Dispositivo, batería y método para determinar el nivel de electrolitos de la celda electromecánica de una batería.

Dispositivo (1) para determinar el nivel de electrolitos de al menos una celda electroquímica

(2) de una batería con un electrolito líquido (3), con un equipo de producción de tensión alternativa (4) para la producción de una tensión alternativa, un primer equipo (5) para el aislamiento galvánico de la tensión alternativa producida de la celda electroquímica (2), por lo que se forma el primer equipo (5) para el aislamiento galvánico para reducir la tensión alternativa, un segundo equipo (6) para el aislamiento galvánico de la tensión alternativa producida de la celda electroquímica (2), por lo que se forma el segundo equipo (6) para el aislamiento galvánico para elevar la tensión alternativa, por lo que el segundo equipo (6) se conecta en paralelo al primer equipo (5) para el aislamiento galvánico, mostrando al menos una antena (7) de un material inerte para conectar el electrolito (3) y al menos un equipo de conexión eléctrico (8) para conectar un electrodo (9) de al menos una celda electroquímica (2), por lo que la antena (7) y el equipo de conexión eléctrico (8) están conectados en paralelo entre el primer y el segundo equipo (5, 6) para el aislamiento galvánico, y mostrando uno del segundo equipo del aislamiento galvánico (6) para la interfaz secundaria (10) para la lectura de una tensión alternativa adyacente transformada (11) entre la antena (7) y el electrodo (9).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11152743.

Solicitante: HOPPECKE TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: REICHENBACHER STRASSE 89 08056 ZWICKAU ALEMANIA.

Inventor/es: OHMS, DETLEF, FRÖHLECKE,KARSTEN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > Celdas secundarias; Su fabricación > H01M10/48 (Acumuladores combinados con dispositivos de medida, ensayo o indicación de estado, p. ej. del nivel o de la densidad del electrolito (indicación o medida del nivel de un líquido en general G01F 23/00; medida de la densidad G01N, p. ej. G01N 9/00; medida de valores eléctricos G01R))

PDF original: ES-2524569_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo, batería y método para determinar el nivel de electrolitos de la celda electromecánica de una batería.

La invención hace referencia a un dispositivo para determinar el nivel de electrolitos de al menos una celda electroquímica de una batería con un electrolito líquido. También se refiere a una batería con al menos una pila electroquímica con un electrolito líquido y a un procedimiento para determinar el nivel de electrolitos de al menos una celda electroquímica de una batería con un electrolito líquido.

En el caso de las celdas Industriales, sobre todo en las pilas, si utilizan electrolitos líquidos, es necesario estar controlando el nivel.

El electrolito de una batería, como por ejemplo el de una batería de plomo o una pila alcalina, se Irá consumiendo durante el funcionamiento de la misma, bien por evaporación, volatilización o descomposición. Por lo tanto, para mantener el estado de funcionamiento de la batería es necesario recargar el líquido de electrolitos o el agua destilada antes de que el nivel de electrolitos quede por debajo de una determinada barrera, por ejemplo, si desciende por debajo del borde superior del electrodo. De esta manera se reduce la superficie del electrodo con capacidad operativa, con lo que la batería ya no presenta ni la capacidad ni el rendimiento previstos. Como consecuencia, pueden provocarse alteraciones que dañarían de forma permanente la batería. En el caso de los electrodos no sumergidos pueden aparecer reacciones secundarlas que pondrían en peligro la seguridad del funcionamiento de la batería.

Para determinar con exactitud si es necesario rellenar con electrolitos líquidos una celda Industrial, en especial una batería, es necesario controlar el nivel de electrolitos en esta última o en las celdas electroquímicas de la batería.

