DISPOSITIVO DE SUPERVISION Y PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMINACION DEL ESTADO DE FUNCIONAMIENTO DE UNA BATERIA DE ACUMULACION.

Procedimiento para la determinación de la cantidad de energía (QR) que se puede extraer de una batería de acumulación con las etapas:

- Excitación eléctrica de la batería de acumulación

- Determinación de una evolución de la señal de respuesta temporal de una señal de respuesta de la batería de acumulación dentro de un intervalo de tiempo a partir de una excitación eléctrica,

- Linealización de la evolución de la señal de respuesta

- Determinación del grado de variación (S) de la evolución de la señal de respuesta en el intervalo temporal,

- Determinación de la cantidad de carga (QR) que se puede extraer directamente del grado de variación (S)

Dispositivo de supervisión y procedimiento para la determinación del estado de funcionamiento de una batería de acumulación.

La invención se refiere a un procedimiento para la determinación de la cantidad de carga que se puede extraer de una batería de acumulación, con las etapas:

- Determinación de una evolución de la señal de respuesta de una señal de respuesta de la batería de acumulación dentro de un intervalo de tiempo a partir de una excitación eléctrica de la batería de acumulación; y

- Linealización de la evolución de la señal de respuesta

así como a un dispositivo de supervisión para una batería de acumulación con medios de medición para la medición de la tensión de la batería y/o de corrientes de la batería con medios de evaluación.

Existe la necesidad de estimar la cantidad de carga que se puede extraer de una batería de acumulación durante el funcionamiento.

Por medio del uso de baterías de acumulación recargables, en particular durante el funcionamiento de descarga y de carga, se produce un desgaste. Adicionalmente, también hay otras condiciones de funcionamiento que aceleran el desgaste del acumulador de energía electroquímico. Entre éstas se encuentran, por ejemplo en el caso de un acumulador de plomo, la duración de funcionamiento total, es decir, la duración total desde el tiempo transcurrido desde la puesta en funcionamiento incluyendo los periodos en los que el acumulador no ha sido cargado eléctricamente. Este desgaste se amplifica aún más por medio de temperaturas elevadas. Las temperaturas elevadas, sin embargo, pueden no sólo acelerar el desgaste de los periodos sin carga eléctrica, sino que pueden reforzar el desgaste ocasionado por medio del funcionamiento cíclico de descarga y carga.

En una batería de acumulación, el desgaste se expresa, entre otras cosas, en una disminución de la capacidad de acumulación para la carga eléctrica, de manera que la cantidad de carga que se puede extraer partiendo del estado de carga completo no se puede determinar de un modo sencillo.

La cantidad de carga que se puede extraer Q_R de la batería de acumulación es, en este caso, la cantidad de carga que todavía se puede extraer partiendo del estado actual de la batería de acumulación bajo condiciones nominales. En el estado nuevo de la batería de acumulación, la suma de la cantidad de carga que se puede extraer y la cantidad de carga extraída es la capacidad de acumulación en el estado nuevo.

La capacidad de acumulación en el estado nuevo es la capacidad de acumulación real de un acumulador de energía nuevo no usado.

La cantidad de carga descargada es la cantidad de carga que, partiendo del estado completamente cargado, se puede extraer todavía de una batería de acumulación bajo condiciones nominales para alcanzar el estado de carga actual.

Como capacidad de acumulación actual se define la cantidad de carga expresada en Ah, que se puede extraer de un acumulador de energía completamente cargado según la prescripción bajo condiciones nominales. Esta magnitud se modifica con la duración de utilización, por lo general, con una tendencia a la baja.

Como capacidad de acumulación nominal se define el valor nominal de la capacidad de acumulación que da el fabricante de la batería de acumulación, y que se entiende como reducción de la capacidad de acumulación, es decir, la diferencia entre la capacidad de acumulación actual y la capacidad de acumulación en el nuevo estado.

