ES2290794T3 - Procedimiento para determinar al menos un parametro caracteristico para el estado de un acumulador electroquimico. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para determinar al menos un parámetro característico para el estado de un acumulador electroquímico con los pasos: a) determinación del rendimiento de carga (deltaQ) del acumulador por unidad de tiempo (deltat); caracterizado b) por la determinación de un primer índice (KS) para describir la estratificación de la concentración del electrolito en el acumulador, partiendo de un valor inicial (KS0) definido del primer índice (KS) para un acumulador nuevo y un segundo índice (KL) para describir la estratificación del estado de carga (SOC) en el acumulador partiendo de un valor inicial (KL0) definido del segundo índice (KL) para un acumulador nuevo, durante el funcionamiento del acumulador, c) porque para cada unidad de tiempo (deltat) a partir del estado actual del acumulador, que está caracterizada por el estado de carga de los electrodos, la concentración del electrolito en el acumulador y el primer y el segundo índice (KS, KL), se adaptan el primer índice (KS) y el segundo índice (KL) en función del rendimiento de carga (deltaQ) y se determina al menos un parámetro característico a partir del primer y del segundo índice (KS, KL).
Description
Procedimiento para determinar al menos un
parámetro característico para el estado de un acumulador
electroquímico.
La invención se refiere a un procedimiento para
determinar al menos un parámetro característico para el estado de
un acumulador electroquímico con el paso:
a) determinación del rendimiento de carga
\DeltaQ del acumulador por unidad de tiempo \Deltat.
Asimismo, la invención se refiere a un
dispositivo de vigilancia para un acumulador con una unidad para
determinar el rendimiento de carga del acumulador y con medios de
evaluación.
El desgaste de acumuladores se puede determinar
de tal forma que a partir del historial de funcionamiento se saquen
conclusiones sobre un estado o un comportamiento del acumulador. Sin
embargo, también es posible sacar conclusiones sobre un estado o un
comportamiento del acumulador a partir de resultados de
medición.
Por el documento DE19540827C1 se conoce un
procedimiento para determinar el envejecimiento, en el que un campo
característica del envejecimiento de la batería se evalúa como
magnitud de influencia en el envejecimiento de la batería en
función de la cantidad de descarga por ciclo de descarga. En el
procedimiento se tienen en cuenta las magnitudes de influencia
"descarga" y "profundidad de descarga", recurriendo al
volumen de descarga de la carga para determinar el
envejecimiento.
Asimismo, en la patente estadounidense 6.103.408
se describe un reloj de envejecimiento, cuya frecuencia se varía
como función de al menos un valor característico del acumulador. Por
ejemplo, la frecuencia del reloj de envejecimiento puede elevarse a
medida que aumentan la temperatura del electrolito y la desviación
de la tensión de bornes de la tensión de reposo.
Para medir el estado de carga y determinar el
comportamiento de carga de acumuladores se conocen los
procedimientos más diversos. Así, por ejemplo, se usan aparatos de
medición integrados (contadores de Ah), siendo considerada la
corriente de carga, dado el caso, mediante la valoración con un
factor de carga fijo. Dado que la capacidad útil de un acumulador
depende fuertemente del tamaño de la corriente de descarga y de la
temperatura, este tipo de procedimiento tampoco sirven para lograr
una determinación satisfactoria de la capacidad útil que aún quede
en la batería.
Por el documento DE2242510C1, por ejemplo, se
conoce valorar en un procedimiento para medir el estado de carga la
corriente de carga con un factor que depende de la temperatura y del
estado de carga de la batería misma.
En el documento DE4007883A1 se describe un
procedimiento en el que la capacidad de arranque de un acumulador
se determina mediante la medición de la tensión de los bornes de la
batería y la temperatura de la batería y la comparación con un haz
de curvas de estado de carga válidas para el tipo de batería que se
ha de comprobar.
En el documento DE19543874A1 se describe un
procedimiento de cálculo para la característica de descarga y la
medición de la capacidad residual de un acumulador, en el que
también se miden la corriente, la tensión y la temperatura,
aproximándose la característica de descarga mediante una función
matemática con superficie curvada.
En el documento DE3901680C1 se describe un
procedimiento para vigilar la capacidad de arranque en frío de una
batería de arranque, en el que la batería de arranque es cargada
temporalmente con una resistencia. Se mide la tensión decreciente
en la resistencia y mediante la comparación con valores empíricos se
determina si la capacidad de arranque en frío de la batería de
arranque aún es suficiente. Para cargar la batería de arranque
sirve el procedimiento de arranque.
Además, en el documento DE4339568A1 se describe
un procedimiento para determinar el estado de carga de una batería
de arranque de un automóvil, en el que se miden la corriente de la
batería y la tensión en reposo a partir de las cuales se sacan
conclusiones sobre el estado de carga. Para ello, se considera
adicionalmente también la temperatura de la batería. Las corrientes
de carga medidas durante diferentes períodos de tiempo se comparan
entre sí y a partir de ello se determina una capacidad residual.
En el documento DE19847648A1 se describe un
procedimiento para aprender una relación entre la tensión en reposo
y el estado de carga de un acumulador para estimar la capacidad de
carga. A partir de la relación entre la diferencia de la tensión en
reposo y la cantidad de corriente transformada durante la fase de
carga se determina una medida para la capacidad del electrolito del
acumulador. Para ello se aprovecha que la tensión en reposo en los
intervalos de estado de carga más elevados, relevantes para la
práctica, aumenta de manera aproximadamente lineal con el estado de
carga.
El problema al determinar el estado de un
acumulador electroquímico con los procedimientos mencionados
anteriormente es que especialmente durante la descarga y la carga
de acumuladores recargables, pero también durante el almacenamiento
sin carga, se produce un desgaste, no siendo considerados todos los
factores de desgaste relevantes.
En el caso de un acumulador de plomo, el
electrolito está constituido por ácido sulfúrico diluido, es decir,
una solución de H_{2}SO_{4} en agua. Típicamente, en el estado
completamente cargado, se trata de una solución con una
concentración molar de 4 a 5. En la reacción de descarga, conforme a
la ecuación de reacción
- electrodo positivo:
- PbO_{2} + H_{2}SO_{4} + 2H^{+} + 2e^{-} -> PbSO_{4} + 2H_{2}O
- electrodo negativo:
- Pb + H_{2}SO_{4} -> Pb + 2H^{+} + 2e^{-}
en el electrolito se consume
H_{2}SO_{4} en ambos electrodos y, además, se forma H_{2}O de
un electrodo positivo. De esta forma, durante la descarga
disminuyen la concentración y la densidad específica del
electrolito, mientras que en la reacción inversa de carga vuelve a
aumentar.
Si el ácido sulfúrico originado durante la
reacción de carga tiene la posibilidad de una convección en el
campo gravitacional de la tierra, tiende a bajar en forma de estrías
al fondo del recipiente de los elementos del acumulador de plomo.
Entonces, en la zona inferior del recipiente del elemento
correspondiente existe un electrolito con una mayor concentración
que en la zona superior del recipiente del elemento. En el caso del
acumulador de plomo, este estado se llama estratificación de
ácido.