Para ello, en el pasado se propusieron distintas soluciones. Una posibilidad muy simple es la fabricación de una carcasa para la celda Industrial o la batería y la posibilidad que conlleva de realizar una comprobación óptica del nivel de electrolitos. Sin embargo, esto tiene una desventaja: que las carcasas, dependiendo del material empleado, la mayoría de las veces son de transparencia muy débil o, Incluso, totalmente opacas. Además, pueden formarse manchas o desperfectos en la carcasa de la celda industrial o la batería, como arañazos, y como consecuencia el nivel de electrolitos resultaría difícil de medir. Otra circunstancia agravante es que las baterías no suelen estar muy accesibles, pues están colocadas entre otras piezas.

Además del sistema óptico para controlar nivel u otros aconsejables, existen otros que se basan en un sensor intercambiable y mediciones eléctricas. Estos destacan por su gran sencillez. En un grupo de estos indicadores de nivel se sumergió una antena conductora de electricidad o sensor en una celda de la batería y se utilizó la aparición de un contacto eléctrico en la superficie del electrolito para el control del nivel de los electrolitos. Debido a esta sencillez, la tensión creada entre esta antena y uno de los polos de dicha celda o un polo de una celda vecina sirve para poder visualizar los contactos entre los electrolitos. Para ello se puede medir bien la tensión entre la antena o el sensor y un polo de la batería o, por el contrario, asumir una pequeña corriente continua entre la antena o el sensor y el polo opuesto.

Sin embargo, esto tiene la desventaja de que el flujo de corriente (aunque mínimo) conlleva tanto la descarga reforzada de la celda o grupo de celdas investigadas como modificaciones corrosivas de la antena. Además, el uso de las señales de voltaje continuo entre la antena o sensor y el polo opuesto conduce a problemas en su interpretación, ya que se puede modificar el valor del potencial de una celda al cargar o descargar una batería. Por eso, en determinadas circunstancias, se debe usar como polo opuesto una celda vecina que presente una distancia mínima de la celda al sensor. Entre la antena o sensor y la superficie del electrolito pueden presentarse simultáneamente tensiones que, cuando se rompen, pueden crear chispas o, incluso, chispas de fuga.

En las celdas alcalinas que solo tengan una tensión nominal de aproximadamente 1,2 V, no es posible emitir una señal de voltaje continuo que en la medición solo toque a una celda para determinar el nivel.

Por lo tanto, el propósito de la invención se basa en lograr un dispositivo, una celda electroquímica y un procedimiento que hagan posible una identificación sencilla y segura de si hay o no un nivel suficiente de un electrolito líquido dentro de una celda electroquímica y así evitar las desventajas mencionadas.

Este propósito se resolverá mediante una invención que consiste en un dispositivo para determinar el nivel de electrolitos de al menos una celda electroquímica de una batería con un electrolito líquido con las características establecidas en la Reivindicación de la patente 1, una batería con al menos una celda electroquímica con un electrolito líquido con las características establecidas en la Reivindicación de patente 12 y un procedimiento para determinar el nivel de electrolitos de al menos una celda electroquímica con las características establecidas en la Reivindicación de patente 13. Las demás características y otros detalles de la invención se encuentran en las Reivindicaciones secundarias, la Descripción y los Diseños. También son válidos los detalles y las características que se describen junto al dispositivo al que se refiere la invención y, por supuesto, los que van junto con la batería y

el procedimiento a los que se refiere la invención, y viceversa; por lo que en lo que respecta a la revelación de los aspectos únicos de la Invención, siempre se referirán a estos indistintamente.

De acuerdo con el primer aspecto de la invención, la tarea se resolverá mediante un dispositivo para determinar el nivel de electrolitos de, al menos, una celda electroquímica de una batería con un electrolito líquido, que presenta un equipo de producción de tensión alternativa para producir una tensión alternativa, un primer equipo de aislamiento galvánico de la tensión alternativa generada por la celda electroquímica, en el cual se fabricará el primer equipo de aislamiento galvánico para reducir la tensión alternativa; un segundo equipo de aislamiento galvánico de la tensión alternativa generada por la celda electroquímica, en el cual se fabricará el segundo equipo de aislamiento galvánico para la subida de la tensión alternativa, en el cual el segundo equipo de aislamiento galvánico se conecta en paralelo con el primer equipo de aislamiento galvánico, que muestra al menos una antena de un material inerte y al menos un equipo de conexión para contactar un electrodo de la celda electroquímica, en la que la antena y el equipo de conexión estén conectados entre el primer y el segundo equipo de aislamiento galvánico, y que muestre uno de los dos equipos de aislamiento galvánico y una interfaz secundaria del segundo equipo de aislamiento galvánico para la lectura de un cambio en la tensión alternativa entre la antena y el electrodo.

