BR102012004252A2 - Gestão de carga de bateria - Google Patents

Abstract

Gestão de carga de bateria a presente invenção refere-se a um aparelho de gestão de carga de bateria que inclui uma unidade de obtenção de informação e uma unidade de controle acopíada à unidade de obtenção de informação. A unidade de obtenção de informação obtém informação de parâmetro para a tempera- tura da bateria durante um processo de carregamento realizado por um carregador para bateria. A unidade de controle controla o carregador para carregar a bateria baseado na informação do parâmetro da bateria, de forma que a operação do carregador cumpre com uma regra de carregamento correspondente ao processo de carga. A unidade de controle diminui um sinal de carga do carregador por um decréscimo predeterminado se a temperatura da bateria aumentar em um incremento predeterminado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "GESTÃO DE CARGA DE BATERÍA".

PEDIDO RELACIONADO O presente pedido reivindica prioridade para o Pedido de Patente N° 201110051408.8, apresentado em 25 de fevereiro de 2011, perante a Agência de Estatal de Propriedade Intelectual da República Popular da China.

ANTECEDENTES

As baterias são amplamente usadas como fontes de energia em aplicações tais como veículos elétricos ou híbridos, e triciclos elétricos. Visto que a carroceria e acessórios de um veículo elétrico são relativamente pesados, uma batería com uma capacidade de carga relativamente grande é necessária para suprir energia suficiente ao veículo elétrico, de tal natureza que possa rodar uma quilometragem suficiente. Um sistema convencional de alimentação de energia no veículo elétrico compreende uma bateria, um carregador, e um controlador. A bateria energiza vários dispositivos no veículo elétrico. Carregador carrega a bateria. O controlador é energizado pela bateria e ativa as operações de um motor e outros dispositivos. Visto que a bateria do veículo elétrico tem uma tensão relativamente alta e uma grande capacidade, a bateria tem um grande número de células de bateria acopladas em série. Um método convencional usa um sistema de gestão de bateria para gerenciar a bateria. O sistema de gestão de bateria monitora o estado da carga e a bateria, e controla a operação do carregador.

Quando o carregador carrega a bateria usando o método convencional, se a temperatura da bateria aumenta, a resistência interna da bateria diminui. Consequentemente, a corrente de saída do carregador aumenta, a qual adicionalmente diminui a resistência interna da bateria. Este efeito cumulativo pode causar o fenômeno denomina avalanche térmica na bateria, o qual pode danificar a bateria.

SUMÁRIO

Em uma modalidade, um aparelho de gestão de carga de bateria compreende uma unidade de obtenção de informação e uma unidade de controle acoplada à unidade de obtenção de informação. A unidade de obtenção de informação obtém informação de parâmetro para a temperatura da batería durante um processo de carga realizado por um carregador para bateria. A unidade de controle controla o carregador para carregar a bateria baseado na informação do parâmetro da bateria, de forma que a operação do carregador cumpra com uma regra de carga correspondente ao processo de carga. A unidade de controle diminui um sinal de carga do carregador em um decréscimo predeterminado se a temperatura da bateria aumentar em um incremento predeterminado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Atributos e vantagens das modalidades do assunto reivindicado se tornarão evidentes conforme a próxima descrição detalhada progredir, e quando da referência aos desenhos, em que números similares se referem às partes similares, e nos quais: A figura 1 ilustra um diagrama de fluxo de um exemplo de um método de gestão da carga de uma bateria baseada em informação de parâmetros da bateria, de acordo com uma modalidade da presente invenção. A figura 2 ilustra um diagrama de fluxo de um exemplo de um método de gestão da carga de uma bateria, de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção. A figura 3A ilustra um exemplo de uma relação entre temperatura de uma bateria e uma tensão de carga de um carregador, de acordo com a primeira modalidade da presente invenção. A figura 3B ilustra um exemplo de uma relação entre temperatura de uma bateria e uma corrente de carga de um carregador, de acordo com a primeira modalidade da presente invenção. A figura 3C ilustra um exemplo de uma relação entre temperatura de uma bateria e uma tensão de carga de um carregador, associado a um processo de proteção do excesso de temperatura durante a carga, de acordo com a primeira modalidade da presente invenção. A figura 4 ilustra um diagrama de fluxo de um exemplo de um método de gestão da carga de uma bateria baseada na informação de carga de um carregador, de acordo com uma modalidade da presente invenção. A figura 5 ilustra um diagrama de fluxo de um exemplo de um método de gestão da carga de uma bateria, de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção. A figura 6 ilustra um exemplo de uma relação entre temperatura de uma corrente de saída de um carregador e uma tensão de carga do carregador, de acordo com a segunda modalidade da presente invenção. A figura 7 ilustra um diagrama de fluxo de um exemplo de um método de gestão de carga de uma bateria baseado na quantidade de carga armazenada na bateria, de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção. A figura 8 ilustra um exemplo de uma relação entre tempo de carga, uma corrente de saída de um carregador e uma tensão de saída do carregador, de acordo com a terceira modalidade da presente invenção. A figura 9 ilustra um diagrama de fluxo de um exemplo de um método de gestão da carga de uma bateria, de acordo com uma modalidade da presente invenção. A figura 10 ilustra um diagrama de blocos de um exemplo de um aparelho de gestão da carga de uma bateria, de acordo com uma modalidade da presente invenção. A figura 11 ilustra um diagrama de blocos de um exemplo de um carregador, de acordo com uma modalidade da presente invenção. A figura 12 ilustra um diagrama de blocos de um exemplo de um sistema de gestão de uma bateria com um carregador, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Agora se fará referência em detalhes às modalidades da presente invenção. Enquanto a invenção será descrita em conjunto com estas modalidades, será entendido que elas não se destinam a limitar a invenção a estas modalidades. Pelo contrário, a invenção pretende cobrir as alternativas, modificações e equivalências, as quais possam ser incluídas dentro do espírito e escopo da invenção como definido pelas reivindicações anexas.