Dado que tanto la reacción de carga/descarga
como las reacciones parasitarias como, por ejemplo, la formación de
gas, la corrosión etc., generalmente, son influenciadas por la
concentración de electrolitos, una estratificación de ácido provoca
una irregularidad del estado del elemento.
En el documento DE10103848A1 se dan a conocer
procedimientos para determinar el estado de envejecimiento de una
batería, dependiendo entre otros factores de la estratificación de
ácido, aplicando algoritmos fuzzy.
Sin embargo, con los procedimientos conocidos se
evalúan sólo magnitudes de envejecimiento de desarrollo monótono y
el efecto de la estratificación de la concentración de electrolito
que puede aumentar y también volver a disminuir en determinadas
situaciones.
Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de
proporcionar un procedimiento mejorado para determinar al menos una
magnitud para el estado de un acumulador electroquímico, que tenga
en cuenta el efecto de la estratificación del electrolito.
Según la invención, este objetivo se consigue
con el procedimiento genérico mediante los pasos adicionales:
b) Determinación de un primer índice KS para
describir la estratificación de la concentración del electrolito en
el acumulador, partiendo de un valor inicial KS_{0} definido para
un acumulador nuevo y un segundo índice KL para describir la
estratificación del estado de carga SOC en el acumulador partiendo
de un valor inicial KL_{0} definido para un acumulador nuevo,
durante el funcionamiento del acumulador,
c) para cada unidad de tiempo \Deltat, a
partir del estado actual del acumulador, que está caracterizada por
el estado de carga de los electrodos, la concentración del
electrolito en el acumulador y el primer y el segundo índice KS,
KL, se adaptan el primer índice KS y el segundo índice KL en función
del rendimiento de carga \DeltaQ y se determina al menos un
parámetro característico a partir del primer y del segundo índice
KS, KL.
El procedimiento resulta especialmente apropiado
para acumuladores de plomo con electrolitos líquidos, aunque no se
limita a este tipo de acumuladores.
Por la definición de un primer y un segundo
índice, ahora es posible predecir el rendimiento de un acumulador
electroquímico, en particular la capacidad de acumulación, el estado
de carga, el comportamiento de tensión bajo carga de corrientes,
predecir el comportamiento de tensión en estado libre de carga
(cambio de carga interno) o el grado de desgaste, determinando y
valorando simplemente el rendimiento de carga para unidades de
tiempo definidas. Para ello, se utilizan el primer y el segundo
índice obtenidos KS y KL.
Para este fin, por una parte, puede utilizarse
al menos uno de los índices obtenidos para desencadenar una medida,
por ejemplo, un aviso de mantenimiento o un aviso de recambio, la
regulación de un dispositivo de carga o de una bomba o de un
dispositivo de acondicionamiento térmico. También se puede recurrir
a procedimientos conocidos que, con la ayuda del primer y segundo
índice KS y KL, pueden ampliarse ahora en una cifra de medida para
la dimensión de la estratificación del electrolito.
El aumento del primer índice con una carga neta
por unidad de tiempo y la reducción del primer índice y el aumento
simultáneo del segundo índice con una carga neta resultan adecuados
para describir el desgaste del acumulador a lo largo de la vida
útil.
Preferentemente, se distingue entre al menos dos
de las siguientes fases de funcionamiento en la adaptación del
primer y del segundo índice:
\newpage
- a)
- SIN CORRIENTE, cuando el importe del rendimiento de carga por unidad de tiempo es inferior a un valor umbral;
- b)
- DESCARGA, cuando el rendimiento de carga por unidad de tiempo es negativo y su importe es superior al valor umbral;
- c)
- CARGA, cuando el rendimiento de carga por unidad de tiempo es positivo y su importe es superior al valor umbral y no existe ninguna SOBRECARGA;
- d)
- SOBRECARGA, cuando el rendimiento de carga por unidad de tiempo es positivo y su importe es superior al valor umbral y, al mismo tiempo, el primer índice, con respecto al intervalo de valores, está próximo al valor inicial, o cuando a partir del rendimiento de carga y el estado de carga del acumulador se detecta una formación de gas que excede un valor umbral de gaseado definido.
De esta manera, se puede tener en cuenta la
diferente influencia de las fases de servicio mencionadas en la
formación y la disminución de la estratificación del electrolito en
relación con otros factores de desgaste, adaptando los índices.
Preferentemente, el valor umbral se determina
menor que la corriente de 20 horas y, especialmente, menor que la
corriente de 100 horas del acumulador.
En función de los regímenes detectados, el
primer y el segundo índice se adaptan, preferentemente, de la
siguiente manera:
En el régimen CARGA se incrementa el primer
índice. El segundo índice se incrementa, cuando el primer índice no
está cerca del valor inicial y la suma del valor para el estado de
carga y el segundo índice presenta un valor no demasiado alto
respecto al intervalo de valores. El segundo índice, en cambio, se
incrementa cuando el primer índice no está cerca del valor inicial
respecto a su intervalo de valores y cuando la suma del valor para
el estado de carga y el segundo índice presenta un valor elevado
respecto a su intervalo de valores.
De esta forma, se tiene en cuenta que en caso de
carga, habiéndose producido ya la estratificación del electrolito
en estado avanzado, se produce también una estratificación del
estado de carga. Sin embargo, la estratificación del estado de
carga vuelve a disminuir en caso de carga, cuando el valor del
estado de carga y/o el segundo índice para la estratificación del
estado de carga es relativamente grande.
En el régimen SOBRECARGA se reduce el primer
índice. El segundo índice se reduce, cuando el valor del primer
índice se encuentra en el intervalo del valor inicial, es decir,
cuando todavía apenas existe una estratificación del
electrolito.
Es que, por la formación de gas que se produce
en caso de SOBRECARGA, el electrolito se arremolina, reduciéndose
la estratificación del electrolito.
En el régimen DESCARGA se incrementa el segundo
índice para la estratificación del estado de carga, cuando el
primer índice presenta un valor muy elevado respecto a su intervalo
de valores, es decir, cuando la estratificación del electrolito es
relativamente grande. Es que, sólo entonces, se produce una
estratificación del estado de carga durante la descarga.
En el régimen DESCARGA, el primer índice se
incrementa cuando el segundo índice no está cerca del valor inicial
respecto a su intervalo de valores, y cuando el valor del estado de
carga es bajo estando reducido en el valor del segundo índice
respecto al intervalo de valores. Esto se basa en el conocimiento de
que la estratificación del electrolito aumenta durante la descarga,
cuando el valor actual del estado de carga es inferior al hasta
entonces menor valor de estado de carga desde que se alcanzara por
última vez un estado de carga plena o un estado en el que el primer
índice tenga un bajo valor respecto a su valor máximo.
