ES2281715T3 - Procedimiento para determinar un parametro relacionado con el estado de carga de una bateria de acumulacion. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para determinar un parámetro de formación de capas de ácido, relacionado con el estado (SOC) de carga de una batería de acumulación, para la formación de capas de ácido en el electrolito de la batería de acumulación con los pasos: - determinación de un primer valor (SOC1) del estado de carga, relacionado con la tensión de la batería de acumulación, para un primer momento (tA) de funcionamiento y un segundo momento (tB) de funcionamiento respectivamente, - determinación de un segundo valor (SOC2) del estado de carga, relacionado con el flujo de corriente de la batería de acumulación, para un primer momento (tA) de funcionamiento y un segundo momento (tB) de funcionamiento respectivamente, - determinación de una primera variación (deltaSOC1) del estado de carga del primer valor (SOC1) del estado de carga del primer al segundo momento (tA, tB) de funcionamiento, - determinación de una segunda variación (deltaSOC2) del estado de carga del segundo valor (SOC2) del estado de carga del primer al segundo momento (tA, tB) de funcionamiento, caracterizado por - la determinación de la diferencia (deltadeltaSOC) entre la primera variación deltaSOC1) del estado de carga y la segunda variación (deltaSOC2) del estado de carga y - la determinación del parámetro de la formación de capas de ácido en dependencia de la diferencia determinada.
Description
Procedimiento para determinar un parámetro
relacionado con el estado de carga de una batería de
acumulación.
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La invención se refiere a un procedimiento para
determinar un parámetro de formación de capas de ácido, relacionado
con el estado de carga de una batería de acumulación para la
formación de capas de ácido en el electrolito de la batería de
acumulación.
Resulta necesario determinar o pronosticar el
estado actual de una batería electroquímica de acumulación, por
ejemplo, el estado de carga o la capacidad de carga de corriente
elevada.
Para la capacidad, por ejemplo, de una batería
de arranque de arrancar un vehículo de motor con un motor de
combustión, resulta determinante el estado de carga y el estado de
envejecimiento o la pérdida evidente de capacidad de la batería, ya
que se limita la intensidad de corriente extraíble de la batería de
arranque o su potencia suministrada. Tiene especial importancia la
determinación del estado de carga o la capacidad de arranque de una
batería de arranque en los casos, en los que existe, por ejemplo, un
funcionamiento intermitente del motor, ya que en los momentos de
inactividad del motor, la red a bordo del vehículo se sigue operando
con sus dispositivos consumidores y, sin embargo, el generador no
produce ninguna corriente. La supervisión del estado de carga y de
la capacidad de arranque de la batería de acumulación tiene que
garantizar en esos casos que el contenido de energía de la batería
de acumulación siga siendo siempre suficiente para arrancar el
motor.
Para medir el estado de carga de baterías de
acumulación se conocen los más diversos procedimientos. Se usan,
por ejemplo, equipos integrables de medición (contador de
amperios-hora), en los que se tiene en cuenta la
corriente de carga, dado el caso, mediante la evaluación con un
factor fijo de carga. Dado que la capacidad útil de una batería de
acumulación depende en gran medida de la magnitud de la corriente de
descarga y de la temperatura, con estos procedi-
mientos tampoco se puede obtener ninguna información satisfactoria sobre la capacidad útil, extraíble aún de la batería.
mientos tampoco se puede obtener ninguna información satisfactoria sobre la capacidad útil, extraíble aún de la batería.
Del documento DE2242510C1 se conoce, por
ejemplo, cómo evaluar la corriente de carga con un factor
dependiente de la temperatura y del propio estado de carga de la
batería en un procedimiento para medir el estado de carga.
En el documento DE4007883A1 se describe un
procedimiento, en el que la capacidad de arranque de una batería de
acumulación se determina mediante la medición de la tensión de los
bornes de la batería y de la temperatura de la batería y mediante
la comparación con un haz de curvas del estado de carga, válido para
el tipo de batería a comprobar.
Del documento DE19543874A1 se puede extraer un
procedimiento de cálculo para la curva característica de descarga y
la medición de la capacidad restante de una batería de acumulación,
en el que se mide, asimismo, la corriente, la tensión y la
temperatura, realizándose la aproximación de la curva característica
de descarga mediante una función matemática con superficie
curvada.
En el documento DE3901680C1 se describe un
procedimiento para supervisar la capacidad de arranque en frío de
una batería de arranque, en el que la batería de arranque se expone
temporalmente a una carga mediante una resistencia. Se mide la
tensión descendiente en la resistencia y a partir de esto se
determina en comparación con valores empíricos si la capacidad de
arranque en frío de la batería de arranque es suficiente aún. Para
exponer la batería de arranque a una carga, se usa aquí el proceso
de arranque.
