Método y aparato para monitorizar dispositivos de almacenamiento de energía.

Un sistema de alimentación ininterrumpida SAI (101) que comprende:



un procesador (401); una pluralidad de interfaces de un único cable (407A, 407B, 407N) acopladas al procesador; y una pluralidad de módulos de baterías (405), cada uno de la pluralidad de módulos de batería estando acoplado a una de la pluralidad de interfaces de un único cable, la pluralidad de módulos de batería incluyendo:

al menos un primer módulo de baterías que comprende:

una o más células (302) que proporcionan alimentación a al menso una salida; y un monitor (304) que está adaptado para monitorizar y almacenar información del rendimiento relativa al funcionamiento de una o más células del primer módulo de baterías, y que está adaptado para comunicarse con el procesador por una primera interfaz de un único cable (407A) de la pluralidad de interfaces de un único cable, en donde el monitor está acoplado a una o más células y está adaptado para recibir alimentación para el monitor por la primera interfaz de un único cable; y

al menos un segundo módulo de baterías no adaptado para comunicarse con el procesador por ninguna de la pluralidad de interfaces de un único cable y adaptado para recibir alimentación por una segunda interfaz de único cable (407B) .

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2005/002010.

Solicitante: AMERICAN POWER CONVERSION CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 132 FAIRGROUNDS ROAD WEST KINGSTON, RI 02892 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: FALCINELLI,Michael, MUTABDZIJA,SRDAN, DEMISSIE,EYOB, MASCIARELLI,FRANCIS J.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01R31/36 FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01R MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES MAGNETICAS (indicación de la sintonización de circuitos resonantes H03J 3/12). › G01R 31/00 Dispositivos para ensayo de propiedades eléctricas; Dispositivos para la localización de fallos eléctricos; Disposiciones para el ensayo eléctrico caracterizadas por lo que se está ensayando, no previstos en otro lugar (ensayo o medida de dispositivos semiconductores o de estado sólido, durante la fabricación H01L 21/66; ensayo de los sistemas de transmisión por líneas H04B 3/46). › Dispositivos para el ensayo, medida o monitorización del estado eléctrico de acumuladores o baterías, p. ej. de la capacidad o del estado de la carga [SoC].
  • H01M10/48 ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01M PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej. BATERÍAS, PARA LA CONVERSION DIRECTA DE LA ENERGIA QUIMICA EN ENERGIA ELECTRICA. › H01M 10/00 Células secundarias; Su fabricación. › Acumuladores combinados con disposiciones para medida, ensayo o indicación de estado, p. ej. del nivel o de la densidad del electrolito (detalles constructivos de las conexiones que llevan corriente para detectar condiciones dentro de las células o baterías, p. ej. terminales detectores de voltaje, H01M 50/569).
  • H02J7/00 H […] › H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02J CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O LA DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA; SISTEMAS PARA EL ALMACENAMIENTO DE ENERGIA ELECTRICA.Circuitos para la carga o despolarización de baterías o para suministrar cargas desde baterías.
  • H04B3/54 H […] › H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS.H04B TRANSMISION.H04B 3/00 Sistemas de líneas de transmisión (combinados con sistemas de transmisión de campo cercano H04B 5/00). › Sistemas de transmisión vía líneas de distribución de energía (en los sistemas de señales de alarma G08B 25/06).

PDF original: ES-2390673_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Metodo y aparato para monitorizar dispositivos de almacenamiento de energía.

Campo de la Invención

El campo de la invención se refiere de forma general a dispositivos de almacenamiento de energía, y más particularmente, a dispositivos de almacenamiento de energía usados en Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (SAI) .

Antecedentes

Hay numerosos tipos de Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (SAI) para suministrar alimentación de corriente alterna (CA) o corriente continua (CC) de reserva a cargas eléctricas. Estos sistemas SAI generalmente usan baterías o tipos de otros dispositivos de almacenamiento de energía que suministran dicha alimentación cuando un suministro de alimentación principal (por ejemplo, una línea eléctrica) no está disponible. Por ejemplo, la alimentación de reserva se proporciona cuando la alimentación de una fuente de CA funciona fuera de los límites aceptables o falla en su conjunto.