En el régimen DESCARGA, el primer índice se
reduce cuando el segundo índice presenta un valor considerable
respecto a su intervalo de valores y cuando el valor del estado de
carga, reducido en el valor del segundo índice respecto al
intervalo de valores, sobrepasa un intervalo de valores mínimos, y
no es demasiado bajo. De esta forma, se tiene en cuenta que la
estratificación del electrolito vuelve a reducirse en caso de
descarga con una estratificación considerable del estado de carga o
un alto valor de estado de carga.
En el régimen SIN CORRIENTE, en el que el
acumulador se encuentra en estado de reposo, se reduce el primer
índice y se incrementa el segundo índice, es decir que en el estado
de reposo disminuye automáticamente la estratificación del
electrolito, mientras que aumenta la estratificación del estado de
carga.
La unidad de tiempo \Deltat debería ser como
máximo del orden de una constante de tiempo característica para el
tipo de acumulador para la compensación de distribuciones de la
densidad de ácido perpendicularmente respecto a los electrodos,
preferentemente dentro de un intervalo de un segundo a 30 minutos,
es decir, que la unidad de tiempo \Deltat se elige en función de
la rapidez con la que una estratificación de electrolito del
acumulador se vuelve a deshacer durante el funcionamiento normal y
el régimen normal.
Además, las unidades de tiempo \Deltat
deberían elegirse de tal forma que durante las correspondientes
unidades de tiempo \Deltat, la corriente del acumulador sea
sustancialmente constante.
Preferentemente, se fija un valor mínimo y/o un
valor máximo para el primer índice KS o el segundo índice KL. Al
limitar los valores para los primeros y segundos índices a los
valores mínimos y/o máximos fijados respectivamente, se tiene en
cuenta un estado del acumulador sin estratificación de la
concentración del electrolito, con la estratificación máxima de la
concentración del electrolito, sin estratificación del estado de
carga y con estratificación máxima del estado de carga. El valor
mínimo para el primer índice corresponde aquí a un valor que no
debe rebasarse nunca cuando no existe ninguna estratificación de la
concentración del electrolito. El valor máximo para el segundo
índice KL es un valor que nunca debe sobrepasarse durante la
estratificación máxima del estado de carga y constituye un
parámetro característico para el acumulador con una estratificación
pronunciada al máximo del estado de carga de los electrodos.
Preferentemente, el valor mínimo del primer
índice KS es el valor inicial definido del primer índice KS_{0}
para un acumulador nuevo y, preferentemente, es de cero. Lo análogo
es válido para el valor mínimo del segundo índice.
El aumento del primer índice KS para cada unidad
de tiempo \Deltat en la que se detectó una carga es,
preferentemente, proporcional o sobreproporcional al rendimiento de
carga \DeltaQ en dicha unidad de tiempo. Es decir, cuanto mayor
sea el rendimiento de carga Q en la unidad de tiempo \Deltat,
tanto mayor será el aumento. De manera correspondiente, también el
aumento del primer índice KS puede ser proporcional o
sobreproporcional al rendimiento de carga \DeltaQ/\Deltat con
la unidad de tiempo \Deltat.
Asimismo, resulta ventajoso que el aumento del
primer índice KS para cada unidad de tiempo, en la que se detectó
una carga, sea tanto más baja cuanto mayor sea el valor del primer
índice KS. De esta manera, se tiene en cuenta el efecto de que a
partir de una estratificación determinada de la concentración del
electrolito se consigue una saturación, con la que la siguiente
estratificación de la concentración del electrolito se produce más
lentamente.
Asimismo, resulta ventajoso que el primer índice
KS no se incremente con un rendimiento de carga \DeltaQ en una
unidad de tiempo \Deltat inferior a un valor límite inferior
Q_{min} fijado. De esta forma, se tiene en cuenta que el desgaste
y la estratificación de la concentración del electrolito con cargas
por debajo del valor límite inferior, característico para el tipo
de acumulador, referido al rendimiento de carga por unidad de
tiempo, no aumentan. De manera correspondiente, también el valor de
aumento puede limitarse al aumento con un valor límite superior
para el rendimiento de carga por unidad de tiempo. Es que la
estratificación de la concentración del electrolito no sigue
aumentando con unos rendimientos de carga por unidad de tiempo,
superiores al valor límite superior.
Evidentemente, es completamente equivalente, si
los primeros y segundos índices adoptan su valor máximo en el
estado inicial sin estratificación del electrolito o sin
estratificación del estado de carga, reduciéndose a medida que
aumente el desgaste, hasta adoptar un valor mínimo al alcanzar la
estratificación máxima.
El primer índice KS puede utilizarse,
preferentemente para predecir la modificación acelerada de la
tensión de reposo a consecuencia de un cambio de carga interna.
Para ello, resulta ventajoso, calcular la pendiente S de una línea
característica de la tensión de reposo a través del rendimiento de
carga para predecir el volumen de carga descargable, la
modificación de la tensión en caso de la modificación de la carga
eléctrica o la situación de tensión en caso de una carga eléctrica
absorbida, a partir de una relación predeterminada o aprendida
entre la pendiente y el primer índice. Asimismo, se puede predecir
la modificación de la tensión de reposo como función del tiempo
debido a procesos de cambio de carga interna entre zonas del
acumulador con diferentes concentraciones de ácido con una relación
predeterminada o aprendida, dependiente de la temperatura, de la
tensión de reposo y el primer índice.
Además, se puede prever un tercer índice KW que
se incremente en el régimen SOBRECARGA. Este tercer índice KW sirve
como medida para el desgaste del acumulador y sólo puede aumentar
durante cada sobrecarga, partiendo de un valor inicial, y no
disminuye, es decir que los procesos de desgaste por sobrecarga se
consideran irreversibles.
También se puede recurrir a procedimientos
conocidos que con la ayuda del primer y del segundo índice KS, KL
pueden ampliarse ahora en una cifra de medida para la dimensión de
la estratificación. El incremento del primer índice durante la
carga neta por unidad de tiempo y la disminución del primer índice y
el incremento del segundo índice durante una descarga neta son
apropiados para describir modificaciones del estado y del
comportamiento eléctrico, así como el desgaste del acumulador
durante la vida útil.
Los primeros y segundos índices KS, KL obtenidos
se utilizan para provocar una medida, por ejemplo un aviso de
mantenimiento o de recambio, la regulación de un dispositivo de
carga o de una bomba o de un dispositivo de acondicionamiento
térmico. Los índices pueden utilizarse también para predecir el
comportamiento del depósito de energía, en particular, para
predecir la capacidad de acumulación, el estado de carga, el
comportamiento de tensión bajo carga de corrientes, el
comportamiento de tensión en estado sin carga (cambio de carga
interna) o el grado de desgaste. Para ello, puede recurrirse a
procedimientos conocidos que con la ayuda de los primeros y
segundos índices KS, KL pueden ampliarse ahora en una cifra de
medida para la dimensión de la estratificación.