Del documento DE4339568A1 se puede extraer
también un procedimiento para determinar el estado de carga de una
batería de arranque de vehículo de motor, en el que se mide la
corriente de la batería y la tensión de reposo y a partir de éstas
se deduce el estado de carga. En este caso se tiene en cuenta
también adicionalmente la temperatura de la batería. Las corrientes
de carga, medidas durante distintos espacios de tiempo, se comparan
entre sí y a partir de esto se determina una capacidad restante.
En el documento DE19847648A1 se describe un
procedimiento para determinar una relación entre la tensión de
reposo y el estado de carga de una batería de acumulación para
estimar la capacidad de acumulación. A partir de la relación de la
diferencia de la tensión de reposo con la cantidad de corriente
transformada durante la fase de exposición a carga se determina un
índice de la capacidad del ácido del electrolito de la batería de
acumulación. En este caso se aprovecha que la tensión de reposo
asciende aproximadamente de forma lineal con el estado de carga en
los intervalos más altos del estado de carga, relevantes para la
práctica.
El problema en la determinación del estado de
una batería electroquímica de acumulación mediante el procedimiento
conocido previamente es que no se tienen en cuenta todos los
factores relevantes de desgaste, sobre todo, cuando existe una
formación de capas de ácido.
En el caso de un acumulador de plomo, el
electrolito se compone de ácido sulfúrico diluido, es decir, una
solución de H_{2}SO_{4} en agua. En el estado de carga completa
se trata típicamente de una solución de aproximadamente 4 a 5
moles. En la reacción de descarga, en correspondencia con la
ecuación de reacción
- Electrodo
positivo:
\;
PbO_{2} + H_{2}SO_{4} + 2H^{+} + 2e^{-}\;
\rightarrow\;
PbSO_{4} + 2H_{2}O
- Electrodo
negativo:
\;
PbO_{2} + H_{2}SO_{4}\;
\rightarrow\;
Pb + 2H^{+} + 2e^{-}
se consume en el electrolito
H_{2}SO_{4} en ambos electrodos y se forma además H_{2}O de un
electrodo positivo. De este modo desciende durante la descarga la
concentración y la densidad específica del electrolito, mientras
que ésta asciende nuevamente en la reacción de carga desarrollada a
la
inversa.
Si en la reacción de carga, el ácido sulfúrico
formado tiene la posibilidad de una convección en el campo
gravitacional de la tierra, éste tiende a caer en estrías hacia el
fondo del recipiente de celda de las celdas del acumulador de
plomo. Por tanto, en la zona inferior del respectivo recipiente de
celda existe un electrolito con una concentración más alta que en
la zona superior del recipiente de celda. Este estado se identifica
como formación de capas de ácido en el caso del acumulador de
plomo.
Dado que la concentración del electrolito
influye generalmente tanto en la reacción de carga/descarga como en
las reacciones parásitas, por ejemplo, la producción de gas, la
corrosión, etc., una formación de capas de ácido provoca una
desigualdad en el estado de la celda.
El documento JP11103505A da a conocer un
procedimiento para determinar el estado de carga de una batería
mediante la integración de una corriente de carga/descarga de la
batería y mediante la determinación de la tensión de los bornes de
la batería, si la corriente de descarga/carga es cero. La tensión
abierta de los bornes en caso de una corriente cero se usa para
determinar un segundo valor del estado de carga que se aplica para
corregir la integración de corriente del primer valor determinado
del estado de carga.
El documento EP1308738A2 da a conocer un
procedimiento para determinar el estado de carga de acumuladores
mediante la integración de las cantidades de corriente que circulan
durante la carga y descarga, así como mediante la evaluación de
valores de la tensión de reposo. Se determina la fiabilidad de los
valores del estado de carga, determinados a partir de la medición
de la tensión de reposo y de la integración de la corriente, y para
determinar el estado real de carga se aplica el valor más fiable del
estado de carga.
El documento EP1120663A2 describe asimismo un
procedimiento para determinar el estado de carga de acumuladores,
en el que se determinan valores del estado de carga en relación con
la tensión de reposo de la batería y mediante integración de la
corriente. Se calculan las variaciones de los estados de carga y
para determinar una variación del estado de carga se forman las
medias ponderadas de las variaciones del estado de carga
determinadas con métodos diferentes.
