOpeftãções são repetidas, durante toda a operação de carga, com relação à curva cíclica formada de dois meio- ciclos operacionais, executados sucessivamente em cada fechamento de ciclo, dos quais um primeiro meio-ciclo compreende a execução consecutiva das seguintes operações: leitura sucessiva das tensões de diferentes células 1 e entrelaçamento, deslocado no tempo, da resistência de equilíbrio 6 para cada célula 1 cuja diferença de tensão (dV) com a célula 1 que estiver com maior avanço de carga do ciclo precedente é superior a um valor limite (dVs) e o seguindo meio-ciclo que compreende as seguintes operações: desconexões sucessivas de resistências de equilíbrio 6 de diferentes células 1 e espera da estabilização das tensões de diferentes células 1 antes de sua leitura durante o primeiro meio-ciclo do ciclo seguinte, apresentando os dois meio-ciclos apresentando preferencialmente durações sensivelmente similares, por exemplo, de cerca de 2 s.
Graças às repetições cíclicas das operações dos dois meio-ciclos (com uma duração de ciclo de por exemplo 4 s), ao longo de todo o processo de carga da bateria 2, ou seja, até a ocorrência de um evento de fim de carga ou de uma informação de segurança todas as células 1 (e o elemento ou os elementos que compõem cada uma destas últimas) apresentam a todo o momento uma fraca dispersão de capacidade (pelo fato das conexões de carga constantes entre células) e recuperam de modo ideal o máximo de seu desempenho.
Outrossim, o processo conforme a invenção permite aceitar no início da carga diferenças de níveis de carga significativas entre células 1, sendo replicada a “recuperação” ou o equilíbrio na duração total do processo de carga da bateria > 2.
Conforme uma primeira variante, pode-se prever que o valor limite de diferença de tensão dVs consiste em um primeiro valor fixo predeterminado V1, por exemplo 10 mV, se a diferença de tensão dV entre a tensão da célula 1 que apresenta a tensão mais elevada e a tensão da célula 1 que apresenta a tensão mais fraca for inferior a um segundo valor fixo predeterminado V2, superior ao primeiro valor limite predeterminado V1, por exemplo, 100 mV.
Outrossim, pode também se prever igualmente que, se a diferença de tensão dV entre a tensão da célula 1 que apresenta a tensão mais elevada e a tensão da célula 1 que apresenta a tensão mais fraca é superior a um segundo valor fixo predeterminado V2, por exemplo, 100 mV, o valor limite de diferença de tensão dVs consiste em um terceiro valor fixo predeterminado V3 inferior ao segundo valor V2, por exemplo, 30 mV.
Preferencialmente, o terceiro valor fixo predeterminado V3 é superior ao referido primeiro valor fixo predeterminado V1.
Conforme uma segunda variante, é possível, de modo alternativo, prever-se que o valor limite de diferença de tensão dVs corresponde a uma fração determinada da diferença de tensão dV, medida durante o ciclo precedente entre a tensão da célula 1 que apresenta a tensão mais elevada e a tensão da célula 1 que apresenta a tensão mais fraca, se durante o ciclo em curso a referida diferença de tensão dV for ainda superior a um quarto valor fixo predeterminado V4, por exemplo, 10 mV.
Vantajosamente em cada uma das duas variantes precitadas, e como já mencionado precedentemente, as medidas de tensões no nível das diferentes células 1 são efetuadas apenas depois de passado um prazo dado, por exemplo, 2 segundos, em seguida à supressão de derivações de corrente, de modo a autorizar uma estabilização de tensões nos pólos das referidas células 1. A fim de preservar as células 1 da bateria 2 de possíveis exposições a supertensões, o programa de gestão da carga, cujo organograma pode, por exemplo, correspondente àquele representado na figura 4, pode comportar a execução de um determinado número de testes antes do início da carga e no decorrer e no final da carga.
Assim, o processo de carga pode consistir, no início, antes da partida da execução das operações, em medir a tensão a vácuo Vo do carregador 8 ramificado na bateria 2 em vista de sua carga, e a parar o referido processo de carga, com eventualmente a ativação de um alarme correspondente e/ou a afixação de uma mensagem, se a referida tensão a vácuo Vo for superior a [n x tensão máxima admissível Vmáx. para cada célula 1], Da mesma forma, o referido processo pode igualmente consistir, antes da execução de uma curva ou de um ciclo seguinte, em verificar se pelo menos uma das células 1 da bateria 2 apresenta em seus pólos uma tensão superior à tensão máxima admissível Vmáx. (por exemplo e sem limitação, 4,23 V) e, em caso afirmativo, a interromper o processo de carga, eventualmente com ativação de um alarme correspondente e/ou afixação de uma mensagem. A presente invenção tem igualmente por objeto um dispositivo para colocar em prática o processo descrito precedentemente, cujos principais elementos constitutivos são representados esquematicamente nas figuras 2 e 3.
