Método para regenerar baterías de Ni-Mh.

Método para regenerar baterías de ni-mh.

La presente invención se refiere a un método para la regeneración de una batería de ni-mh con una pluralidad de módulos.

El método comprende los pasos de: realizar, mediante al menos un descargador, una primera descarga de cada uno de los módulos de la batería a una primera intensidad de descarga hasta que cada módulo alcance un primer voltaje de corte determinado previamente; realizar, mediante al menos un descargador, una segunda descarga a una segunda intensidad de descarga, menor que la utilizada en el paso a), hasta que cada módulo pase del primer voltaje de corte a un segundo voltaje de corte determinado previamente; después de la segunda descarga, enfriar los módulos durante un tiempo de enfriamiento determinado hasta que la temperatura de los módulos sea inferior a un umbral de temperatura; y una vez enfriados los módulos, cargar completamente dichos módulos a una intensidad de carga determinada, mediante al menos un cargador.

Método para regenerar baterías de Ni-Mh Objeto de la invención

La presente invención tiene aplicación en el sector de regeneración de baterías eléctricas, concretamente en baterías Ni-Mh como las usadas comúnmente en vehículos híbridos.

Antecedentes de la invención

Hoy en día, la explotación de los recursos naturales del planeta y particularmente de las reservas de combustibles fósiles, ha obligado a la industria a variar su rumbo hacia nuevas fuentes de energía más sostenibles. Ante esta situación la electricidad se ha erigido por tanto en una de las opciones más recomendables al ofrecer una fuente de energía limpia y fiable, llegando a alternarse e incluso a sustituir completamente en algunos casos a los hidrocarburos como fuente de energía para propulsar vehículos.

La energía eléctrica se almacena en unos dispositivos llamados baterías eléctricas, las cuales una vez han sido sometidas a un proceso inicial de carga son capaces de devolver la energía eléctrica, con la que por ejemplo impulsar un vehículo, casi en su totalidad a lo largo de un determinado número de ciclos.

De la multitud de clases de batería eléctricas disponibles, el uso al que estén destinadas hace que sea recomendable escoger una u otra. Por ejemplo, las baterías de Li-ion tan usadas en telefonía móvil, para la industria de la automoción no tienen la capacidad de carga o el nivel de seguridad necesarios para su uso en automóviles. Los coches híbridos funcionan actualmente con baterías de níquel metal-hidruro (Ni-Mh) que impulsan un motor eléctrico y pueden recargarse rápidamente por ejemplo mientras el automóvil está desacelerando o se encuentra detenido.

En la actualidad el problema surge porque dichas baterías cuando llegan al final de su vida útil no existe ningún forma conocida en el estado del arte que permita devolverlas a su circuito vital y por tanto, la única solución que existe por parte del usuario es la compra de una batería nueva con lo que ello conlleva, aparte del gasto económico, de desechos contaminantes (en torno a un 9% del material es altamente contaminante y no reciclable), impacto medioambiental, despilfarro de recursos en la fabricación de más unidades de las necesarias y en general el mal dimensionamiento de planificar una producción excesiva que, teniendo en cuenta los millones de automóviles híbridos circulando por el mundo, las previsiones de crecimiento del sector, y que la sustitución de una batería puede situarse en

torno a los 150.000 kilómetros, se antoja inaceptable semejante derroche de medios técnicos y naturales.

El estado del arte divulga soluciones orientadas principalmente a la sustitución de baterías, como es el caso de la solicitud de patente ES2402645 A1, pero nada tiene que ofrecer al respecto de la regeneración de la batería sustituida. Algunas soluciones describen métodos de recarga o analizadores de carga, pero tampoco van al problema de la regeneración del tipo de baterías Ni-Mh sino tal vez plomo ácido o Ni-Cd como en los documentos ES2399871 A2 o ES2094347.

Por lo expuesto anteriormente en el estado de la técnica, se hace necesaria una solución que permita la regeneración de baterías de Ni-Mh como las utilizadas en los automóviles híbridos.