El documento US5650712A1 describe un
procedimiento para determinar el estado de carga de una batería, en
el que se determina una capacidad de descarga mediante la
integración de la corriente de la batería. A partir de esto se
determina un estado de carga dependiente de la corriente de la
batería. En éste se determina el valor del estado de carga a partir
de valores empíricos. Los dos valores del estado de carga se ponen
en correlación entre sí.
El documento DE10103848A1 describe un
procedimiento para determinar valores numéricos para la formación de
capas de ácido de una batería con ayuda de elementos de la lógica
Fuzzi. En este caso se tiene en cuenta, entre otros, la diferencia
del estado de carga de la batería en dos momentos diferentes. El
estado de carga se determina aquí mediante valores integrantes de
corriente.
Por tanto, el objetivo de la invención es crear
un procedimiento mejorado para determinar un parámetro de formación
de capas de ácido relacionado con el estado de carga de una batería
de acumulación.
El objetivo se consigue según la invención
mediante los pasos de la reivindicación 1. En las reivindicaciones
subordinadas se describen formas ventajosas de realización.
El procedimiento se basa en el conocimiento
sorprendente de que factores de desgaste, especialmente una
formación de capas de ácido, influyen de forma diferente en
distintos procedimientos para determinar el valor del estado de
carga, de modo que para distintos procedimientos se obtienen
variaciones diferentes del estado de carga. Los factores de
desgaste se tienen en cuenta de conjunto al determinarse un valor
mejorado del estado de carga, si éste se determina en dependencia
de las dos variaciones del estado de carga, determinadas mediante un
primer y un segundo procedimiento.
Para determinar una formación de capas de ácido
en el electrolito se evalúa la dependencia del estado de carga de
una batería de acumulación de la diferencia entre la primera
variación del estado de carga, relacionada con la tensión de la
batería de acumulación, y la segunda variación del estado de carga,
relacionada con el flujo de corriente, deduciéndose, por ejemplo,
la existencia de una formación de capas de ácido si en caso de una
descarga neta, la primera variación del estado de carga es mayor que
la segunda variación del estado de carga o si en caso de una carga
neta, la primera variación del estado de carga es menor que la
segunda variación del estado de carga.
Al existir una formación de capas de ácido en la
batería de acumulación se puede observar en caso de la señal de
tensión de la batería para determinar el estado de carga una
reducción del estado de carga más fuerte que la que se obtiene a
partir del balance de la carga, aplicado como segundo procedimiento
para determinar el estado de carga, si entre el primer y el segundo
momento de funcionamiento se ha realizado una descarga neta. En
caso de que entre el primer y el segundo momento de funcionamiento
exista una carga neta, se observa al determinarse el estado de
carga con ayuda de la tensión de la batería de acumulación un
aumento del estado de carga más fuerte que el que se obtiene a
partir del balance de la carga.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Por tanto, la tensión de la batería de
acumulación y especialmente la tensión de reposo se usan para
determinar los primeros valores del estado de carga. Para
determinar el segundo valor del estado de carga se usa el flujo de
corriente, haciéndose preferentemente el balance de la corriente,
que circuló entre el primer momento de funcionamiento y el segundo
momento de funcionamiento, como cantidad transformada de carga.
A partir de los motivos mencionados arriba
resulta ventajoso aquí determinar el parámetro, relacionado con el
estado de carga, en dependencia de si en el espacio de tiempo entre
el primer momento de funcionamiento y el segundo momento de
funcionamiento se ha realizado una descarga neta o carga neta de la
batería de acumulación.
A partir de las primeras y las segundas
variaciones del estado de carga se puede determinar a continuación
un parámetro mejorado de la formación de capas de ácido o el valor
del estado de carga, ponderándose en mayor medida el valor
individual más fiable. Por tanto, el parámetro de la formación de
capas de ácido o el valor del estado de carga se puede determinar,
por ejemplo, en dependencia de qué valor absoluto de la primera
variación del estado de carga y de la segunda variación del estado
de carga es mayor.
En caso de una descarga neta en el espacio de
tiempo entre el primer momento de funcionamiento y el segundo
momento de funcionamiento es ventajoso aplicar de forma
sobreponderada el valor del estado de carga, determinado en el
segundo momento de funcionamiento y relacionado con el flujo de
corriente de la batería de acumulación, para determinar el
parámetro de la formación de capas de ácido o el estado de carga, si
la primera variación del estado de carga es una variación del
estado de carga relacionada con la tensión.