Além do mais, na descrição detalhada a seguir da presente invenção, numerosos detalhes específicos são apresentados com o objetivo de fornecer um entendimento meticuloso da presente invenção. Porém, será reconhecido por alguém versado na técnica da presente invenção que pode ser praticada sem esses detalhes específicos. Em outras instâncias, métodos bem conhecidos, procedimentos, componentes e circuitos não têm sido descritos em detalhes em relação à não ocultar aspectos da presente invenção desnecessariamente.

As modalidades da presente invenção fornecem um método e aparelho para gestão de carga de uma batería, e fornecem também um sistema de gestão de um carregador e uma bateria que compreende o aparelho. Usando o método, aparelho, carregador e/ou sistema da presente invenção podem evitar o fenômeno de avalanche térmica durante um processo de carga da bateria, desse modo estendendo a duração da bateria.

Em uma modalidade, o processo de carga compreende um estágio de pré-carga, um estágio de carga a corrente constante, um estágio de carga à tensão constante, e um estágio de carga flutuante. Consequentemente, uma regra de carga correspondente ao processo de carga compreende: Durante um estágio de pré-carga, a tensão da bateria é relativamente baixa, a corrente de saída do carregador é relativamente pequena, e a tensão de saída do carregador aumenta gradualmente, durante o estágio de carga à corrente constante, a corrente de saída do carregador permanece substancialmente constante, e a tensão de saída do carregador aumenta gradualmente, durante o estágio de carga à tensão constante, e a corrente de saída do carregador diminui gradualmente, e durante o estágio de carga flutuante, a tensão de saída do carregador permanece substancialmente constante, a corrente de saída do carregador é relativamente pequena, e uma tensão de carga, por exemplo, uma tensão de saída predefinida do carregador no estágio de carga flutuante é menor do que no estágio de carga à tensão constante. O carregador realiza o processo de carga no estágio de carga flutuante para compensar a perda de energia devida à auto-descarga da bateria. A figura 1 ilustra um diagrama de fluxo de um exemplo de um método de gestão da carga de uma bateria baseada em informação de parâmetros da bateria, por exemplo, temperatura da bateria, de acordo com uma modalidade da presente invenção. Embora etapas específicas sejam reveladas na figura 1, tais etapas são exemplos. Isto é, a presente invenção é bastante adequada para realizar várias outras etapas ou variações das etapas citadas na figura 1. Em uma modalidade, a bateria pode ser, porém, não está limitada a, uma bateria de íon de lítio, uma bateria ácido-chumbo, ou similar.

Na etapa S110, durante um processo de carga realizado por um carregador (por exemplo, o carregador 1100 na figura 11, o carregador 1220 na figura 12) para a bateria, é obtida a informação do parâmetro da bateria. A informação de parâmetro da bateria pode ser lida ou medida pelo carregador de um sistema de gestão de bateria (por exemplo, o sistema de gestão da bateria 1200 na figura 12), de forma que um aparelho de gestão de carga de bateria (por exemplo, o aparelho 1000 na figura 10, o aparelho 1110 na figurai 1, ou o aparelho 1210 na figura 12) pode obter a informação de parâmetro do carregador ou do sistema de gestão da bateria.

Na etapa S120, o aparelho de gestão de carga da bateria controla o carregador para carregar a bateria baseado na informação do parâmetro da bateria, de forma que a operação do carregador cumpra com uma regra de carga correspondente ao processo de carga.

Vantajosamente, de acordo com o método de gestão de carga da bateria em uma de tais modalidades, o aparelho de gestão de carga da bateria controla o carregador para carregar a bateria baseado na informação da bateria, de forma que a operação do carregador cumpra com uma regra de carga correspondente ao processo de carga. O método pode evitar um aumento anormal da temperatura da bateria que é causado por anomalias produzidas durante o processo de carga, então evita o fenômeno de avalanche térmica na bateria, desse modo estendendo a duração da bateria. A figura 2 ilustra um diagrama de fluxo de um exemplo de um método para gerenciar a carga de uma bateria, de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção. Embora etapas específicas sejam reveladas na figura 2, tais etapas são exemplos. Isto é, a presente invenção é bastante adequada para realizar várias outras etapas ou variações das etapas citadas na figura 2. Em uma modalidade, visto que a temperatura da bateria é uma das razões principais que pode causar o fenômeno de avalanche térmica na bateria, a informação do parâmetro da bateria compreende a temperatura da bateria.

Na etapa S210, a temperatura da bateria é obtida durante o processo de carga. A temperatura da bateria pode ser medida pelo carregador ou pelo sistema de gestão da bateria. Na etapa S220, o aparelho de gestão de carga de bateria monitora a temperatura da bateria para obter informação de monitoramento. Na etapa S230, o aparelho de gestão de carga da bateria controla o carregador para carregar a bateria baseado na informação de monitoramento, de forma que a operação do carregador cumpra com a regra de carga correspondente ao processo de carga.