A continuación, la invención se describe
detalladamente con la ayuda de los dibujos adjuntos. Muestran:
La figura 1 un diagrama de flujo del
procedimiento según la invención para determinar al menos un
parámetro característico del rendimiento de un acumulador
electroquímico;
la figura 2 un diagrama de flujo del
procedimiento según la invención en el régimen SIN CORRIENTE;
la figura 3 un diagrama de flujo del
procedimiento según la invención en el régimen DESCARGA;
la figura 4 un diagrama de flujo del
procedimiento según la invención en el régimen CARGA;
la figura 5 un diagrama de flujo del
procedimiento según la invención en el régimen SOBRECARGA o
gaseado;
la figura 6 diagrama a modo de ejemplo para el
desarrollo del primer y del segundo índice de un largo régimen SIN
CORRIENTE;
la figura 7 un diagrama a modo de ejemplo para
el desarrollo de la tensión abierta de la batería durante una larga
fase del régimen "SIN CORRIENTE".
La figura 1 muestra un diagrama de flujo del
procedimiento para determinar un primer índice KS y un segundo
índice KL para valorar el rendimiento de un acumulador
electroquímico.
En un primer paso se determina una unidad de
tiempo \Deltat para el tipo de acumulador. El orden de la unidad
de tiempo \Deltat se sitúa en el intervalo de valores de la
constante de tiempo típica para la compensación de la densidad de
ácido perpendicularmente respecto a los electrodos del acumulador y
se sitúa entre 10 segundos y 30 minutos. Aunque no está
representado, resulta ventajoso que, en el transcurso del
procedimiento, la unidad de tiempo \Deltat se adapte a la
temperatura reinante en el acumulador, reduciendo la unidad de
tiempo \Deltat a medida que aumentan las temperaturas.
Además, para el tipo de acumulador se fija un
valor mínimo KS_{min} para el primer índice KS, un valor máximo
KS_{max} para el primer índice KS, un valor mínimo KL_{min} para
el segundo índice KL y un valor máximo KL_{max} para el segundo
índice KL. Los valores mínimos KS_{min} y KL_{min} se ponen,
preferentemente, a cero para limitar los índices KS, KL al valor
correspondiente para los índices KS,KL de un acumulador de energía
electroquímico nuevo. El valor máximo KS_{max} fijado para el
primer índice se fija a un valor máximo del índice KS para una
estratificación pronunciada al máximo de la concentración del
electrolito del depósito de energía electroquímico. El valor máximo
LK_{max} para el segundo índice KL se pone a un valor máximo para
el segundo índice LK, en el que existe una estratificación
pronunciada al máximo del estado de carga de los electrodos del
depósito de energía electroquímico.
Los valores mínimos y máximos pueden
determinarse, por ejemplo, con la ayuda de experimentos en
acumuladores equivalentes y definirse entonces para el tipo de
acumulador.
Antes de la primera puesta en servicio del
acumulador (que aún no presenta ninguna estratificación de la
concentración del electrolito), el primer índice KS y el segundo
índice KL se ponen a sus valores iniciales KS_{0} y KL_{0},
preferentemente al valor cero.
Durante el funcionamiento y la vida útil del
acumulador se determina preferentemente de forma continua, pero
dado el caso también en intervalos, el rendimiento de carga
\DeltaQ del acumulador por unidad de tiempo \Deltat
establecida, por ejemplo, por medición de corriente, estimación,
modelación o similar. Dado el caso, se tienen en cuenta valores
umbrales superiores e inferiores
(\DeltaQ/\Deltat)_{min} y
(\DeltaQ/\Deltat)_{max} que no deben sobrepasarse. A
partir del rendimiento de carga \DeltaQ por unidad de tiempo
\Deltat se calcula la tasa del rendimiento de carga
\DeltaQ/\Deltat. La consideración de valores umbrales
(\DeltaQ/\Deltat)_{min} y
(\DeltaQ/\Deltat)_{max} puede realizarse también con la
ayuda de la tasa del rendimiento de carga \DeltaQ/\Deltat.
En un siguiente paso se comprueba si el importe
de la tasa del rendimiento de carga es inferior a un valor límite
definido para la tasa del rendimiento de carga
(\DeltaQ/\Deltat)_{min}. El valor límite puede
definirse, por ejemplo, como corriente de 1000 horas. Si la tasa del
rendimiento de carga \DeltaQ/\Deltat es inferior al valor
límite, se detecta un estado de reposo. Opcionalmente, el estado de
reposo puede valorarse también en función de la temperatura, en
cuyo caso, a temperaturas bajas, el valor límite para la tasa del
rendimiento de carga (\DeltaQ, \Deltat)_{min},
preferentemente, se define más alto que a temperaturas más
elevadas.
Si no se detectó ningún estado de reposo, se
comprueba si el rendimiento de carga \DeltaQ es superior a cero.
Si el rendimiento de carga es superior a cero, se detecta un
funcionamiento eléctrico normal con carga neta, es decir, el
régimen CARGA.
A continuación, ha de comprobarse si existe una
SOBRECARGA, es decir si existe el criterio del gaseado. Esto puede
realizarse, por ejemplo, mediante la valoración de la tensión de
carga, la temperatura y la duración de la carga y, dado el caso,
también de la corriente de carga.
En función de los regímenes SIN CORRIENTE,
DESCARGA, SOBRECARGA Y CARGA, se adaptan el primer y el segundo
índice KS y KL y, a partir de ello se determina el rendimiento del
acumulador como función.
La figura 2 representa el procedimiento de la
adaptación de los primeros y segundos índices KS, KL en el régimen
SIN CORRIENTE. Una modificación del primer y del segundo índice KS y
KL se produce sólo si el primer índice KS es superior al valor
mínimo KS_{min} y si el segundo índice KL es inferior al valor
máximo KL_{max}.
En caso de que se detectó el estado de reposo,
tal como está dibujado en la figura 2, el valor del primer índice
actual KS_{alt} se reduce en un valor \DeltaKS, siendo limitado
el primer índice KS resultante al valor mínimo KS_{min} definido.
Además, el segundo índice KL se eleva en el valor \DeltaKL y el
segundo índice KL también se limita al valor máximo KL_{max}
definido, que no se sobrepasa nunca en caso de la estratificación
máxima del estado de carga.
La disminución \DeltaKS del primer índice y el
incremento \DeltaKL del segundo índice KL por unidad de tiempo
\Deltat por cambio de carga durante la fase de reposo es tanto más
fuerte cuanto más larga sea la unidad de tiempo \Deltat, cuanto
mayor sea el valor del primer índice KS y cuanto más elevada sea la
temperatura T.
La figura 3 representa el procedimiento para la
adaptación del primer y del segundo índice KS y KL en el régimen
DESCARGA. Si el primer índice KS es inferior o igual al valor mínimo
KS_{min} establecido y mucho menor que el valor máximo KS_{máx}
establecido, tan sólo el primer índice KS se incrementa, en una
unidad de tiempo \Deltat, en el valor \DeltaKS. Entonces, el
segundo índice KL sigue inalterado.
En caso de que el primer índice KS sea superior
al valor mínimo KS_{min}, se comprueba si aún es posible una
descarga en la zona inferior de la batería.