Estos sistemas SAI generalmente usan múltiples dispositivos de almacenamiento de energía configurados en paralelo o en serie para proporcionar alimentación de reserva. En dichos sistemas, es importante el ser capaz de estimar con precisión el periodo de tiempo restante que el sistema SAI puede suministrar alimentación de reserva. De manera convencional, los sistemas SAI conectados a dispositivos de almacenamiento de energía estiman el tiempo restante modelando cada uno de los muchos dispositivos en el sistema, y realizando un cálculo que estima el tiempo restante. Por ejemplo, el sistema SAI generalmente modela dispositivos como baterías en base a qué tipos de baterías están instaladas en el sistema SAI. Los diferentes tipos de baterías se identifican usando un número de métodos. Una manera de identificar tipos de baterías incluye identificar manualmente (por ejemplo, por un administrador de sistema) cada tipo de batería, y programar el tipo de batería en el cálculo de tiempo restante usando una interfaz del SAI.

En otro ejemplo, se incluye una resistencia dentro de cada batería, la resistencia teniendo un valor de resistencia que está correlacionado con un tipo particular de batería. El SAI está configurado para medir la resistencia de la resistencia en la batería y por lo tanto identificar el tipo de batería instalado dentro del sistema SAI. Sin embargo, con cada nuevo tipo de de tipo de batería proporcionado, se requiere un nuevo valor de la resistencia para identificar únicamente el nuevo tipo de batería, y por lo tanto el sistema SAI necesita reconocer la nueva resistencia y tipo de batería. Debido a método, un número muy limitado de tipos de batería diferentes pueden ser soportados por un SAI particular. Lo que se necesita es un modo más flexible y preciso de reconocer y modelar baterías para estimar el tiempo restante en un sistema SAI.

También, como las baterías fallan de vez en cuando, ya sea por uso excesivo (por ejemplo, ciclos de carga y descarga) o por ser expuestas a otras condiciones (por ejemplo, una condición de temperatura excesiva) que causa que las baterías sean incapaces de almacenar energía, es beneficioso monitorizar las baterías por el sistema SAI para identificar baterías que fallan que pueden afectar al rendimiento del sistema SAI. Varios sistemas convencionales monitorizan tales parámetros como la temperatura de la batería, voltaje fluctuante, etc. para cada batería, y proporcionan alarmas indicando que una batería particular ha fallado. En tales sistemas, dicha monitorización se proporciona o por un subsistema de monitorización instalado en cada batería o un monitor del SAI asignado a cada módulo de baterías.

La EP1291999 A1 divulga un adaptador para un cargador de baterías, que permite que un aparato sin cables sea usado continuamente cargando un paquete de baterías del aparato.

RESUMEN

De acuerdo a la presente invención, se proporciona un sistema SAI de acuerdo a la reivindicación 1, y un método de acuerdo a la reivindicación 18.

Varios aspectos de la presente invención se refieren a métodos y aparatos mejorados par monitorizar baterías, particularmente en sistemas SAI. Las tecnologías de monitorización de baterías actuales actualmente usadas en sistemas SAI tienen muchas desventajas. En particular, los circuitos de monitorización dedicados asignados a cada batería son generalmente caros e incluyen circuitos complejos que sirven como otro punto de fallos en el sistema SAI. Un tipo de sistema de monitorización de baterías convencional se muestra y se describe en la Patente U.S: Número 6.274.950 de Gottleib y otros, que describe un sistema SAI que tiene monitores integrados dentro de cada módulo de baterías. En los sistemas SAI en donde el monitor no está incluido dentro del módulo de baterías, cuando el módulo de baterías se retira del sistema SAI, no hay información del rendimiento conservada con la misma batería. Como los datos no se conservan con la batería, es más difícil solucionar problemas con baterías fallidas. Además, se pueden instalar entonces erróneamente módulos de batería inadecuados en el SAI problemático u otro sistema SAI.

