MÉTODO Y SISTEMA PARA LA DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO DE UNA BATERÍA ELECTROQUÍMICA DE ACUMULACIÓN.

Método para la determinación de una capacidad ácida como parámetro de funcionamiento de una batería electroquímica de acumulación,

conformada por una batería de plomo-ácido considerando una estratificación del electrolito, caracterizado por

a) la determinación de una primera relación funcional en forma de una primera sección lineal de una curva característica de descarga entre la tensión en reposo U0 y el estado de carga SOC como valor para la carga que se puede tomar, en relación con la capacidad nominal QN de la batería de acumulación que se obtiene durante el estado con una estratificación del electrolito en una fase de descarga con el coeficiente de carga desde una fase en reposo previa o una carga completa;

b) la determinación de una segunda relación funcional en forma de una segunda sección lineal de una curva característica de descarga entre la tensión en reposo U0 y el estado de carga SOC como valor para la carga que se puede tomar, en relación con la capacidad nominal QN de la batería de acumulación que se obtiene en el estado con una estratificación del electrolito en una fase de descarga con un coeficiente de carga total;

c) la determinación de la capacidad ácida a partir del punto de intersección de la primera y de la segunda relación funcional y de la pendiente de las rectas para la descripción de la primera o de la segunda relación funcional.

Método y sistema para la determinación de parámetros de funcionamiento de una batería electroquímica de acumulación La presente invención hace referencia a un método para la determinación de una capacidad ácida como parámetro de funcionamiento de una batería electroquímica de acumulación, conformada por una batería de plomo-ácido, considerando una estratificación del electrolito.

Un ejemplo que simplifica la comprensión de la presente invención, consiste en un sistema para la determinación de parámetros de funcionamiento de una batería electroquímica de acumulación, mediante medios para determinar la tensión de la batería y la corriente de la batería, con un acumulador para el almacenamiento de la capacidad nominal de la batería de acumulación, y con medios de ordenador.

En las baterías de acumulación, particularmente en las baterías de plomo-ácido, que en el funcionamiento se someten a los ciclos explicados, se genera una estratificación del electrolito. Dicha estratificación se produce de manera intensificada particularmente cuando las baterías de acumulación se descargan casi totalmente.

La estratificación del electrolito provoca que en el caso de una batería electroquímica de acumulación con estratificación, no se pueda disponer de la capacidad completa que ofrece una batería de acumulación sin estratificación (sin estratificación del electrolito) .

Las baterías modernas de vehículos a motor funcionan muy frecuentemente también en estados de carga reducida, por lo que se genera la estratificación del electrolito. En el caso de los vehículos a motor con un confort elevado, los consumidores de energía se encuentran activados en el caso del vehículo detenido (corriente en reposo del vehículo a motor) o bien, son activados por el conductor (calefacción auxiliar, ajuste del asiento, televisor, etc.) . La estratificación del electrolito en los vehículos a motor con un confort elevado, repercute considerablemente en la disponibilidad de dichos consumidores en relación con el confort. Dichos consumidores se deben desconectar previamente, para poder garantizar las funciones preferidas, como por ejemplo, el arranque del vehículo a motor.

La estratificación del electrolito no se puede eliminar completamente. Sin embargo, se evita considerablemente la estratificación mediante una carga muy elevada, por ejemplo, de 16 V en una batería de 12 V, durante un periodo de tiempo muy prolongado. Durante el funcionamiento del vehículo a motor, la batería se carga en general ante una tensión reducida (14, 7 V como máximo) , en el caso de los vehículos a motor de alta gama se descargan completamente. El aumento de la tensión de carga a 16 V o bien, una optimización del método de carga para la reducción de la estratificación del electrolito que se genera, generalmente sólo se relaciona con una intervención no deseada en el control de la energía del vehículo a motor. En el caso de esta clase de vehículos a motor, la batería nunca se carga completamente de manera que no se puede producir una estratificación.

De la patente DE 101 06 508 Al se conoce un método para la evaluación de la capacidad de rendimiento de una batería de acumulación, considerando la estratificación del electrolito a partir de la tensión del borne de la batería, de la corriente de la batería y de la temperatura de la batería. De esta manera, se evalúa una caída de tensión interior generada por la diferencia de densidad en el ácido de la batería, una tensión en reposo y una resistencia interior, y se determina la capacidad de potencia con un modelo que describe la batería.

El objeto de la presente invención consiste en crear un método perfeccionado para la determinación de los parámetros de funcionamiento de una batería electroquímica de acumulación, considerando una estratificación del electrolito, particularmente para determinar de una manera más simple y fiable la capacidad ácida y, de esta manera, la capacidad efectiva de la batería de acumulación que se encuentra a disposición aún ante la presencia de una estratificación.

Conforme a la presente invención, el objeto se resuelve con el método conforme a la clase, mediante las etapas que se definen en la reivindicación 1.