Se a informação de monitoramento indicar que a temperatura da bateria é menor do que uma temperatura de carga máxima predeterminada da bateria, o aparelho de gestão de carga da bateria ajusta pelo menos uma tensão de carga, por exemplo, uma tensão de saída preestabelecida, do carregador e uma corrente de carga, por exemplo, uma corrente de saída preestabelecida, do carregador baseada na temperatura da bateria. A figura 3A ilustra um exemplo de uma relação entre a temperatura da bateria e a tensão de carga do carregador, de acordo com a primeira modalidade da presente invenção. No exemplo da figura 3A, o carregador opera em um estágio de carga de tensão constante. A figura 3A mostra a temperatura da bateria representada pela curva sólida e a tensão de carga representada pela curva pontilhada. A parte circundada representa a circunstância quando a tensão de carga do carregador é ajustada baseada na temperatura da bateria. Conforme mostrado na figura 3A, no começo do estágio carga à tensão constante, a temperatura da bateria e a tensão de carga do carregador são substancialmente constantes. Quando a temperatura da bateria aumenta, a tensão de carga do carregador diminui. Quando a temperatura da bateria diminui, a tensão de carga do carregador aumenta.

Em uma modalidade, durante o estágio de carga à tensão constante, quando a informação de monitoramento indicar que a temperatura da bateria aumenta, porém, é menor do que a temperatura de carga máxima predeterminada, o aparelho de gestão de carga da bateria diminui a tensão de carga do carregador em um decréscimo correspondente a um incremento da temperatura da bateria. O decréscimo da tensão de carga pode ser ajustado baseado em um intervalo de tempo, e também pode ser ajustado baseado em uma relação linear entre a temperatura da bateria e a tensão de carga do carregador. No exemplo da figura 3A, a tensão de carga diminui na forma de uma escada de mão com a temperatura da bateria aumentando na forma de uma escada de mão.

Além disso, com o objetivo de carregar a bateria o suficiente, depois da diminuição da tensão de carga, se a informação de monitoramento indicar que a temperatura da bateria diminui, o aparelho de gestão de carga da bateria aumenta a tensão de carga em um incremento correspondente a um decréscimo da temperatura. Conforme mostrado na figura 3A, a temperatura da bateria diminui na forma de uma escada de mão depois da diminuição da tensão de carga, e a tensão de carga aumenta consequentemente na forma de uma escada de mão. A figura 3B ilustra um exemplo de uma relação entre a temperatura da bateria e a corrente de carga do carregador, de acordo com a primeira modalidade da presente invenção. No exemplo da figura 3B, o carregador opera em um estágio de carga à corrente constante. A figura 3B mostra a temperatura da bateria representada pela curva sólida e a corrente de carga representada pela curva pontilhada. A parte circundada mostra a circunstância quando a corrente de carga do carregador é ajustada baseada na temperatura da bateria.

Em uma modalidade, durante o estágio de carga à corrente constante, quando a informação de monitoramento indicar que a temperatura da bateria aumenta, para uma temperatura determinada, porém, é menor do que a temperatura de carga máxima predeterminada, o aparelho de ges- tão de carga da batería diminui a corrente de carga do carregador para um nível de corrente predeterminado correspondente à temperatura predeterminada. O nível de corrente predeterminado pode ser determinado baseado nos tipos de carregador e bateria. Conforme mostrado na figura 3B, a temperatura predeterminada compreende uma primeira temperatura predeterminada Tmp1 e uma segunda temperatura predeterminada Tmp 2 para propósitos ilustrativos. Mais especificamente, quando a temperatura da bateria aumenta até a primeira temperatura Tmp1, o aparelho de gestão de carga de bateria diminui a corrente de carga do carregador para um primeiro nível de corrente, e quando a temperatura da bateria aumenta até a segunda temperatura Tmp2, o aparelho de gestão de carga da bateria diminui a corrente de carga do carregador para um segundo nível de corrente. No exemplo da figura 3B, a primeira temperatura predeterminada Tmp1 e a segunda temperatura predeterminada Tmp 2 são reveladas somente para propósitos ilustrativos. Em outra modalidade, qualquer número de temperatura predeterminada pode ser colocado para controlar a corrente de carga do carregador.

Quando a temperatura da bateria for maior do que o a temperatura predeterminada máxima de carga, se o carregador continuar carregando a bateria, ele pode causar o fenômeno de avalanche térmica na bateria e danificar a bateria. Assim, o carregador finalize a carga da bateria e realiza a proteção para excesso de temperatura para a bateria. A figura 3C ilustra um exemplo de uma relação entre a temperatura da bateria e a tensão de carga do carregador, associado com um processo de proteção de carga com excesso de temperatura, de acordo com a primeira modalidade da presente invenção. A figura 3C mostra a temperatura da bateria representada pela curva sólida e a tensão de carga representada pela curva pontilhada. Se a informação de monitoramento indicar que a temperatura da bateria é maior ou igual à temperatura de carga máxima predeterminada da bateria, o aparelho de gestão de carga da bateria controla o carregador para finalizar a carga da bateria.

Mais especificamente, em uma modalidade, quando a temperatura da bateria alcançar ou exceder a temperatura de carga máxima prede- terminada, o aparelho de gestão de carga da bateria controla o carregador para finalizar a carga da bateria. Se a temperatura diminuir até um nível, por exemplo, um limiar de temperatura para reiniciar a carga, que é menor do que a temperatura de carga máxima predeterminada, o aparelho de gestão de carga da bateria controla o carregador para reiniciar a carga da bateria. Conforme mostrado na figura 3C, quando a temperatura da bateria alcançar ou exceder uma temperatura de carga máxima predeterminada TmpMax, o aparelho de gestão de carga da bateria controla o carregador para finalizar a carga da bateria, e assim a tensão de carga diminui até zero volt. Quando a temperatura diminuir até um limiar predeterminado de temperatura de reinicio de carga TmpR, o aparelho de gestão de carga da bateria reinicia o carregador para carregar a bateria, e a tensão de carga do carregador tem um nível que é maior do que zero. Embora não mostrado na figura 3C, fica entendido que quando o carregador finaliza a carga da bateria, o carregador também termina de gerar a corrente de saída, e quando o carregador reinicia a carga da bateria, a corrente de saída do carregador é gerada novamente.