Los circuitos de monitorización que son una parte del módulo de baterías son o tradicionalmente muy simples, y no proporcionan la capacidad de monitorización adecuada o son muy complejos y también demuestran ser otro punto de fallo en el sistema. Por ejemplo, en uno de tales sistemas, sólo se proporcionan indicaciones de la corriente y el voltaje de salida de la temperatura de la corriente bajo ciertas condiciones. Por ejemplo, las lecturas de temperatura se proporcionan sólo cuando se maneja un interruptor en un sensor del módulo de baterías y se monitoriza por el sistema SAI. También, más circuitos de monitorización complejos dentro de la batería incluyen muchas partes que están sujetas a fallos, y aumentan el coste de la batería y el sistema SAI en conjunto. Los circuitos de monitorización convencionales que se instalan en una batería usan alimentación de la batería cuando funcionan y cuando están en almacenamiento. Sería beneficioso tener un circuito de monitorización de baterías que no agote las baterías cuando están en almacenamiento o durante el periodo de funcionamiento normal del sistema SAI.

También hay una necesidad para un circuito de monitor de baterías económico. Sin embargo, se desea un monitor que proporcione capacidades de monitorización aumentadas. Es un reto el proporcionar una monitorización rentable de la batería mientras se aumenta la funcionalidad de monitorización.

Las realizaciones de la invención pueden proporcionar un monitor de baterías que permita que se realicen unas funciones de monitor de nivel más lato y todavía minimice los costes de monitorizar los componentes de las baterías.

Además, hay una necesidad de un monitor de baterías que almacene datos de una manera persistente más allá de un periodo de almacenamiento sin agotar la batería en el módulo. En una realización, el monitor de baterías incluye una memoria no volátil que almacena información asociada con la batería. En otra realización, la batería es capaz de informar de datos de fabricación como el número de serie, fecha de fabricación, etc. que pueden ser usados para solucionar problemas y la gestión del sistema SAI (por ejemplo, identificando baterías defectuosas para asegurar que no se reintroducen en otro lugar dentro del sistema, usado para control y gestión del inventario) . En otra realización, la batería es capaz de informar de características de la batería a un SAI adjunto de tal forma que la batería puede ser modelada con más precisión, y por lo tanto, el SAI puede predecir con más precisión el tiempo restante en base al modelo.

Se comprende que sería beneficioso el incluir una interfaz que trabaje tanto con las baterías existentes como con un nuevo circuito de monitor de baterías sin requerir conexiones de interfaz adicionales.

De acuerdo con la invención, se proporciona un SAI de acuerdo a la reivindicación 1. El SAI es capaz de interconectarse con las baterías actuales sin capacidades de monitorización y baterías más nuevas con capacidad de monitorización usando la misma interfaz eléctrica. La interfaz es un único cable que se usa típicamente para detectar que una batería está presente en el sistema SAI. Cuando se usa con baterías de tipo antiguo que usan la interfaz para la detección de la batería, la interfaz funciona de una manera convencional. Cuando se instala una batería de tipo más nuevo, el sistema SAI y la batería... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema de alimentación ininterrumpida SAI (101) que comprende:

un procesador (401) ; una pluralidad de interfaces de un único cable (407A, 407B, 407N) acopladas al procesador; y una pluralidad de módulos de baterías (405) , cada uno de la pluralidad de módulos de batería estando acoplado a una de la pluralidad de interfaces de un único cable, la pluralidad de módulos de batería incluyendo:

al menos un primer módulo de baterías que comprende:

una o más células (302) que proporcionan alimentación a al menso una salida; y un monitor (304) que está adaptado para monitorizar y almacenar información del rendimiento relativa al funcionamiento de una o más células del primer módulo de baterías, y que está adaptado para comunicarse con el procesador por una primera interfaz de un único cable (407A) de la pluralidad de interfaces de un único cable, en donde el monitor está acoplado a una o más células y está adaptado para recibir alimentación para el monitor por la primera interfaz de un único cable; y

al menos un segundo módulo de baterías no adaptado para comunicarse con el procesador por ninguna de la pluralidad de interfaces de un único cable y adaptado para recibir alimentación por una segunda interfaz de único cable (407B) .

