ES2269230T3 - Metodo para evaluar una bateria y el dispositivo para el mismo. - Google Patents
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Abstract
Un método para evaluar la condición de una batería (202), comprendiendo el método de: aplicar una carga (510) a la batería (202) durante un primer periodo de tiempo de tres milisegundos a diez segun- dos; medir una primera tensión (V2) al final del primer periodo de tiempo; retirar la carga (510); medir una segunda tensión (V3) al final de un primer periodo de tiempo de recuperación después de retirar la carga (510); medir una tercera tensión (V4) al final de un segundo periodo de tiempo de recuperación después de retirar la carga (510); y analizar la condición de la batería (202).
Description
Método para evaluar una batería y el dispositivo
para el mismo.
La invención se refiere a un método para evaluar
una batería y a un comprobador de baterías.
Los métodos actuales para determinar la
condición de una batería (por ejemplo, una batería de vehículo de
ácido, de plomo, tal como una batería de automóvil) pueden
suministrar una alta corriente que típicamente requiere la
utilización de un equipo de ensayo voluminoso y pesado. Los métodos
pueden requerir también que la batería tenga suficiente carga para
realizar el ensayo. Otros métodos pueden usar una menor corriente,
pero estos métodos pueden depender en gran parte del estado de carga
de la batería, dificultando de ese modo ensayar una batería que
esté muy descargada. Adicionalmente, los métodos actuales para
determinar la condición de una batería pueden requerir más tiempo
del deseado para realizar un ensayo. Por ejemplo, el documento de
Patente de EE.UU. Nº 5.945.805 y las publicaciones de Patentes
Japonesas JP 05-341022 y JP 58-56871
describen esa tecnología relacionada.
En un aspecto, la evaluación de la condición de
una batería incluye aplicar una carga a la batería durante un
primer periodo de tiempo de tres milisegundos a diez segundos, medir
una primera tensión al final del primer periodo de tiempo,
desconectar la carga, medir una segunda tensión al final de un
primer periodo de tiempo de recuperación, desconectar después la
carga, medir una tercera tensión al final de un segundo periodo de
tiempo de recuperación después de desconectar la carga, y analizar
la condición de la batería. El segundo periodo de tiempo de
recuperación puede ser más largo que el primer periodo de tiempo de
recuperación.
El análisis de la condición de la batería puede
incluir el cálculo de la resistencia interna dinámica de la batería
al final del segundo periodo de tiempo de recuperación, y la
determinación de la condición de la batería basada en la
resistencia interna dinámica de la batería. En ciertas
realizaciones, el análisis de la condición de la batería puede
incluir la presentación de una capacidad de la batería, un estado de
carga de la batería y una indicación de que pasa o falla la prueba.
El método puede incluir introducir una capacidad de la batería y
seleccionar la carga que se ha de aplicar a la batería basada en la
capacidad. La introducción de la capacidad puede incluir la
selección entre una entrada basada en uno de: amperios de arranque
en frío, amperios de arranque, amperios hora, u otro valor nominal
normal.
En otro aspecto, un dispositivo comprobador de
baterías electrónico incluye un alojamiento que contiene una carga,
un conmutador, cables que salen del alojamiento para efectuar el
contacto eléctrico con los terminales en la batería y contactar el
conmutador, y un componente de análisis que está estructurado y
dispuesto para analizar la condición de la batería al final de un
primer periodo de tiempo de recuperación y un segundo periodo de
tiempo de recuperación. El conmutador aplica la carga a la batería
durante un primer periodo de tiempo comprendido entre tres
milisegundos y diez segundos y desconecta la carga de la batería. El
componente de análisis puede incluir un componente de cálculo que
esté estructurado y dispuesto para calcular la resistencia interna
dinámica para la batería y un componente de determinación que esté
estructurado y dispuesto para determinar la condición de la batería
basada en la resistencia interna dinámica de la batería.
