ES2230010T3 - Disposicion para el control de una bateria formada de varias subunidades conectadas en bateria. - Google Patents
Disposicion para el control de una bateria formada de varias subunidades conectadas en bateria.Info
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Abstract
Disposición de control de una batería (8) constituida por varias subunidades (7) de batería montadas en serie, y que se encuentra en una rama (6) de la batería en paralelo con un consumidor (1) conectado a un dispositivo de alimentación de red (2) regulable, con un dispositivo de medición (9) que capta la corriente (IB) de la batería y la tensión de la batería (8) o las tensiones de las subunidades (7) de la batería, obteniendo así información sobre el estado de funcionamiento de la batería (8) o el de las subunidades (7) de la batería, caracterizada por un dispositivo de mando (14) que actúa con el dispositivo de medición (9) y que, para ajustar los diferentes estados de funcionamiento de la batería (8), regula el dispositivo de alimentación de red (2) y un elemento de regulación (15) que puede ser dirigido y que está montado en la rama (6) de la batería.
Description
Disposición para el control de una batería
formada de varias subunidades conectadas en batería.
La presente invención se refiere a una
disposición para controlar una batería que comprende varias
subunidades de batería conectadas en serie.
Por el documento EP 0 790 690 A2 se conoce una
disposición para controlar una batería que comprende varias baterías
monobloque conectadas en serie, y que forma parte de un sistema de
alimentación ininterrumpido. A través de varios canales de medición,
un dispositivo de medición capta las tensiones en cada batería
monobloque, y las procesa a través de un sistema administrador de la
batería, mediante el cual se carga y se controla la misma. En caso
de que el sistema administrador efectúe un test del circuito de la
batería, se captan y localizan automáticamente los errores en el
sistema de la batería. Efectuando una descarga parcial controlada
con una corriente constante, y la medición de todas las tensiones de
bloque, pueden captarse y localizarse errores, como un aumento de la
resistencia interior en una de las baterías monobloque, o bien una
mal conector de los polos, o bien un interruptor de batería abierto.
Los valores de las resistencias interiores de las baterías
monobloque son captados en una memoria permanente. Además, el
sistema administrador de la batería observa la disminución de la
carga extraíble causada por el paso del tiempo, con la ayuda del
transcurso de la tensión de bloque durante la descarga parcial.
Gracias a la evolución de este valor, se puede recomendar al usuario
que efectúe un acondicionamiento para neutralizar los efectos
reversibles del paso del tiempo. La medición de la resistencia
interna y de la carga extraíble también permite captar los bloques
de batería que ya estaban previamente dañados antes de la puesta en
funcionamiento.
A partir del documento
US-A-5 218 288 se conoce una
disposición para controlar una batería formada por varios elementos
de batería, que está conectada a un suministro de corriente a través
de un rectificador controlable, y a un consumidor a través de un
ondulador controlable. Un dispositivo de medición capta la tensión y
la intensidad de la batería, determinando a partir de estos datos la
capacidad restante de la misma, entre otras cosas. Para ello, se
lleva a la batería a un estado de descarga y, a partir de la
corriente y de la tensión captadas de la batería, y del número de
elementos de la batería, se calcula el rendimiento energético y la
tensión de cada elemento de la batería. A partir de estos datos
calculados, se capta la capacidad restante de la batería a través de
un juego de curvas memorizadas. Los errores o estados dentro de la
batería, como, por ejemplo, las capacidades restantes de cada
elemento de la batería, no pueden averiguarse de este modo. El
documento US-A-5 218 288 no
proporciona información detallada acerca de cómo se lleva a la
batería al estado de descarga previsto para averiguar su capacidad
residual.
Por el documento EP 0 433 573 A2 se conoce una
disposición para controlar una batería, que se encuentra en paralelo
a un consumidor alimentado por un rectificador de carga controlable.
Un dispositivo de medición que capta la tensión en la batería, actúa
reduciendo y a continuación aumentando la tensión de salida del
rectificador de carga durante un tiempo preestablecido, llevando a
diferentes estados de descarga y carga de la batería, de modo que
las evoluciones de tensión captadas pueden compararse con curvas
características de referencia memorizadas. Además, se pueden
memorizar varias curvas características de referencia para
diferentes rangos de temperatura, de modo que el dispositivo de
medición también capta la temperatura además de la tensión de la
batería.
Por el documento EP 0 391 242 A2 se sabe como
medir la tensión de reposo de una batería sin carga, y deducir a
partir de ello la estanqueidad al ácido.
Por el documento WO 99/26330, se conoce una
disposición de alimentación de corriente que presenta un dispositivo
de alimentación de corriente, un consumidor y una batería, de modo
que se puede emplear un elemento de unión montado entre el
consumidor y la batería para aislarlos el uno del otro o para
suministrar energía al consumidor y, al mismo tiempo, evitar una
carga de la batería. Las baterías tienen un sensor que visualiza la
intensidad y la tensión. El consumidor y el dispositivo de
alimentación de corriente tienen un control de carga. El objetivo de
la invención es permitir un control amplio de la batería, incluyendo
mediciones sin carga en la batería, sin que se perjudique el
suministro de corriente del consumidor conectado a la batería.