Esse dispositivo é essencialmente constituído, por um lado, por um conjunto 7 de módulos 7’ de medida da tensão, associados, cada um, a uma das células 1 em série que formam a bateria 2 e que medem as tensões nos pólos destas e, por outro lado, por uma pluralidade de circuitos de derivação 4 montados cada um em paralelo nos pólos de uma célula 1 correspondente e que pode cada um ser aberto e fechado seletivamente e, enfim, por uma unidade 3 de tratamento numérico e de gestão do processo, recebendo a referida unidade 3 os sinais de medida do referido conjunto 7 de módulos de medida da tensão 7’ e que comandam o estado [fechado/aberto] de cada circuito de derivação 4.
Os módulos 7’ consistirão, por exemplo, em circuitos de medida diferencial de tensão em um amplificador operacional, com uma precisão de medida de pelo menos 50 mV.
Vantajosamente, cada circuito de derivação 4 compreende um órgão de comutação 5, que forma o interruptor e cujo estado é comandado pela unidade de tratamento numérico 3 e, conforme o caso, pelo menos um componente 6 de dissipação de energia elétrica, tal como por exemplo, uma ou de [sic] resistência(s).
Como mostra a figura 3 dos desenhos anexos, e conforme um modo de realização preferida da invenção, o conjunto 7 de módulos 7' de medida da tensão compreende, por um lado, n módulos analógicos 7’ de medida da tensão, associado, cada um, diretamente a uma célula 1 da bateria 2, por outro lado, a um circuito multiplexor 9, cujas entradas são religadas às saídas dos referidos módulos 7’ e, enfim, um circuito conversor analógico/numérico 10 religado na entrada à saída do circuito multiplexor 9 e na saída à unidade de tratamento numérico e de gestão 3.
Com relação a uma aplicação preferida, porém não limitativa, da invenção, o dispositivo representado nas figuras 2 e 3 pode ser vantajosamente integrado em um conjunto de ferramenta elétrica autônoma de potência.
Com relação a isso, convém observar que os circuitos de derivação 4 associados individualmente às células 1 da bateria 2 poderão igualmente ser utilizados para eventualmente ajustar as cargas das referidas células 1 a um nível compatível com uma estocagem de longa duração, sem utilização, da referida bateria 2.
Evidentemente, a invenção não está limitada aos modos de realização descritos e representados nos desenhos anexos. As modificações permanecem possíveis, principalmente do ponto de vista da constituição de diversos elementos ou por substituição de equivalentes técnicos, sem sair para tanto do campo de proteção da invenção.

Claims (18)

1. Processo de carregamento equilibrado de n células, com n > 2, constitutivas de uma bateria de lítio íon ou lítio polímero e associadas em série, sendo cada célula composta de um elemento ou de vários elementos montados em paralelo, cujo processo é caracterizado pelo fato de que consiste em realizar em permanência desde o início da operação de carga da bateria (2) e ao longo de todo o desenvolvimento dessa operação, uma fiscalização dos níveis de carga das diferentes células (1) e a efetuar, em função da avaliação prévia dos referidos níveis de carga, uma alimentação uniforme de todas as células (1) ou um equilíbrio dos referidos níveis de carga dessas células (1) alimentando estas últimas de modo diferenciado em função de seus níveis de carga correntes e pelo fato de consistir em coordenar para cada célula (1) da bateria, umas após as outras, de modo sequencial, durante um período fracionário do tempo total de carga da bateria (2), sequências que compreendem uma avaliação corrigida do nível da carga da célula (1) considerada, contínua, em função de seu nível de carga e com relação ao conjunto dos níveis de carga de outras células (1) da bateria, de uma alimentação uniforme ou diferenciada, conforme um ciclo repetitivo ao longo de toda a operação de carga e que compreende pelo menos a execução das seguintes operações sob a gestão de uma unidade de tratamento numérico (3) e assim a partir do início da carga: - avaliação em intervalos regulares, da quantidade de energia armazenada em cada célula (1) pela medida de um parâmetro indicativo da referida quantidade; - análise comparativa de diferentes quantidades de energia avaliadas ou de diferentes valores do padrão mensurado em cada célula (1); - determinação da célula (1) que estiver em maior atraso de carga e da ou das células (1) que estiver em maior avanço de carga; - alimentação das diferentes células (1) montadas em série de modo uniforme ou com limitação da corrente de carga para a(s) célula(s) (1) com maior avanço de carga, por derivação da totalidade ou de uma parte da referida corrente no nível desta ou desta(s) última(s); - repetição sequencial das diferentes operações precitadas até a obtenção de um estado de final de carga da bateria (2) ou da detecção de um defeito, de um não funcionamento ou de um excesso de valor limite admissível