Vantajosamente, na primeira modalidade mostrada na figura 3A, figura 3B e figura 3C, por controlar diretamente pelo menos uma das tensões de carga e a corrente de carga baseada na temperatura da bateria, o fenômeno de avalanche térmica na bateria é evitado, desse modo estendendo a duração da bateria.

Além de controlar o carregador da bateria baseado na informação de parâmetro da bateria, a presente invenção pode controlar o carregador para carregar a bateria baseado na informação de carga do carregador, por exemplo, uma corrente de saída do carregador. A figura 4 ilustra um diagrama de fluxo de um exemplo de um método de gestão da carga da bateria baseado na informação de carga do carregador, de acordo com uma modalidade da presente invenção. Embora etapas específicas sejam reveladas na figura 4, tais etapas são exemplos. Isto é, a presente invenção é bastante adequada para realizar várias outras etapas ou variações das etapas citadas na figura 4.

Na etapa S410, durante o processo de carga, o aparelho de ges- tão de carga da bateria obtém a informação de carga do carregador. A informação de carga pode ser fornecida pelo carregador ou pelo sistema de gestão da bateria supradito. Na etapa S420, o aparelho de gestão de carga de energia da bateria controla o carregador para carregar a bateria baseado na informação de carga, de forma que a operação do carregador cumpra com a regra de carga correspondente ao processo de carga. A guisa de exemplo a figura 5 ilustra um diagrama de fluxo de um método de gestão da carga da bateria, de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção. Embora etapas específicas sejam reveladas na figura 5, tais etapas são exemplos. Isto é, a presente invenção é bastante adequada para realizar várias outras etapas ou variações das etapas citadas na figura 5. No exemplo da figura 5, a informação de carga compreende uma corrente de saída do carregador.

Na etapa S510, a corrente de saída do carregador é obtida, por exemplo, pelo carregador, o sistema de gestão da bateria, ou o aparelho de gestão de carga da bateria. Na etapa S520, o aparelho de gestão de carga de bateria monitora a corrente de saída do carregador para obter informação de monitoramento.. Na etapa S530, o aparelho de gestão de carga de bateria controla o carregador para carregar a bateria baseado na informação de monitoramento. A guisa de exemplo, quando a informação de monitoramento indicar que a corrente de saída está em uma condição anormal, o aparelho de gestão da carga da bateria ajusta a tensão de carga do carregador, de forma que a corrente de saída cumpra com a regra de carga correspondente ao processo de carga.

Mais especificamente, a condição anormal compreende, mas, não se limita a, (a) aumento da corrente de saída do carregador durante o estágio de carga à tensão constante, e (b) o período de tempo durante o qual a corrente de saída e tensão de saída do carregador permanecem substancialmente constantes no estágio de carga à corrente constante excedendo um período de tempo predeterminado.

Por meio do monitoramento da corrente de saída, o aparelho de gestão da carga da bateria ajusta a tensão de carga do carregador se a corrente de saída estiver na condição anormal, de forma a evitar oportunamente o fenômeno de avalanche térmica na bateria, estendendo desse modo a duração da bateria. A figura 6 ilustra um exemplo de uma relação entre a corrente de saída do carregador e a tensão de carga do carregador, de acordo com a segunda modalidade da presente invenção. A figura 6 mostra a tensão de carga representada pela curva pontilhada e a corrente de saída do carregador representada pela curva sólida. A parte circundada mostra a circunstância quando a corrente de saída está em uma condição anormal, por exemplo, a corrente de saída aumenta no estágio de carga à tensão constante. Quando a corrente de saída estiver na condição anormal, o aparelho de gestão da carga da bateria ajusta a tensão de carga no carregador, de tal forma que a tensão de carga diminui em uma certa quantidade. A bateria é carregada baseada na tensão de carga ajustada, de forma que a corrente de saída diminui, e o carregador carrega a bateria seguindo a regra de carga.

Como tal, o controle da corrente de saída do carregador para ser adequada à regra de carga pode evitar um aumento anormal da temperatura da bateria causado pelo aumento da corrente, e também reduzir a probabilidade de ocorrência do fenômeno de avalanche térmica.

Algumas condições anormais podem não ser detectadas usando a informação de parâmetro da bateria e a informação de carga do carregador. A guisa de exemplo, durante o estágio de carga à corrente constante, a corrente de saída do carregador permanece substancialmente constante, e a tensão de saída do carregador aumenta. Contudo, depois da corrente de saída permanecer substancialmente por um tempo relativamente longo, A tensão de saída ainda é menor do que a tensão de carga exigida pelo carregador no estágio de carga à tensão constante, o processo de carga pode não iniciar o estágio de carga à tensão constante a partir do estágio de carga a corrente constante. Vantajosamente, de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção, um tempo de carga para a bateria é monitorado, com a finalidade de evitar carregar a bateria por tempo demais durante um estágio de carga que é causado por uma condição anormal, e para evitar o fenômeno de avalanche térmica na bateria. A figura 7 ilustra um diagrama de fluxo de um exemplo de um método de gestão de carga da bateria baseado na quantidade de carga armazenada na bateria, de acordo com a terceira modalidade da presente invenção. Embora etapas específicas sejam reveladas na figura 7, tais etapas são exemplos. Isto é, a presente invenção é bastante adequada para realizar várias outras etapas ou variações das etapas citadas na figura 7.