Según la invención, la consecución del objetivo
tiene lugar mediante la disposición indicada en la reivindicación 1.
Gracias al elemento de regulación controlable por el dispositivo de
medición, puede separarse la batería del dispositivo de alimentación
de corriente y del consumidor, de modo que se pueden efectuar
mediciones sin carga en ella. El dispositivo de alimentación de
corriente controlable sigue asegurando el suministro de corriente al
consumidor.
En las subreivindicaciones se indican otras
formas preferentes de la disposición según la invención.
Preferentemente, se monta un diodo en paralelo al
elemento de regulación, cuyo sentido de conducción coincide con el
sentido de la corriente de descarga de la batería, de modo que si se
tiene que efectuar una medición sin carga en la batería porque se ha
producido un fallo o caída de tensión, el dispositivo de
alimentación de corriente suministrará corriente procedente de la
batería al consumidor. En un estado de funcionamiento normal, la
tensión de salida del dispositivo de alimentación de corriente es
ligeramente superior a la tensión de la batería, de modo que el
diodo se bloquea y la batería se encuentra en vacío.
A fin de que se pueda efectuar una evaluación
diferenciada del estado de la batería, el dispositivo de medición
debe estar destinado al registro de las tensiones en los elementos
de la batería, o bien al registro de las tensiones de bloque en caso
de que se trate de una batería formada por baterías monobloque.
A continuación se explica la disposición según la
invención, con la ayuda de un ejemplo de realización ilustrado en la
figura.
Un consumidor 1 es alimentado por un dispositivo
de alimentación de corriente 2, y se encuentra en la salida de
tensión continua 3 de un rectificador de corriente 4, que está
conectado por el lado de la corriente alterna a una red de corriente
alterna 5. Para garantizar un suministro ininterrumpido de corriente
al consumidor 1, deberá disponerse una batería 8 formada por varias
subunidades de batería 7 montadas en serie, en este caso elementos
de batería, en una rama de batería 6 dispuesta de forma paralela al
consumidor 1. La batería 8 proporciona un apoyo de tensión al
consumidor 1, de modo que en caso de que se produzca un fallo o
caída de tensión en la salida 3 del dispositivo de suministro de
corriente 2, la batería se descarga Por el consumidor 1 y, cuando se
ha restablecido la corriente de salida del dispositivo de
alimentación de corriente 2, vuelve a cargarse desde él.
Para controlar la batería 8 se ha previsto un
dispositivo de medición 9 de varios canales que capta continuamente
la tensión de cada elemento de batería 7 a través de entradas de
tensión 10. Además, el dispositivo de medición 9 presenta una
entrada de intensidad 11 para captar la intensidad de la batería
I_{B} y una entrada de intensidad 12 para captar la corriente
I_{G} en la salida 3 del rectificador de corriente controlable 4.
Además, el dispositivo de medición 9 dispone de entradas de medición
de la temperatura 13 para captar la temperatura de los electrolitos
en los elementos de batería 7.
El dispositivo de medición 9 actúa junto con un
dispositivo de mando 14, que controla tanto el rectificador 4 como
también el elemento de regulación 15, por ejemplo, un interruptor de
semiconductores, en este caso un contactor de potencia, que se
encuentra en la rama de batería 6, con la finalidad de regular
diferentes estados de funcionamiento de la batería 8. En paralelo al
dispositivo de regulación 15, hay un diodo 16, cuyo sentido de
conducción coincide con el sentido de la corriente de descarga
I_{B-} de la batería 8.
El dispositivo de medición 9 y el dispositivo de
mando 14 forman una unidad de control 17 que comunica con un sistema
administrador de la batería 19 a través de un circuito de
transmisión de datos 18. Las tensiones de los elementos captadas son
memorizadas en el dispositivo de medición 9, procesadas y
comprimidas para la transmisión de datos. La regulación de
diferentes estados de funcionamiento de la batería 8 es efectuada
por el sistema administrador de la batería 19. En caso necesario,
dentro de la unidad de control 17, puede conseguirse mediante un
acoplamiento de fibra óptica una separación de potencial entre
diferentes partes que procesan señales, por ejemplo, entre el
dispositivo de medición 9 y el dispositivo de mando 14, o dentro de
este último. En función de la tarea de medición se pueden regular
los siguientes estados de funcionamiento de la batería 8:
En un estado de funcionamiento "carga de la
batería", el elemento de regulación 15 está cerrado, y una
corriente de carga I_{B+} fluye hacia la batería 8 debido a la
tensión de salida regulada en la salida 3 del rectificador 4. El
dispositivo de medición 9 capta y evalúa las tensiones en los
elementos de batería 7 en función del tiempo, para poder localizar
los elementos de batería 7 débiles que después se pueden restaurar
mediante una carga especial de alta intensidad.
En el estado de funcionamiento "fase de
reposo" el elemento de regulación 15 está abierto, siendo la
tensión de salida del rectificador 4 superior a la tensión de la
batería, de modo que el diodo 16 se bloquea y la batería 8 se
encuentra en vacío. El dispositivo de medición 9 capta la tensión de
reposo en los diferentes elementos de batería 7, y obtiene a través
de estos datos la estanqueidad al ácido.