2. Processo, conforme a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende o parâmetro medido no nível de cada célula (1) e utilizado para a avaliação da quantidade de energia armazenada nesta é a tensão nos polos da célula (1) considerada
3. Processo, conforme a reivindicação 1 ou a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a derivação de corrente no nível da(s) célula(s) (1) que está em maior avanço de carga é realizada por meio de circuitos de derivação (4) associados cada um, por uma montagem em paralelo, a uma das referidas células (1), integrando cada um dos referidos circuitos (4) um órgão de comutação (5) e pelo menos um componente de dissipação de energia (6), eventualmente regulável, tal como uma resistência elétrica
4. Processo, conforme a reivindicação 1 ou a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o carregamento com equilíbrio sequencial consiste em realizar, repetindo-as ao longo de toda a carga da bateria (2), as seguintes operações: a) escrutar, uma por uma, todas as células (1) da bateria (2) medindo as tensões em seus polos, sem que as resistências (6) de derivação ou de equilíbrio sejam conectadas; b) detectar a célula (1) que estiver em maior retardo de carga; c) detectar as células (1) que, com relação à célula (1) menos carregada ou que estiver em maior retardo de carga, tiver uma sobrecarga superior a um valor limite predeterminado de diferença de capacidade; d) conectar individualmente cada célula (1) detectada com uma sobrecarga superior ao valor limite a uma resistência de equilíbrio; (6) correspondente, de modo a chegar a uma diminuição da corrente de carga para cada uma das células (1) em questão de cerca de 10%, durante uma duração sequencial predeterminada; e) desconectar as resistências de equilíbrio (6) de todas as células (1) após passada a duração sequencial predeterminada; f) efetuar novamente as etapas a) a e) depois de passado um prazo de estabilização das tensões das células (1)
5. Processo, conforme uma qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a carga da bateria (2) é parada quando a intensidade da corrente de carga global do conjunto das células (1) desta última diminui abaixo de um valor limite predefinido
6. Processo, conforme uma qualquer das reivindicações 3 e 4, caracterizado pelo fato de que a tensão nos polos de cada célula (1) é medida de forma precisa por um conjunto (7) de módulos de medida (7’) correspondente, cujos sinais de saída são transmitidos após numeração na unidade de tratamento numérico (3), comandando esta última, no ciclo seguinte, os órgãos de comutação (5) de diferentes circuitos de derivação (4) em função da evolução comparativa dos referidos sinais de saída fornecidos pelos módulos(7’)
7. Processo, conforme uma qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que as operações são repetidas, durante toda a operação de carga, com relação à curva cíclica formada de dois meio ciclos operacionais, executados sucessivamente em cada fechamento de ciclo, um primeiro meio ciclo que compreende a execução consecutiva das seguintes operações: leitura sucessiva das tensões de diferentes células (1) e entrelaçamento, deslocado no tempo, da resistência de equilíbrio (6) para cada célula (1) cuja diferença de tensão (dV) com a célula (1) que estiver com maior avanço de carga do ciclo precedente é superior a um valor limite (dVs) e o segundo meio ciclo que compreende as seguintes operações: desconexões sucessivas de resistências de equilíbrio (6) de diferentes células (1) e espera da estabilização das tensões de diferentes células (1) antes de sua leitura durante o primeiro meio ciclo do ciclo seguinte, apresentando os dois meio ciclos durações similares
8. Processo, conforme a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o valor limite de diferença de tensão (dVs) consiste em um primeiro valor fixo predeterminado (V1), se a diferença de tensão (dV) entre a tensão da célula (1) que apresenta a tensão mais elevada e a tensão da célula (1) que apresenta a tensão mais fraca for inferior a um segundo valor fixo predeterminado (V2), superior ao primeiro valor limite predeterminado (V1)
9. Processo, conforme a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que, se a diferença de tensão (dV) entre a tensão da célula (1) que apresenta a tensão mais elevada e a tensão da célula (1) que apresenta a tensão mais fraca, for superior a um segundo valor fixo predeterminado (V2), o valor limite de diferença de tensão (dVs) consiste em um terceiro valor fixo predeterminado (V3) inferior ao segundo valor (V2)
