ES2242991T3 - Procedimiento para la determinacion de la capacidad de arranque de la bateria de arranque de un automovil. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR LA CAPACIDAD DE ARRANQUE DE LA BATERIA DE ARRANQUE DE UN AUTOMOVIL DONDE SE MIDE EL VALOR MEDIO DE LA CAIDA DE TENSION DURANTE EL ARRANQUE DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA Y SE COMPARA CON LOS VALORES DE TENSION DE UN CAMPO DE LINEAS CARACTERISTICAS COMPUESTO POR CAIDAS DE TENSION MEDIDAS Y LAS CORRESPONDIENTES TEMPERATURAS DE BATERIA Y DEL MOTOR, Y DONDE SE COMPARA LA DESVIACION ENTRE LA CAIDA DE TENSION INSTANTANEA QUE SE HAYA DETERMINADO RESPECTO A LOS VALORES DE CAIDA DE TENSION MEMORIZADOS, DETERMINANDOSE LA DESVIACION DE LA CAIDA DE TENSION ACTUAL DETERMINADA RESPECTO A LA CAIDA DE TENSION REGISTRADA EN EL CAMPO DE LINEAS CARACTERISTICAS, ACTIVANDOSE UNA PRESENTACION O FUNCION DE ALARMA EN CUANTO LA DESVIACION REBASE UN VALOR PREDETERMINADO.

Description

Procedimiento para la determinación de la capacidad de arranque de la batería de arranque de un automóvil.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la determinación de la capacidad de arranque de la batería de arranque de un automóvil.

Para la capacidad de una batería de arranque de arrancar un automóvil con un motor de combustión son decisivos el estado de carga y el avance del envejecimiento o de la reducción de capacidad observable, ya que debido a ello se limita la intensidad de corriente que se puede extraer de la batería de arranque o bien su entrega de potencia.

En un automóvil moderno, las características del generador, la batería y los consumidores eléctricos están ajustadas entre sí desde el punto de vista técnico de tal manera que prácticamente solo en el caso de una operación errónea masiva se puede llegar a estados de carga de la batería tan bajos que ya no esté garantizada la capacidad de arranque u otras funciones. Con ello, la cuestión relativa a una indicación fiable para la sustitución de la batería tiene un gran interés. En particular, cuando están instalados consumidores eléctricos relevantes para la seguridad, como por ejemplo frenos eléctricos o servodirecciones asistidas eléctricamente, tiene una gran importancia el conocimiento sobre el final previsto de utilización de la batería.

Por el documento DE-C3901680 se conoce un procedimiento para la supervisión de la capacidad de arranque en frío de la batería de arranque de un motor de combustión, en el que la evolución temporal de la caída de tensión que se produce al arrancar es observada y evaluada. La evaluación se realiza a partir de valores límites de una curva característica realizada a partir de valores empíricos, y dependiendo de la temperatura de la batería.

Adicionalmente, por el documento DE-A2730258 se conoce un dispositivo para mostrar el estado de carga de una batería de un vehículo, que junto a la tensión de la batería y al menos otro parámetro de la batería registra la temperatura del motor y entrega una indicación de aviso cuando se pasa por debajo de un valor límite prefijado.

El documento DE-C 3712629 da a conocer un dispositivo de medición para la vida útil restante de una batería de un automóvil, que registra la tensión de la batería y el valor de corriente de carga correspondiente antes y después del primer arranque en un estado completamente cargado de la batería, determina la resistencia interna compensada en temperatura y lo almacena en una memoria, comparándolo asimismo con los valores de resistencia interna determinados en procesos de arranque posteriores de la máquina térmica de combustión interna. La indicación se lleva a cabo a continuación dependiendo de valores umbrales prefijados almacenados.

En el documento WO 90/04188 se describe un sistema de conexiones para la supervisión de una batería de arranque del automóvil con la que se determinan la capacidad de la batería, el estado de carga y otras condiciones de errores por medio de la medición de la corriente de la batería y de la tensión de la batería en los bornes de la batería. La resistencia interior de la batería para otra temperatura diferente a la temperatura existente se determina con la ayuda de datos que, o bien han sido proporcionados por el fabricante de la batería, o bien han sido determinados durante una primera fase de uso de la batería de arranque nueva.

