Conjunto de batería y método para calcular la capacidad restante de una batería.

Conjunto de batería (10) que comprende una celda de batería (11) y unos medios para calcular una potenciarestante de la batería de acuerdo con un número de ciclos de carga/descarga y la temperatura durante elfuncionamiento,

comprendiendo dichos medios para calcular una potencia restante de la batería:unos medios de medición de la temperatura (12) para medir la temperatura de dicha celda de batería (11);unos medios de recuento de ciclos de carga/descarga (13) para contar un número de ciclos de carga/descarga;

unos medios de almacenamiento de valores de corrección (14) para almacenar un valor de corrección para cadauno de una pluralidad de intervalos de ciclos de carga/descarga, comprendiendo cada intervalo un númeropredeterminado de ciclos de carga/descarga, con el fin de calcular la potencia restante de la bateríacorrespondiente a la temperatura; y

unos medios de cálculo de la potencia restante (15) para especificar un valor de corrección de temperaturamediante búsqueda en los medios de almacenamiento de valores de corrección; de manera que dichos mediosde cálculo de la potencia restante realizan la búsqueda basándose en la temperatura medida y en el númerocontado de ciclos de carga/descarga, y calculan la potencia restante de la batería correspondiente al valor decorrección de temperatura especificado.

Conjunto de batería y método para calcular la capacidad restante de una batería.

El presente documento se basa en el documento de prioridad japonés JP 2003-384673, presentado en la oficina de patentes japonesa el 14 de noviembre de 2003.

La presente invención se refiere a un conjunto de batería y a un método de cálculo de la potencia restante de la batería. Las formas de realización preferidas se refieren a un conjunto de batería y a un método de cálculo de la potencia restante de la batería, que permite calcular la potencia restante de la batería de acuerdo con el número de ciclos de carga/descarga y la temperatura durante el uso de la batería.

Los conjuntos de batería (baterías secundarias) tales como las baterías de ion líquido tienen capacidades específicas, y sus capacidades presentan la característica de variar de acuerdo con la temperatura bajo la que se usa el conjunto de batería.

Cuando un conjunto de batería se usa a una baja temperatura, la impedancia interna de su celda de batería se incrementa, y cuando se aplica la misma corriente que la temperatura normal, se produce una caída grande de voltaje, de modo que la capacidad del conjunto de batería se reduce.

La figura 11 es una gráfica que muestra características de descarga de un conjunto de batería a 25ºC, 10ºC y 0ºC. La abscisa representa el tiempo, mientras que la ordenada representa el voltaje.

Tal como se muestra en la figura 11, en el caso en el que su potencia de descarga y voltaje final se fijen a 2, 0 W y 3, 35 V, respectivamente, se obtiene el siguiente resultado de medición: si una capacidad descargable en un entorno de, por ejemplo, 25ºC, se fija al 100%, en entornos de 10ºC y 0ºC se obtienen, de manera respectiva, aproximadamente un 80% de capacidad descargable y aproximadamente un 60% de capacidad descargable.

Por otro lado, el conjunto de batería presenta la característica de que su capacidad se reduce incluso en el caso en el que la misma se continúa usando y el número de ciclos de carga/descarga aumenta. Esto es debido a que el conjunto de batería repite un ciclo de carga/descarga y su celda de batería se degrada, de manera que la capacidad utilizable de la misma se reduce, y a esto se le denomina “degradación por ciclos”.

La capacidad utilizable de una batería que ha experimentado un número elevado de ciclos de carga/descarga cambia por dos factores: degradación por ciclos y temperatura durante el uso.

La técnica de detectar la temperatura de un conjunto de batería usando un sensor de temperatura y corregir la potencia restante de la batería se ha usado hasta el momento para corregir disminuciones de capacidad de la batería durante un uso a bajas temperaturas, como por ejemplo en la solicitud de patente japonesa publicada JP-A-2000-260488 (números de párrafo [0038] a [0072]) .

De modo similar, la técnica de contar el número de ciclos de carga/descarga, determinar que la degradación por ciclos está avanzando, de acuerdo con el número contado, y estimar que la potencia restante de la batería es menor que la potencia real de la batería se usa para corregir la degradación de la batería debida al número de ciclos de carga/descarga.

En estas técnicas convencionales, la corrección de un tiempo utilizable en el entorno de temperatura actual se realiza midiendo la temperatura actual con un termistor, y la corrección del tiempo utilizable de una celda de batería que ha experimentado un número elevado de ciclos de carga/descarga se realiza contando el número de ciclos de carga/descarga.

Específicamente, se mantienen datos de temperatura y valores de corrección en función de la temperatura, y cuando los datos de temperatura indican una baja temperatura, se estima que la potencia restante de la batería es menor que la potencia restante real de la batería, teniendo en cuenta la degradación de la característica de descarga de la celda de la batería. De modo similar, se preparan valores de corrección para la degradación por ciclos, y a medida que el número de ciclos de carga/descarga se hace mayor, se estima que la potencia restante de la batería es menor. De esta manera, como datos almacenados en el conjunto de batería se preparan dos valores de corrección, es decir, temperatura y degradación por ciclos, con lo cual la potencia restante de la batería se corrige según el entorno de uso y el número de veces de uso.

No obstante, la degradación por ciclos y la temperatura durante el uso están en correlación, y la reducción de la capacidad de una celda de batería en uso a bajas temperaturas presenta la característica de hacerse mayor a medida que aumenta el número de ciclos de carga/descarga. Concretamente, si los valores de corrección para corregir la reducción de la capacidad debido a las temperaturas y la degradación de la capacidad debido al número de ciclos de carga/descarga se preparan como parámetros independientes, existe el problema de que, cuando el número de ciclos de carga/descarga aumenta, se producen errores entre la potencia restante de batería, calculada,

y la potencia restante de batería, real.

