ES2909409T3 - Método para el funcionamiento de varios paquetes de baterías utilizados en un aparato eléctrico y aparato eléctrico correspondiente - Google Patents

Método para el funcionamiento de varios paquetes de baterías utilizados en un aparato eléctrico y aparato eléctrico correspondiente Download PDF

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Abstract

Método para el funcionamiento de varios paquetes de baterías 3, en particular paquetes de baterías de litio, insertados en las respectivas ranuras de un aparato eléctrico (1), donde cada paquete de baterías es un paquete interconectado de varias celdas acumuladoras que se mantiene unido por una envoltura o una carcasa, en cuyo método se determinan a intervalos de tiempo predeterminados los respectivos estados de carga así como las temperaturas de los paquetes de baterías (3) y los paquetes de baterías (3) se conectan de tal manera, que se proporciona una tensión de servicio predeterminada en el aparato eléctrico (1) mediante los paquetes de baterías (3), donde, si no se necesitan todos los paquetes de baterías (3) utilizados en el aparato eléctrico (1) para proporcionar la tensión de servicio predeterminada, al menos el paquete de baterías (3) más débil con respecto al estado de carga y/o el paquete de baterías (3) con la temperatura más alta se desacopla eléctricamente de forma pasiva y/o activa del aparato eléctrico (1) y de los otros paquetes de baterías (3), donde el número de los paquetes de baterías que se desacoplan debido a la temperatura y/o el estado de carga depende de la tensión de servicio predeterminada y del número total de los paquetes de baterías utilizados en el aparato eléctrico.

Description

DESCRIPCIÓN
Método para el funcionamiento de varios paquetes de baterías utilizados en un aparato eléctrico y aparato eléctrico correspondiente
[0001] La invención se refiere a un método para el funcionamiento de al menos dos paquetes de baterías. Además, la invención re refiere a un aparato eléctrico.
[0002] Es en sí conocido el suministro de energía eléctrica a los aparatos eléctricos, como por ejemplo las herramientas eléctricas, mediante paquetes de baterías. Así, el documento US 2015/0357684 A1 muestra, por ejemplo, un sistema de interfaz para una pluralidad de paquetes de baterías. Los propios paquetes de baterías presentan varios de los llamados circuitos inteligentes, que permiten que los paquetes de baterías se descarguen secuencialmente en cada caso. El sistema de interfaz comprende una red de sensores que está diseñada para supervisar parámetros de baterías más distintos de los paquetes de baterías, donde estos parámetros de baterías se utilizan para encender y apagar secuencialmente los paquetes de baterías. Estos parámetros de baterías pueden ser, por ejemplo, las correspondientes tensiones, temperaturas o también corrientes en los paquetes de baterías.
[0003] Del documento US 2015/0042283 A1 se conoce un sistema de control para una pila de baterías para vehículos eléctricos. La pila de baterías puede presentar varios pares de control de celdas. Una celda se desacopla por encima de una temperatura límite predeterminada. Una celda también se puede desacoplar para que no se descargue en exceso.
[0004] El documento US2016/0141734 A1 divulga el control de la temperatura de una batería electroquímica. La batería posee varios elementos, cado uno con varias celdas electroquímicas. Para conseguir un envejecimiento homogéneo de los elementos, las temperaturas de los elementos y/o celdas se ajustan entre sí apagándolos o encendiéndolos.
[0005] Además, el documento EP 2988393 A1 describe el control de una máquina expendedora. Una fuente de alimentación posee dos paquetes de baterías recargables. Si la carga de batería de un paquete de baterías cae por debajo de un valor predeterminado, se desacopla el paquete de baterías.
[0006] La tarea de la presente invención es proporcionar un método para el funcionamiento de varios paquetes de baterías, por medio de los cuales se puede efectuar un suministro de energía de un aparato eléctrico de manera particularmente eficiente. Además, se debe proporcionar un aparato eléctrico correspondiente.
[0007] Esta tarea se resuelve mediante un método para el funcionamiento de al menos dos paquetes de baterías así como mediante un aparato eléctrico con las características de las reivindicaciones independientes de la patente. En las reivindicaciones dependientes se indican las realizaciones ventajosas con desarrollos convenientes y no triviales de la invención.