En el caso normal de que el acumulador pueda
seguir descargándose también en la zona inferior, el primer índice
KS se reduce en el valor \DeltaKS siendo limitada hacia abajo al
valor mínimo KS_{min} establecido. Además, el segundo índice KL
se incrementa en el valor \DeltaKL. El segundo índice KL se limita
al valor máximo KL_{max} definido que no se sobrepasa nunca en
caso de una estratificación máxima del estado de carga.
En caso de que ya no sea posible ninguna
descarga en el intervalo inferior del acumulador, el primer índice
KS se incrementa en el valor \DeltaKS y el primer índice KS se
limita al valor máximo KS_{max}. En este caso, en caso de una
descarga, se supone un aumento de la estratificación de la
concentración del electrolito. El valor del segundo índice
KL,
en cambio, se reduce en el valor \DeltaKL, siendo limitado el segundo índice KL resultante al valor mínimo KL_{min} definido.
en cambio, se reduce en el valor \DeltaKL, siendo limitado el segundo índice KL resultante al valor mínimo KL_{min} definido.
La figura 4 representa el procedimiento para la
adaptación de los primeros y segundos índices KS, KL en caso de
carga, no existiendo ninguna sobrecarga o gaseado. En caso de que el
primer índice KS sea menor o igual al valor mínimo KS_{min}
establecido, tan sólo el primer índice para la estratificación del
electrolito se incrementa en el valor DKS. Para ello, el primer
índice KS se limita al valor máximo KS_{max} establecido.
En caso contrario, se comprueba si es posible
una carga en la zona superior de la batería. Si es el caso y si,
por tanto, el acumulador puede seguir cargándose sin peligro de
sobrecarga, el segundo índice KL se incrementa en el valor
\DeltaKL. El segundo índice KL se limita al valor máximo
KL_{max} establecido, que no se sobrepasa nunca en caso de la
estratificación máxima del estado de carga. Además, también el
primer índice KS se incrementa en el valor DKS. También el primer
índice KS resultante se limita al valor máximo KS_{max} definido.
Para este caso normal de la carga, por tanto, se supone un aumento
de la estratificación de la concentración del electrolito y de la
estratificación del estado de carga de los electrodos.
En caso de que ya no sea posible ninguna carga
del acumulador, en el régimen CARGA, la estratificación del estado
carga vuelve a disminuir. Por lo tanto, el segundo índice KL se
reduce en el valor \DeltaKL y el segundo índice KL resultante se
limita al valor mínimo KL_{min} definido. El primer índice KS, en
cambio, se eleva en el valor DKS y se limita al valor máximo
KS_{max} establecido.
La figura 5 representa el procedimiento en el
régimen SOBRECARGA o gaseado. Para el caso de que exista ya una
estratificación de la concentración del electrolito, es decir, de
que el primer índice KS sea superior al valor mínimo KS_{min}
establecido, el primer índice KS se reduce en el valor DKS. Por lo
tanto, en caso de sobrecarga, en primer lugar se compensa la
estratificación del electrolito. Para ello, el primer índice KS se
limita a su vez al valor mínimo KS_{min} establecido.
Para el caso de que ya no exista ninguna
estratificación notable de la concentración del electrolito, es
decir, de que el primer índice KS esté cerca del valor mínimo
KS_{min} establecido, la estratificación del estado de carga se
compensa reduciendo el segundo índice KL en el valor \DeltaKL. A
su vez, el segundo índice KL se limita al valor mínimo KL_{min}.
Por lo tanto, el procedimiento tiene en cuenta el efecto de que una
sobrecarga compensa primero la estratificación de la concentración
del electrolito y después la estratificación del estado de
carga.
Generalmente, la reducción \DeltaKS del primer
índice KS por unidad de tiempo \Deltat debe ser tanto mayor cuanto
mayores sean el rendimiento de carga \DeltaQ y la tasa de
modificación \DeltaQ/Dt y cuanto mayores sean el valor del primer
índice KS y la temperatura t.
Asimismo, la disminución \DeltaKL del segundo
índice KL por unidad de tiempo \Deltat debe ser tanto mayor cuanto
mayores sean el rendimiento de carga \DeltaQ y la tasa de
modificación \DeltaQ/\Deltat y el valor del segundo índice KL y
cuanto mayor sea la temperatura T.
Las figuras 6 y 7 muestran diagramas ejemplares
para el desarrollo del primero y del segundo índice KS y KL, así
como de la tensión abierta de la batería durante una fase larga sin
corriente. Al principio de dicha fase en el régimen SIN CORRIENTE
existe una clara estratificación de la concentración del electrolito
en el acumulador, que es responsable de la elevada tensión de
reposo OCV. Por el cambio de carga interna se reduce el primer
índice KS, mientras que aumenta el segundo índice KL. Esto quiere
decir que la estratificación de la concentración del electrolito
disminuye, mientras que aumenta la estratificación del estado de
carga en los electrodos. Correspondientemente, cae la tensión de
reposo OCV.
Además de los primeros y segundos índices se
puede definir un tercer índice KW que se incrementa en el régimen
SOBRECARGA. El tercer índice KW sirve de medida para el desgaste del
acumulador y sólo puede aumentar partiendo de un valor inicial
KW_{min}, preferentemente KW_{min} igual a cero, y no se reduce
nunca.
A continuación, se indican ejemplos de la
utilización del primero, del segundo y del tercer índices obtenidos
KS, KL y KW.
1) Los índices obtenidos KS, KL y KW pueden
utilizarse directamente para desencadenar una medida, por ejemplo
un aviso de mantenimiento o de recambio, la regulación de un
dispositivo de carga o de una bomba o de un dispositivo de
acondicionamiento térmico etc.
- 1a)
- Se puede utilizar la comparación de uno de los índices KS, KL y KW con valores umbrales correspondientes, para invitar al usuario de la unidad conectada al acumulador, a llevar a cabo un mantenimiento. Para reducir el primer y el segundo índice KS y KL conviene, por ejemplo, una (sobre)carga selectiva. De un valor creciente del tercer índice KW puede derivarse una invitación a añadir agua al electrolito.
- 1b)
- La comparación de uno de los índices KS, KL y KW con valores umbrales correspondientes puede utilizarse para invitar al usuario a cambiar el acumulador. Esto conviene cuando un mantenimiento en el sentido del punto 1a) no es posible o no se desea o si ya se realizó en vano o repetidamente. Por ejemplo, cuando durante un período de tiempo prolongado ha existido una estratificación del estado de carga, eventualmente ya no es posible eliminarla, o bien, cuando el cambio es la alternativa más económica.
- 1c)
- El valor del primer y del segundo índice KS o KL puede utilizarse para regular el régimen de carga del acumulador. Dado que mediante una (sobre)carga es posible reducir la estratificación de la concentración del electrolito y la estratificación del estado de carga puede reducirse, o evitar que siga aumentando, conviene aumentar la tensión de carga y/o la duración de carga cuando aumentan los primeros y segundos índices KS o KL. En el caso de un automóvil, esto es posible mediante la regulación de la tensión del generador.
