Método y dispositivo de protección contra las sobreintensidades de corriente de una batería de litio.

Un dispositivo de protección contra una sobreintensidad de corriente para una batería de litio,

que comprende: una unidad de detección (350), configurada para realizar una detección bidireccional sobre una corriente de carga/descarga de la batería de litio con el fin de obtener una señal de detección; y

una unidad de determinación (360), configurada para realizar una determinación de la sobreintensidad de corriente de carga/descarga de la batería de litio en conformidad con la señal de detección y proporcionar, a la salida, la señal de sobreintensidad de corriente de carga/descarga a una unidad de enclavamiento; en donde la unidad de enclavamiento (110) está configurada para enclavar un estado de sobreintensidad de corriente de una batería de litio en conformidad con una señal de sobreintensidad de corriente de carga/descarga de la batería de litio, con el fin de indicar continuamente que la batería de litio está en el estado de sobreintensidad de corriente hasta que se reciba una señal de desenclavamiento; y

una unidad de corte de circuito (120), configurada para, después de que la unidad de enclavamiento haya enclavado el estado de sobreintensidad de corriente de la batería de litio, proporcionar, a la salida, una señal de control para el corte de un circuito principal en donde está situada la batería de litio;

una unidad central de procesamiento (240), configurada para determinar si la unidad de enclavamiento en el estado enclavado de sobreintensidad de corriente necesita desenclavarse y si se necesita el desenclavamiento,

proporcionar, a la salida, una señal de desenclavamiento a la unidad de enclavamiento, de modo que la unidad de enclavamiento desenclave el estado enclavado de sobreintensidad de corriente y proporcione, a la salida, una señal de control para iniciar el funcionamiento del circuito principal; y

una unidad de suministro de señal de identificación (230), configurada para proporcionar, a la salida, a una unidad central de procesamiento, una señal de identificación que representa si la unidad de enclavamiento ha introducido un estado enclavado de sobreintensidad de corriente.

Método y dispositivo de protección contra las sobreintensidades de corriente de una batería de litio CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere al campo de las tecnologías de aplicaciones de la batería de litio y en particular, a un método y dispositivo de protección contra las sobreintensidades de corriente para una batería de litio.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Actualmente, una batería de litio tiene una alta densidad de energía, una alta tensión de una célula única, una larga duración, ningún efecto de memoria y ninguna contaminación y por lo tanto, es una tendencia de desarrollo de aplicaciones de baterías adoptar la batería de litio para una fuente de suministro de energía eléctrica. Una aplicación de una batería de litio depende de un sistema de gestión de batería (Battery Management System, BMS) y el sistema BMS necesita realizar un muestreo de tensión, muestreo de temperatura y muestreo de corriente sobre una tensión de célula única, con el fin de determinar la sobretensión, la subtensión, sobreintensidad de corriente de carga, sobreintensidad de corriente de descarga, anormalidad de alta temperatura y anormalidad de baja temperatura y supervisar y gestionar la batería de litio en función de estos resultados de determinación.

Sin embargo, una corriente de servicio de una batería de litio, que sirve como una batería de suministro de energía, es alta. Para realizar la detección bidireccional y la protección de una corriente durante las operaciones de carga/descarga, se requiere que la exactitud de la detección sea alta, una acción de protección que sea rápida, un estado de protección que pueda mantenerse después de que un circuito principal sea objeto de corte durante la sobreintensidad de corriente, si la acción de protección se libera siendo controlable y el hardware puede poner en práctica una protección independiente en el caso de que falle el software, con el fin de garantizar una aplicación segura y fiable. Sin embargo, un sistema de protección y detección de corriente de un sistema BMS de una batería de suministro de energía en el mercado actual no es segura y la fiabilidad es baja.

El documento US21112564A1 da a conocer una herramienta de suministro de energía de corriente continua DC que tiene un elemento de batería de litio, interiormente proporcionado, y un interruptor de carga que incluye un módulo de protección de seguridad para eliminar el riesgo de quemado de circuitos y otros peligros que resulten de la conexión de la herramienta de suministro de energía a una fuente de alimentación de energía con tensión nominal y corriente nominal no adaptadas cuando se carga la herramienta de suministro de energía mediante el uso de un adaptador. Dicho módulo de protección de seguridad comprende, además, un dispositivo de enclavamiento encargado de proteger la herramienta de energía de corriente continua DC cuando se detecta una sobreintensidad de corriente de carga. El enclavamiento de seguridad activado por el dispositivo de enclavamiento puede liberarse retirando el adaptador.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Formas de realización de la presente invención dan a conocer un método y dispositivo de protección contra sobreintensidad de corriente para una batería de litio, en donde dicho método y dispositivo tienen una alta fiabilidad.