Na etapa S710, a quantidade de carga armazenada na bateria é obtida, por exemplo, pelo carregador, o sistema de gestão da bateria, ou o aparelho de gestão de carga da bateria.

Na etapa S720, um intervalo de tempo de carga máximo correspondente a cada estágio de carga durante um processo de carga realizado pelo carregador para a bateria é ajustado baseado na quantidade de carga armazenada na bateria.

Na etapa S730, se o tempo de carga para a bateria em um estágio de carga de corrente alcançar um intervalo de tempo de carga máximo, o aparelho de gestão da carga da bateria controla o carregador para iniciar o próximo estágio de carga a seguir do estágio de carga atual. A figura 8 ilustra um exemplo de uma relação entre um tempo de carga, a corrente de saída do carregador, e a tensão de saída do carregador, de acordo com a terceira modalidade da presente invenção. A figura 8 mostra a corrente de saída do carregador representada pela curva sólida e a tensão de saída do carregador representada pela curva pontilhada, e o tempo de carga do carregador representado pela curva pontilhada com traços no respectivo estágio de carga.

No exemplo da figura 8, o carregador opera em um estágio de carga à corrente constante antes do tempo t1, opera em um estágio de carga à tensão constante entre os tempos t1 e t2, e opera em um estágio de carga flutuante depois do tempo t2. Um intervalo de tempo de carga máxima correspondente ao estágio de carga à corrente constante é ajustado para ser t1 e um intervalo máximo de tempo de carga correspondente ao estágio de carga à tensão constante é ajustado para ser t2-t1. Conforme mostrado na figura 8, antes do tempo t1, o carregador está no estágio de carga de corrente constante, e a tensão de saída do carregador. A tensão de saída do carregador alcança uma tensão de carga V1 requerida no estágio de carga à tensão constante antes do tempo de carga para a batería alcançar o intervalo de tempo máximo de carga tT, e consequentemente o carregador entra no estágio de carga à tensão constante, e a corrente de saída do carregador diminui. No tempo t2, o tempo de carga para a bateria no estágio de carga à tensão constante alcança o intervalo de tempo de carga máximo t2-t1. Todavia, a corrente de saída do carregador é ainda maior do que uma corrente predeterminada (não mostrada na figura 8) que faz o carregador entrar em um estágio de carga seguinte, por exemplo, o estágio de carga flutuante. Se o carregador não for interferido, o carregador continua a funcionar no estágio de carga à tensão constante. Assim, o aparelho de gestão da carga da bateria controla o carregador para entrar no estágio de carga flutuante a partir do estágio de carga à tensão constante pela redução da tensão de carga. No estágio de carga flutuante, por exemplo, depois do tempo t2, o carregador carrega a bateria em uma tensão de carga V2 que é menor do que a tensão de carga V1 no estágio de carga à tensão constante, para compensar a e-nergía perdida devido à auto-descarga da bateria.

No exemplo da figura 8, o carregador entra em um estágio de carga seguinte, por exemplo, o estágio de carga à tensão constante, antes de acabar tT do intervalo de tempo de carga máximo do estágio de carga à corrente constante. Em outra modalidade, se a tensão de saída do carregador ainda for menor do que a tensão de carga V1 requerida no estágio de carga à tensão constante quando o intervalo de tempo máximo de carga tT do estágio de carga à corrente constante acabar, o aparelho de gestão de carga da bateria controla o carregador para iniciar o estágio de carga à tensão constante, e o carregador carrega a bateria à tensão de carga V1.

Vantajosamente, pelo monitoramento do tempo de carga da bateria em cada estágio de carga, a presente invenção pode impedir que o carregador carregue a bateria por tempo demais em um estágio de carga, por exemplo, causado por uma condição anormal na corrente de saída do carregador, e consequentemente evitar o fenômeno de avalanche térmica na batería.

Os métodos ditos acima podem ser executados isolados ou em combinação um com outro pra reduzir o fenômeno de avalanche térmica na bateria. A figura 9 ilustra um diagrama de fluxo de um exemplo de um método para gestão de carga da bateria, de acordo com uma modalidade da presente invenção. Embora etapas específicas sejam reveladas na figura 9, tais etapas são exemplos. Isto é, a presente invenção é bastante adequada para realizar várias outras etapas ou variações das etapas citadas na figura 9. No exemplo da figura 9, os métodos em relação à primeira, segunda e terceira modalidade são executados em combinação um com o outro.

Na etapa S901, antes de iniciar a carga da bateria pelo carregador, a quantidade de carga armazenada na bateria é obtida, e o intervalo máximo de tempo de carga correspondente a cada estágio de carga é predeterminado baseado na quantidade de carga armazenada na bateria. O diagrama de fluxo 900 volta à etapa S902 a seguir da etapa S901.

Existe uma relação entre a quantidade de carga armazenada na bateria e o tempo de carga do carregador. A guisa de exemplo, no estágio de carga à corrente constante, a quantidade de carga armazenada na bateria é proporcional ao tempo de carga do carregador. No estágio de carga à tensão constante, a quantidade de carga armazenada na bateria e aumenta conforme o tempo de carga do carregador aumenta. Assim, o intervalo de tempo de carga máximo correspondente a cada estágio de carga durante o processo de carga pode ser baseado na quantidade de carga armazenada na bateria.