En caso de una descarga, las primeras y las
segundas variaciones del estado de carga, relacionadas con el
primer y el segundo parámetro, son menores que cero. Si el retroceso
de la primera variación del estado de carga, determinada mediante
la tensión, es mayor que el retroceso de la variación del estado de
carga, relacionada con el flujo de corriente, se puede deducir la
existencia de una formación de capas de ácido en el primer momento
de funcionamiento y su eliminación parcial hasta el segundo momento
de funcionamiento. Para la determinación de un valor mejorado del
estado de carga se aplica en gran medida a continuación el valor del
estado de carga, determinado en el segundo momento de
funcionamiento y relacionado con el flujo de corriente, ya que
después de finalizar la descarga es menor la formación de capas de
ácido y el valor del estado de carga en el segundo momento de
funcionamiento es más fiable que el estado de carga en el primer
momento de funcionamiento. En caso contrario, para determinar un
valor mejorado del estado de carga en el segundo momento de
funcionamiento no se aplica en gran medida el primer valor del
estado de carga, relacionado con el flujo de la corriente, en el
segundo momento de funcionamiento, ya que no se deduce la existencia
de una formación de capas de ácido.
En caso de una carga neta entre el primer y el
segundo momento de funcionamiento se deduce la existencia de una
formación de capas de ácido en el primer momento de funcionamiento y
su eliminación parcial hasta el segundo momento de funcionamiento,
si el aumento del primer estado de carga, relacionado con la
tensión, es mayor que el aumento del estado de carga relacionado
con el flujo de corriente. Para la determinación del valor mejorado
del estado de carga en el segundo momento de funcionamiento se
aplica a continuación en gran medida el primer valor del estado de
carga, relacionado con la tensión, en el segundo momento de
funcionamiento, ya que después de finalizar la carga es menor la
formación de capas de ácido y, por tanto, el primer valor del
estado de carga, relacionado con la tensión, en el segundo momento
de funcionamiento es más fiable que el valor correspondiente del
estado de carga en el primer momento de funcionamiento.
En caso contrario, no se deduce la existencia de
una formación de capas de ácido y para la determinación del valor
mejorado del estado de carga en el segundo momento de funcionamiento
no se aplica en gran medida el primer valor del estado de carga,
relacionado con la tensión, en el segundo momento de
funcionamiento.
Para comparar la relación entre la primera
variación del estado de carga y la segunda variación del estado de
carga es ventajoso comparar la diferencia entre la primera y la
segunda variación del estado de carga con un valor umbral fijado
que no tiene que ser necesariamente igual a cero. Ha resultado ser
ventajoso si el valor umbral se encuentra en el intervalo de 1 a
10% del valor máximo posible del estado de carga.
Para determinar los valores del estado de carga,
relacionados con el flujo de carga, es ventajoso asimismo tener en
cuenta sólo cantidades de carga y/o cantidades de descarga que
superen un valor mínimo fijado. Este valor mínimo fijado debería
encontrarse también preferentemente en el intervalo de 1 a 10% del
valor máximo posible del estado de carga.
Los valores del estado de carga y/o los valores
de la capacidad de acumulación, determinados posteriormente, se
pueden corregir mediante la diferencia determinada con anterioridad
entre la primera y la segunda variación del estado de carga,
especialmente mediante la sustracción de la diferencia de valores
posteriores del estado de carga o valores de la capacidad de
acumulación. En este caso es ventajoso realizar la corrección de los
valores del estado de carga, determinados posteriormente, o la
sustracción del producto de la diferencia de la capacidad nominal
de valores posteriores de la capacidad de acumulación con la
diferencia máxima respectivamente de una cantidad de diferencias.
Sin embargo, también se puede realizar una corrección de los valores
del estado de carga o los valores de la capacidad de acumulación,
determinados posteriormente, mediante una cantidad de diferencias
entre la primera y la segunda variación del estado de carga,
especialmente mediante la sustracción de la suma de todas las
diferencias determinadas de valores posteriores del estado de carga
o la sustracción del producto de la diferencia con la capacidad
nominal de valores posteriores de capacidad de acumulación. Con
esto se crea un valor de calibración, mediante el que se compensan
distorsiones incluso en aquellos estados que no se manifiestan
debido a la influencia de la tensión de los bornes, especialmente
distorsiones que se derivan de la formación de capas de ácido y que
son aproximadamente iguales durante el siguiente tiempo de
funcionamiento.