2. Un SAI de acuerdo a la reivindicación 1, en donde el monitor está adaptado para realizar un reinicio si la alimentación recibida es insuficiente.

3. Un SAI de acuerdo a la reivindicación 1 ó 2, en donde el monitor incluye una memoria asociada en la que el monitor está adaptada para almacenar la información del rendimiento.

4. Un SAI de acuerdo a la reivindicación 3, en donde la memoria es una memoria del tipo no volátil.

5. Un SAI de acuerdo a la reivindicación 4, en donde la memoria del tipo no volátil es EEPROM.

6. Un SAI de acuerdo a cualquier reivindicación anterior, en donde el monitor está adaptado para comunicarse con el procesador interrumpiendo una corriente de alimentación recibida proporcionada por el SAI, o en donde el monitor está adaptado para recibir una señal del monitor desde el SAI y en donde el monitor está adaptado para recibir alimentación desde el SAI por la señal del monitor.

7. Un SAI de acuerdo a la reivindicación 6, en donde el monitor está adaptado para comunicarse de una manera asíncrona con el procesador.

8. Un SAI de acuerdo a la reivindicación 7, en donde un inicio de la comunicación con el monitor se inicia por el procesador interrumpiendo una corriente de alimentación suministrada.

9. Un SAI de acuerdo a la reivindicación 8, en donde el monitor está adaptado para detectar el inicio de la comunicación, y está adaptado para recibir, después de que se ha detectado el inicio de la comunicación, un mensaje de solicitud del procesador.

10. Un SAI de acuerdo a la reivindicación 9, en donde el monitor está adaptado para trasmitir un mensaje de respuesta en respuesta al mensaje de solicitud recibido.

11. Un SAI de acuerdo a la reivindicación 10, en donde el monitor comprende un oscilador del tipo LC que proporciona sincronización para el monitor o donde el monitor comprende un oscilador de cristal que proporciona sincronización para el monitor.

12. Un método para comunicarse con al menos uno de una pluralidad de módulos de baterías, la pluralidad de módulos de baterías incluyendo al menos un primer módulo de baterías que tiene un aparato para monitorizar el al menos un primer módulo de baterías y al menos un segundo módulo de baterías que no tiene aparatos para monitorizar el al menos un segundo módulo de baterías, el método comprendiendo acciones de:

proporcionar una interfaz de un único cable discreta a cada uno de la pluralidad de módulos de baterías; recibir, en el al menos un primer módulo de baterías sobre una interfaz de un único cable discreta, asociada, una solicitud para información desde un sistema externo; y trasmitir, por el al menos un primer módulo de baterías al sistema externo sobre la interfaz de un único cable discreta, asociada, una respuesta a la solicitud.

13. Un método de acuerdo a la reivindicación 12, en donde el al menos un primer módulo de baterías recibe alimentación sobre la interfaz de un único cable discreta, asociada y en donde la acción de trasmitir comprende una acción de trasmitir datos sobre la interfaz de un único cable discreta, asociada interrumpiendo la corriente.

14. Un método de acuerdo a la reivindicación 12 ó 13, en donde el sistema externo es un SAI.

15. Un método de acuerdo a la reivindicación 12, 13 ó 14, comprendiendo además una acción de recibir, por un

circuito del monitor de el al menos un primer módulo de baterías, alimentación sobre la interfaz de un único cable 10 discreta, asociada.

16. Un método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, comprendiendo además una acción de proporcionar comunicación al, al menos un primer módulo de baterías, sobre la interfaz de un único cable discreta, asociada, la interfaz de un único cable discreta, asociada siendo usada para proporcionar alimentación a un circuito

de monitorización de el al menos un primer módulo de baterías.


 

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