[0008] En el método según la invención para el funcionamiento de varios paquetes de baterías, en particular paquetes de baterías de litio, insertados en las respectivas ranuras de un aparato eléctrico, se determinan los respectivos estados de carga así como las temperaturas de los paquetes de baterías a intervalos de tiempo predeterminados y los paquetes de baterías se conectan de tal manera, que se proporciona una tensión de funcionamiento predeterminada al motor eléctrico por medio de los paquetes de baterías, donde, si no se necesitan todos los paquetes de baterías utilizados en el aparato eléctrico para el funcionamiento de la tensión de funcionamiento predeterminada, por lo menos el paquete de baterías más débil con respecto al estado de carga y/o el paquete de baterías con la temperatura más alta se desacopla eléctricamente pasiva y/o activamente del aparato eléctrico y de los otros paquetes de baterías.
[0009] Con eso, una idea esencial de la invención es que los paquetes de baterías más débiles con respecto al estado de carga y/o a la temperatura se retiran temporalmente para que los paquetes de baterías más débiles se desacoplen eléctricamente del aparato eléctrico y de los otros paquetes de baterías. El número de los paquetes de baterías que se desacoplan eléctricamente temporalmente del aparato eléctrico y de los otros paquetes de baterías puede variar según la tensión de funcionamiento predeterminada a cumplir en el aparato eléctrico y el número total de paquetes de baterías utilizados en el aparato eléctrico.
[0010] El al menos un paquete de baterías que está temporalmente desacoplado eléctricamente del aparato eléctrico y de los otros paquetes de baterías, se separa eléctricamente completamente del aparato eléctrico y de los otros paquetes de baterías.
[0011] En el método según la invención, se utilizan al menos dos paquetes de baterías, por ejemplo, dos baterías de iones de litio de 18 voltios cada una. Sin embargo, también es posible utilizar significativamente más paquetes de baterías. Se entiende que un paquete de baterías es un paquete interconectado de varias celdas de acumulación que, para el uso práctico, se mantiene unido por una envoltura o una carcasa y, a menudo, también está protegido de las influencias externas.
[0012] Si existen más paquetes de baterías de los necesarios para proporcionar la tensión de funcionamiento del aparato eléctrico, un número correspondiente de los paquetes de baterías que en ese momento no son necesarios para el suministro de tensión del aparato eléctrico se desacopla eléctricamente del aparato eléctrico y de los otros paquetes de baterías. A ese respecto, separado eléctricamente o completamente separado eléctricamente significa que el paquete de baterías correspondiente y/o los paquetes de baterías correspondientes están separados del aparato eléctrico y también de los otros paquetes de baterías con respecto al suministro de energía del aparato eléctrico.
[0013] La separación de las respectivas rutas de corriente principales, es decir, el desacoplamiento eléctrico del respectivo paquete de baterías, en principio puede llevarse a cabo de diferentes maneras. Esto se puede realizar, por ejemplo, mediante componentes eléctricos conmutables como, por ejemplo, transistores, en particular transistores de efecto de campo (FETs), de manera especialmente preferente mediante transistores de efecto de campo de semiconductores de óxido metálico (MOSFETs). Alternativa o adicionalmente, se pueden usar también otros componentes de ajuste electrónico de corriente similares, como, por ejemplo, diodos de potencia o componentes conmutables eléctricamente, por ejemplo, relés. Dichos componentes se pueden instalar tanto en el aparato en el que se realiza la interconexión de los paquetes de baterías como en los propios paquetes de baterías, donde estos entonces son controlados adecuadamente, por ejemplo, por el aparato de control. Es posible el desacoplamiento pasivo y activo de los paquetes de baterías.
[0014] Por lo tanto, la separación eléctrica se refiere a un tipo de ruta de corriente principal que sirve para el suministro de energía eléctrica del aparato eléctrico por medio del respectivo paquete de baterías. En sentido estricto, por supuesto, incluso una conexión sensorial, por ejemplo, para medir las tensiones o las temperaturas en los paquetes de baterías, también es una conexión eléctrica. Sin embargo, tales conexiones no deben entenderse necesariamente como separación eléctrica. Por lo tanto, puede permanecer una conexión sensorial. Dicha conexión sensorial puede usarse para transmitir continuamente, por ejemplo, diversos tamaños de los respectivos paquetes de baterías al aparato eléctrico, independientemente del estado de conmutación o de la interconexión de los paquetes de baterías entre sí.
[0015] En el método según la invención, por ejemplo, los paquetes de baterías pueden usarse alternativamente para el suministro de energía, es decir, descargarse alternativamente. En el caso extremo, uno o más paquetes de baterías pueden vaciarse completamente primero y luego otros paquetes de baterías pueden vaciarse completamente, pero preferiblemente los paquetes de baterías utilizados en el aparato eléctrico se operan alternativamente en el sentido de que los paquetes de baterías siempre se vacían alternativamente poco a poco. Un proceso de conmutación para cambiar la interconexión de los paquetes de baterías para desacoplar y acoplar con los aparatos eléctricos en los otros paquetes de baterías puede realizarse preferiblemente dentro de unos pocos milisegundos o incluso de forma continua según los niveles de tensión dados. Mediante diodos podría producirse, por ejemplo, una conmutación pasiva y continua para desacoplar y acoplar eléctricamente los paquetes de baterías.