Para ello, en la patente US 5,761,072 se describe un procedimiento para la determinación de la capacidad de una batería de acumulación, en el que por medio de un filtro se determina una corriente rápida y por medio de la conformación de un valor medio por medio de la integración se determina una corriente más lenta. Los valores para la corriente rápida y lenta se emplean en una denominada relación de Peukert, para determinar una capacidad para una corriente rápida y para una corriente lenta. Estas capacidades son ponderadas, y a partir de ellas se calcula una capacidad total.

En el documento DE 93 21 638 se describe un comprobador electrónico de batería para la comprobación de una celda electroquímica o batería que presenta un parámetro dinámico, como por ejemplo una conductancia o una resistencia. El comprobador de batería tiene un dispositivo para la medición de este parámetro dinámico, para la medición de la tensión en circuito abierto y para la corrección del valor del parámetro dinámico medido referido al estado de carga por medio de la adaptación a la tensión en circuito abierto.

En la patente US 5,680,050 se da a conocer un procedimiento para el reconocimiento del estado de la batería en el que se determina un valor de corrección basado en una corriente de descarga media para un periodo de tiempo que es mayor que el periodo de tiempo que lleva la polarización de descarga a un estado estacionario. La capacidad de la batería en el estado completamente cargado se multiplica con este valor de corrección, y el consumo de energía de la batería se resta de la capacidad de descarga disponible para la determinación de una capacidad de reserva disponible.

Los procedimientos y dispositivos mencionados anteriormente determinan características eléctricas actuales de una batería de acumulación referidas a un valor de conductancia o resistencia interna, y determinan la capacidad de descarga que se puede extraer de una batería de acumulación dependiendo de la corriente de descarga, habiéndose de conocer la capacidad de la batería de acumulación cargada completamente, lo que representa una desventaja.

En el documento DE 691 31 276 T2 se da a conocer un comprobador electrónico para la valoración de la capacidad de energía porcentual de una batería de acumulación o de una celda de batería. En este procedimiento se determina la conductancia dinámica y se pone en relación con una conductancia de referencia que se corresponde con la conductancia dinámica de una batería o de una celda de batería con 100% de capacidad. Con este comprobador, sin embargo, no se puede determinar la capacidad total de una batería de acumulación completamente cargada y diferenciar si se ha realizado una variación de la capacidad por medio de envejecimiento o por medio de la descarga normal. Todavía no se pueden conseguir a partir de la tendencia temporal de los valores de medición a lo largo de un espacio de tiempo más largo informaciones sobre el estado de desgaste de la batería de acumulación. Además, como medida para un desgaste de la batería, la conductancia dinámica sólo es significativa de un modo limitado.

En el documento EP 0 516 336 B1 se describe un procedimiento para la determinación de la cantidad de carga o de la capacidad residual de una batería de acumulación, en la que en el espacio de espectro de impedancia la parte imaginaria de una evolución de la señal de respuesta se considera como función de la raíz de una frecuencia de excitación en forma sinusoidal. A continuación se realiza una extrapolación en el punto de corte del recorrido de la señal de respuesta en el espacio de espectro de impedancia con el eje imaginario. A partir del valor de extrapolación que se deriva de esto se deduce la capacidad residual. En este caso se busca el punto de corte de alta frecuencia de una recta de Warburg, y se usa como medida para la cantidad de carga que se puede extraer.

El documento 6,118,275 A da a conocer un procedimiento para la medición de la capacidad de la batería dependiendo de una señal de respuesta de tensión de una batería que se basa en una corriente en forma de pulso. La señal de respuesta se analiza con la ayuda de un modelo de batería para determinar la capacidad de la batería como correlación entre una capacidad de batería medida y los parámetros de modelo. Para ello, a partir de la inclinación y del punto de corte del eje y de la recta determinada por medio de aproximación lineal de la respuesta de tensión se calcula una resistencia de límite y una capacidad de límite. A partir de los valores obtenidos para baterías específicas se determina entonces la capacidad de la batería dependiendo de la resistencia de límite y de la capacidad de límite, por ejemplo por medio de la evaluación de una tabla.

El objetivo de la invención, así pues, es crear un procedimiento mejorado para la determinación de la cantidad de carga que se puede extraer todavía de una batería de acumulación cuando esta batería de acumulación ya no esté en estado nuevo.