Las realizaciones pueden incluir una o más de
las características siguientes. Por ejemplo, el segundo periodo de
tiempo puede incluir un primer periodo de tiempo de recuperación y
un segundo periodo de tiempo de recuperación, en los que el segundo
periodo de tiempo de recuperación es mayor que el primer periodo de
tiempo de recuperación. El primer periodo de recuperación puede ser
de ocho milisegundos a quince milisegundos, o de diez milisegundos.
El segundo periodo de recuperación puede ser de cuarenta
milisegundos a ochocientos milisegundos, o de sesenta milisegundos.
La condición de la batería puede ser analizada calculando una
resistencia interna dinámica para la batería y determinando la
condición de la batería basada en la resistencia interna dinámica de
la batería. La carga puede estar comprendida entre ochenta y cien
amperios, y puede estar basada en la introducción de un sistema de
evaluación y una capacidad para la batería que se ensaya.
El método y el comprobador realizan una medición
de la resistencia interna dinámica, de carga única. El método y el
comprobador pueden obtener resultados sobre la condición de la
batería en un segundo, y con elevada precisión. El comprobador y el
método pueden reducir o eliminar la cantidad de calor generado
durante el ensayo y este no es afectado por los campos magnéticos
generados por otros dispositivos situados cerca.
Estos aspectos generales y concretos pueden ser
puestos en práctica usando un dispositivo, un método, un programa
de ordenador, o cualquier combinación de dispositivos, métodos y
programas de ordenador. Por ejemplo, una puesta en práctica puede
incluir un dispositivo comprobador de baterías electrónico, que se
mantiene en la mano. El dispositivo puede ser usado para evaluar
una batería (por ejemplo, una batería de automóvil de ácido, de
plomo).
Otras características y ventajas resultarán
evidentes a partir de la descripción y dibujos, y de las
reivindicaciones.
En los dibujos:
La figura 1 es una imagen de un comprobador de
baterías electrónico;
la figura 2 es un diagrama de bloques de un
comprobador de baterías electrónico;
la figura 3 es un diagrama de flujo para
seleccionar los valores nominales de una batería;
la figura 4 es un diagrama de flujo para
seleccionar la capacidad de una batería;
la figura 5 es un diagrama de flujo para el
procedimiento de evaluación de la condición de una batería; y
la figura 6 es un gráfico de tensión de la
batería en función del tiempo.
Haciendo referencia a la figura 1, en ella se
muestra una vista exterior de un dispositivo (100) comprobador
electrónico de baterías. En una realización, el dispositivo (100)
puede ser dimensionado para que pueda ser mantenido en la palma de
la mano de un usuario. El dispositivo (100) incluye típicamente un
módulo (102) de presentación visual (por ejemplo, un módulo (LCM)
de presentación de cristal líquido) para proporcionar información
alfanumérica, tal como información con respecto a la condición de la
batería que se ensaya, información relativa a la selección de datos
de entrada de ensayo, e información relativa al estado del
dispositivo (100). Por ejemplo, el dispositivo (100) puede
presentar la capacidad de la batería, el estado de carga y una
lectura de pasa o falla. El módulo (102) de presentación puede
incluir una o más líneas para presentar la información
alfanumérica. Las líneas de presentación pueden ser fijas o pueden
desplazar la información.
El dispositivo (100) incluye también típicamente
un teclado (104) para hacer funcionar el dispositivo (100). Los
pulsadores del teclado (104) pueden tener varias definiciones y
pueden realizar diversas funciones diferentes. Por ejemplo, los
pulsadores en el teclado (104) pueden incluir un pulsador "Off"
de desconexión para desconectar el dispositivo (100), un pulsador
"On" para poner en marcha el dispositivo (100) y un pulsador
"Intro" para confirmar selecciones e iniciar el procedimiento
de ensayo. Otros pulsadores permiten seleccionar diversas funciones
y hacer cambios en las selecciones (por ejemplo, un pulsador con una
"flecha hacia arriba" y un pulsador con una "flecha hacia
abajo"). El dispositivo (100) puede también interrumpir su
funcionamiento y desconectarse automáticamente si ha estado ocioso
durante un periodo predeterminado de tiempo.