[0016] Cuando se retiran uno o más paquetes de baterías, el paquete de baterías en cuestión, que inicialmente sigue conectado con el aparato eléctrico y los otros paquetes de baterías, se desconecta primero completamente y sólo entonces se conecta eléctricamente otro paquete de baterías, que hasta ahora estaba excluido, es decir, que estaba desacoplado eléctricamente de los aparatos eléctricos en los otros paquetes de baterías, con este y los otros paquetes de baterías para el suministro de energía del aparato eléctrico.
[0017] Por el método según la invención, la tensión de plataforma del total de los paquetes de baterías usados puede mantenerse relativamente bajo. Además, ciertos motores eléctricos se pueden operar de forma más eficiente mediante el método según la invención. Además, los paquetes de baterías pueden ser gestionados térmicamente de manera especialmente ventajosa mediante el método según la invención, ya que al menos el paquete de baterías más débil con respecto al estado de carga y/o el paquete de baterías con la temperatura más alta se desacopla eléctricamente temporalmente de los aparatos eléctricos en otros paquetes de baterías.
[0018] Los paquetes de baterías se pueden operar en determinados rangos, lo que significa, por ejemplo, que las temperaturas máximas que se producen en los paquetes de baterías se pueden mantener en un rango de temperatura tan óptimo como sea posible. La invención se basa en la constatación de que cuando los paquetes de baterías se cargan con una carga muy alta, los paquetes de baterías normalmente no se pueden vaciar completamente. El llamado metabolismo de los paquetes de baterías sigue funcionando, lo que significa que el suministro de la energía y la potencia de un paquete de baterías muy cargado se rompe antes. Al cambiar los paquetes de baterías para el suministro de energía del aparato eléctrico a tiempo, los respectivos paquetes de baterías pueden recuperarse alternativamente, de manera que la respectiva capacidad nominal de los paquetes de baterías se puede aprovechar mejor.
[0019] A través del desacoplamiento eléctrico según la invención de los respectivos paquetes de baterías después de una fase de carga definida se da tiempo para la regeneración a la electroquímica o al llamado metabolismo electroquímico de los paquetes de baterías, con lo que se puede conseguir una mejor utilización de la capacidad absoluta. Aquí también es esencial, que nunca haya una conexión eléctrica entre los paquetes de baterías que, por un lado, están conectados al aparato eléctrico y conectados en serie y, por otro lado, no están conectados al aparato eléctrico y a los otros paquetes de baterías, de manera que no puedan fluir ningunas cantidades de carga entre los paquetes de baterías que, por un lado, están conectados al aparato eléctrico y, por otro lado, están desacoplados del aparato eléctrico.
[0020] Una forma de realización ventajosa de la invención prevé que el paquete de baterías con la temperatura más alta se desacople eléctricamente del aparato eléctrico y de los otros paquetes de baterías, incluso si otro paquete de baterías presenta un estado de carga más bajo, si en el paquete de baterías con la temperatura más alta esta excede una temperatura límite predeterminada. La temperatura límite se puede fijar de tal manera, que se pueda garantizar que los paquetes de baterías no sufran demasiados daños o envejezcan demasiado rápido cuando se tiene en cuenta esta temperatura límite. Por lo tanto, en caso de duda, la temperatura es preferiblemente la variable más importante a considerar que el estado de carga real de los respectivos paquetes de baterías. Por supuesto, también se puede proceder con varios paquetes de baterías, si hay que desacoplar eléctricamente al mismo tiempo varios paquetes de baterías del aparato eléctrico y de los otros paquetes de baterías.
[0021] Según otra forma de realización ventajosa de la invención, se prevé que el aparato eléctrico tenga una tensión de servicio de 36 voltios y que se utilicen tres paquetes de baterías de 18 voltios en el aparato eléctrico, donde el paquete de baterías más débil con respecto al estado de carga y/o el paquete de baterías con la temperatura más alta se desacopla eléctricamente del aparato eléctrico y de los otros paquetes de baterías. Alternativamente, también es posible que el aparato eléctrico tenga una tensión de servicio de 54 voltios y que se utilicen cuatro paquetes de baterías de 18 voltios en el aparato eléctrico, donde el paquete de baterías más débil con respecto al estado de carga y/o el paquete de baterías con la temperatura más alta se desacopla eléctricamente de los aparatos eléctricos en los otros paquetes de baterías. Por supuesto, también son posibles los aparatos eléctricos con otras tensiones de servicio y una combinación de otros paquetes de baterías.
