ANALIZADOR-REGENERADOR DE BATERIAS DE PLOMO ACIDO.

Analizador-regenerador de baterías de plomo ácido.

El dispositivo de la invención,

además de constituir un elemento para la recarga de baterías de plomo ácido, permite analizar el estado de la batería, en orden a optimizar su funcionamiento y alargar su vida útil. Para ello, el equipo está constituido a partir de un módulo de control o microcontrolador (1), y un circuito de conmutación de potencia (2) o HEXFET, destinado a conectarse a la batería de plomo ácido (3), microcontrolador (1) conectado una fuente de alimentación (5) independiente, y asociado a un módulo de mando (6) o interfaz de control, complementándose.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un eqmpo que ha sido especialmente concebido para analizar el funcionamiento de una batería de plomo ácido, con una capacidad comprendida entre 10 y 150 A, si bien con ligeras modificaciones dichos márgenes se pueden ampliar.

El objeto de la invención es proporcionar un dispositivo mediante el cual sea posible conocer la capacidad real que posee la batería a la hora de ser descargada, proporcionando medios para su cargado y para recuperar su capacidad.

Es asimismo objeto de la invención que el equipo permita llevar a cabo otras lecturas, que ayuden a comprender mejor el estado de la batería y a mejorar su rendimiento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En el ámbito de aplicación práctica de la invención, el de las baterías de plomo ácido, existen en el mercado dispositivos especialmente ideados para su recarga, los cuales basan su funcionamiento en cargar eléctricamente a la batería mediante impulsos, tensión constante, corriente constante, etc ...

En cualquiera de los casos, éste tipo de dispositivos no ofrecen siquiera una aproximación de la capacidad de la batería, de manera que solo permiten llevar a cabo su carga, pero no controlar la capacidad de la batería, lo que conlleva, o bien a situaciones en las que la batería queda temporalmente inoperante, ya que debe ser cargada, con el consecuente problema que ello supone para el equipo o circuito que estuviera alimentando dicha batería, o bien, a que la batería se recargue con demasiada antelación, lo que reduce su vida útil.

Pero es mas, hay que tener muy en cuenta la diferencia entre la carga y la capacidad de una batería, de manera que una batería en mal estado, puede ver reducida sensiblemente su capacidad, y estar cargada al 100% de su capacidad, pero sin embargo al estar dicha capacidad mermada, la carga puede resultar insuficiente para operar con dicha batería.

Esta problemática se hace especialmente palpable en las instalaciones solares fotovoltaicas, en las que, si bien los paneles solares permiten obtener la carga máxima de las baterías de acumulación de las mismas, si dichas baterías tienen mermada su capacidad, de poco sirve que las mismas estén cargadas al 100% de dicha capacidad, desaprovechándose gran parte de la energía generada por dichas placas solares fotovoltaicas.

Así pues, sería deseable disponer de un dispositivo que permita no solo llevar a cabo la carga de las baterías, sino que permita analizar el estado de la misma, y que permita optimizar su rendimiento.

El analizador de baterías de plomo ácido que se preconiza ha sido concebido para resolver la problemática anteriormente expuesta de forma sumamente satisfactoria.

Para ello, y de forma más concreta, el equipo está constituido a partir de un microcontrolador, un circuito de conmutación de potencia o HEXFET, y un circuito de mando o interfaz de control.

La frecuencia de trabajo utilizada es el resultado de numerosas pruebas a diferentes frecuencias (de 10Hz a 2MHz) , eligiéndose la de mayor rendimiento proporcional a la batería y al equipo electrónico.

Tanto la carga como la descarga se realizan mediante impulsos (PWM) . Variando el ancho de los impulsos se consiguen diferentes valores medios de tensión y corriente aumentando el rendimiento al eliminar las pérdidas térmicas.

Así pues, trabajando, por ejemplo, a 200W en carga, el equipo y la batería no se calientan, aumentando la vida útil de ambos.

Inicialmente el equipo está diseñado para trabajar con una tensión continua comprendida entre 15 y 60V sin importar la corriente que éste entrega ya que el equipo se ajustará para conseguir el valor programado de carga y no superarlo.

Así pues, el equipo resulta ideal para trabajar con un panel solar fotovoltaico, indistintamente de las condiciones solares existentes, aunque el equipo es igualmente aplicable a la corriente eléctrica convencional, añadiendo un transformador.

Así pues, y a partir de circuito de conmutación de potencia, y del módulo de control o microcontrolador, el equipo es capaz de medir los amperios de la batería, de manera que, conociendo sus amperios, éstos deben coincidir en un 90% aproximadamente con los de descarga, y con la capacidad que tiene en fábrica, es decir, si una batería tiene de fábrica 70A/H, y carga 64A, en un tiempo dado, esta tiene que descargar al menos un 90% de lo que ha cargado, si bien dependiendo de la corriente de descarga puede ser mayor.

El equipo realiza otras lecturas que ayudan a comprender mejor el estado de la batería y a mejorar su rendimiento, como son:

Lectura en amperios de las diferentes fases de carga (indicación del estado del electro lito y de la capacidad) .