Por ejemplo, existe el problema de que si los valores de corrección se fijan de manera que se corrige la degradación por ciclos a temperatura normal, cuando el número de ciclos de carga/descarga aumenta, se produce un error durante el cálculo de la potencia restante de la batería a baja temperatura, mientras que si los valores de corrección se fijan de manera que se corrige la degradación por ciclos a baja temperatura, se produce un error durante el cálculo de la potencia restante de la batería a temperatura normal.

El documento US 2002/0036481 da a conocer un conjunto de batería que realiza cálculos acumulativos de la capacidad restante de la batería. Un programa de corrección corrige cada elemento de datos medidos en relación con el voltaje de la celda, la corriente de carga/descarga y la temperatura según un factor de corrección con el fin de controlar la carga y la descarga y realizar un cálculo acumulativo de la capacidad restante de la batería. Así, en lugar de usar los datos medidos, se usan los datos medidos corregidos en cualquier cálculo de capacidad de la batería y de este modo, se mitigan cualesquiera desventajas que pudieran surgir debido a instrumentos de medición de baja calidad.

La patente US nº 6.236.214 da a conocer un conjunto de batería en el que la capacidad de una batería se interpola a partir de gráficas que muestran cómo se ve afectada la capacidad de la batería por el número de ciclos de carga/descarga y la temperatura.

El documento US 2002/015303 da a conocer un método de corrección de capacidad residual para una batería. Este método conlleva reducir gradualmente la capacidad de carga inicial de la batería en función del número de veces que se ha recargado la batería, la antigüedad del dispositivo y la temperatura.

Una forma de realización preferida de la presente invención proporciona un conjunto de batería y un método de cálculo de la potencia restante de la batería que pretenden, ambos, reducir errores de cálculo de la potencia restante de la batería debido a la degradación por ciclos y a la temperatura.

Un primer aspecto de la presente invención proporciona un conjunto de batería que comprende una celda de batería y medios para calcular una potencia restante de la batería de acuerdo con un número de ciclos de carga/descarga y la temperatura durante el funcionamiento, comprendiendo dichos medios para calcular una potencia restante de la batería:

unos medios de medición de la temperatura para medir la temperatura de dicha celda de batería;

unos medios de recuento de ciclos de carga/descarga para contar un número de ciclos de carga/descarga;

unos medios de almacenamiento de valores de corrección para almacenar un valor de corrección para cada uno de una pluralidad de intervalos de ciclos de carga/descarga, comprendiendo cada intervalo un número predeterminado de ciclos de carga/descarga, con el fin de calcular la potencia restante de la batería correspondiente a la temperatura; y

unos medios de cálculo de la potencia restante para especificar un valor de corrección de temperatura mediante búsqueda en los medios de almacenamiento de valores de corrección basándose en la temperatura medida y el número contado de ciclos de carga/descarga,... [Seguir leyendo]

1. Conjunto de batería (10) que comprende una celda de batería (11) y unos medios para calcular una potencia

restante de la batería de acuerdo con un número de ciclos de carga/descarga y la temperatura durante el 5 funcionamiento, comprendiendo dichos medios para calcular una potencia restante de la batería:

unos medios de medición de la temperatura (12) para medir la temperatura de dicha celda de batería (11) ;

unos medios de recuento de ciclos de carga/descarga (13) para contar un número de ciclos de carga/descarga;

unos medios de almacenamiento de valores de corrección (14) para almacenar un valor de corrección para cada uno de una pluralidad de intervalos de ciclos de carga/descarga, comprendiendo cada intervalo un número predeterminado de ciclos de carga/descarga, con el fin de calcular la potencia restante de la batería correspondiente a la temperatura; y

unos medios de cálculo de la potencia restante (15) para especificar un valor de corrección de temperatura mediante búsqueda en los medios de almacenamiento de valores de corrección; de manera que dichos medios de cálculo de la potencia restante realizan la búsqueda basándose en la temperatura medida y en el número contado de ciclos de carga/descarga, y calculan la potencia restante de la batería correspondiente al valor de

corrección de temperatura especificado.

2. Conjunto de batería (10) según la reivindicación 1, en el que el valor de corrección comprende un valor que cambia con el número de ciclos de carga/descarga de acuerdo con características del cambio de capacidad que se produce como respuesta a la temperatura y el número de cargas/descargas de la celda de batería.

3. Conjunto de batería (10) según la reivindicación 1, que comprende además unos medios de comunicaciones (16) para comunicar la magnitud calculada de la potencia restante de la batería a un dispositivo conectado.

4. Método de cálculo de potencia restante de una batería para calcular una potencia restante de una batería de

acuerdo con un número de ciclos de carga/descarga y la temperatura durante el funcionamiento, que comprende las etapas de:

medir la temperatura de una celda de batería;

especificar un valor de corrección de temperatura para calcular una potencia restante de la batería correspondiente a la temperatura medida, en donde dicho valor se obtiene a partir de una pluralidad de valores almacenados, correspondiéndose cada valor almacenado con una temperatura y un intervalo de ciclos de carga/descarga, comprendiendo cada intervalo un número predeterminado de ciclos de carga/descarga, seleccionándose dicho valor obtenido sobre la base de la temperatura medida y el número actual de ciclos de

carga/descarga; y

calcular la potencia restante de la batería correspondiente al valor de corrección.