[0022] En otra realización ventajosa de la invención, se prevé que se especifique la duración de los intervalos temporales para que sea menor cuanto más rápido cambien los estados de carga y/o las temperaturas de los paquetes de baterías. Si se pide una potencia especialmente alta de los paquetes de baterías y, por lo tanto, del aparato eléctrico, el intervalo de tiempo según el cual se realiza la interconexión de los paquetes de baterías, es decir, la retirada y la adición de los paquetes de baterías para el suministro de energía eléctrica del aparato eléctrico, se elige para que sea considerablemente más corto. Por lo tanto, la duración de los intervalos de tiempo se adapta preferiblemente a la carga actual de los respectivos paquetes de baterías, por lo que cambian los estados de carga y/o las temperaturas de los paquetes de baterías. De este modo, se puede alargar la vida útil de los paquetes de baterías, donde además se puede mejorar la utilización de capacidad de los paquetes de baterías, ya que los paquetes de baterías, debido al ajuste de los intervalos de tiempo, pueden recuperarse mejor con respecto a su metabolismo electroquímico y/o no se calientan demasiado.
[0023] El aparato eléctrico según la invención con varios paquetes de baterías insertados en respectivas ranuras comprende un dispositivo de control que está configurado para determinar continuamente los respectivos estados de carga y las temperaturas de los paquetes de baterías para, basado en esto, interconectar los paquetes de baterías a través de la acumulación de un dispositivo de conmutación de tal manera, que se proporcione una tensión de servicio predeterminada en el motor eléctrico del aparato eléctrico por medio de los paquetes de baterías, donde, si no se necesitan todos los paquetes de baterías utilizados en el aparato eléctrico para proporcionar la tensión de servicio determinada, el dispositivo de control está configurado para desacoplar eléctricamente, de forma pasiva y/o activa, al menos el paquete de baterías más débil con respecto al estado de carga y/o el paquete de baterías con la temperatura más alta del aparato eléctrico y de los otros paquetes de baterías. Las realizaciones ventajosas del método según la invención deben considerarse como realizaciones ventajosas del aparato eléctrico según la invención y viceversa, donde el aparato eléctrico presenta, en particular, medios para la realización de los pasos del proceso.
[0024] Una forma de realización ventajosa del aparato eléctrico según la invención prevé que el dispositivo de control esté configurado para determinar la tensión de servicio predeterminada por medio de un motor eléctrico del aparato eléctrico. Así, el dispositivo de control reconoce qué tensión de servicio necesita el motor eléctrico utilizado del aparato eléctrico, para que, basado en esto, el dispositivo de control pueda regular fácilmente la interconexión de los paquetes de baterías.
[0025] Otra forma de realización ventajosa del aparato eléctrico según la invención prevé que el aparato eléctrico presente un dispositivo de detección que está diseñado para detectar al menos una variable de medición que caracteriza el estado de carga de cada paquete de baterías. El dispositivo de detección puede estar diseñado, por ejemplo, para detectar una respectiva tensión, una temperatura, una impedancia y/o una presión de la celda en los paquetes de baterías. Para una o más de estas variables de medición se pueden depositar, por ejemplo, diagramas característicos mediante los cuales el dispositivo de control puede determinar el respectivo estado de carga de los paquetes de baterías.
[0026] En otra realización ventajosa del aparato eléctrico según la invención, está previsto que los paquetes de baterías insertados en las respectivas ranuras del aparato eléctrico puedan conectarse a voluntad en serie entre sí mediante el dispositivo de conmutación. Sin embargo, también es concebible cualquier interconexión paralela. Sin embargo, en el último caso, los paquetes de baterías se deberían llevar aproximadamente al mismo nivel de tensión porque, de lo contrario, fluirían corrientes de ecualización excesivas. Por ejemplo, es posible que el aparato eléctrico, por defecto, presente cuatro ranuras para paquetes de baterías, por lo tanto, por ejemplo, presente un alojamiento de inserción de baterías de cuatro compartimentos. Esto permite al cliente decidir según sus propias exigencias cómo quiere ampliar su aparato eléctrico, por ejemplo, en cuanto al alcance o la duración del funcionamiento en comparación con una posible versión básica. Así, los paquetes de baterías se pueden insertar en cualquier ranura del aparato eléctrico, independientemente de la tensión de servicio de un motor eléctrico del aparato eléctrico. Debido a que el dispositivo de conmutación puede interconectar los paquetes de baterías insertados a voluntad en serie entre sí en las respectivas ranuras del aparato eléctrico, es irrelevante qué paquete de baterías se acaba de insertar en cuál de las ranuras del aparato eléctrico. De este modo, se consigue una flexibilidad máxima durante el funcionamiento del aparato eléctrico.
