Método y dispositivo medidor de energía y capacidad para baterías.

Dispositivo y método de cálculo de la capacidad de una pila/batería, que comprende los pasos de: cortocircuitar la batería y mediante un voltímetro y un amperímetro medir la potencia entregada por la batería en función del tiempo, elaborar una curva característica y calcular la energía de la batería como el área total bajo la curva. Al dividir el valor de la energía calculado por la tensión nominal de la batería se obtiene la capacidad.

Método y dispositivo medidor de energía y capacidad para baterías.

Campo de la invención

La presente invención se aplica a pilas y baterías, más en concreto, se refiere a un método y dispositivo medidor de energía y capacidad de baterías y/o pilas para cualquier tensión y capacidad.

Antecedentes de la invención

En la actualidad existen numerosos aparatos comerciales, de menor o mayor tamaño y prestaciones, que permiten conocer el voltaje de una batería en un determinado momento y a través de cómo se relaciona el voltaje con la capacidad, obtener una medida aproximada de dicha capacidad. Sin embargo, esta medida en algunos casos puede ser aproximada pero en otros ser totalmente errónea y dar lugar a confusión (el caso de una batería con tensión de vacío pero sin carga), así pues, no hay aparatos (de tipo electrónico) que permitan conocer exactamente la capacidad de una batería, de forma rápida y cómoda.

Un densímetro es capaz de medir la capacidad de una batería, pero éste lo hace de forma por así decir química y para el caso de pilas/baterías herméticas, no es aplicable.

La solicitud JP59057174A describe un aparato que proporciona distintos parámetros característicos de una pila, pero tampoco es capaz de medir la energía y/o capacidad de la misma.

Objeto de la invención

La invención tiene por objeto paliar los problemas técnicos citados en el apartado anterior. Para ello, propone un aparato y un método consistente en cortocircuitar la batería mediante un amperímetro (si la batería es de 1,5 V) y si la batería/pila es de más de 1,5 V, crear el mismo cortocircuito con un amperímetro en serie, donde el cortocircuito lo crearla una resistencia), midiendo la tensión a la vez con un voltímetro, de manera que se mide la potencia entregada por la batería en función del tiempo y se elabora una curva exponencial característica con lo cuál se obtiene la energía de la batería como el área total entre la curva exponencial y los ejes de coordenadas. El dispositivo para llevar a cabo el método de la invención se compone de un voltímetro, un amperímetro, opcionalmente una resistencia (si la pila es de más de 1,5 V) y medios de programa que utilizan las medidas obtenidas de la tensión y corriente para generar la curva y calcular el área.

Breve descripción de la figura

Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña la siguiente descripción de unas figuras en donde con carácter ilustrativo se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- es un esquema de cortocircuito para pilas de 1,5 V según la invención.

Figura 2.- es un esquema de cortocircuito para baterías de más de 1,5 V según la invención.

Descripción detallada de la invención

En lo sucesivo se hará referencia a una batería, aunque la invención puede aplicarse también a todo tipo de pilas.

La capacidad de una batería se mide en amperios por hora (Ah) y se define como los amperios que puede suministrar una batería en el tiempo de forma constante.

La invención propone la creación de un cortocircuito (resistencia mínima en el circuito), con un amperímetro (figura 1) en serie y un voltímetro en paralelo para medir la corriente de la batería a intervalos regulares.

Al ser la resistencia mínima, implica que la carga receptora es máxima, con lo cual, al cortocircuitar la batería/pila, la tensión decae y la intensidad también decae, (generador en carga) de manera que ambas, tensión e intensidad decaen de forma progresiva en el tiempo. Precisamente esto es lo que queremos medir, como decaen la tensión e intensidad en intervalos "iguales" de tiempo.

Al tener una batería una tensión V y cerrar el circuito con una resistencia mínima, aparecerá una intensidad máxima (I máxima) y una potencia (W) en carga. Para, una pila de 1,5 V se obtienen los siguientes valores de la corriente medidos aproximadamente cada 15 segundos:

Estos valores serian los valores de entrada de unos medios de programa que calcularán el porcentaje de la capacidad que tiene la batería, o la capacidad total en el instante.

El cálculo se lleva a cabo mediante la representación de la curva exponencial que representa la potencia entregada por la batería (resultado de multiplicar el voltaje por la intensidad) en función del tiempo.

Para la realización de dicha curva se toman los datos de potencia en ordenadas y en abscisas el tiempo.

La descarga de un acumulador/pila en general tiene una forma exponencial. Determinando como mínimo dos puntos, se puede obtener la ecuación de dicha exponencial. La superficie, limitada por la curva y los ejes de coordenadas representa la energía que contiene la pila (Energía = W.t).

Dividiendo por la tensión nominal de la pila, se obtiene la capacidad de la batería en Ah.

En el caso de baterías de mayor voltaje, el cortocircuito se aplica con una resistencia. Para 24 v, en 2 baterías de 12 v y 250 Ah colocadas en serie y con una resistencia de 0,87 ohmios se obtienen los siguientes valores:

Para el caso de una sola batería de 12 v y 20 Ah y con una resistencia de 0,8 ohmios, se obtiene la siguiente tabla:

1. Método de cálculo de la capacidad de una batería, caracterizado porque comprende los pasos siguientes:

a. cortocircuitar la batería mediante un amperímetro y, si la batería es de más de 1,5 V, con una resistencia, midiendo la tensión a la vez con un voltímetro;

b. medir la potencia entregada por la batería en función del tiempo y elaborar una curva exponencial característica;

c. calcular la energía de la batería como el área total entre la curva exponencial y los ejes de coordenadas.

2. Dispositivo de medición de la capacidad de una batería, caracterizado porque comprende un voltímetro y un amperímetro adaptados para ser conectados el primero en paralelo y el siguiente en serie a la batería y cortocircuitarla, y medios de programa capaces de llevar a cabo el método de la reivindicación 1.

3. Dispositivo según la reivindicación 2 caracterizado porque comprende además una resistencia para formar el cortocircuito si la batería es de más de 1,5 V.