Una forma de realización de la presente invención da a conocer un dispositivo de protección contra sobreintensidad de corriente para una batería de litio, en donde el dispositivo incluye:

una unidad de detección, configurada para realizar una detección bidireccional sobre una corriente de carga/descarga de la batería de litio, con el fin de obtener una señal de detección; y

una unidad de determinación, configurada para realizar la determinación de la sobreintensidad de corriente de carga/descarga de la batería de litio en conformidad con la señal de detección y proporcionar, a la salida, la señal de sobreintensidad de corriente de carga/descarga a una unidad de enclavamiento; en donde la unidad de enclavamiento está configurada para enclavar un estado de sobreintensidad de corriente de una batería de litio en conformidad con una señal de sobreintensidad de corriente de carga/descarga de la batería de litio, con el fin de indicar continuamente que la batería de litio está en el estado de sobreintensidad de corriente hasta que se reciba una señal de desenclavamiento; y

una unidad de corte de circuito, configurada para, después de que la unidad de enclavamiento enclave el estado de sobreintensidad de corriente de la batería de litio, proporcionar, a la salida, una señal de control para el corte de un circuito principal en donde está situada la batería de litio;

una unidad central de procesamiento, configurada para determinar si la unidad de enclavamiento, en el estado enclavado de sobreintensidad de corriente, necesita desenclavarse y si se necesita dicho desenclavamiento, proporcionar, a la salida, una señal de desenclavamiento a la unidad de enclavamiento, de modo que la unidad de enclavamiento desenclave el estado enclavado de sobreintensidad de corriente y proporcione, a la salida, una señal

de control para iniciar el funcionamiento del circuito principal; y

una unidad de suministro, a la salida, de una señal de identificación, configurada para proporcionar a la salida, a una unidad central de procesamiento, una señal de identificación que representa si la unidad de enclavamiento ha entrado, o no, en un estado enclavado de sobreintensidad de corriente.

Una forma de realización de la presente invención da a conocer, además, un método de protección contra sobreintensidad de corriente para una batería de litio, en donde el método incluye:

realizar una detección bidireccional sobre una corriente de carga/descarga de la batería de litio, con el fin de obtener una señal de detección; y

realizar la determinación de la sobreintensidad de corriente de carga/descarga de la batería de litio en función de la señal de detección y proporcionar, a la salida, una señal de sobreintensidad de corriente de carga/descarga,

recibir la señal de sobreintensidad de corriente de carga/descarga de una batería de litio;

enclavar un estado de sobreintensidad de corriente de la batería de litio en conformidad con la señal de sobreintensidad de corriente de carga/descarga de la batería de litio, con el fin de indicar continuamente que la batería de litio está continuamente en el estado de sobreintensidad de corriente hasta que se reciba una señal de desenclavamiento;

proporcionar, a la salida, una señal de control para el corte de un circuito principal en donde está situada la batería de litio;

en donde al mismo tiempo del suministro, a la salida, de la señal de control para el corte del circuito principal donde está situada la batería de litio, el método comprende, además:

proporcionar a la salida, para una unidad central de procesamiento, una señal de identificación que representa si se ha introducido, o no, un estado enclavado de sobreintensidad de corriente; y

el método comprende, además: determinar si una señal de desenclavamiento enviada por la unidad central de procesamiento se recibe o no; si la señal de desenclavamiento enviada por la unidad central de procesamiento se recibe, desenclavar el estado de sobreintensidad de corriente en función de la señal de desenclavamiento y proporcionar, a la salida, la señal de control para el inicio operativo del circuito principal y si la señal de desenclavamiento enviada por la unidad central de procesamiento no se recibe, mantener continuamente, a la salida, la señal de control para el corte del circuito principal y la señal de identificación.