[0027] Otras ventajas, características y detalles de la invención resultan de la siguiente descripción de un ejemplo de realización preferido así como mediante el dibujo. Las características y combinaciones de características mencionadas anteriormente en la descripción, así como las características y combinaciones de características mencionadas a continuación en la descripción de las figuras y/o mostradas solas en las figuras, se pueden utilizar no solo en la respectiva combinación indicada, sino también en otras combinaciones o por sí solas, sin salir del marco de la invención.
[0028] El dibujo muestra en:
Fig. 1 una vista en perspectiva de un cortacésped inalámbrico que presenta una cubierta transparente bajo la cual se pueden alojar varios paquetes de baterías;
Fig. 2 una vista detallada en perspectiva del cortacésped inalámbrico, donde la cubierta está abierta y dos de los paquetes de baterías se están insertando en el cortacésped inalámbrico;
Fig. 3 una representación muy esquematizada del cortacésped, donde se muestra un sistema para el funcionamiento de la pluralidad de los paquetes de baterías utilizados en el cortacésped, que está configurado para descargar alternativamente los paquetes de baterías para el suministro de energía del cortacésped inalámbrico;
Fig. 4 una representación esquemática del sistema y los respectivos transistores así como diodos para descargar alternativamente los paquetes de baterías.
[0029] En las figuras, los elementos idénticos o funcionalmente idénticos han sido provistos de los mismos signos de referencia.
[0030] Un cortacésped inalámbrico 1 se muestra en una vista en perspectiva en la Fig. 1. Debajo de una cubierta transparente 2 del cortacésped inalámbrico 1 hay espacio para varios paquetes de baterías 3, como se muestra en la vista detallada de la Fig. 2. Los paquetes de baterías 3 pueden ser descargados alternativamente para operar el cortacésped inalámbrico 1.
[0031] En la Fig. 3 se muestra el cortacésped 1 en una representación muy esquematizada. En el ejemplo de realización mostrado aquí el cortacésped 1 presenta cuatro ranuras 4 para alojar los respectivos paquetes de baterías 3. Los paquetes de baterías 3 son, por ejemplo, paquetes de baterías de iones de litio de 18 voltios. Además, se muestra esquemáticamente un motor eléctrico 5 del cortacésped 1, que puede ser alimentado con energía por medio de los paquetes de baterías 3 alojados en las ranuras 4.
[0032] Se muestra de forma esquemática un sistema 6 para el funcionamiento de los paquetes de baterías 3, donde el sistema 6 presenta un dispositivo de control 7 y un dispositivo de detección 8. Dependiendo de las señales proporcionadas del dispositivo de detección 8 con respecto a los paquetes de baterías 3, el dispositivo de control 7 puede accionar un dispositivo de conmutación 9 de tal manera, que los paquetes de baterías 3, por un lado, proporcionen una tensión de servicio predeterminada del motor eléctrico 5. Por otro lado, el dispositivo de control 7 desacopla eléctricamente - si no se necesitan todos los paquetes de baterías 3 utilizados en el cortacésped 1 para proporcionar la tensión de servicio predeterminada - al menos el paquete de baterías 3 más débil con respecto al estado de carga y/o el paquete de baterías 3 con la temperatura más alta del cortacésped 1 y de los otros paquetes de baterías 3 mediante la activación correspondiente del dispositivo de conmutación 9.
[0033] A continuación se describe con más detalle un método para el funcionamiento de los paquetes de baterías 3 utilizados en el cortacésped 1. El dispositivo de control 7 determina en intervalos de tiempo predeterminados los respectivos estados de carga y las temperaturas de los paquetes de baterías 3. Para ello, el dispositivo de detección 8 puede detectar diferentes variables de medición que caracterizan el estado de carga de los paquetes de baterías 3 para cada paquete de baterías 3. Por ejemplo, el dispositivo de detección 8 está diseñado para detectar una respectiva tensión, una temperatura, una impedancia y/o una presión de celda en los paquetes de baterías 3 y para transmitir los datos correspondientes al dispositivo de control 7. Además, el dispositivo de control 7 está configurado para leer y así determinar la tensión de servicio predeterminada del motor eléctrico 5.