Na etapa S902, durante o processo de carga, a temperatura da bateria e a corrente de saída do carregador são obtidas, por exemplo, pelo carregador, o sistema de gestão da bateria, ou o aparelho de gestão de carga da bateria. O diagrama de fluxo 900 volta à etapa S903 a seguir da etapa S902. No exemplo da figura 9, a informação do parâmetro da bateria compreende a temperatura da bateria, e a informação de carga do carregador compreende a corrente de saída do carregador.

Na etapa S903, o aparelho de gestão de carga de batería monitora a temperatura da batería, a corrente de saída do carregador, e o tempo de carga do carregador para obter a informação de monitoramento, e então o diagrama de fluxo 900 volta à etapa S904. Aparelho de gestão de carga de bateria controla o carregador para carregar a bateria baseado na informação de monitoramento nas etapas seguintes.

Na etapa S904, o aparelho de gestão de carga de bateria determina se a temperatura da bateria é maior ou igual à temperatura máxima de carga predeterminada. Se a temperatura da bateria for maior ou igual à temperatura predeterminada máxima de carga, o diagrama de fluxo 900 volta à etapa S905, e se a temperatura da bateria for menor do que a temperatura predeterminada máxima de carga, o diagrama de fluxo volta para a etapa S906.

Na etapa S905, o aparelho de gestão de carga de bateria controla o carregador para finalizar de carregar a bateria.

Na etapa S906, o aparelho de gestão de carga de bateria ajusta pelo menos uma das tensões de carga do carregador e a corrente de carga do carregador baseado na temperatura da bateria. A guisa de exemplo, durante o estágio de carga à tensão constante, o aparelho de gestão de carga de bateria diminui a tensão de carga do carregador se a temperatura da bateria aumentar, e aumenta a tensão de carga do carregador se a temperatura da bateria diminuir. A guisa de outro exemplo, durante o estágio de carga à corrente constante, o aparelho de gestão de carga de bateria diminui a corrente de carga se a temperatura da bateria aumentar.

Na etapa S907, o aparelho de gestão de carga de bateria determina se a corrente de saída do carregador está em uma condição anormal. A condição anormal compreende, mas, não se limita a, (a) aumento da corrente de saída do carregador durante o estágio de carga à tensão constante, e (b) o período de tempo durante o qual a corrente de saída e tensão de saída do carregador permanecem substancialmente constantes no estágio de carga à corrente constante excedendo um período de tempo predetermina- do. Se a condição anormal ocorrer, o diagrama de fluxo 900 volta para a e-tapa S908, de outra forma, o diagrama de fluxo 900 volta à etapa S909.

Na etapa S908, o aparelho de gestão de carga de bateria ajusta a tensão de carga do carregador, de forma que a corrente de saída do carregador cumpra com a regra de carga. A título de exemplo, se a corrente de saída do carregador aumentar anormalmente no estágio de carga à corrente constante, o aparelho de gestão de carga de bateria diminui a tensão de carga do carregador em uma certa quantidade, e o carregador usa a tensão de carga diminuída para continuar a carga à tensão constante da bateria. Como tal, a corrente de saída é reduzida para ser ajustada à regra de carga.

Na etapa S909, o aparelho de gestão de carga de bateria determina se o tempo de carga em um estágio de carga de corrente alcança o intervalo de tempo máximo de carga correspondente ao estágio de carga atual. Se o tempo de carga alcançar o intervalo máximo de tempo de carga, o diagrama de fluxo 900 volta para a etapa S910, de outra forma, o diagrama de fluxo 900 volta à etapa S902.

No passo S910, o aparelho de gestão de carga de bateria controla o carregador para iniciar um próximo estágio de carga a seguir do estágio de carga de atual, e o diagrama de fluxo 900 volta à etapa S902, de forma que o carregador carrega a bateria no próximo estágio de carga. A figura 10 ilustra um diagrama de blocos de um exemplo de um aparelho de gestão da carga de energia de uma bateria 1000, de acordo com uma modalidade da presente invenção. Conforme mostrado na figura 10, o aparelho de gestão de carga de bateria 1000 compreende uma unidade para obtenção de informação 1010 e uma unidade de controle 1020. A unidade de obtenção de informação 1010 é usada para obter informação de parâmetro de uma bateria durante um processo de carga realizado pelo carregador da bateria. A unidade de controle 1020 é usada para controlar o carregador para carregar a bateria baseado na informação do parâmetro da bateria obtida pela unidade de obtenção de informação 1010, de forma que a operação do carregador cumpre com a regra de carga correspondente ao processo de carga. O controle do carregador pode evitar um aumento anormal da temperatura da bateria que é causado por anomalias produzidas durante o processo de carga, então evita o fenômeno de avalanche térmica na bateria, desse modo estendendo a duração da bateria.

Além disto, a unidade de obtenção de informação 1010 pode obter a informação de parâmetro da bateria usando o carregador ou o sistema de gestão da bateria. Em uma modalidade, a informação do parâmetro da bateria compreende a temperatura da bateria. A unidade de controle 1020 monitora a temperatura da bateria obtida pela unidade de obtenção de informação 1010 para obter informação de monitoramento, e controla o carregador para carregar a bateria baseado na informação de monitoramento. Se a informação de monitoramento indicar que a temperatura é maior ou igual à temperatura de carga máxima predeterminada, a unidade de controle 1020 controla o carregador para finalizar a carga da bateria; de outra forma, a unidade de controle 1020 ajusta pelo menos uma das tensões de carga e corrente de carga do carregador baseada na temperatura da bateria.