El dispositivo (100) incluye también típicamente
dos pinzas (106) conectadas al dispositivo (100) por medio de
cables (108). Las pinzas (106) se usan para conectar el dispositivo
(100) a los respectivos terminales de la batería que se ensaya.
Haciendo referencia a la figura 2, en ella se
muestra un diagrama de bloques del dispositivo (200) comprobador de
baterías electrónico para evaluar la condición de una batería (202).
El dispositivo (200) puede ensayar baterías de diversas tensiones
(por ejemplo, una batería de seis voltios y una batería de doce
voltios, que incluyen una batería de automóvil de ácido, de plomo).
El dispositivo (200) incluye típicamente, un microprocesador (204),
un teclado (206) correspondiente al teclado (104) de la figura 1,
una presentación visual (208) correspondiente a la presentación
(102) de la figura 1, un convertidor (210) analógico digital, un
suministro (212) de potencia, un amplificador (214) operacional,
una pila (216) (por ejemplo, una pila de nueve voltios, o pilas AA)
para alimentar el comprobador, una carga (218) de resistor, un
controlador (220) de conmutación (por ejemplo, un controlador de
conmutación MOSFET), y un puerto (222). El microprocesador (204) se
usa típicamente en combinación con el convertidor (210) analógico
digital y el amplificador operacional (214) para medir la tensión de
la batería (202). La carga (218) de resistor puede ser seleccionada
basándose en los valores nominales y capacidad especificados para
la batería (202), que pueden ser incluidos como un parámetro de
entrada en el dispositivo (200). Por ejemplo, un resistor de 1
ohmio o un resistor de 0,1 ohmio pueden ser seleccionados como carga
(218) de resistor basándose en la capacidad y valores nominales de
la batería (202). El controlador (220) de conmutación se usa para
conmutar la carga (218) de resistor, conectándola y desconectándola,
durante la evaluación de la condición de la batería. El puerto
(222) (por ejemplo, el puerto serie RS-232C) puede
ser usado para conectar un dispositivo exterior, tal como una
impresora o una memoria "flash" que descargue software de
programas, en el dispositivo (200).
Haciendo referencia a la figura 3, en ella se
muestra un procedimiento (300) para seleccionar los valores
nominales de la batería que ha de ser ensayada. El dispositivo
electrónico comprobador de la batería, permite típicamente
seleccionar uno de varios sistemas de evaluación. Por ejemplo, en
una realización, un usuario puede seleccionar "amperios de
arranque en frío" (CCA),"amperios de arranque" (CA) o
"amperios hora" (AH). También pueden seleccionarse otros
sistemas de evaluación. El procedimiento (300) incluye típicamente
el procedimiento de arrancar (302), presentar un sistema de
evaluación para la selección (304), y confirmar un sistema (306) de
evaluación presentado oprimiendo el pulsador "intro" en el
teclado. Los diversos sistemas de evaluación pueden ser presentados
(304) usando las flechas hacia arriba y hacia abajo en el
teclado.
Una vez seleccionado el sistema de evaluación,
se selecciona típicamente la capacidad especificada de la batería
que se comprueba. Haciendo referencia a la figura 4, en ella se
muestra el procedimiento 400 para seleccionar la capacidad de la
batería. El procedimiento (400) incluye típicamente iniciar (402) el
procedimiento, aumentar (404) o disminuir (406) la capacidad
presentada oprimiendo las flechas hacia arriba y hacia abajo en el
teclado, incrementar lentamente si se oprime la flecha hacia arriba
y mantenerla oprimida durante menos de 0,5 segundos (407, 408),
aumentando rápidamente si la flecha hacia arriba es oprimida durante
más de 0,5 segundos (407, 409), disminuyendo lentamente si la
flecha hacia abajo es oprimida y mantenida durante menos de 0,5
segundos (410, 411), disminuyendo rápidamente si la flecha hacia
abajo es deprimida y mantenida durante más de 0,5 segundos (410,
412), y confirmar una selección (414) oprimiendo la tecla
"intro" en el teclado. En una realización, el dispositivo
comprobador de baterías puede evaluar baterías con un margen de 40 a
2000 CCA, 50 a 2500 CA, 5 a 250 AH, y entre 1 y 15 voltios. El
comprobador puede ensayar baterías que hayan sido descargadas
profundamente, tales como baterías que hayan sido descargadas a 1
voltio.