[0034] Si, por ejemplo, los estados de carga de los paquetes de baterías 3 utilizados son todavía suficientes para que no se necesiten todos los paquetes de baterías 3 utilizados en el aparato eléctrico para proporcionar la tensión de servicio predeterminada en el motor eléctrico 5, se desconecta, por ejemplo, el actualmente más débil de los paquetes de baterías 3 con respecto al estado de carga del motor eléctrico 5 y de los otros paquetes de baterías 3 mediante la activación correspondiente del dispositivo de conmutación 9. Así, por ejemplo, según la presente representación, solamente los tres paquetes de baterías 3 de la izquierda están conectados entre sí en serie y acoplados eléctricamente al motor eléctrico 5 para el suministro de energía, donde el paquete de baterías 3 mostrado en el extremo derecho está desacoplado de los otros paquetes de baterías 3 y, por lo tanto, también está desacoplado del motor eléctrico 5.
[0035] Una vez transcurrido un periodo de tiempo predeterminado, el dispositivo de control 7, por ejemplo, determina entonces los estados de carga de los tres paquetes de baterías 3 de la izquierda, los compara, en su caso, también con un estado de carga del paquete de baterías 3 de la derecha y decide, basándose en ello, cuál de los tres paquetes de baterías 3 de la izquierda se debe desacoplar del motor eléctrico 5, donde a cambio el paquete de baterías 3 mostrado en el extremo derecho a su vez se acopla eléctricamente a los otros paquetes de baterías 3 restantes y, por lo tanto, se conecta al motor eléctrico 5 para el suministro de energía.
[0036] Además, también es posible que el paquete de baterías 3 con la temperatura más alta sea desacoplado eléctricamente del motor eléctrico 5 y de los otros paquetes eléctricos 3, incluso si otro paquete de baterías 3 presenta un estado de carga más bajo, si en el paquete de baterías 3 con la temperatura más alta esta excede una temperatura límite predeterminada. Esta temperatura límite se fija, por ejemplo, de manera que se pueda garantizar que los paquetes de baterías 3 no se dañen. Además, se puede determinar a partir de pruebas, por ejemplo, en qué rangos de temperatura se deben operar los paquetes de baterías 3 de manera ideal para que no se dañen o presenten un rendimiento especialmente alto.
[0037] Dicha temperatura límite se puede fijar por medio de pruebas de este tipo. Si se requiere una cantidad de energía especialmente grande de los paquetes de baterías 3, los paquetes de baterías 3 pueden calentarse rápida y fuertemente. Especialmente en tales casos, puede ser útil no desacoplar eléctricamente el paquete de baterías 3 con el estado de carga más bajo sino el paquete de baterías 3 con la temperatura más alta del motor eléctrico 5 y de los otros paquetes de baterías 3. Por lo tanto, en este caso, en caso de duda, la temperatura sería incluso más importante que el estado de carga para determinar cuál de los paquetes de baterías 3 debe desacoplarse del motor eléctrico 5 y de los otros paquetes de baterías 3.
[0038] Las ranuras 4 están conectados al dispositivo de conmutación 9 de tal manera que el dispositivo de control 7 puede controlar el dispositivo de conmutación 9 de tal manera que los respectivos paquetes de baterías 3 insertados en las ranuras 4 pueden ser conectados a voluntad entre sí en serie. Por lo tanto, los paquetes de baterías 3 pueden insertarse en cualquier punto y, por lo tanto, en cualquier ranura 4, independientemente de la tensión de servicio del motor eléctrico 5. Independientemente de la ranura 4 en la que estén insertados los paquetes de baterías 3, se pueden producir circuitos de conexión mediante el dispositivo de conmutación 9 de tal manera, que los respectivos estados de los paquetes de baterías 3 individuales se detecten mediante el dispositivo de detección 8 y el dispositivo de control 7 conecte los paquetes de baterías 3 de tal manera, que, por un lado, se consiga la tensión de servicio del motor eléctrico 5 y, si son disponibles más paquetes de baterías 3 de los necesarios para este fin, el dispositivo de control 7 desacople el paquete de baterías 3 más débil en cuanto a su estado de carga o - como ya se ha descrito anteriormente - el más caliente de los paquetes de baterías 3, para que pueda recuperarse y, no obstante, se garantice que la tensión de batería necesaria esté conectada al motor eléctrico 5 mediante la conexión en serie correspondiente de los paquetes de baterías 3 restantes.