Ha resultado ser ventajoso también si el
parámetro relacionado con el estado de carga se determina en
dependencia de las primeras y las segundas variaciones del estado
de carga sólo cuando en dos intervalos diferentes de tiempo con un
primer momento y un segundo momento de funcionamiento
respectivamente se ha realizado tanto una carga neta en un
intervalo de tiempo como una descarga neta en el otro intervalo de
tiempo. Se ha demostrado que al existir una formación de capas de
ácido, la línea característica de la primera variación del estado
de carga discurre como función de la segunda variación del estado de
carga en caso de una descarga neta más inclinada que en caso de una
carga neta. Por tanto, se puede deducir la existencia de una
formación de capas de ácido si la relación de descarga entre la
primera y la segunda variación del estado de carga en el intervalo
de tiempo, en el que se ha realizado la descarga neta, es mayor que
la relación de carga entre la primera y la segunda variación del
estado de carga en el otro intervalo de tiempo, en el que se ha
realizado una carga neta.
El proceso de carga de la batería de acumulación
se puede controlar mediante la aplicación del procedimiento
descrito arriba en dependencia del parámetro determinado del estado
mejorado de carga y/o de las primeras y las segundas variaciones
del estado de carga. El procedimiento para determinar un parámetro
relacionado con el estado de carga, así como los valores obtenidos
aquí, especialmente el valor mejorado del estado de carga y/o las
primeras y las segundas variaciones del estado de carga, se pueden
combinar con otros procedimientos para determinar o pronosticar el
estado o el comportamiento de un acumulador de energía.
La invención se explica detalladamente a
continuación con ayuda de los dibujos adjuntos. Muestran:
Fig. 1 diagrama del desarrollo de la tensión
de reposo de una batería de acumulación en dependencia de la
densidad del ácido de un acumulador de plomo con seis celdas
conectadas en serie,
Fig. 2 diagrama de la relación entre la
variación de un primer valor SOC_{1} del estado de carga en
relación con la variación del segundo valor SOC_{2} del estado de
carga en caso de una descarga y una variación aproximadamente
igual,
Fig. 3 diagrama con una fuerte variación del
primer valor del estado de carga en comparación con la variación
del segundo valor del estado de carga en caso de una descarga,
Fig. 4 diagrama de la variación de un primer
valor del estado de carga en comparación con la variación de un
segundo valor del estado de carga en caso de una carga neta y una
variación aproximadamente igual y
Fig. 5 diagrama de una variación más fuerte
del primer valor del estado de carga en comparación con la
variación del segundo valor del estado de carga en caso de una carga
neta.
La tensión de reposo de un acumulador depende de
la actividad electroquímica y, por tanto, de la concentración de
los componentes participantes. En caso de un acumulador de plomo, la
tensión de reposo asciende, debido a las relaciones
electroquímicas, de forma extremadamente monótona con la
concentración de ácido, según el esquema de la figura 1. Si la
concentración de ácido no es homogénea, como en el ejemplo
representado, se regula en los polos de la celda un potencial de
mezcla que representa una media ponderada de los potenciales
existentes en los distintos puntos de la reacción. En el caso de un
acumulador de plomo, este potencial de mezcla se domina desde el
punto con la concentración máxima de ácido, es decir, a partir de la
tensión en el polo se puede deducir la concentración máxima en la
zona electroquímica activa de la celda.
La subida por celda individual es, por ejemplo,
aproximadamente \frac{9,2 mV}{0,01 g/ml} y por bloque de 12
voltios de un acumulador de plomo, aproximadamente \frac{55
mV}{0,01 g/ml}.
En acumuladores con electrolitos fijos, los
llamados acumuladores cerrados, en los que el electrolito está
inmovilizado, por ejemplo, en un material no tejido de fibra de
vidrio o en un gel, por el contrario, se suprime la convección del
electrolito o ésta se reduce al menos en gran medida, de modo que
estos fenómenos tratados aquí se ven menos afectados o no se ven
afectados en lo absoluto.
En el procedimiento, según la invención, para
determinar el estado de carga de una batería de acumulación se hace
uso del conocimiento de que sobre procedimientos diferentes para
determinar el estado de carga se influye de un modo diferente en
cada caso. En especial, la influencia ejercida sobre procedimientos,
que usan la señal de la tensión de la batería de acumulación para
determinar el estado de carga, es diferente a la que actúa sobre
los procedimientos que evalúan el flujo de carga.
En este caso se ha demostrado sorprendentemente
que la desviación discurre de un modo diferente en dependencia de
si entre dos momentos de funcionamiento ha tenido lugar en suma una
carga neta o una descarga neta. Si existe una descarga neta, la
señal de tensión de la batería para determinar un primer valor
SOC_{1} del estado de carga, relacionado con ésta, registra una
reducción más fuerte \DeltaSOC_{1} del valor SOC_{1} del
estado de carga que la que se obtiene al determinarse el segundo
valor SOC_{2} del estado de carga, relacionado con el balance de
la carga.