En las formas de realización de la presente invención, una unidad de enclavamiento enclava un estado de sobreintensidad de corriente de una batería de litio y el corte de un conmutador de un circuito principal se controla utilizando la unidad de enclavamiento y una unidad de corte de circuito, de modo que la realización de una acción de protección contra sobreintensidad de corriente para la batería de litio ya no dependa de una unidad CPU e incluso si falla un software de CPU, se puede seguir introduciendo un estado de protección contra sobreintensidad de corriente cuando se produce un estado de sobreintensidad de corriente o se puede mantener todavía, de forma efectiva, la protección contra sobreintensidad de corriente original.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para describir las soluciones técnicas en las formas de realización de la presente invención con mayor claridad, se introducen, de forma concisa, a continuación, los dibujos adjuntos, requeridos... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de protección contra una sobreintensidad de corriente para una batería de litio, que comprende:

una unidad de detección (35), configurada para realizar una detección bidireccional sobre una corriente de carga/descarga de la batería de litio con el fin de obtener una señal de detección; y

una unidad de determinación (36), configurada para realizar una determinación de la sobreintensidad de corriente de carga/descarga de la batería de litio en conformidad con la señal de detección y proporcionar, a la salida, la señal de sobreintensidad de corriente de carga/descarga a una unidad de enclavamiento; en donde

la unidad de enclavamiento (11) está configurada para enclavar un estado de sobreintensidad de corriente de una batería de litio en conformidad con una señal de sobreintensidad de corriente de carga/descarga de la batería de litio, con el fin de indicar continuamente que la batería de litio está en el estado de sobreintensidad de corriente hasta que se reciba una señal de desenclavamiento; y

una unidad de corte de circuito (12), configurada para, después de que la unidad de enclavamiento haya enclavado el estado de sobreintensidad de corriente de la batería de litio, proporcionar, a la salida, una señal de control para el corte de un circuito principal en donde está situada la batería de litio;

una unidad central de procesamiento (24), configurada para determinar si la unidad de enclavamiento en el estado enclavado de sobreintensidad de corriente necesita desenclavarse y si se necesita el desenclavamiento, proporcionar, a la salida, una señal de desenclavamiento a la unidad de enclavamiento, de modo que la unidad de enclavamiento desenclave el estado enclavado de sobreintensidad de corriente y proporcione, a la salida, una señal de control para iniciar el funcionamiento del circuito principal; y

una unidad de suministro de señal de identificación (23), configurada para proporcionar, a la salida, a una unidad central de procesamiento, una señal de identificación que representa si la unidad de enclavamiento ha introducido un estado enclavado de sobreintensidad de corriente.

2. El dispositivo según la reivindicación 1 que comprende, además, una unidad de conversión (37), en donde la unidad de conversión está conectada en serie con un terminal negativo del circuito principal y está configurada para convertir una señal de corriente en una señal de tensión, y la unidad de detección está configurada para recibir la señal de tensión y para amplificar la señal de tensión por intermedio de un amplificador operacional, con el fin de obtener la señal de detección.

3. El dispositivo según la reivindicación 1, en donde la unidad de determinación (36) está concretamente configurada para comparar, por intermedio de un comparador, la señal de detección con una señal de tensión de referencia que representa la sobreintensidad de corriente de carga/descarga, con el fin de proporcionar, a la salida, la señal de sobreintensidad de corriente de carga/descarga a la unidad de enclavamiento.

4. El dispositivo según la reivindicación 1, en donde la unidad central de procesamiento comprende:

una primera unidad de determinación (341), configurada para determinar, detectando una tensión, una temperatura y una corriente de cada célula, si un grupo de baterías de litio está disponible;

una segunda unidad de determinación (342), configurada para determinar, detectando una tensión de barra colectora, si desaparece, o no, el estado de sobreintensidad de corriente; y

una unidad de suministro a la salida (343), configurada para: cuando la segunda unidad de determinación determina que desaparece el estado de sobreintensidad de corriente y la primera unidad de determinación determina que el grupo de baterías está disponible, proporcionar, a la salida, una señal de nivel como la señal de desenclavamiento por intermedio de una interfaz de entrada/salida E/S.

5. El dispositivo según la reivindicación 4, en donde la unidad central de procesamiento comprende, además, una unidad de detección de estado (344), configurada para detectar si la unidad central de procesamiento funciona con normalidad, con el fin de determinar si la señal de nivel es correcta.