Descripción de la invención

La presente invención viene a cubrir un vacío en el estado del arte y a resolver el problema expuesto anteriormente de la regeneración de baterías eléctricas Ni-Mh como las usadas comúnmente en los vehículos híbridos mediante un método para la regeneración de baterías de Ni-Mh con una pluralidad de módulos. El método está caracterizado por que comprende los pasos de:

a) realizar, mediante al menos un descargador, una primera descarga de cada uno de los módulos de la batería a una primera intensidad de descarga hasta que cada módulo alcance un primer voltaje de corte determinado previamente;

b) realizar, mediante al menos un descargador, una segunda descarga a una segunda intensidad de descarga, menor que la utilizada en el paso a), hasta que cada módulo pase del primer voltaje de corte a un segundo voltaje de corte determinado previamente;

c) después de la segunda descarga, enfriar los módulos estableciendo un primer tiempo de reposo determinado hasta que la temperatura de los módulos sea inferior a un umbral de temperatura;

d) una vez enfriados los módulos, cargar completamente dichos módulos a una intensidad de carga determinada, mediante al menos un cargador.

Adicionalmente, la invención puede comprender un paso posterior al d) que consiste en, una

vez completada la carga, enfriar durante un segundo tiempo de reposo determinado los módulos hasta que su temperatura sea inferior al umbral de temperatura.

De forma opcional existe también un paso previo que puede incorporarse en algunas realizaciones de la invención y consiste en:

- cargar completamente la pluralidad de módulos de la batería del mismo modo que el paso d);

- después de la carga, enfriar durante un tercer tiempo de reposo determinado los módulos antes de ejecutar la descarga del paso a) para que dichos módulos puedan entregar su capacidad correctamente, el tiempo de reposo se establece para que los módulos rebajen el umbral de temperatura.

La invención puede contemplar el equilibrado de la batería, para dicho equilibrado se repite la descarga del paso a) y se comprueba que los módulos tienen una capacidad similar y sin grandes diferencias de amperaje entre ellos, entendiéndose 0.3 A como la máxima diferencia aceptable.

El umbral de temperatura fijado para considerar que los módulos están en condiciones óptimas de seguir trabajando con ellos se establece, según algunas realizaciones de la invención en 20 grados centígrados.

Una realización de la invención contempla que la batería de Ni-Mh a regenerar posea concretamente un voltaje total de 201 voltios y 6.5 ah de capacidad. Como posible configuración contemplada por la realización preferente, se utilizan 28 elementos conectados en serie, teniendo cada elemento 6 celdas conectadas a su vez en serie, con un voltaje de 1,2V y una capacidad de 6,5 ah cada una. Para estos parámetros la intensidad de descarga del paso a), en esta realización, es de 6,5 amperios y el primer voltaje de corte se fija en 5,4 voltios. Del mismo modo, la segunda intensidad de descarga del paso b) es de 0,60 amperios y el segundo voltaje de corte se fija en 2,4 voltios.

Los tiempos de reposo para enfriar los módulos de la batería varían dependiendo del proceso llevado a cabo, es decir, según se realiza una carga, una descarga rápida o una descarga profunda. Según los parámetros contemplados en la realización preferente de la invención, la temperatura óptima para trabajar con los módulos es de aproximadamente 20 grados, existiendo un margen razonable de 10 grados centígrados, luego los tiempos que se

necesitan para rebajar la temperatura hasta ese umbral vienen dados por unos tiempos de reposo de al menos 24 horas, 2 horas y 48 horas para una carga parcial, descarga y carga completa respectivamente.

Otro aspecto de la invención se refiere a un programa informático que comprende medios de código de programa adaptados para realizar las etapas del método, cuando dicho programa se ejecuta en un procesador de propósito general, un procesador de señal digital, una FPGA, un ASIO, un microprocesador, un microcontrolador, o cualquier otra forma de hardware programable.

La invención propuesta aplica directamente a la baterías de Ni-Mh utilizadas en automóviles de propulsión eléctrica, aunque ligeras modificaciones hacen posible adaptar los parámetros que se han incluido en la descripción para aportar mayor claridad a la misma y aprovechar las enseñanzas de este documento en cualquier otra situación (otros vehículos como bicicletas, motocicletas, pequeñas avionetas, electrodomésticos...) en la que se utilicen baterías de Ni-Mh ya que su regeneración comprenderá en esencia los mismos pasos. La regeneración de estas baterías supone en la práctica alargar la vida útil de las mismas, elimina el gasto de recursos empleados en fabricar nuevas baterías de sustitución y evita la producción de residuos contaminantes producto de las baterías usadas e inservibles.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando 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:

Figura 1.- muestra...