Si existe, por el contrario, una carga neta, la
señal de tensión de la batería de acumulación para determinar el
primer valor SOC_{1} del estado de carga, relacionado con ésta,
registra un aumento menos fuerte \DeltaSOC_{1} del primer valor
SOC_{1} del estado de carga. Éste es en determinadas
circunstancias más débil que el aumento \DeltaSOC_{2}.
Al aprovecharse este comportamiento diferente se
puede determinar un valor mejorado SOC del estado de carga que
pondera en mayor medida el valor individual más fiable. Esto se
explica detalladamente con ayuda de las figuras 2 a 5.
En la figura 2 se puede observar un diagrama, en
el que está registrado un primer valor SOC_{1} del estado de
carga, relacionado especialmente con la tensión de la batería de
acumulación, en el intervalo de valores de 0 a 100% mediante un
segundo desarrollo del valor SOC_{2} del estado de carga que está
relacionado especialmente con el flujo de corriente. En caso de una
descarga entre el momento t_{A} y el momento t_{B} se puede
observar una reducción del primer estado \DeltaSOC_{1} de carga
en el orden de magnitud de la reducción del segundo estado
\DeltaSOC_{2} de carga. Por tanto, las variaciones son
proporcionalmente comparables. A continuación no se realiza ninguna
ponderación preferida de los primeros y los segundos valores
SOC_{1}, SOC_{2} del estado de carga en el primer y/o el
segundo momento t_{A}, t_{B} de funcionamiento para determinar
el estado SOC de carga.
En la figura 3 se puede observar, por el
contrario, el caso de la descarga neta, en el que la variación del
primer valor \DeltaSOC_{1} del estado de carga es
proporcionalmente mayor que la variación del segundo valor
\DeltaSOC_{2} del estado de carga entre el primer y el segundo
momento t_{A} y t_{B} de funcionamiento. El desarrollo de la
curva del primer valor SOC_{1} del estado de carga, registrado
mediante el segundo valor SOC_{2} del estado de carga, es
correspondientemente más inclinado, por ejemplo, debido a una
formación de capas de ácido. En este caso, el estado SOC de carga
de la batería de acumulación se determina preferentemente mediante
la ponderación excesiva del segundo valor SOC_{2} del estado de
carga especialmente en el segundo momento t_{B} de
funcionamiento.
En la figura 4 se puede observar el caso de la
carga neta, cuando el aumento del primer valor \DeltaSOC_{1}
del estado de carga está proporcionalmente en el orden de magnitud
del aumento del segundo valor \DeltaSOC_{2} del estado de carga
entre el primer momento t_{A} de funcionamiento y el segundo
momento t_{B} de funcionamiento. A continuación no se tiene en
cuenta a su vez preferentemente el primer o el segundo valor
SOC_{1} y SOC_{2} del estado de carga para determinar el estado
SOC de carga.
Según el esquema de la figura 5 para el caso de
la carga neta, se aplica, por el contrario, en gran medida el
primer valor SOC_{1} del estado de carga en el segundo momento
t_{B} de funcionamiento para determinar el estado SOC de carga,
cuando la variación del primer valor \DeltaSOC_{1} del estado de
carga es proporcionalmente mayor que la variación del segundo valor
\DeltaSOC_{2} del estado de carga.
Se puede determinar también un valor Q_{S} de
pérdida de capacidad que se deduce de todos los valores SOC del
estado de carga, determinados en el futuro, para tener en cuenta una
distorsión, incluso en aquellos estados, en los que ésta no se
manifiesta debido a la influencia de la tensión de los bornes.
El efecto usado para determinar un valor
mejorado SOC del estado de carga se puede explicar de la siguiente
forma con ayuda del ejemplo de la formación de capas de ácido.
En caso de una formación de capas de ácido, la
densidad elevada del ácido en la zona inferior de la batería de
acumulación es determinante para la tensión de los bornes. En este
caso se realiza una descarga preferentemente abajo en la zona de la
alta densidad del ácido. De este modo, una descarga con una
conversión \DeltaQ de la carga reduce la densidad local del ácido
principalmente en la zona inferior y, por tanto, la tensión U_{0}
de reposo de forma relativamente más fuerte que en caso de que la
descarga discurriera homogéneamente por encima de la altura
constructiva de la batería de acumulación.
Aquí se aprovecha la discrepancia entre la
variación comparativamente fuerte de la tensión medida de los bornes
en una conversión dada \DeltaQ de la carga en caso de una
descarga.