6. El dispositivo según la reivindicación 4, en donde la unidad de detección de estado comprende una primera interfaz de entrada/salida y una segunda interfaz de entrada/salida, estando la primera interfaz de entrada/salida configurada para proporcionar, a la salida, un nivel alto y la segunda interfaz de entrada/salida está configurada para detectar si la primera interfaz de entrada/salida proporciona, a la salida, el nivel alto y si la respuesta es afirmativa, la unidad central de procesamiento funciona con normalidad; o bien, la primera interfaz de entrada/salida está configurada para proporcionar, a la salida, un nivel bajo y la segunda interfaz de entrada/salida está configurada para detectar si la primera interfaz de entrada/salida proporciona, a la salida, el nivel bajo y si la respuesta es afirmativa, la unidad central de procesamiento funciona con normalidad.

7. Un método de protección contra una sobreintensidad de corriente para una batería de litio, que comprende:

realizar (S61) una detección bidireccional sobre una corriente de carga/descarga de la batería de litio, con el fin de obtener una señal de detección; y

realizar (S62) la determinación de la sobreintensidad de corriente de carga/descarga de la batería de litio en conformidad con la señal de detección y proporcionar, a la salida, una señal de sobreintensidad de corriente de carga/descarga,

recibir (S51) la señal de sobreintensidad de corriente de carga/descarga de una batería de litio;

enclavar (S52) un estado de sobreintensidad de corriente de la batería de litio en conformidad con la señal de sobreintensidad de corriente de carga/descarga de la batería de litio, con el fin de indicar continuamente que la batería de litio está en el estado de sobreintensidad de corriente hasta que se reciba una señal de desenclavamiento;

proporcionar a la salida (S53), una señal de control para el corte de un circuito principal en donde está situada la batería de litio, en donde al mismo tiempo del suministro, a la salida, de la señal de control para el corte del circuito principal en donde está situada la batería de litio, el método comprende, además:

proporcionar a la salida (S63), a una unidad central de procesamiento, una señal de identificación que representa si se ha introducido, o no, un estado enclavado de sobreintensidad de corriente y

el método comprende, además: determinar (S64) si se recibe, o no, una señal de desenclavamiento enviada por la unidad central de procesamiento; si se recibe la señal de desenclavamiento enviada por la unidad central de procesamiento, desenclavar (S65) el estado de sobreintensidad de corriente en conformidad con la señal de desenclavamiento y proporcionar, a la salida, la señal de control para iniciar el funcionamiento del circuito principal y si la señal de desenclavamiento enviada por la unidad central de procesamiento no se recibe, mantener continuamente, a la salida, el suministro de la señal de control para el corte del circuito principal y la señal de identificación.

8. El método según la reivindicación 7, en donde la realización de la determinación de la sobreintensidad de corriente de carga/descarga de la batería de litio en conformidad con la señal de detección, y el suministro, a la salida, de la señal de sobreintensldad de corriente de carga/descarga, comprende:

comparar, por intermedio de un comparador, la señal de detección con una señal de tensión de referencia que representa la sobreintensidad de corriente de carga/descarga, con el fin de proporcionar, a la salida, la señal de sobreintensidad de corriente de carga/descarga a una unidad de enervamiento.

9. El método según la reivindicación 7, en donde el envío de la señal de desenclavamiento por la unidad central de procesamiento comprende:

determinar, detectando una tensión, una temperatura y una corriente de cada célula, si un grupo de baterías de litio está disponible o no;

determinar detectando una tensión de barra colectora, si desaparece el estado de sobreintensldad de corriente; y

cuando desaparece el estado de sobreintensldad de corriente y el grupo de baterías está disponible, proporcionar, a la salida, una señal de nivel como la señal de desenclavamiento por intermedio de una interfaz de entrada/salida E/S.

1. El método según la reivindicación 9, que comprende, además:

detectar, por la unidad central de procesamiento, si la unidad central de procesamiento funciona con normalidad, con el fin de determinar si la señal de nivel de salida es correcta.

11. El método según la reivindicación 1, en donde la detección, por la unidad central de procesamiento, de si la unidad central de procesamiento funciona con normalidad, comprende: proporcionar, a la salida, un nivel alto utilizando una primera interfaz de entrada/salida y detectar, utilizando una segunda interfaz de entrada/salida, si la primera interfaz de entrada/salida proporciona, a la salida, el nivel alto y si la respuesta es afirmativa, la unidad central de procesamiento funciona con normalidad o bien, proporcionando a la salida, un nivel bajo utilizando una primera interfaz de entrada/salida y detectando, mediante la utilización de una segunda interfaz de entrada/salida, si la primera interfaz de entrada/salida proporciona, a la salida, el nivel bajo y si la respuesta es afirmativa, la unidad central de procesamiento funciona con normalidad.