Un dispositivo de este tipo para determinar el nivel de electrolitos de al menos una celda electroquímica de una batería con un electrolito líquido permite una identificación más simple y segura de si hay o no un nivel suficiente de un electrolito líquido en al menos una celda electroquímica de una batería. El dispositivo impide la existencia de una corriente continua entre la antena y el electrodo en el electrolito líquido. Por ello, no se trata de las descargas de la celda electroquímica o los grupos de celdas examinadas. Un dispositivo de este tipo lo que hace es evitar que aparezcan alteraciones corrosivas... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo (1) para determinar el nivel de electrolitos de al menos una celda electroquímica (2) de una batería con un electrolito líquido (3), con un equipo de producción de tensión alternativa (4) para la producción de una tensión alternativa, un primer equipo (5) para el aislamiento galvánico de la tensión alternativa producida de la celda electroquímica (2), por lo que se forma el primer equipo (5) para el aislamiento galvánico para reducir la tensión alternativa, un segundo equipo (6) para el aislamiento galvánico de la tensión alternativa producida de la celda electroquímica (2), por lo que se forma el segundo equipo (6) para el aislamiento galvánico para elevar la tensión alternativa, por lo que el segundo equipo (6) se conecta en paralelo al primer equipo (5) para el aislamiento galvánico, mostrando al menos una antena (7) de un material inerte para conectar el electrolito (3) y al menos un equipo de conexión eléctrico (8) para conectar un electrodo (9) de al menos una celda electroquímica (2), por lo que la antena (7) y el equipo de conexión eléctrico (8) están conectados en paralelo entre el primer y el segundo equipo (5, 6) para el aislamiento galvánico, y mostrando uno del segundo equipo del aislamiento galvánico (6) para la interfaz secundaria (10) para la lectura de una tensión alternativa adyacente transformada (11) entre la antena (7) y el electrodo (9).

2. El dispositivo (1) tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque el equipo de producción de tensión alternativa (4) presenta un generador de tensión alternativa.

3. El dispositivo (1) tal como se describe en las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el primer equipo (5) para el aislamiento galvánico y el segundo equipo (6) para el aislamiento galvánico están formados para el desacoplamiento inductivo o capacitivo de la tensión alternativa producida de la celda electroquímica (2).

4. El dispositivo (1) tal como se describe en al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el primer equipo (5) para el aislamiento galvánico tiene un transformador (5a) y el segundo equipo (6) para el aislamiento galvánico también tiene un transformador (6a).

5. El dispositivo (1) tal como se describe en al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el primer equipo (5) para el aislamiento galvánico tiene al menos dos condensadores (5b) y el segundo equipo (6) para el aislamiento galvánico también tiene al menos dos condensadores (6b).

6. El dispositivo (1) tal como se describe en al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el equipo de producción de tensión alternativa (4) está construido para la producción de una tensión alternativa con una frecuencia en un rango de 40Hz hasta 20kHz.

7. El dispositivo (1) tal como se describe en al menos una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el primer equipo (5) para el aislamiento galvánico está construido para reducir la tensión alternativa en unos valores de amplitud entre 1mV y 1V.

8. El dispositivo (1) tal como se describe en al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se prevé un circuito amplificador (12) entre el segundo equipo (6) para el aislamiento galvánico y la interfaz (10) para aumentar la tensión alternativa (11).

9. El dispositivo (1) tal como se describe en al menos una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la batería está construida como una batería alcalina y la antena (7) al menos en parte de grafito, un polímero conductor, níquel, un metal niquelado o acero inoxidable, o porque la batería esté construida como una batería de ácido y plomo y la antena (7) de grafito, un polímero conductor, plomo o un metal cubierto de plomo o emplomado.