Haciendo referencia a la figura 5, en ella se
muestra un diagrama de bloques del procedimiento (500) de evaluación
de la condición de una batería. El procedimiento (500) incluye
típicamente presentar una primera pantalla (502) que puede incluir
instrucciones o un logotipo, que muestre la tensión de la batería
que se ensaya (504), introducir los valores nominales (506) de la
batería, introducir la capacidad (508) de la batería, aplicar y
desaplicar una carga (510), calcular las condiciones de la batería
(513), y presentar los resultados (516) de la evaluación, que
pueden incluir mostrar la tensión (504) de la batería.
Más particularmente, el sistema de evaluación de
la batería se selecciona (506) como se describe anteriormente con
respecto a la figura 3. La capacidad especificada de la batería se
selecciona (508) como se describe anteriormente con respecto a la
figura 4. La capacidad seleccionada (508) determina típicamente la
carga que será aplicada durante la evaluación. Por ejemplo, para
capacidades de batería de menos de 100 CCA, 120 CA o 16 AH, puede
usarse una carga de resistor de 1 ohmio. Para capacidades de batería
mayores de 100 CCA, 120 CA. ó 16 AH puede usarse una carga de
resistor de 0,1 ohmio.
La condición de la batería puede ser calculada
(513) determinando la resistencia dinámica interna de la batería,
usando la carga única (510) aplicada. La carga se aplica típicamente
(510) durante un primer periodo. El primer periodo de tiempo puede
ser de tres milisegundos a diez segundos, de cuatro milisegundos a
un segundo, de cinco milisegundos a cincuenta milisegundos o seis
milisegundos para facilitar una evaluación rápida y segura.
Haciendo referencia a la figura 6, el gráfico (600) muestra que una
primera tensión V2 que se mide al final del primer periodo de
tiempo. La carga se retira (510) y, después de transcurrido un
periodo de tiempo, que es típicamente más largo que el primer
periodo de tiempo, se mide una segunda tensión V3 al final de un
primer periodo de tiempo de recuperación. El primer periodo de
tiempo de recuperación puede ser de cuatro milisegundos a un
segundo, de cinco milisegundos a quinientos milisegundos, de seis
milisegundos a cien milisegundos, de ocho milisegundos a quince
milisegundos, o diez milisegundos para facilitar una evaluación
rápida y segura. Una tercera tensión V4 puede ser medida al final
de un segundo periodo de tiempo de recuperación retirando la carga.
El segundo periodo de tiempo de recuperación puede ser de treinta
milisegundos a diez segundos, cuarenta milisegundos a dos segundos,
cincuenta milisegundos a un segundo, o sesenta milisegundos para
facilitar una evaluación rápida y segura. El segundo periodo de
tiempo de recuperación es mayor que el primer periodo de tiempo de
recuperación, por ejemplo, en cincuenta milisegundos. Durante la
evaluación, se aplica típicamente una carga comprendida entre 10 y
100 amperios.
La resistencia interna de la batería se calcula
según la ecuación: (V4-V2)/(V2/R_{CARGA}) =
R_{I}, donde R_{CARGA} es la carga de resistor y R_{I} es la
resistencia interna. La resistencia interna de la batería se usa
para calcular la capacidad de la batería. Las tensiones medidas se
usan también para determinar si la batería pasa o falla (516) el
ensayo. Se puede determinar si la batería pasa el ensayo calculando
la capacidad de la batería y comparándola con la capacidad de
entrada. Si la capacidad calculada es mayor que un porcentaje
predeterminado de la capacidad de entrada, por ejemplo, noventa por
ciento, la batería pasa el ensayo. Si V4-V3 es
mayor que una tensión predeterminada, por ejemplo, que 100
milivoltios, entonces la batería pasa el ensayo. Si
V4-V3 es menor que la tensión predeterminada
entonces la batería falla el ensayo. Si la batería falla el ensayo
puede ser recargada y comprobada de nuevo. Si la segunda evaluación
falla, después de una recarga, entonces la batería no mantiene la
carga y deberá ser sustituida. El tiempo global para evaluar la
condición de una batería puede ser inferior a un segundo, menor que
500 milisegundos, menor que 250 milisegundos, o menor que 100
milisegundos.