En el estado de funcionamiento "descarga",
el elemento de regulación 15 está cerrado, de modo que la tensión de
salida del rectificador 4 controlable disminuye hasta el punto de
que una corriente de descarga I_{B-} fluye de la batería 8 al
consumidor 1. A partir de la evolución de las tensiones dentro de un
espacio de tiempo preestablecido, el dispositivo de medición 9
proporciona la capacidad restante de los diferentes elementos de
batería 7.
En un estado de funcionamiento "salto de
corriente", el interruptor controlable 15 está cerrado, de modo
que el rectificador controlable 4 es dirigido para que la batería 8
sea cargada con un flujo de la corriente de descarga I_{B-} a modo
de saltos. Evaluando la evolución de las tensiones de los elementos
de batería 7 en el tiempo, el dispositivo de medición 9 determina
errores de conexión entre los elementos de la batería 7,
suministrando además información acerca del estado interior de la
misma.
Las mediciones previamente mencionadas se pueden
complementar y sustentar con el registro de la intensidad de la
batería I_{B} y de la temperatura del electrolito.
Antes de cada conmutación del elemento de
regulación 15, se controla el rectificador 4 Por el dispositivo de
mando, de modo que la intensidad de la batería I_{B} es lo
suficientemente baja en el momento de la conmutación, y el elemento
de regulación debe estar diseñado únicamente para conducir las
intensidades elevadas, pero no para conmutarlas.
Claims (10)
1. Disposición de control de una batería (8)
constituida por varias subunidades (7) de batería montadas en serie,
y que se encuentra en una rama (6) de la batería en paralelo con un
consumidor (1) conectado a un dispositivo de alimentación de red (2)
regulable, con un dispositivo de medición (9) que capta la corriente
(I_{B}) de la batería y la tensión de la batería (8) o las
tensiones de las subunidades (7) de la batería, obteniendo así
información sobre el estado de funcionamiento de la batería (8) o el
de las subunidades (7) de la batería, caracterizada por un
dispositivo de mando (14) que actúa con el dispositivo de medición
(9) y que, para ajustar los diferentes estados de funcionamiento de
la batería (8), regula el dispositivo de alimentación de red (2) y
un elemento de regulación (15) que puede ser dirigido y que está
montado en la rama (6) de la batería.
2. Disposición según la reivindicación 1,
caracterizada porque está montada en paralelo al elemento de
regulación (15), un diodo (16) cuyo sentido de conducción coincide
con el sentido de la corriente de descarga (I_{B-}) de la batería
(8).
3. Disposición según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque el dispositivo de medición (9) está
destinado a captar las tensiones de los elementos de la batería que
forman las subunidades (7) de la batería.
4. Disposición según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque el dispositivo de medición (9) está
constituido para captar las tensiones de las baterías monobloque que
forman las subunidades de la batería (7).
5. Disposición según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque con un estado de
funcionamiento "carga de mantenimiento", el elemento de
regulación (15) está cerrado, y cuando la intensidad de la batería
(I_{B+}) fluye en el sentido de carga, la tensión en la batería
(8) o de las subunidades (7) de la batería es captada en función del
tiempo.
6. Disposición según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque con un estado de
funcionamiento "fase de reposo", el elemento de regulación (15)
está abierto y el dispositivo de medición (9) capta la estanqueidad
al ácido, en función de la tensión en reposo en la batería (8) o de
las subunidades (7) de la batería.
7. Disposición según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque con un estado de
funcionamiento "descarga", el elemento de regulación (15) está
cerrado y la tensión de salida del dispositivo de alimentación de
red (2) disminuye hasta que la intensidad de la batería (I_{B-})
fluye en el sentido de descarga, y porque el dispositivo de medición
(9) capta su capacidad restante a partir de la evolución en el
tiempo de la tensión en la batería (8) o en las subunidades de la
batería (7).
8. Disposición según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque con un estado de
funcionamiento "salto de corriente", el elemento de regulación
(15) está cerrado, la tensión de salida del dispositivo de
alimentación de red (2) ha disminuido tanto que la intensidad de la
batería (I_{B-}) fluye en el sentido de la descarga y, por una
modificación de la tensión de salida, se produce una modificación de
la carga de la batería (8), y porque el dispositivo de medición (9)
capta su resistencia interior a partir de la evolución en el tiempo
de la tensión en la batería (8) o en las subunidades (7) de la
batería.
9. Disposición según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque el dispositivo de medición
(9) está constituido para captar la temperatura del electrolito en
la batería (8) y para tomar la temperatura del electrolito captada
para captar el estado de funcionamiento de la batería (8) o de las
subunidades de la batería (7).
10. Disposición según una de las reivindicaciones
anteriores caracterizada porque, antes de conmutar el
elemento de regulación (15), el dispositivo de mando (14) controla
el dispositivo de alimentación de red (2) para establecer una
corriente de batería (I_{B}) tan baja como sea posible.
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