- 1d)
- El valor del primer y del segundo índice KS o KL puede utilizarse para regular un proceso para la mezcla del electrolito. Esto puede realizarse, por ejemplo, mediante una bomba incorporada en el acumulador, que reduzca la estratificación de la concentración del electrolito. Esto facilita también la disminución de la estratificación del estado de carga.
- 1e)
- El electrolito acuoso de un acumulador comienza a solidificarse a temperaturas bajas. El punto de congelación depende de la concentración local. Si éste no es homogéneo a lo largo de la altura de construcción, como en el caso de la estratificación del electrolito, la solidificación en la zona superior del elemento comienza antes que en el caso de una concentración homogénea. El valor del primer índice KS puede utilizarse para indicar y cuantificar este riesgo.
2) Los primeros y segundos índices KS y KL
obtenidos pueden utilizarse también para predecir el comportamiento
del depósito de energía, especialmente para predecir la capacidad de
acumulación, el estado de carga, el comportamiento de tensión bajo
carga con corrientes, el comportamiento de tensión en el estado
libre de carga (cambio de carga interna) o del grado de desgaste.
Para ello, puede recurrirse a procedimientos conocidos que con la
ayuda de los primeros y segundos índices KS y KL pueden ampliarse
ahora en una cifra de medida para la dimensión de la
estratificación.
- 2a)
- La aplicación de procedimientos que proporcionan resultados procedentes sólo en caso de una densidad de ácido homogénea, puede suprimirse en función de los valores de los índices KS, KL, KW obtenidos. Así, se puede evitar que un procedimiento que deduce el estado de carga de un acumulador a partir de la tensión de reposo, deduzca el estado de carga, existiendo una estratificación del electrolito, a partir de los valores de tensión dominados por la zona inferior del electrodo con una alta densidad del electrolito, y lo sobreestime erróneamente.
- 2b)
- Los procedimientos que proporcionan resultados procedentes en caso de una densidad homogénea del electrodo pueden corregirse en función de los valores de los índices KS, KL, KW obtenidos. Así, un procedimiento que deduce el estado de carga SOC de un acumulador a partir de la tensión de reposo U_{00} puede ampliarse, por ejemplo, teniendo en cuenta el primer índice KS. Para ello, por ejemplo, el valor de tensión dominado por la zona inferior del electrodo con una alta densidad del electrodo, puede rebajarse tanto más como valor inicial del procedimiento, cuanto mayor sea el valor del primer índice KS, que caracteriza la estratificación del electrolito.
- 2c)
- La aplicación de procedimientos que proporcionan resultados adecuados sólo en caso de electrolitos no solidificados, puede suprimirse en función de los valores de los índices KS, KL, KW obtenidos. Así, se puede evitar que un procedimiento que deduce el estado de carga SOC de un acumulador a partir de la tensión de reposo U_{00} deduzca el estado de carga SOC, por ejemplo, existiendo una estratificación del electrolito y habiendo comenzado la solidificación a temperatura baja T, a partir de los valores de tensión dominados por la fase líquida del electrolito con una alta densidad del electrolito, y la sobreestime erróneamente.
- 2d)
- En función de los índices KS, KL, KW obtenidos se puede cambiar entre diferentes procedimientos. Así, en un acumulador de plomo, el volumen de carga almacenable, generalmente, es determinado por la cantidad y la concentración del electrolito, porque los materiales activos de los electrodos positivos y negativos, implicados también en los procesos electroquímicos, están presentes generalmente en exceso. Sin embargo, esto es aplicable sólo a la distribución homogénea del electrolito. En caso de una estratificación de ácido pueden actuar diferentes mecanismos limitadores, en particular, en la zona inferior pueden limitar los materiales activos de los electrodos. Este efecto se intensifica, si además existe una estratificación del estado de carga.
3) Asimismo, el primer índice KS puede
utilizarse para predecir la modificación acelerada de la tensión de
reposo a consecuencia de un cambio de carga interna, tal como está
representado en las figuras 6 y 7.
4) Además, la duración de tiempo de un estado
con un primer índice KS y un segundo índice KL elevados puede
utilizarse para la sulfatación irreversible y como magnitud inicial
para la determinación de pérdidas de capacidad irreversibles.
- 4a)
- Suponiendo un daño irreversible, se puede emplear también una señal para la invitación al mantenimiento o al recambio del acumulador.
Por lo tanto, con el procedimiento se detectan y
se evalúan diferentes regímenes:
- a)
- Se determinan tipos de ciclos, funcionamiento y estados de batería que favorezcan la formación de una estratificación del electrolito. Para ello, se determina un primer índice KS que describe la estratificación del electrolito y se puede estimar la disminución de la capacidad de acumulación por la estratificación del electrolito Qv(KS). Durante este tipo, además pueden tenerse en cuenta la posible falsificación de la determinación de un valor de estado de carga SOC deducido a partir de la tensión de reposo U00, la tensión bajo carga, deducida a partir de la tensión de reposo U00, parámetros deducidos a partir de la tensión de reposo U00 como, por ejemplo, la resistencia interna etc.
- b)
- Se pueden detectar tipos de funcionamiento y estados de batería, en los que una posible estratificación del electrolito se vuelve a eliminar a través de la altura de construcción y una estratificación del estado de carga (estratificación de sulfato) se transforma a través de la altura de construcción de los electrodos. Para ello, se determina un segundo índice KL que describe el grado de la estratificación del estado de carga. Durante este tiempo puede producirse también una estimación de la reducción y, a continuación, dado el caso, de la desaparición de la falsificación de la determinación de un valor de estado de carga SOC, deducida a partir de la tensión de reposo U00. Queda, sin embargo, una alteración de las propiedades y del comportamiento del acumulador como, por ejemplo, una disminución de la capacidad de acumulación por la estratificación del estado de carga Qv(KL).
- c)
- Se pueden detectar regímenes que eliminen una estratificación de electrolito o de sulfato, existente anteriormente, por ejemplo una fuerte sobrecarga. Durante este tipo se puede estimar la disminución de los primeros y segundos índices KS y KL, así como el retroceso de la capacidad de acumulación, causado por la estratificación del electrolito (Qv(KS) o la estratificación del estado de carga Qv(KL).
- d)
- La información sobre la dimensión de la estratificación del electrolito en el ácido S y de la estratificación en el estado de carga de los electrodos puede usarse para determinar la capacidad de acumulación actual CSC, para predecir el volumen de carga extraíble actualmente, para predecir el comportamiento de tensión en caso de cambio de carga y para estimar procesos de envejecimiento irreversibles, por ejemplo, la sulfatación etc.
El procedimiento se basa en las siguientes
relaciones del comportamiento de un acumulador:
1. Una estratificación del electrolito se
produce en la carga, si en un intervalo de tiempo \Deltat de carga
una mayor cantidad de carga neta \DeltaQ.
La estratificación en el electrolito se detecta
y se valora con un primer índice KS. Para el estado nuevo no
estratificado, el primer índice KS, generalmente, se pone al valor
cero.
La dimensión de la estratificación del
electrolito no excede de un valor máximo KS_{max}.