Lectura de la resistencia interna de la batería sin ser cargada (indicación de la oposición que ofrece al paso de la corriente) .

Lectura en amperios de la corriente (programable por el usuario) de descarga, que indica la capacidad actual de la batería.

Ecualización de la batería para igualar los potenciales eléctricos de las diferentes celdas que la componen, lo que mejora el rendimiento y advierte de anomalías en algunas celdas por posible cortocircuito o vaso comunicado.

Determinación de cortocircuitos internos por análisis de los diferentes tiempos de carga en cada fase.

Detección de batería abierta o con inversión de polaridad.

Por último, cabe destacar el hecho de que el equipo se podrá suministrar conjuntamente con un analizador de pH, de manera que a través del mismo se pueda establecer el nivel de ácido de las baterías, en orden a rellenarlo en caso de que sea necesario, permitiendo así optimizar la vida útil de las mismas.

DESCRIPCIÓN DE LOS DffiUJOS

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1. Muestra un diagrama de bloques correspondiente a los diferentes elementos que participan en el analizador de baterías de plomo ácido objeto de la presente invención.

La figura 2. Muestra el circuito diferenciador basado en operacional que participa en el módulo de potencia conectado al módulo de control.

5

La figura 3. Muestra el circuito integrador que se conecta a la salida del operacional de la figura 2.

1 O

La figura 4. Muestra el sub-circuito previsto para medir la corriente que circula por la batería, con su correspondiente circuito integrador.

La figura 5. Muestra un diagrama de bloques correspondiente a la operativa de funcionamiento del dispositivo. secuencial

15

La figura 6. Muestra, finalmente, el circuito hidráulico previsto para el llenado/vaciado automático de los vasos de la batería con electrolito.

20 25 REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN Como se puede ver en la figura referida, el analizador de baterías de plomo que la invención propone está constituido a partir de un módulo de control ( 1) o microcontrolador, un circuito de conmutación de potencia (2) o HEXFET, destinado a conectarse a una batería de plomo ácido (3) , y un circuito o módulo de mando ( 6) , de manera que el equipo está alimentado por una fuente de alimentación (5) independiente, de 12V en continua y 2A.

microcontrolador con un software de programación, que en el ejemplo de realización preferida se emplea el lenguaje ensamblador, por su rapidez de ejecución.

Este módulo de control ( 1) se encarga de:

Ejecutar las órdenes que el usuario da al sistema a través del módulo de mando. Transformar las señales analógicas en digitales para su procesamiento. Generar la señal PWM (modulación de ancho de pulso) . Generar las órdenes para el módulo de visualización o pantalla LCD (8) asociado al módulo de mando, a través de la cual se puede visualizar las operaciones que se están llevando a cabo. Ejecutar las órdenes que el software le indica, software que puede ser actualizado.

Dicho módulo de control (1)...

a. Analizador-regenerador de baterías de plomo ácido, baterías del tipo de las que presentan una capacidad comprendida entre 1 O y 150A/H, se caracteriza porque está constituida a partir de un módulo de control o microcontrolador ( 1) , y un circuito de conmutación de potencia (2) o HEXFET, destinado a conectarse a la batería de plomo ácido (3) , microcontrolador (1) conectado una fuente de alimentación (5) independiente, y asociado a un módulo de mando (6) o interfaz de control, con la particularidad de que en el conjunto microcontrolador (1) -circuito de conmutación de potencia (2) se definen medios para la medida de la resistencia interna de la batería, medios para la medida de los amperios en las tres fases de carga de la batería, medios para la medida de los amperios de descarga, medios para la medida de la carga y la capacidad de la batería, medios para la medida de la tensión de ecualización, medios de recarga de la batería, medios de regeneración de la capacidad de la batería y medios de recarga química de la batería.

a. Analizador-regenerador de baterías de plomo ácido, según reivindicación 1 a, caracterizado porque el equipo incorpora un analizador de pH (7) del líquido de la batería.

3a . Analizador-regenerador de baterías de plomo ácido, según reivindicación 1 a, caracterizado porque incorpora un circuito hidráulico, el mostrado en la figura 6, en el que a cada vaso (17) accede un conducto (18) a través del cual se regula el nivel de electro lito ( 19) en el que se sumergen las placas de plomo (20) , el cual estará gobernado por una bomba (21) controlada por el microcontrolador, que permite extraer el electro lito sobrante hasta un depósito (22) , y una electro-válvula (23) encargada de dosificar dicho electrolito a los diferentes vasos que participan en la batería.

5 4a . Analizador-regenerador de baterías de plomo ácido, según reivindicación 1 a, caracterizado porque en el circuito de conmutación de potencia (2) se define un diferenciador basado en operacional junto con un circuito integrador como medios de medida de la tensión de la batería.

1 O 5a . Analizador-regenerador de baterías de plomo ácido, según reivindicación 1 a, caracterizado porque en el circuito de conmutación de potencia (2) se define un circuito de ecualización, de aplicación de una corriente constante a 1120 de la capacidad de la batería.