ES2237155T3 - Procedimiento y aparato para comprobar baterias de vehiculos y otros tipos de baterias. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento de comprobación aplicable a la comprobación rutinaria de baterías para vehículos automóviles, y otras baterías, cuyo procedimiento consiste en provocar que la batería (124) que debe ser comprobada suministre a una carga de prueba (126) una corriente de carga durante un intervalo transitorio de tiempo comprendido en un margen de hasta 100 milisegundos; caracterizado por utilizar un circuito de control (122, 128) para determinar la magnitud de la corriente que circula en un margen comprendido entre unos 12 amperios y unos 120 amperios dependiendo de la tensión en circuito abierto de la batería (124).

Description

Procedimiento y aparato para comprobar baterías de vehículos y otros tipos de baterías.

Esta invención se refiere a un procedimiento y un aparato para comprobar baterías de automóviles y otras baterías. Particularmente, aunque no exclusivamente, la invención se refiere a un procedimiento y un aparato aplicables a la comprobación en carretera de baterías de vehículos automóviles, y a la correspondiente comprobación de tales baterías de vehículos en funciones de diagnóstico orientado a la reparación. Una aplicación práctica particular de las realizaciones de la invención consiste en la provisión de un procedimiento y un aparato de particular utilidad para el personal de patrulla que ofrece asistencia en carretera a usuarios de vehículos automóviles.

La invención encontrará probablemente utilidad en aplicaciones no relacionadas con la automoción.

Un problema práctico particular en el campo de la diagnosis de fallos en los vehículos automóviles consiste en proporcionar un medio práctico sencillo mediante el cual puedan identificarse fácilmente fallos corrientes de los sistemas básicos de los automóviles. Existen, por supuesto, sistemas computerizados para el análisis total del vehículo, los cuales son eficaces. Sin embargo, tales sistemas suelen estar dedicados a un modelo específico de vehículo y por tanto son aplicables únicamente a ese estrecho margen de vehículos, y en cualquier caso no son adecuados para el uso en carretera.

Existe otro problema relacionado con el hecho de que muchos fallos son de naturaleza intermitente y generalmente son indetectables mediante los actuales equipos convencionales hasta que su gravedad aumenta y se convierten en continuos.

Otro requisito es que los procedimientos y aparatos de esta clase tienen que poder ser utilizados fácilmente por el personal de asistencia en carretera en condiciones climatológicas adversas, y en condiciones igualmente adversas en lo que respecta al estado de mantenimiento del vehículo que debe ser comprobado, y considerando el hecho de que muchos vehículos modernos están fabricados de modo que sean muy resistentes a la entrada de lluvia, nieve y lubricantes u otros fluidos de automoción, es relativamente difícil tener acceso al menos a ciertos sistemas funcionales de un vehículo, notablemente al sistema de arranque y a sus correspondientes componentes eléctricos.

En ciertas realizaciones de la invención, el acceso por contacto eléctrico a las piezas eléctricas puede simplificarse con el uso de conectores de pinza en los bornes de batería que utilizan una conexión Kelvin para eliminar los efectos degradantes de la suciedad. También puede incorporarse un dispositivo sensor de temperatura. Estas opciones del sistema aumentan la precisión de la medida y del diagnóstico.

Estas realizaciones reducen la destreza y el tiempo exigidos al operario.

Así pues, un aspecto de la invención está principalmente relacionado con sistemas de comprobación que implican el uso de equipos portátiles, aunque ciertos aspectos de los avances técnicos que proporcionan las realizaciones tienen utilidad en relación con equipos no portátiles y están reivindicados en consecuencia.

Contemplando genéricamente el estado de la técnica en relación con la comprobación de baterías, entre las propuestas anteriores está incluido nuestro propio sistema portátil de comprobación de baterías (referencia P53488WO), según se describe en el documento PCT/GB98/01634, que describe tres sistemas de comprobación de baterías, de los cuales al menos uno incluye el uso de etapas de descarga y/o recarga transitoria de la batería.

Otra propuesta anterior, en este caso publicada, figura en el documento EP 0762135 (referencia P52759EP) que describe el uso de redes neurales en relación con el análisis de cargas transitorias para la comprobación de baterías.

Se describe otra propuesta anterior en la Patente Europea número EP 0.377.094.

Los sistemas de comprobación de baterías propuestos anteriormente son capaces de presentar datos útiles, pero se considera que pueden obtenerse datos más valiosos mediante el uso de una técnica de comprobación modificada y que, con la misma facilidad que los sistemas portátiles anteriores, dichos datos pueden obtenerse mediante un aparato portátil, capaz de proporcionar unos datos que representan una evaluación mas realista de las características del funcionamiento actual de la batería, y que además puede suministrarse con un coste económico.

Según la invención, se proporciona un procedimiento y un aparato aplicables a la comprobación rutinaria de baterías para vehículos automóviles, y baterías similares, según se define en las reivindicaciones adjuntas.