Los sistemas descritos, métodos y técnicas
pueden ser puestos en práctica en circuitos electrónicos digitales,
hardware de ordenador, software de firmware (fabricante), o en una
combinación de estos elementos. Los aparatos que incorporan estas
técnicas pueden incluir dispositivos de entrada y salida apropiados,
un procesador de ordenador, y un producto de programa de ordenador
incorporado tangiblemente en un dispositivo de almacenamiento
legible de máquina para ser ejecutado mediante un procesador
programable. Un procedimiento que incorpora estas técnicas puede
ser ejecutado mediante un procesador programable que ejecute un
programa de instrucciones para realizar las funciones deseadas
operando sobre los datos de entrada y generando la salida apropiada.
Las técnicas pueden ser puestas en práctica en uno o más programas
de ordenador que son ejecutables en un sistema programable que
incluye al menos un procesador programable acoplado a datos de
recepción e instrucciones, y para transmitir datos e instrucciones
a, un sistema de almacenamiento de datos, en al menos un dispositivo
de entrada, y al menos un dispositivo de salida. Cada programa de
ordenador puede ser ejecutado en un procedimiento de alto nivel o
lenguaje de programación orientado a objetos, o en lenguaje
ensamblador o de máquina si así se desea; y en cualquier caso, el
lenguaje puede ser compilado o interpretado. Los procesadores
adecuados incluyen, a modo de ejemplo, microprocesadores de
propósito general así como especial. Generalmente, un procesador
recibirá instrucciones y datos de una memoria de solamente lectura
y/o una memoria de acceso aleatorio. Los dispositivos de
almacenamiento que pueden ser adecuados para incorporar
tangiblemente instrucciones y datos de programa de ordenador
incluyen todas las formas de memoria no volátil, incluyendo a modo
de ejemplo dispositivos de memoria semiconductores, tales como
Memoria (EPROM) de Solamente lectura Programable, que puede ser
Borrada, Memoria (EEPROM) de Solamente lectura Programable, que
puede ser Borrada Eléctricamente, y discos de memoria "flash"
(de conexión USB); discos magnéticos tales como discos duros
internos y discos desmontables; discos magneto-ópticos; y Memoria
(CD-ROM) de Disco Compacto de Solamente Lectura.
Cualquiera de las memorias anteriores puede ser suplementada con, o
incorporada en, ASICs (Circuitos Integrados de Aplicación Concreta)
especialmente diseñados.
Se ha descrito un cierto número de
realizaciones. No obstante, se ha de entender que pueden hacerse
diversas modificaciones. Por ejemplo, todavía pueden obtenerse
resultados ventajosos si operaciones de las técnicas descritas
fuesen realizadas en un orden diferente y/o si componentes en los
sistemas descritos fuesen combinados de una manera diferente y/o
sustituidos o suplementados por otros componentes. Consecuentemente,
otras realizaciones están dentro del alcance de las
reivindicaciones siguientes.
Claims (20)
1. Un método para evaluar la condición de una
batería (202), comprendiendo el método de:
aplicar una carga (510) a la batería (202)
durante un primer periodo de tiempo de tres milisegundos a diez
segundos;
medir una primera tensión (V2) al final del
primer periodo de tiempo;
retirar la carga (510);
medir una segunda tensión (V3) al final de un
primer periodo de tiempo de recuperación después de retirar la carga
(510);
medir una tercera tensión (V4) al final de un
segundo periodo de tiempo de recuperación después de retirar la
carga (510); y
analizar la condición de la batería (202).