10. Processo, conforme a reivindicação 8 e 9, caracterizado pelo fato de que o terceiro valor fixo predeterminado (V3) é superior ao referido primeiro valor fixo predeterminado (V1)
11. Processo, conforme a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o valor limite de diferença de tensão (dVs) corresponde a uma fração determinada da diferença de tensão (dV), medida durante o ciclo precedente entre a tensão da célula (1) que apresenta a tensão mais elevada e a tensão da célula (1) que apresenta a tensão mais fraca, se durante o ciclo em curso a referida diferença de tensão (dV) for ainda superior a um quarto valor fixo predeterminado (V4)
12. Processo, conforme uma qualquer das reivindicações 7 a 11, caracterizado pelo fato de que as medidas de tensões no nível das diferentes células (1) são efetuadas apenas depois de passado um prazo dado, em seguida à supressão de derivações de corrente, de modo a autorizar uma estabilização de tensões nos polos das referidas células (1)
13, Processo,, conforme a reivindicação 3 ou uma qualquer das reivindicações 4 a 12, tomado em combinação com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que as potências de diferentes circuitos de derivação (4) são escolhidas próximas dos valores fornecidos pela seguinte fórmula: na qual: Psd máx, = potência máxima otimizada a dissipar expressa em watt; Vmáx. cel. = tensão máxima medida durante a carga nos polos de uma célula expressa em volt; % = relação expressa em porcentagem, correspondente à diferença máxima entre duas células que se deseja recuperar em uma carga; AH = capacidade nominal da batería expressa em A.h (ampère- hora); Tc = tempo de carga da bateria expressa em hora
14, Processo, conforme uma qualquer das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que consiste, no início, antes da partida da execução das operações, em medir a tensão a vácuo (Vo) do carregador (8) ramificado na bateria (2) em vista de sua carga e a parar o referido processo de carga, com eventualmente a ativação de um alarme correspondente e/ou a afixação de uma mensagem, se a referida tensão a vácuo (Vo) for superior a [n x tensão máxima admissível (Vmax) para cada célula (1)]
15. Processo, conforme uma qualquer das reivindicações 7 a 14, caracterizado pelo fato de que consiste antes da execução de uma curva seguinte, em verificar se pelo menos uma das células (1) da bateria (2) apresenta em seus polos uma tensão superior à tensão máxima admissível (Vmáx.) e, em caso afirmativo, a interromper o processo de carregamento com ativação de um alarme correspondente e/ou afixação de uma mensagem
16. Dispositivo para colocar em prática o processo, conforme uma qualquer das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que é constituído, por um lado, por um conjunto (7) de módulos (7’) de medida da tensão, associados cada um a uma das células (1) em série que formam a bateria (2) e que medem as tensões nos polos destas e, por outro lado, por uma pluralidade de circuitos de derivação (4) montados cada um em paralelo nos polos de uma célula (1) correspondente e que pode cada um ser aberto e fechado seletivamente e, enfim, por uma unidade (3) de tratamento numérico e de gestão do processo, recebendo a referida unidade (3) os sinais de medida do referido conjunto (7) de módulos de medida da tensão (T) e que comandam o estado [fechado/aberto] de cada circuito de derivação (4), compreendendo cada circuito de derivação (4) um órgão de comutação (5), que forma um interruptor e cujo estado é comandado pela unidade de tratamento numérico (3) e pelo menos um componente (6) de dissipação de energia elétrica, tal como uma ou várias resistência(s)
17. Dispositivo, conforme a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o conjunto (7) de módulos (7’) de medida da tensão compreende, por um lado, n módulos analógicos (7’) de medida da tensão, associados, cada um, diretamente a uma célula (1) da bateria (2), por outro lado, a um circuito multiplexor (9), cujas entradas são religadas às saídas dos referidos módulos (7’) e um circuito conversor analógico/numérico (10) religado na entrada à saída do circuito multiplexor (9) e na saída à unidade de tratamento numérico e de gestão (3)
18. Dispositivo, conforme uma qualquer das reivindicações 16 e 17, caracterizado pelo fato de que é integrado em um conjunto de ferramenta elétrica autônoma de potência
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