10. El dispositivo (1) tal como se describe en al menos una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque se prevé un equipo de aviso (13) que avise de las señales de tensión alternativa que aparecen en la lectura o que avise de cualquier cambio en la tensión alternativa (11) en la interfaz (10).

11. El dispositivo (1) tal como se describe en al menos una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la antena (7) puede graduarse.

12. La batería con al menos una celda electroquímica (2) con un electrolito líquido (3), caracterizada porque la celda electroquímica (2) de la batería tiene al menos un dispositivo (1) para determinar el nivel de electrolitos de al menos una celda electroquímica (2).

13. El procedimiento (1) para determinar el nivel de electrolitos de al menos una celda electroquímica (2) de una batería con un electrolito líquido (3), y dicho procedimiento se caracteriza por los siguientes pasos:

a. sobre un equipo de producción de tensión alternativa (4) se creará una tensión alternativa,

b. dicha tensión alternativa se separará de la celda electroquímica (2) sobre un primer equipo (5) para el aislamiento galvánico y la tensión alternativa reducirá mediante el primer equipo (5) para aislamiento galvánico,

c. la tensión alternativa disminuida se situará en al menos una antena (7) de material inerte y sobre al menos un equipo de conexión eléctrico (8) en un electrodo (9) de al menos una celda electroquímica (2), por lo que la antena (7) y el electrodo (9) permanecerán en contacto con el electrolito (3) de al menos una celda electroquímica (2), de modo que se produzca un cortocircuito, por lo que la antena (7) y el equipo de conexión eléctrico (8) estarán conectados en paralelo al primer equipo (5) para el aislamiento galvánico,

d. una de las antenas (7) y el equipo de conexión eléctrico (8) conectados en paralelo al segundo equipo (6) para el aislamiento galvánico separan galvánicamente la celda electroquímica (2) de la interfaz segundaria en paralelo (10) para la lectura de la tensión alternativa y eleva dicha tensión alternativa,

e. sobre la interfaz (10) para la lectura de una tensión alternativa situada en el en el segundo equipo (6) para el aislamiento galvánico o de las señales de tensión alternativa que se transforman en el segundo equipo (6) se podrá comprobar un cambio en la tensión alternativa (11), si la antena (7) ya no está en contacto con el electrolito (3) de al menos una celda electroquímica (2).

14. El procedimiento tal como se describe en la reivindicación 13, caracterizado porque el equipo de producción de tensión alternativa (4) produce una tensión alternativa con una frecuencia en un rango de 40Hz hasta 20kHz.

15. El procedimiento tal como se describe en las reivindicaciones 13 o 14, caracterizado porque el primer equipo (5) para el aislamiento galvánico reduce la tensión alternativa a un valor de amplitud entre 1mV y 1V o porque la tensión alternativa (11) situada en la antena (7) mediante un desacoplamiento inductivo o capacitivo a través del primer equipo (5) para el aislamiento galvánico se colocará a un valor de amplitud menor a 1V, sobre todo a un valor de amplitud en un rango entre 1mV y 1 V o porque al haber una tensión alternativa entre la antena (7) y el electrodo (9) de la celda electroquímica (2), el segundo equipo (6) de aislamiento galvánico transmite la tensión alternativa (11) a la interfaz (10) para la lectura inductiva o capacitiva o porque en lugar del electrodo (9) se usa al menos una segunda antena (7).

16. El procedimiento tal como se describe en al menos una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque un cambio en la tensión alternativa entre la antena (7) y el electrodo (9) sobre el segundo equipo (6) de aislamiento galvánico y la interfaz (10) se transmite a un equipo de aviso (13) que muestra el cambio de tensión alternativa (11).

17. El procedimiento tal como se describe en al menos una de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado porque para la realización del procedimiento se usará un dispositivo (1) que cumpla al menos una de las reivindicaciones 1 a 11 citadas.