[0039] El dispositivo de control 7 puede cubrir, en particular, el caso en el que se usan solamente tres de los paquetes de baterías 3 de 18 voltios cada uno, donde el motor eléctrico 5 tiene, por ejemplo, una tensión de servicio de 36 voltios. El dispositivo de control 7 también puede cubrir el caso en el que - como se muestra aquí -se utilizan cuatro de los paquetes de baterías 3 de 18 voltios cada uno, donde el motor eléctrico 5 puede presentar, en cuyo caso, una tensión de servicio de 54 voltios.
[0040] En la Fig. 4 se muestran el sistema 6, los paquetes de baterías 3 así como varios transistores 10 y diodos 11. En la forma de realización aquí mostrada, los transistores 10 y los diodos 11 forman así el dispositivo de conmutación 9, que aquí no se muestra con más detalle, cuyo modo de funcionamiento ya se ha descrito de forma general anteriormente. En el caso mostrado aquí, el dispositivo de control está formado por un microcontrolador 7. Este recibe las respectivas señales de temperatura relativas a los paquetes de baterías 3, por ejemplo, de nuevo por medio del dispositivo de detección 8 que aquí no se muestra con más detalle. El microcontrolador 7 está configurado para controlar los transistores 10, que pueden ser MOSFETs, por ejemplo, en función de las señales de temperatura. Los paquetes de baterías 3 pueden ser desacoplados eléctricamente por medio de los transistores 10 de la manera ya descrita anteriormente. Por lo tanto, se produce, por ejemplo, un desacoplamiento eléctrico activo del más caliente de los paquetes de baterías 3. En otras palabras, se produce un desacoplamiento y acoplamiento discreto, digital y sincronizado de los paquetes de baterías 3 por medio de los transistores 10.
[0041] Los diodos 11 forman un tipo de campo de diodos. Los diodos 11 individuales pueden desacoplar y acoplar eléctricamente los respectivos paquetes de baterías 3 dependiendo de la tensión, de manera que una respectiva corriente fluye o no fluye a través de los diodos 11 de una manera conocida per se dependiendo de la tensión. Los diodos 11 son elementos de conmutación de ajuste de corriente y pueden desacoplar y acoplar eléctricamente los paquetes de baterías 3 de forma continua, es decir, no sincronizada y analógica.
[0042] Mediante un diseño y/o una programación correspondiente del microcontrolador 7 y las características correspondientes de los diodos 11, en particular sus respectivas características corriente-tensión, se puede producir la descarga alterna de los paquetes de baterías 3 dependiendo de la temperatura y la tensión de una manera muy específica. Así, por ejemplo, es posible que el paquete de baterías 3 con la temperatura más alta sea desacoplado eléctricamente del aparato eléctrico 1, es decir, del motor 5, y de los otros paquetes de baterías 3, incluso si otro paquete de batería 3 presenta un estado de carga más bajo, si en el paquete de baterías 3 con la temperatura más alta ésta excede una temperatura límite predeterminada.
[0043] Mediante el sistema 6 descrito y del método descrito para el funcionamiento de los paquetes de baterías 3 utilizados en el cortacésped 1, es posible gestionar térmicamente especialmente bien los paquetes de baterías 3. Debido a la descarga alterna de los paquetes de baterías 3, los paquetes de baterías 3 se pueden operar y mantener en un rango de temperatura que es particularmente adecuado para la descarga de los paquetes de baterías 3. En particular, de este modo, también se pueden evitar las temperaturas demasiado altas en los paquetes de baterías 3. Además, también existe la ventaja de que la capacidad nominal de los paquetes de baterías 3 se puede aprovechar particularmente bien en el funcionamiento alternativo descrito de los paquetes de baterías 3.
[0044] Por supuesto, el sistema 6 y el método para el funcionamiento de los paquetes de baterías 3 también se pueden transferir a otros aparatos eléctricos y no solamente se limitan al cortacésped inalámbrico 1 descrito. LISTA DE REFERENCIAS:
[0045]
1 Cortacésped inalámbrico
2 Cubierta
3 Paquete de baterías
4 Ranura
5 Motor eléctrico
6 Sistema
7 Dispositivo de control
8 Dispositivo de detección
9 Dispositivo de conmutación
10 T ransistor
11 Diodo

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Método para el funcionamiento de varios paquetes de baterías 3, en particular paquetes de baterías de litio, insertados en las respectivas ranuras de un aparato eléctrico (1), donde cada paquete de baterías es un paquete interconectado de varias celdas acumuladoras que se mantiene unido por una envoltura o una carcasa, en cuyo método se determinan a intervalos de tiempo predeterminados los respectivos estados de carga así como las temperaturas de los paquetes de baterías (3) y los paquetes de baterías (3) se conectan de tal manera, que se proporciona una tensión de servicio predeterminada en el aparato eléctrico (1) mediante los paquetes de baterías (3), donde, si no se necesitan todos los paquetes de baterías (3) utilizados en el aparato eléctrico (1) para proporcionar la tensión de servicio predeterminada, al menos el paquete de baterías (3) más débil con respecto al estado de carga y/o el paquete de baterías (3) con la temperatura más alta se desacopla eléctricamente de forma pasiva y/o activa del aparato eléctrico (1) y de los otros paquetes de baterías (3), donde el número de los paquetes de baterías que se desacoplan debido a la temperatura y/o el estado de carga depende de la tensión de servicio predeterminada y del número total de los paquetes de baterías utilizados en el aparato eléctrico.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que
el paquete de baterías (3) con la temperatura más alta se desacopla eléctricamente del aparato eléctrico (1) y de los otros paquetes de baterías (3), incluso si otro paquete de baterías (3) presenta un estado de carga más bajo, si en el paquete de baterías (3) con la temperatura más alta esta excede una temperatura límite predeterminada.