En una realización de la invención, la conveniencia de uso está asegurada por la utilización de un sistema portátil, cuyo acceso a los datos de comprobación que representan una evaluación realista de las prestaciones actuales de la batería se consigue haciendo que la batería entregue una corriente que represente, si no la corriente que entregaría realmente durante el uso, al menos una aproximación realista a la misma, y la economía de coste se consigue o se hace posible mediante la utilización de un circuito de comprobación en el cual las corrientes reales de la batería se generan durante un intervalo transitorio de tiempo, de tal modo que, a pesar del uso de un aparato portátil, el calor generado es relativamente pequeño y puede ser soportado por los componentes económicos del sistema. De esta manera la realización de la invención proporciona un sistema de comprobación de baterías conveniente, eficaz y económico que es capaz de simular las condiciones reales de funcionamiento de la batería y obtener así una medida de las prestaciones de la batería con respecto a las mismas sin necesidad de dispositivos de disipación térmica ni otras complejidades que han limitado la utilidad de los sistemas propuestos anteriormente.

En la realización descrita, un circuito de control que forma parte del aparato de comprobación portátil está adaptado para conectar una carga eléctrica de prueba a una batería que deba ser comprobada. El medio de análisis está adaptado para analizar el perfil de la tensión producida, o para analizar los aspectos relacionados con la reacción de la batería ante la carga. La realización está caracterizada por el hecho de que, al menos con baterías en buenas condiciones, la carga hace que la batería produzca una macrocorriente que será comparable a las corrientes producidas durante el uso de la batería, y la carga se conecta a la batería durante un intervalo transitorio de tiempo comprendido en un margen de hasta 100 milisegundos, por ejemplo entre 10 y 30 milisegundos, con lo cual el calor generado por la macrocorriente transitoria puede ser soportado por el aparato portátil.

En la realización, el uso de una macrocorriente transitoria permite la producción de unos datos de prueba que, de un modo razonablemente realista, corresponden a los que podrían obtenerse en una prueba de la batería con uso real, pero sin el calor asociado y otras dificultades relacionadas que hasta ahora han limitado tales aproximaciones a los aparatos de comprobación de tipo portátil.

También en la realización, el circuito de control produce el nivel predeterminado y requerido de circulación de la corriente por medio de un circuito de realimentación en bucle cerrado que sirve efectivamente para demandar el nivel preajustado de corriente de prueba que el sistema considere aplicable en un caso determinado. En la realización, el sistema determina el nivel de la corriente en función de la tensión en circuito abierto disponible en la batería, y en la práctica el sistema utiliza cuatro niveles de tensión en circuito abierto para determinar cuatro correspondientes niveles de corriente de batería que se encuentren en las regiones de 100 a 120 amperios, 47 a 55 amperios, 18 a 25 amperios, y 12 a 17 amperios.

En la realización, mediante el uso de un circuito de control de corriente en bucle cerrado se proporciona la ventaja (a efectos de fabricación) de poder controlar eficazmente las tolerancias de los componentes del circuito (particularmente los transistores de efecto campo (FET)) que de otro modo conducirían a variaciones inaceptables (dentro de una tanda de fabricación) de la carga resistiva aplicada a la batería.

Para situar en su contexto las cifras reales de intensidad indicadas anteriormente en relación con el aparato de comprobación portátil de las presentes realizaciones, es preciso tener en cuenta que los equipos de esta clase conocidos anteriormente utilizaban en el aparato portátil unas corrientes de prueba del orden de 2 amperios.

Otra característica de la realización descrita se refiere al uso de una técnica de comprobación por pulsos dobles en la cual es el segundo pulso (entregado a la carga por la batería) el que se utiliza con fines de comprobación, siendo el primer pulso un pulso preliminar que (según se ha descubierto) proporciona un mayor rendimiento a la comprobación mediante un eficaz acondicionamiento de la batería.

En relación con el intervalo de tiempo durante el cual se somete la batería a la carga transitoria, las realizaciones utilizan en algunos casos un pulso transitorio principal de carga/corriente, situado dentro de los intervalos de tiempo definido que aquí se describen, seguido por un periodo relativamente largo de decaimiento de la corriente al menos igual de largo, y en ocasiones varias veces más largo, que el intervalo de la carga transitoria.

En las realizaciones descritas, la función de transferencia de la carga transitoria es efectuada por un circuito controlado digitalmente que emplea transistores de efecto campo, pero pueden efectuarse intervalos de conexión de carga iguales o comparables mediante circuitos analógicos y, en consecuencia, se pretende que las reivindicaciones adjuntas cubran ambos sistemas.

Entre los circuitos alternativos para aplicar una carga de corriente transitoria según la invención se incluyen las técnicas de modulación de ancho de pulso (PWM) que permiten dar forma al pulso de carga de corriente variando la relación marca/espacio de la PWM. Usando PWM en una configuración de circuito de puente H que incorpore alguna forma de almacenamiento temporal de energía, puede devolverse a la fuente de alimentación una gran proporción de la energía utilizada para comprobar la batería, con lo cual se reduce sustancialmente la potencia disipada en el aparato portátil.