1.- Método para la regeneración de una batería de Ni-Mh con una pluralidad de módulos, dicho método está caracterizado por que comprende los pasos de:

a) realizar, mediante al menos un descargador, una primera descarga de cada uno de los módulos de la batería a una primera intensidad de descarga hasta que cada módulo alcance un primer voltaje de corte determinado previamente;

b) realizar, mediante al menos un descargador, una segunda descarga a una segunda intensidad de descarga, menor que la utilizada en el paso a), hasta que cada módulo pase del primer voltaje de corte a un segundo voltaje de corte determinado previamente;

c) después de la segunda descarga, enfriar los módulos estableciendo un primer tiempo de de reposo determinado hasta que la temperatura de los módulos sea inferior a un umbral de temperatura;

d) una vez enfriados los módulos, cargar completamente dichos módulos a una intensidad de carga determinada, mediante al menos un cargador.

2.- Método de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado por que además comprende el paso de:

e) una vez completada la carga del paso d), enfriar durante un segundo tiempo de reposo determinado los módulos hasta que su temperatura sea inferior al umbral de temperatura.

3.- Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que además comprende los pasos previos de:

- cargar completamente la pluralidad de módulos de la batería del mismo modo que el paso d);

- después de la carga, enfriar durante un tercer tiempo de reposo determinado los módulos antes de ejecutar la descarga del paso a) para que dichos módulos puedan rebajar su temperatura al menos hasta el umbral de temperatura.

4.- Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que además comprende el equilibrado de la batería, para dicho equilibrado se repite la descarga del paso a) y se comprueba que los módulos tienen una capacidad similar y sin grandes diferencias de amperaje entre ellos, entendiéndose 0.3 A como la máxima diferencia de

amperaje aceptable.

5.- Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el umbral de temperatura se establece en 20 grados centígrados.

6.- Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que la batería de Ni-Mh a regenerar tiene un voltaje total de 201 voltios y 6,5 ah de capacidad.

7.- Método de acuerdo a las reivindicaciones anteriores caracterizado por que la primera intensidad de descarga del paso a) es de 6,5 amperios y el primer voltaje de corte se fija en

5.4 voltios.

8.- Método de acuerdo a las reivindicaciones anteriores caracterizado por que la segunda intensidad de descarga del paso b) es de 0,60 amperios y el segundo voltaje de corte se fija en 2,4 voltios.

9.- Método de acuerdo a las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el primer tiempo de reposo del paso c) para que los módulos rebajen su temperatura del umbral, se fija en al menos 2 horas.

10.- Método de acuerdo a las reivindicaciones anteriores caracterizado por que la intensidad de carga del paso d) se sitúa en un rango de 0,5 amperios a 5 amperios.

11.- Método de acuerdo a las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el segundo tiempo de reposo para que los módulos rebajen su temperatura por debajo del umbral, se fija en al menos 48 horas.

12.- Método de acuerdo a las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el tercer tiempo de reposo para que los módulos rebajen su temperatura por debajo del umbral, se fija en al menos 24 horas.

13.- Método de acuerdo a la reivindicación 5 caracterizado por que la capacidad y el voltaje total de la batería se consigue mediante 28 elementos conectado en serie, teniendo cada elemento 6 celdas conectadas a su vez en serie, con un voltaje de 1,2V y una capacidad de

6.5 ah cada una.

14.- Método de acuerdo a la reivindicación 13 caracterizado por que la batería se encuentra conectada a un vehículo híbrido que puede propulsarse eléctricamente.

15.- Programa informático caracterizado por que comprende medios de código de programa adaptados para realizar las etapas del procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, cuando dicho programa se ejecuta en un procesador de propósito general, un procesador de señal digital, una FPGA, un ASIC, un microprocesador, un microcontrolador, o cualquier otra forma de hardware programable.