3. Método según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado por el hecho de que
el aparato eléctrico (1) presenta una tensión de servicio de 36V y se utilizan tres paquetes de baterías (3) de 18V en el aparato eléctrico (1), donde el paquete de baterías (3) más débil con respecto al estado de carga y/o el paquete de baterías (3) con la temperatura más alta se desacopla eléctricamente del aparato eléctrico (1) y de los otros paquetes de baterías (3).
4. Método según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado por el hecho de que
el aparato eléctrico (1) presenta una tensión de servicio de 54V y se utilizan cuatro paquetes de baterías (3) de 18V en el aparato eléctrico (1), donde el paquete de baterías (3) más débil con respecto al estado de carga y/o el paquete de baterías (3) con la temperatura más alta se desacopla eléctricamente del aparato eléctrico (1) y de los otros paquetes de baterías (3).
5. Método según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por el hecho de que
la duración de los intervalos de tiempo se especifica para ser menor cuanto más rápido cambien los estados de carga y/o las temperaturas de los paquetes de baterías (3).
6. Aparato eléctrico (1) con varios paquetes de baterías (3) insertados en las respectivas ranuras (4) del aparato eléctrico (1), donde cada paquete de baterías es un paquete interconectado de varias celdas acumuladoras que se mantiene unido por una envoltura o una carcasa, donde el aparato eléctrico (1) comprende un dispositivo de control (7) que está configurado para determinar de forma continua los respectivos estados de carga y las temperaturas de los paquetes de baterías (3) y, basado en ello, interconectar los paquetes de baterías (3) accionando un dispositivo de conmutación (9) del aparato eléctrico (1) de tal manera, que se proporcione una tensión de servicio predeterminada a un motor eléctrico (5) del aparato eléctrico (1) mediante los paquetes de baterías (3), donde, si no se necesitan todos los paquetes de baterías (3) utilizados en el aparato eléctrico (1) para proporcionar la tensión de servicio predeterminada, el dispositivo de control (7) está configurado para desacoplar eléctricamente de forma pasiva y/o activa al menos el paquete de baterías (3) más débil con respecto al estado de carga y/o el paquete de baterías (3) con la temperatura más alta del aparato eléctrico (1) y de los otros paquetes de baterías (3), donde el número de los paquetes de baterías que se desacoplan debido a la temperatura y/o el estado de carga depende de la tensión de servicio predeterminada y del número total de los paquetes de baterías utilizados en el aparato eléctrico.
7. Aparato eléctrico (1) según la reivindicación 6,
caracterizado por el hecho de que
el dispositivo de control (7) está configurado para determinar la tensión de servicio predeterminada por medio del motor eléctrico (5) del aparato eléctrico (1).
8. Aparato eléctrico (1) según la reivindicación 6 o 7,
caracterizado por el hecho de que
el aparato eléctrico (1) presenta un dispositivo de detección (8) que está diseñado para detectar al menos una variable de medición que caracteriza el estado de carga de cada paquete de baterías (3).
9. Aparato eléctrico (1) según la reivindicación 8,
caracterizado por el hecho de que
el dispositivo de detección (8) está diseñado para detectar una temperatura, una impedancia, una presión de celda y/o una tensión respectiva en los paquetes de baterías (3).
10. Aparato eléctrico (1) según una de las reivindicaciones 5 a 9,
caracterizado por el hecho de que
los paquetes de baterías (3) insertados en las respectivas ranuras (4) del aparato eléctrico (1) se pueden conectar a voluntad en serie entre sí por medio del dispositivo de conmutación (9).
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