Si existe una formación de capas de ácido, se
realiza una carga preferentemente en el centro y en la zona
superior de la batería de acumulación, en la que existe una densidad
menor del ácido. De este modo, una carga con una conversión
\DeltaQ de la carga aumenta aquí la densidad local del ácido más
fuertemente que en caso de que la descarga discurriera
homogéneamente por encima de la altura constructiva. Como la
densidad del ácido en el centro y en la zona superior no determina,
sin embargo, la tensión de reposo, ésta permanece invariable a
pesar de la carga. La variación es al menos proporcionalmente menor
que la observada en caso de una descarga.
Aquí se aprovecha la discrepancia entre la
variación comparativamente pequeña de la tensión medida de los
bornes en una conversión dada \DeltaQ de la carga de una
carga.
Claims (20)
1. Procedimiento para determinar un parámetro
de formación de capas de ácido, relacionado con el estado (SOC) de
carga de una batería de acumulación, para la formación de capas de
ácido en el electrolito de la batería de acumulación con los
pasos:
- determinación de un primer valor
(SOC_{1}) del estado de carga, relacionado con la tensión de la
batería de acumulación, para un primer momento (t_{A}) de
funcionamiento y un segundo momento (t_{B}) de funcionamiento
respectivamente,
- determinación de un segundo valor
(SOC_{2}) del estado de carga, relacionado con el flujo de
corriente de la batería de acumulación, para un primer momento
(t_{A}) de funcionamiento y un segundo momento (t_{B}) de
funcionamiento respectivamente,
- determinación de una primera variación
(\DeltaSOC_{1}) del estado de carga del primer valor (SOC_{1})
del estado de carga del primer al segundo momento (t_{A},
t_{B}) de funcionamiento,
- determinación de una segunda variación
(\DeltaSOC_{2}) del estado de carga del segundo valor
(SOC_{2}) del estado de carga del primer al segundo momento
(t_{A}, t_{B}) de funcionamiento,
caracterizado por
- la determinación de la diferencia
(\Delta\DeltaSOC) entre la primera variación (\DeltaSOC_{1})
del estado de carga y la segunda variación (\DeltaSOC_{2}) del
estado de carga y
- la determinación del parámetro de la
formación de capas de ácido en dependencia de la diferencia
determinada.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el primer valor (SOC_{1}) del estado
de carga está relacionado con la tensión (U_{00}) de reposo de la
batería de acumulación.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó
2, caracterizado por la determinación del segundo valor
(SOC_{2}) del estado de carga mediante el balance de la
corriente, que circuló entre el primer momento (t_{A}) de
funcionamiento y el segundo momento (t_{B}) de funcionamiento,
como cantidad transformada (\DeltaQ) de carga.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
parámetro de la formación de capas de ácido, relacionado con el
estado (SOC) de carga, se determina también en dependencia de si en
el espacio de tiempo entre el primer momento (t_{A}) de
funcionamiento y el segundo momento (t_{B}) de funcionamiento se
ha realizado una descarga neta o carga neta de la batería de
acumulación.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
parámetro de la formación de capas de ácido, relacionado con el
estado (SOC) de carga, se determina en dependencia de qué valor
absoluto de la primera variación (\DeltaSOC_{1}) del estado de
carga y de la segunda variación (\DeltaSOC_{2}) del estado de
carga es mayor.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en caso de
una descarga neta en el espacio de tiempo entre el primero momento
(t_{A}) de funcionamiento y el segundo momento (t_{B}) de
funcionamiento se aplica de forma sobreponderada el segundo valor
(SOC_{2}) del estado de carga, determinado en el segundo momento
(t_{B}) de funcionamiento y relacionado con el flujo de corriente
de la batería de acumulación, para determinar el parámetro de la
formación de capas de ácido, relacionado con el estado (SOC) de
carga, si la primera variación (\DeltaSOC_{1}) del estado de
carga es proporcionalmente menor que una segunda variación
(\DeltaSOC_{2}) del estado de carga relacionada con el flujo de
corriente.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en caso de
una carga neta en el espacio de tiempo entre el primer momento
(t_{A}) de funcionamiento y el segundo momento (t_{B}) de
funcionamiento se aplica de forma sobreponderada el primer valor
(SOC_{1}) del estado de carga, determinado en el segundo momento
(t_{B}) de funcionamiento y relacionado con la tensión de la
corriente de la batería de acumulación, para determinar el
parámetro de la formación de capas de ácido, relacionado con el
estado (SOC) de carga, si la primera variación (\DeltaSOC_{1})
del estado de carga es proporcionalmente menor que una segunda
variación (\DeltaSOC_{2}) del estado de carga relacionada con el
flujo de corriente.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque se deduce una formación de capas de
ácido, si en caso de una descarga neta, la primera variación
(\DeltaSOC_{1}) del estado de carga es mayor que la segunda
variación (\DeltaSOC_{2}) del estado de carga.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se deduce
una formación de capas de ácido, si en caso de una carga neta, la
primera variación (\DeltaSOC_{1}) del estado de carga es menor
que la segunda variación (\DeltaSOC_{2}) del estado de
carga.