Em uma modalidade, a unidade de obtenção de informação 1010 obtém adicionalmente informação de carga do carregador durante o processo de carga. A unidade de controle 1020 controla o carregador para carregar a bateria baseado na informação de carga obtida pela unidade de obtenção de informação 1010, de forma que a operação do carregador cumpra com a regra de carga correspondente ao processo de carga.

Em uma modalidade, a informação de carga compreende a corrente de saída do carregador. A unidade de controle 1020 monitora a corrente de saída do carregador obtida pela unidade de obtenção de informação 1010, obtém informação de monitoramento, e controla o carregador para carregar a bateria baseado na informação de monitoramento. Se a informação de monitoramento indicar que a corrente de saída do carregador está em uma condição anormal, a unidade de controle 1020 ajusta a tensão de carga do carregador, de forma que a corrente de saída do carregador cumpra com a regra de carga correspondente ao processo de carga.

Em uma modalidade, a unidade de obtenção de informação 1010 obtém informação para a quantidade de carga armazenada na batería. A unidade de controle 1020 adicionalmente coloca um intervalo de tempo de carga máximo correspondente a cada estágio de carga durante o processo de carga baseado na quantidade de carga armazenada na bateria. Se o tempo de carga para a bateria em um estágio de carga de corrente alcançar o intervalo de tempo de carga máximo correspondente ao estágio de carga atual, a unidade de controle 1020 controla o carregador para iniciar o próximo estágio de carga a seguir do estágio de carga atual.

Componentes, por exemplo, a unidade de obtenção de informação 1010 e a unidade de controle 1020, do aparelho de gestão de carga da bateria 1000 podem operar de acordo com a caracterização descrita em relação às figura 1, figura 2, figura 3A, figura 3B, figura 3C, figura 4, figura 5, figura 6, figura 7, figura 8 e figura 9.

Aparelho de gestão de carga da bateria 1000 pode incluir hardware ou programa permanente armazenado, por exemplo, MCU (micro-con-trolador) o SCM (microcomputador de processador simples). Em uma modalidade, o aparelho de gestão de carga da bateria 1000 pode ser separado do carregador e do sistema de gestão da bateria, y pode se comunicar com o sistema de gestão da bateria e/ou o carregador, por exemplo, por meio de um barramento de comunicações. Em outra modalidade, aparelho de gestão de carga da bateria 1000 pode residir no sistema de gestão da bateria ou no carregador. Por exemplo, o aparelho de gestão de carga da bateria 1000 pode estar dentro do MCU ou SMC do sistema de gestão da bateria ou do carregador, e pode executar os métodos anteriormente ditos para gerenciar a bateria. A figura 11 ilustra um diagrama de blocos de um exemplo de um carregadorl 100, de acordo com uma modalidade da presente invenção. Carregador 1100 compreende um aparelho de gestão de carga da bateria 1100. Aparelho de gestão de carga da bateria 1100 pode ser o aparelho de gestão de carga da bateria 1000 na figura 10. A figura 12 ilustra um diagrama de blocos de um exemplo de um sistema de gestão 1200 de uma bateria com um carregador 1220, de acordo com uma modalidade da presente invenção. O sistema de gestão da bateria 1200 compreende o aparelho de gestão de carga da bateria 1210. Aparelho de gestão de carga da bateria 1210 pode ser o aparelho de gestão de carga da bateria 1000 na figura 10. Aparelho de gestão de carga da bateria 1210 envia um sinal de controle para o carregador 1220, de forma que o carregador 1220 executa as etapas dos métodos anteriormente ditos para gerenciar a bateria.

Enquanto a descrição precedente e desenhos representam modalidades da presente invenção, será entendido que várias adições, modificações e substituições podem ser feitas nisto sem afastar-se do espírito e escopo dos princípios da presente invenção conforme definido nas reivindicações anexas. Alguém especializado na técnica apreciará que a invenção pode ser usada com muitas modificações de forma, estrutura, disposição, proporções, materiais, elementos, e componentes e de outra forma, usada na prática da invenção, as quais são particularmente adaptadas para ambientes específicos e requisitos operacionais sem afastar-se dos princípios da presente invenção. As modalidades atualmente reveladas são então para serem consideradas em todos os sentidos como ilustrativas e não restritivas, o escopo da invenção sendo indicado pelas reivindicações adicionadas e suas equivalências legais, e não limitadas à descrição precedente.

Claims (20)

1. Método para gerenciar a carga de uma bateria, o referido método compreendendo: Obtenção de informação de parâmetro para a temperatura da referida bateria durante um processo de carga realizado por um carregador para a dita bateria; e Controle do dito carregador para carregar a bateria dita baseado na dita informação de parâmetro, de forma que o dito carregador cumpra com uma regra de carga correspondente ao referido processo de carga, em que o dito controle compreende diminuição de um sinal de carga do referido carregador por um determinado decréscimo se a dita temperatura aumentar em um incremento predefinido.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, em que o dito sinal de carga compreende uma tensão de carga do referido carregador.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, em que o dito sinal de carga compreende uma corrente de carga do referido carregador.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, em que o dito controle compreende, além disso: Controle do dito carregador para finalizar a referida carga de bateria dita se a dita temperatura da bateria dita for maior do que uma temperatura máxima de carga predeterminada; e Diminuição do referido sinal de carga do dito carregador pelo decréscimo dito predeterminado em resposta ao incremento predeterminado dito se a dita temperatura da bateria dita for maior do que a referida temperatura máxima de carga predeterminada.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, compreendendo, além disso: Monitoramento de uma corrente de saída do dito carregador; e Controle de uma tensão de carga do dito carregador baseado na dita corrente de saída.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, em que o dito controle da dita tensão de carga compreende: Ajuste de uma tensão de carga do referido carregador se dita corrente de saída do dito carregador estiver em uma condição anormal, de forma que a dita corrente de saída do carregador cumpra com a dita regra de carga.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, em que a dita condição anormal compreende um aumento da dita corrente de saída quando o referido carregador opera em um estágio de carga de tensão constante.