A continuación se describirán realizaciones de la invención, a título de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

Las Figuras 1 y 2 de los dibujos adjuntos muestran respectivamente, en formato de diagrama de bloques y de flujo, una representación de la técnica anterior y una realización de la presente invención.

En la representación de la técnica anterior que se muestra en la Figura 1, una batería 100 está conectada mediante un circuito conmutador 102 a una carga 104 que forma parte del aparato general de comprobación 106 y el calor generado es absorbido consecuentemente por un disipador térmico 108. El análisis del perfil de la tensión es efectuado por el circuito 110 que determina la categoría de la batería 100 por referencia a perfiles conocidos de datos de tensión almacenados en una correspondiente base de datos.

En la realización de la Figura 2, un aparato portátil 120 está conectado a la batería 124 a través de un circuito 122 de control de corriente en bucle cerrado para aplicar la carga transitoria 126 mediante el circuito conmutador 128 para generar la corriente normal de trabajo (aproximación a la misma) de la batería, según se indica en 130.

El circuito conmutador conecta la carga 126 durante unos 20 milisegundos típicamente, y el circuito 122 está ajustado para que extraiga de la batería 124 una corriente del orden de 100 amperios. El perfil de tensión producido es analizado en consecuencia por el circuito 132 según la descripción de nuestra memoria técnica EP identificada anteriormente.

Claims (15)

1. Un procedimiento de comprobación aplicable a la comprobación rutinaria de baterías para vehículos automóviles, y otras baterías, cuyo procedimiento consiste en provocar que la batería (124) que debe ser comprobada suministre a una carga de prueba (126) una corriente de carga durante un intervalo transitorio de tiempo comprendido en un margen de hasta 100 milisegundos;

caracterizado por

utilizar un circuito de control (122, 128) para determinar la magnitud de la corriente que circula en un margen comprendido entre unos 12 amperios y unos 120 amperios dependiendo de la tensión en circuito abierto de la batería (124).

2. Un procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado por determinar la magnitud de la circulación de corriente por medio de un circuito (122) de realimentación en bucle cerrado.

3. Un procedimiento según la reivindicación 2 caracterizado por determinar la magnitud de la corriente que circula seleccionando uno entre dos o más niveles o márgenes de tensión por referencia a la tensión en circuito abierto de la batería (124).

4. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado por conectar la carga (126) a la batería (124) durante el intervalo transitorio de tiempo seguido de un periodo de decaimiento de la corriente comprendido entre cero y el intervalo transitorio de tiempo.

5. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el cual el citado intervalo transitorio de tiempo se encuentra dentro del margen de 10 a 30 milisegundos.

6. Un procedimiento según la reivindicación 1 e incluyendo además analizar el perfil de la tensión de la reacción de la batería ante la carga.

7. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende provocar que la batería (124) entregue una corriente de carga a una carga (126) durante unos sucesivos intervalos transitorios de tiempo primero y segundo, y en el cual la reacción de la batería ante la carga (126) durante el segundo intervalo transitorio de tiempo es utilizada con fines de comprobación.

8. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende aplicar la carga (126) a la batería (124) utilizando modulación de ancho de pulso para dar forma a la corriente de carga, y proporcionar un almacenamiento temporal de energía para devolver a la batería (124) una proporción de la energía usada en la comprobación.

9. Un procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado por proporcionar el circuito de control (122, 128) como parte de un aparato portátil (120).

10. Un aparato aplicable a la comprobación rutinaria de baterías para vehículos automóviles, y otras baterías, cuyo aparato incluye un circuito de control (122, 128) adaptado para provocar que la batería (124) suministre una corriente de carga a una carga (126) durante un intervalo transitorio de tiempo comprendido dentro del margen de hasta 100 milisegundos;

caracterizado porque

el circuito de control (122, 128) está adaptado para determinar la magnitud de la corriente que circula desde la batería (124) dentro de un margen comprendido entre unos 12 amperios y unos 120 amperios dependiendo de la tensión en circuito abierto de la batería (124).

11. Un aparato según la reivindicación 10 caracterizado porque el circuito de control (122, 128) incluye un circuito (122) de realimentación en bucle cerrado.

12. Un aparato según la reivindicación 11 caracterizado porque el circuito de control (122, 128) está adaptado para determinar la magnitud de la corriente que circula desde la batería (124) seleccionando uno entre dos o mas niveles o márgenes de circulación de corriente por referencia a la tensión en circuito abierto de la batería (124).

13. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12 caracterizado porque el circuito de control (122, 128) está adaptado para conectar la batería (124) a la carga (126) durante el intervalo transitorio de tiempo seguido de un periodo de decaimiento de la corriente comprendido entre cero y el intervalo transitorio de tiempo.

14. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13 caracterizado porque el circuito de control (122, 128) incluye medios de modulación de ancho de pulso y medios de almacenamiento temporal de energía.

15. Un aparato según la reivindicación 10 cuyo aparato consiste en un aparato portátil (120).