\newpage
10. Procedimiento según la reivindicación 5 a
9, caracterizado porque para comparar la relación entre la
primera variación (\DeltaSOC_{1}) del estado de carga y la
segunda variación (\DeltaSOC_{2}) del estado de carga se
compara la diferencia (\Delta\DeltaSOC) entre la primera y la
segunda variación (\DeltaSOC_{1} - \DeltaSOC_{2}) del estado
de carga con un valor umbral fijado.
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque el valor umbral se encuentra en el
intervalo de 1 a 10% del valor máximo posible (SOC) del estado de
carga.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque para
determinar los valores (SOC_{2}) del estado de carga,
relacionados con el flujo (\DeltaQ) de carga, se tienen en cuenta
sólo cantidades de carga y/o cantidades de descarga que superan un
valor mínimo fijado.
13. Procedimiento según la reivindicación 12,
caracterizado porque el valor mínimo se encuentra en el
intervalo de 1 a 10% del valor máximo posible (SOC) del estado de
carga.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por la corrección
de valores (SOC) del estado de carga o valores (Q) de la capacidad
de acumulación, determinados posteriormente, mediante la diferencia
(\Delta\DeltaSOC), determinada con anterioridad, entre la
primera y la segunda variación (\DeltaSOC_{1} -
\DeltaSOC_{2}) del estado de carga, especialmente mediante la
sustracción de la diferencia (\Delta\DeltaSOC) de valores
posteriores (SOC) del estado de carga o mediante la sustracción del
producto de la diferencia (\Delta\DeltaSOC) con la capacidad
nominal de la batería de acumulación de valores posteriores (Q) de
la capacidad de acumulación.
15. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado por la corrección de los valores (SOC) del
estado de carga o los valores (Q) de la capacidad de acumulación,
determinados posteriormente, con la diferencia máxima
respectivamente (\Delta\DeltaSOC_{máx.}) de una cantidad de
diferencias (\Delta\DeltaSOC).
16. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado por la corrección de los valores (SOC) del
estado de carga o los valores (Q) de la capacidad de acumulación,
determinados posteriormente, mediante una cantidad de diferencias
(\Delta\DeltaSOC) entre la primera y la segunda variación
(\DeltaSOC_{1} - \DeltaSOC_{2}) del estado de carga,
especialmente mediante la sustracción de la suma de todas las
diferencias determinadas (\Delta\DeltaSOC) de valores
posteriores (SOC) del estado de carga o mediante la sustracción del
producto de la diferencia (\Delta\DeltaSOC) con la capacidad
nominal de la batería de acumulación de valores posteriores (Q) de
la capacidad de acumulación.
17. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por la
determinación del parámetro de la formación de capas de ácido,
relacionado con el estado (SOC) de carga, en dependencia de las
primeras y las segundas variaciones (\DeltaSOC_{1},
\DeltaSOC_{2}) del estado de carga sólo cuando en dos intervalos
diferentes (\Deltat_{1}, \Deltat_{2}) de tiempo con un
primer momento y un segundo momento (t_{A}, t_{B}) de
funcionamiento respectivamente se ha realizado una descarga neta y
una carga neta, deduciéndose una formación de capas de ácido si la
relación de descarga (E = l\DeltaSOC_{1}' 1:1
\DeltaSOC_{2}'1) entre la primera y la segunda variación
(\DeltaSOC_{1}', \DeltaSOC_{2}') del estado de carga en el
intervalo (\Deltat_{1}) de tiempo, en el que se ha realizado la
descarga neta, es mayor que la relación de carga (VL =
1\DeltaSOC_{1}'' 1:1 \DeltaSOC_{2}''1) entre la primera y la
segunda variación del estado de carga (\Deltat_{2}), en el que
se ha realizado una carga neta.
18. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque entre los dos intervalos diferentes
(\Deltat_{1}, \Deltat_{2}) de tiempo no se ha realizado
ningún flujo de carga.
19. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el control
del desarrollo de la carga de la batería de acumulación en
dependencia del parámetro determinado de formación de capas de
ácido, relacionado con el estado (SOC) de carga, y/o de las primeras
y las segundas variaciones (\DeltaSOC_{1}, \DeltaSOC_{2})
del estado de carga.
20. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la batería
de acumulación es un acumulador de plomo.
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