8. Método de acordo com a reivindicação 6, em que o dito ajuste compreende diminuição da dita tensão de carga.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, compreendendo, a- lém disso: Obtenção de uma quantidade de carga armazenada na dita batería; Ajuste de um intervalo de tempo de carga máximo do dito carregador correspondente a um primeiro estágio de carga no dito processo de carga baseado na dita quantidade de carga armazenada na referida bateria; e Controle do referido carregador para iniciar um segundo estágio de carga a seguir do dito primeiro estágio de carga se um tempo de carga da dita bateria no referido primeiro estágio de carga alcançar o dito intervalo de tempo máximo de carga correspondente ao dito primeiro estágio de carga.

10. Aparelho de gestão de carga da bateria compreendendo: Uma unidade de obtenção de informação que obtém informação de parâmetro para uma temperatura de uma bateria durante um processo de carga realizado por um carregador para a dita bateria; e Uma unidade de controle, acoplada à dita unidade de obtenção de informação, que controla o dito carregador para carregar a bateria dita baseado na dita informação de parâmetro da bateria dita, de forma que a operação do dito carregador cumpra com uma regra de carga correspondente ao referido processo de carga, em que a dita unidade de controle diminui um sinal de carga do referido carregador em um decréscimo predeterminado se a dita temperatura aumentar em um incremento predefinido.

11. Aparelho de gestão de carga da batería de acordo com a reivindicação 10, em que o dito sinal de carga compreende uma tensão de carga do referido carregador.

12. Aparelho de gestão de carga da bateria de acordo com a reivindicação 10, em que o dito sinal de carga compreende uma corrente de carga do referido carregador.

13. Aparelho de gestão de carga da bateria de acordo com a reivindicação 10, em que a unidade de controle dita controla o referido carregador para finalizar a dita carga da referida bateria se a temperatura dita da dita bateria for maior do que uma temperatura máxima de carga predeterminada, e em que a dita unidade de controle diminui o dito sinal de carga do carregador dito pelo referido decréscimo predeterminado em resposta ao dito incremento predefinido se a dita temperatura da referida bateria for menor do que a temperatura de carga máxima predeterminada.

14. Aparelho de gestão de carga da bateria de acordo com a reivindicação 10, em que a dita unidade de controle monitora uma corrente de saída do referido carregador e controla uma tensão de carga do dito carregador baseado na referida corrente de saída.

15. Aparelho de gestão de carga da bateria de acordo com a reivindicação 14, em que a dita unidade de controle diminui a referida tensão de carga se dita corrente de saída do dito carregador estiver em uma condição anormal, de forma que a dita corrente de saída do referido carregador cumpra com a dita regra de carga.

16. Aparelho de gestão de carga da bateria de acordo com a reivindicação 10, em que a dita unidade de obtenção de informação obtém a quantidade de carga armazenada na dita bateria, em que a dita unidade de controle coloca um intervalo de tempo máximo de carga do referido carregador correspondente a um primeiro estágio de carga no dito processo de carga, e em que a unidade de controle dita controla o referido carregador para iniciar um segundo estágio de carga seguindo o dito primeiro estágio de carga se um tempo de carga da dita bateria no dito primeiro estágio de carga alcançar o dito intervalo de tempo máximo de carga correspondente ao refe- rido primeiro estágio de carga.

17. Carregador para carregar uma bateria, o referido carregador compreendendo: um aparelho que controla a operação do dito carregador a ser ajustado a uma regra de carga do dito carregador, o dito aparelho compreendendo: Uma unidade de obtenção de informação que obtém informação para uma temperatura da dita bateria; e Uma unidade de controle, acoplada à dita unidade de obtenção de informação, que controla a dita operação do dito carregador a ser ajustado para a dita regra pelo controle do referido carregador para carregar a bateria dita baseado na dita informação da bateria dita, em que a dita unidade de controle diminui um sinal de carga do dito carregador em um decréscimo predeterminado se a dita temperatura aumentar em um incremento predefinido.

18. Carregador de acordo com a reivindicação 17, em que durante um primeiro estágio de carga, se a dita temperatura da bateria dita for menor do que uma temperatura máxima de carga predeterminada, então a referida unidade de controle diminui uma corrente de carga do dito carregador se a dita temperatura da bateria dita aumentar, e em que o dito sinal de carga compreende a dita corrente de carga.

19. Carregador de acordo com a reivindicação 18, em que durante um segundo estágio de carga, se a dita temperatura da bateria dita for menor do que dita temperatura máxima de carga predeterminada, a referida unidade de controle diminui uma tensão de carga do dito carregador se a dita temperatura da bateria dita aumentar, e aumenta a dita tensão de carga do referido carregador se a dita temperatura da bateria dita diminuir, e em que o dito sinal de carga compreende a dita tensão de carga.

20. Carregador de acordo com a reivindicação 19, em que durante o primeiro e segundo estágio de carga, se a dita temperatura da bateria dita for maior que a temperatura máxima de carga predeterminada, a unidade de controle dita controla o referido carregador para finalizar a carga da bateria dita.