En el documento FR 2 358 029 A1 se describe un indicador de estado de una batería de un automóvil, en el que se determina y se evalúa la temperatura del motor y una señal lineal respecto a la resistencia interna de la batería.

Por el documento FR 2561391 A1 se conoce un aparato de prueba para la comprobación del estado de un acumulador, en el que la tensión de carga se evalúa después de una fase de carga de aproximadamente 1 a 2 segundos.

En el documento más próximo DE3901680 A1 se describe un procedimiento para la supervisión de la capacidad de arranque en frío de una batería de arranque, en el que se observa y se evalúa la evolución temporal de la caída de tensión en los bornes de conexión del generador, y con ello también de la batería de arranque. La caída de tensión considerada es en este caso la proporción de tensión que hay sobre al menos un consumidor o una fuente eléctrica. En la observación y la evaluación de la evolución temporal de la caída de tensión en los bornes de conexión es necesaria una comprobación continua de los valores límites para cada diferencia de tensión. Los valores de irrupción de tensión se miden con valores de tensión de un campo de líneas características que depende de la temperatura de la batería y que puede ser ajustado al proceso de envejecimiento de la batería de arranque.

El objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento en el que se registren mejor las características concretas de la batería de arranque empleada, y con ello se permita una afirmación más precisa sobre el punto de finalización de la utilización.

Según la invención, el objetivo se consigue mediante un procedimiento como se indica en la reivindicación 1.

Adicionalmente, en las reivindicaciones 2 a 5 están indicadas configuraciones ventajosas del procedimiento.

A diferencia de los procedimientos convencionales, la irrupción de tensión, es decir, la diferencia de la tensión de los bornes de la batería directamente antes del proceso de arranque y la primera tensión mínima en los bornes de la batería relativa que se produce en el proceso de arranque, se mide, y se determinan y evalúan los valores de irrupción de tensión para varios procesos de arranque. Se ha puesto de manifiesto que gracias a ello se pueden registrar bien los efectos de envejecimiento de la batería con medios sencillos, en tanto que también se considere la temperatura de la batería y la temperatura del motor.

La solución conforme a la invención se explica a continuación con más detalle a partir de las figuras. Ésta prevé un procedimiento directo para la valoración de la capacidad de la función que posiblemente es la más importante de una batería de un vehículo, la capacidad de arranque del motor de combustión. El procedimiento se adapta al vehículo con su motorización correspondiente y la batería que se esté empleando, de manera que la indicación de datos y curvas características es innecesaria. En cada arranque del motor de combustión se mide la irrupción de tensión en los bornes de la batería \DeltaU_{B}, así como la temperatura del refrigerante del motor y la temperatura del electrolito de la batería (T_{M} ó T_{B}). De manera conocida, la potencia para el arranque de un motor de combustión depende fuertemente de la temperatura del refrigerante o del aceite. A medida que disminuye la temperatura del motor T_{M}, aumenta la potencia de arranque requerida P_{M} de modo sobreproporcional debido al rozamiento en reposo y al rozamiento de deslizamiento que aumentan. Este comportamiento del motor está representado en la Figura 1 en la curva M. La potencia de arranque ha de ser aportada exclusivamente por la batería del vehículo, cuya capacidad se reduce de modo sobreproporcional a medida que disminuye la temperatura. También se puede ver esto en esta Figura 1, en la que las curvas de descarga designadas con 0%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60% y 70% representan la entrega de potencia de la batería dependiendo del estado de carga (100%, 80%, 70%, 60%, 505, 40% y 30%) y de la temperatura de la batería. La resistencia R_{I} al arrancar el motor de combustión, que es la suma de todos los impedimentos para la preparación de la corriente de arranque necesaria, está relacionada con la potencia que se requiere para el arranque del motor de combustión por medio de la siguiente relación:

P(T_{M}) = \Delta U_{B}{}^{2} / R_{I}(T_{B})