El método se basa en el conocimiento de que las curvas características de carga y de descarga de la tensión en reposo U0 aplicada durante el estado de carga SOC, en el caso de una estratificación del electrolito, influyen en relación con las curvas características correspondientes de la batería de acumulación sin estratificación del electrolito. Además, se ha demostrado que las curvas características de carga y de descarga se comportan de diferentes maneras. Mientras que en la carga de la batería de acumulación resulta una línea recta como curva característica, la curva característica de descarga se compone de dos secciones lineales con diferentes pendientes. La línea recta de pendiente pronunciada en la gama de valores superior del estado de carga SOC se indica como la primera relación funcional, y una línea recta que presenta una pendiente reducida en la gama de valores inferior del estado de carga SOC se indica como la segunda relación funcional. El incremento de las rectas y del punto de

intersección entre dichas relaciones funcionales se modifica durante el desarrollo del proceso de estratificación del electrolito.

El desplazamiento de la segunda curva característica hacia abajo genera una modificación de la compensación de la primera curva característica, y el desplazamiento de la primera curva característica hacia la izquierda genera una modificación de la compensación de la segunda curva característica. La curva característica sin estratificación se utiliza para determinar dicha compensación entre las respectivas curvas características y la curva característica sin estratificación.

En el método conforme a la presente invención, se recomienda evaluar la modificación del punto de intersección de la línea recta de pendiente reducida de la curva característica de descarga, en la gama de valores inferior del estado de carga (segunda relación funcional) , con la línea recta que presenta una pendiente pronunciada en la gama de valores superior del estado de carga SOC (primera relación funcional) , con el fin de deducir los parámetros de funcionamiento. Además, se recomienda utilizar las pendientes de las rectas como parámetros para la determinación de los parámetros de funcionamiento.

Como parámetro de funcionamiento se puede determinar, por ejemplo, un valor corregido del estado de carga SOC, un valor corregido de tensión en reposo U0 y/o la capacidad ácida de la batería de almacenamiento y/o la carga que se puede tomar ante una condición teórica con el método conforme a la presente invención. Además, por ejemplo, en la instalación de una nueva batería en un vehículo a motor, de acuerdo con la capacidad ácida calculada se puede determinar si se ha empleado un tamaño de batería completamente incorrecto.

Además, resulta ventajoso determinar una tercera relación funcional entre la tensión en reposo U0 y el estado de carga SOC como valor para la carga que se puede tomar en relación con la capacidad nominal de la batería de acumulación en el estado sin estratificación del electrolito. Por lo tanto, se puede evaluar la curva característica de descarga descrita mediante la primera y la segunda relación funcional, en relación con la curva característica de una batería sin estratificación, es decir, que se evalúa la tercera relación funcional.

Preferentemente, un valor corregido del estado de carga y/o el valor corregido de la tensión en reposo de la batería de acumulación, se determina en relación con la compensación de tensión y la pendiente de las rectas, para la descripción de la primera y de la segunda relación funcional.

La capacidad ácida de la batería de acumulación se determina preferentemente como un parámetro de funcionamiento a partir de la pendiente de una recta, para la descripción de la primera o de la segunda relación funcional, particularmente a partir de la respectiva relación funcional activa. Además, la capacidad ácida se puede calcular de dos maneras diferentes, ya sea a partir de los parámetros determinados, pendiente y compensación de tensión, o a partir de dos valores de tensión en reposo medidos o bien, determinados.

En ambas formas de ejecución, la capacidad ácida se puede determinar a partir de la pendiente de las rectas para la descripción... [Seguir leyendo]

1. Método para la determinación de una capacidad ácida como parámetro de funcionamiento de una batería electroquímica de acumulación, conformada por una batería de plomo-ácido considerando una estratificación del electrolito, caracterizado por a) la determinación de una primera relación funcional en forma de una primera sección lineal de una curva característica de descarga entre la tensión en reposo U0 y el estado de carga SOC como valor para la carga que se puede tomar, en relación con la capacidad nominal QN de la batería de acumulación que se obtiene durante el estado con una estratificación del electrolito en una fase de descarga con el coeficiente de carga desde una fase en reposo previa o una carga completa;

b) la determinación de una segunda relación funcional en forma de una segunda sección lineal de una curva característica de descarga entre la tensión en reposo U0 y el estado de carga SOC como valor para la carga que se puede tomar, en relación con la capacidad nominal QN de la batería de acumulación que se obtiene en el estado con una estratificación del electrolito en una fase de descarga con un coeficiente de carga total;

c) la determinación de la capacidad ácida a partir del punto de intersección de la primera y de la segunda relación 15 funcional y de la pendiente de las rectas para la descripción de la primera o de la segunda relación funcional.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por la determinación de una tercera relación funcional en forma de una recta entre la tensión en reposo U0 y el estado de carga SOC como valor para la carga que se puede tomar, en relación con la capacidad nominal QN de la batería de acumulación en el estado sin estratificación del electrolito.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por la determinación de la tensión de compensación a y de la pendiente b para la primera y la segunda relación funcional, en donde la tensión de compensación a es la diferencia de tensión entre el punto de intersección de la primera y la segunda relación funcional, y la tercera relación funcional en el estado sin estratificación del electrolito.