2. El método según la reivindicación 1, en el
que el primer periodo de tiempo es de cuatro milisegundos a un
segundo.
3. El método según la reivindicación 1, en el
que el primer periodo de tiempo es de seis milisegundos.
4. El método según la reivindicación 1, en el
que el primer periodo de recuperación de tiempo es de cuatro
milisegundos a un segundo.
5. El método según la reivindicación 1, en el
que el primer periodo de recuperación de tiempo es de cinco
milisegundos a quinientos milisegundos.
6. El método según la reivindicación 1, en el
que el primer periodo de recuperación de tiempo es de diez
milisegundos.
7. El método según la reivindicación 1, en el
que el segundo periodo de recuperación de tiempo es mayor que el
primer periodo de recuperación de tiempo.
8. El método según la reivindicación 1, en el
que el segundo periodo de recuperación de tiempo es de treinta
milisegundos a diez segundos.
9. El método según la reivindicación 1, en el
que el segundo periodo de recuperación de tiempo es de sesenta
milisegundos.
10. El método según la reivindicación 1, en el
que analizar la condición de la batería (202) incluye:
calcular una resistencia interna dinámica para
la batería (202) al final del segundo periodo de recuperación de
tiempo; y
determinar la condición de la batería (202)
basada en la resistencia interna dinámica de la batería (202).
11. El método según las reivindicaciones 1 ó 10,
que comprende además:
introducir una capacidad (508) de la batería
(202); y seleccionar la carga (510) que se ha de aplicar a la
batería (202) basada en la capacidad (508).
12. El método según la reivindicación 1, en el
que la introducción de la capacidad (508) incluye seleccionar entre
una entrada basada en una de amperios de arranque en frío (CCA),
amperios de arranque (CA), o amperios hora (AH).
13. El método según la reivindicación 1, en el
que analizar la condición de la batería (202) incluye presentar una
capacidad (508) de la batería (202), un estado de carga de la
batería (202), o una indicación de pasa o falla (516).
14. Un dispositivo (200) comprobador de
baterías que comprende:
un alojamiento que contiene una carga (218);
un conmutador (220), en el que el conmutador
(220) aplica la carga (218) a la batería durante un primer periodo
de tiempo de tres milisegundos a diez milisegundos y retira la carga
(218) de la batería (202);
un componente de análisis que está estructurado
y dispuesto para analizar la condición de la batería (202) al final
del primer periodo de tiempo de recuperación después de retirar la
carga (218) y un segundo periodo de tiempo de recuperación después
de retirar la carga (218); y
cables (108) que salen del alojamiento para
hacer contacto eléctrico con terminales en la batería (202) y que
contactan el conmutador (220)
15. El dispositivo según la reivindicación 14,
en el que el primer periodo de tiempo es de cuatro milisegundos a un
segundo.
16. El dispositivo según la reivindicación 14,
en el que el primer periodo de tiempo es de seis milisegundos.
17. El dispositivo según la reivindicación 14,
en el que el primer periodo de tiempo de recuperación es de cuatro
milisegundos a un segundo.
18. El dispositivo según la reivindicación 14,
en el que el segundo periodo de tiempo de recuperación es de treinta
milisegundos a diez segundos.
19. El dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 18 precedentes, en el que el componente de
análisis incluye:
un componente de cálculo que está estructurado y
dispuesto para calcular la resistencia interna dinámica para la
batería (202); y
un componente de determinación que está
estructurado y dispuesto para determinar la condición de la batería
(202) basada en la resistencia interna dinámica de la batería
(202).
20. El método según la reivindicación 11, en el
que el primer periodo de tiempo es de cinco milisegundos a cincuenta
milisegundos;
el primer periodo de tiempo de recuperación es
de ocho milisegundos a quince milisegundos; y
el segundo periodo de tiempo de recuperación es
de cincuenta milisegundos a un segundo.
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2001
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| Publication number | Publication date |
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