A partir de esta relación resulta para la irrupción de tensión esperada al arrancar el motor de combustión \DeltaU_{B} = \surdP(T_{M})\cdotR_{I}(T_{M}). Puesto que la potencia de arranque necesaria P(T_{M}) a la temperatura (T_{M}) correspondiente para un motor con sus grupos auxiliares es prácticamente constante, y la magnitud de la resistencia R_{I} a la temperatura T_{B} correspondiente varía dependiendo del desgaste y del estado de carga de la batería, la desviación E de \DeltaU_{B} (t) dependiendo de la duración del uso (t) en comparación con la irrupción de tensión en una nueva batería (\DeltaU_{B}(t=0) es una medida para la potencia de arranque o bien para el envejecimiento de la batería E (t) = \DeltaU_{B} (t) - \DeltaU_{B} (t=0). En cada arranque en la fase nueva de la batería, las irrupciones de tensión de la tensión en bornes (\DeltaU_{B}), la temperatura respectiva del motor (T_{M}) y la temperatura de la batería (T_{B}) se almacenan en una memoria en un campo de líneas características tridimensional según la Figura 2. Los valores determinados se pueden alisar por medio de un procedimiento de regresión, y asimismo se pueden ampliar por medio de interpolación y extrapolación. Después de concluir la fase nueva, en cada arranque posterior se consulta si la irrupción de tensión \DeltaU_{B}(T_{m}, T_{B}) es mayor que el valor almacenado en la memoria que ha sido determinado con las mismas temperaturas T_{m} y T_{B}. En caso de que la diferencia sobrepase un umbral E definido, entonces esto se convierte en una indicación o, dado el caso, en una alarma. De manera conocida, la resistencia interna de una batería no sólo depende de la temperatura, sino también del estado de carga de la batería. Una diferencia elevada de la irrupción de tensión (E > E _{max}), así pues, se puede deber no sólo a un envejecimiento muy avanzado, sino también a un estado de carga insuficiente. Los dos estados de la batería, sin embargo, son igualmente indeseados. Para diferenciar entre las causas mencionadas, además de la irrupción de tensión en el arranque del motor de combustión justo antes del proceso de arranque también se mide la tensión de reposo. En caso de que la tensión de reposo, que posee una dependencia reducida con la temperatura, se mueva por encima de un nivel U_{0min} determinado, entonces no se ha de esperar una carga insuficiente. Por medio del control de la tensión de reposo, la indicación del valor E _{max} es una indicación fiable de la duración de uso de la batería del vehículo.

Una ventaja especial del procedimiento conforme a la invención viene dada por el hecho de que el procedimiento se adapta continuamente al nivel de equipamiento del vehículo correspondiente. De este modo, por medio de los valores de medición registrados y almacenados se tienen en cuenta en la indicación del final de utilización de la batería de arranque diferencias del vehículo correspondiente por lo que se refiere a su equipamiento con, por ejemplo, cajas de cambios automáticas, motor diesel o gasolina con diferente número de cilindros, aire acondicionado u otros consumidores de corriente importantes.

Claims (5)

1. Procedimiento para la determinación de la capacidad de arranque de la batería de arranque de un automóvil, caracterizado porque la irrupción de tensión (\DeltaU_{B}) medida en los bornes de la batería de la batería de arranque se mide como diferencia de la tensión en bornes de la batería justo antes del proceso de arranque y de la primera tensión mínima relativa de los bornes de la batería que se produce en el proceso de arranque al arrancar el vehículo, y se compara con los valores de tensión de un campo de líneas características, que está formado a lo largo de una fase nueva definida por el valor medio de las irrupciones de tensión (\DeltaU_{B}) medidas en el proceso de arranque y por las temperaturas correspondientes tanto de la batería (T_{M}) como del motor (T_{B}), y porque se determina la desviación de la irrupción de tensión (\DeltaU_{B}) actual determinada respecto a la irrupción de tensión almacenada en el campo de líneas características, y porque se dispara una indicación o una función de alarma tan pronto como la desviación sobrepasa un valor prefijado.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los valores medios de las irrupciones de tensión (\DeltaU_{B}) y las correspondientes temperaturas del motor (T_{M}) y temperaturas de la batería (T_{B}) se almacenan en una memoria durante una fase nueva definida de 6 a 18 meses.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los valores almacenados, para la comparación con los valores determinados actuales, son pulidos o complementados por medio de procedimientos de interpolación o extrapolación.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 3, caracterizado porque además de la irrupción de tensión, se mide la tensión de reposo antes del proceso de arranque y se compara con la tensión de reposo en la nueva fase.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la indicación de la diferencia de la irrupción de tensión respecto a los valores almacenados se lleva a cabo en forma de un indicador de nivel en el que están marcados los valores permitidos correspondientes.