El aumento de la estratificación de electrolito
\DeltaKS crece con la tasa de rendimiento de carga
\DeltaQ/\Deltat, es decir, con la corriente media, sin
sobrepasar un determinado valor máximo del aumento de la
estratificación \DeltaKS por unidad de tiempo \Deltat.
Unas tasas de rendimiento de carga
\DeltaQ/\Deltat muy bajas, en cambio, no provocan ningún aumento
de la estratificación.
El aumento \DeltaKS de la estratificación del
electrolito crece con el volumen de carga absoluto \DeltaQ, pero
eventualmente no se sobrepasa cierto valor máximo del aumento de la
estratificación del electrolito \DeltaKS por unidad de tiempo
\Deltat.
Unos volúmenes de carga \DeltaQ muy pequeños,
en cambio, no provocan ningún aumento de la estratificación.
2. La unidad de tiempo \Deltat para el
alisamiento de la tasa de rendimiento de carga \DeltaQ/\Deltat
y del rendimiento de carga \DeltaQ es del orden de la constante de
tiempo típica para la compensación de la densidad del electrolito
perpendicularmente respecto a los electrodos. En el caso de
temperaturas elevadas, la unidad de tiempo \Deltat es, por
ejemplo, de un minuto. En el caso de temperaturas muy bajas, es de
aproximadamente diez minutos.
3. En caso de un estado de carga baja, es decir,
una densidad baja del electrolito en el espacio intermedio de las
placas, resulta más fácil técnicamente una carga con una mayor tasa
de rendimiento de carga \DeltaQ/\Deltat. También puede ser
mayor el volumen de carga \DeltaQ suministrado. Ambas cosas
favorecen la formación de una estratificación y se tienen en cuenta
ya por la determinación de la corriente de carga.
4. Además, una estratificación del electrolito
puede producirse también cuando el ácido denso cae hacia abajo,
desde la zona de elemento por encima de los electrodos, pasando por
el bloque de placas del acumulador, sin ser gastado allí. Esto, sin
embargo, se produce sólo una vez, partiendo de un estado con un
primer índice KS bajo, a saber, cuando por primera vez, con un
valor de estado de carga SOC inicialmente relativamente alto se
descarga, con una corriente al menos mediana (por ejemplo, más de la
corriente de 10 horas i_{10}), una carga \DeltaQ tan grande
(por ejemplo, más de aprox. 10% de la capacidad) que la
estratificación superior con ácido más denso se vuelva inestable y
se hunda hacia abajo. En cambio, si se descarga con una menor
corriente, el ácido se gasta en su trayecto hacia abajo, sin que
aumente la estratificación.
Los posibles criterios para el caso del
incremento del primer índice KS en caso de descarga son:
- (i)
- El primer índice KS tiene un valor pequeño respecto a su valor máximo KS_{max};
- (ii)
- el estado de carga SOC cae actualmente por debajo del pequeño valor de estado de carga SOC_{min} adoptado desde que se alcanzara por última vez
- a)
- la carga aproximadamente plena o
- b)
- un menor valor del primer índice respecto al valor máximo KS_{max} del primer índice.
5. A bajas temperaturas, la distribución de la
corriente por la profundidad de poros es más homogénea y la
viscosidad del ácido es mayor, de forma que allí la estratificación
de la concentración del electrolito se produce menos fácilmente o
aumenta menos. Por ello, las funciones \DeltaKS =
(f(\DeltaQ/t), \DeltaKS = f(\DeltaQ),
\DeltaKL = f(\DeltaQ/t), \DeltaKL = f(\DeltaQ)
etc., preferentemente, dependen tanto de la temperatura que a
temperaturas bajas se produzcan menores cambios.
6. La estratificación en el electrolito se
reduce generalmente por descarga o por períodos de reposo (sin
corriente). En caso de descarga, se produce la reducción de la
concentración más elevada en la zona inferior, adaptándose la
concentración allí a la concentración en la zona superior. En los
períodos de reposo, se reduce la mayor concentración en la zona
inferior, aumentando al mismo tiempo en la zona superior, por lo que
también se produce una adaptación. En ambos casos, se forma una
estratificación en el estado de carga que es descrita por el
segundo índice KL. El valor del segundo índice KL se limita,
preferentemente, a un valor máximo KL_{max}. La estratificación
en el estado de carga KL, sin embargo, no puede caer por debajo del
valor mínimo KL_{min} para un acumulador nuevo que,
preferentemente, es de KL_{min} = 0.
7. La estratificación en el electrolito se
reduce también por sobrecarga con gaseado. También aquí, la
estratificación descrita por el primer índice KS no puede caer por
debajo del valor mínimo KS_{min} para un acumulador nuevo,
preferentemente KS_{min} = 0.
8. Si la estratificación en el electrolito ha
vuelto a alcanzar, por sobrecarga con gaseado, al menos
aproximadamente el valor mínimo KS_{min} para un acumulador
nuevo, también se puede volver a reducir la estratificación en el
estado de carga, descrita por el segundo índice KS. La
estratificación y el valor del segundo índice KL que describe la
estratificación, sin embargo, no pueden caer por debajo del valor
mínimo KL_{min} para un acumulador nuevo, preferentemente
KL_{min} = 0.
Dado que el gaseado se debe a la electrólisis y
ésta está relacionada con una pérdida de agua, opcionalmente, puede
introducirse otro índice KW que describa la pérdida de agua. Éste,
sin embargo, sólo puede crecer a partir de un valor mínimo
KW_{min} fijado para una acumulador nuevo, preferentemente
KW_{min} = 0, y no se puede volver a reducir, a no ser que se
efectúe un mantenimiento rellenando agua. El tercer índice KW es
una magnitud que caracteriza el desgaste del acumulador.
Claims (33)
1. Procedimiento para determinar al menos un
parámetro característico para el estado de un acumulador
electroquímico con los pasos:
- a)
- determinación del rendimiento de carga (\DeltaQ) del acumulador por unidad de tiempo (\Deltat);
caracterizado
- b)
- por la determinación de un primer índice (KS) para describir la estratificación de la concentración del electrolito en el acumulador, partiendo de un valor inicial (KS_{0}) definido del primer índice (KS) para un acumulador nuevo y un segundo índice (KL) para describir la estratificación del estado de carga (SOC) en el acumulador partiendo de un valor inicial (KL_{0}) definido del segundo índice (KL) para un acumulador nuevo, durante el funcionamiento del acumulador,
- c)
- porque para cada unidad de tiempo (\Deltat) a partir del estado actual del acumulador, que está caracterizada por el estado de carga de los electrodos, la concentración del electrolito en el acumulador y el primer y el segundo índice (KS, KL), se adaptan el primer índice (KS) y el segundo índice (KL) en función del rendimiento de carga (\DeltaQ) y se determina al menos un parámetro característico a partir del primer y del segundo índice (KS, KL).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se distingue entre al menos dos de las
siguientes fases de funcionamiento en la adaptación del primer y
del segundo índice (KS, KL):
a) SIN CORRIENTE, cuando el importe del
rendimiento de carga (\DeltaQ) por unidad de tiempo (\Deltat)
es inferior a un valor umbral
((\DeltaQ/\Deltat)_{min});
b) DESCARGA, cuando el rendimiento de carga
(\DeltaQ) por unidad de tiempo (\Deltat) es negativo y su
importe es superior al valor umbral
((\DeltaQ/\Deltat)_{min});
c) CARGA, cuando el rendimiento de carga
(\DeltaQ) por unidad de tiempo (\Deltat) es positivo y su
importe es superior al valor umbral
((\DeltaQ/\Deltat)_{min}) y no existe ninguna
SOBRECARGA;
d) SOBRECARGA, cuando el rendimiento de carga
(\DeltaQ) por unidad de tiempo (\Deltat) es positivo y su
importe es superior al valor umbral ((\DeltaQ/\Deltat))_{min})
y, al mismo tiempo, el primer índice (KS), con respecto al
intervalo de valores, está próximo al valor inicial (KS_{0}), o
cuando a partir del rendimiento de carga (\DeltaQ) y del estado
de carga (SOC) del acumulador se detecta una formación de gas que
sobrepasa un valor umbral de gaseado definido.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque el valor umbral (\DeltaQ_{min}) es
menor que la corriente de 20 horas (I_{20}) del acumulador.
4. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque el valor umbral (\DeltaQ_{min}) es
menor que la corriente de 100 horas (I_{100}) del acumulador.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque en el régimen
CARGA se incrementa el primer índice (KS).
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque en el régimen
CARGA se incrementa el primer índice (KL), cuando
- a)
- el primer índice (KS) no está cerca del valor inicial (KS_{0}) respecto a su intervalo de valores posible y
- b)
- la suma del valor para el estado de carga (SOC) y el segundo índice (KL) presenta un valor no demasiado alto respecto al intervalo de valores.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque, en el régimen
CARGA, el segundo índice (KL) se incrementa cuando
- a)
- el primer índice (KS) no está cerca del valor inicial (KS_{0}) respecto a su intervalo de valores y
- b)
- la suma del valor para el estado de carga (SOC) y el segundo índice (KL) presenta un valor elevado respecto a su intervalo de valores.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque en el régimen
SOBRECARGA se reduce el primer índice (KS).
\newpage
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 8, caracterizado porque en el régimen
SOBRECARGA se reduce el segundo índice (KL), cuando el valor del
primer índice (KS) se sitúa en el intervalo del valor inicial
(KS_{0}).
(KS_{0}).
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 9, caracterizado porque en el régimen
DESCARGA se incrementa el segundo índice (KL), cuando el primer
índice (KS) presenta un valor elevado respecto a su intervalo de
valores.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 10, caracterizado porque en el régimen
DESCARGA, el primer índice (KS) se incrementa cuando
- a)
- el segundo índice (KL) no está cerca del valor inicial (KS_{0}) respecto a su intervalo de valores y
- b)
- el valor del estado de carga (SOC) reducido en el valor del segundo índice (KL) es pequeño respecto al intervalo de valores.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 11, caracterizado porque en el régimen
DESCARGA, el primer índice (KS) se reduce cuando
- a)
- el segundo índice (KL) presenta un valor considerable respecto a su intervalo de valores y
- b)
- el valor del estado de carga (SOC), reducido en el valor del segundo índice (KL), no sobrepasa un intervalo de valores mínimos y no es demasiado bajo, respecto al intervalo de valores.
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 12, caracterizado porque en el régimen
SIN CORRIENTE se reduce el primer índice (KS) y se incrementa el
segundo índice (KL).
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 13, caracterizado porque en el régimen
DESCARGA se incrementa el primer índice (KS), cuando el valor
actual para el estado de carga (SOC) es inferior al valor más bajo
hasta entonces para el estado de carga (SOC) desde que se alcanzara
por última vez
- a)
- un estado de carga prácticamente plena o
- b)
- un estado en el que el primer índice (KS) esté cerca del valor inicial (KS_{0}) respecto al intervalo de valores.
15. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 14, caracterizado porque en el régimen
DESCARGA se incrementa el primer índice (KS), cuando el primer
índice (KS) esté cerca del valor inicial (KS_{0}) respecto al
intervalo de valores.
16. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el aumento
(\DeltaKS) del primer índice (KS) para cada unidad de tiempo
(\Deltat) en la que se detectó el régimen CARGA es,
preferentemente, proporcional o sobreproporcional al rendimiento de
carga (\DeltaQ) en dicha unidad de tiempo (\Deltat).
17. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el
régimen CARGA el aumento (\DeltaKS) del primer índice (KS) para
cada unidad de tiempo (\Deltat) es tanto menor, cuanto mayor sea
el valor del índice (KS).
18. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la unidad
de tiempo (\Deltat) es como máximo del orden de una constante de
tiempo, característica para el tipo de acumulador, para la
compensación de distribuciones de la densidad del electrolito
perpendicularmente respecto a los electrodos.
19. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la unidad
de tiempo (\Deltat) se sitúa en un intervalo de 1 s a 30 min.
20. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque durante
las unidades de tiempo (\Deltat) correspondientes la corriente
(I) del acumulador es en gran medida constante.
21. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por la fijación
de un valor mínimo inferior y/o de un valor máximo superior para el
primer índice (KS) y/o el segundo índice (KL) y la limitación de
los valores para los índices (KS, KL) a los correspondientes valores
mínimos y/o máximos fijados.
22. Procedimiento según la reivindicación 21,
caracterizado porque el valor mínimo del primer índice (KS)
es el valor inicial (KS_{0}) definido para un acumulador nuevo,
siendo preferentemente de cero.
23. Procedimiento según la reivindicación 21 ó
22, caracterizado porque el valor mínimo del segundo índice
(KL) es el valor inicial (KL_{0}) definido para un acumulador
nuevo, siendo preferentemente de cero.
\newpage
24. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 21 a 23, caracterizado porque el valor
máximo del primer índice (KS) es un parámetro característico para
el acumulador con una estratificación pronunciada al máximo de la
concentración del electrolito.
25. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 21 a 24, caracterizado porque el valor
máximo del segundo índice (KL) es un parámetro característico para
el acumulador con una estratificación pronunciada al máximo del
estado de carga del electrolito.
26. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el cálculo de
una línea característica de la tensión de reposo (U_{00}) a
través del rendimiento de carga (\DeltaQ) a partir del primer y/o
segundo índice (KS, KL) para predecir el estado, el comportamiento o
el rendimiento del depósito de energía, especialmente para predecir
el volumen de carga descargable, la modificación de tensión en caso
de una modificación de la carga eléctrica o la situación de tensión
absoluta en caso de una supuesta carga eléctrica.
27. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por la predicción
del estado, del comportamiento o del rendimiento del depósito de
energía, especialmente para predecir la capacidad de acumulación,
el estado de carga, el volumen de carga descargable, el
comportamiento de tensión bajo carga de corrientes, el
comportamiento de tensión en estado libre de carga, el grado de
desgaste, la modificación de tensión en caso de una modificación de
la carga eléctrica o la situación de tensión absoluta en caso de
una supuesta carga eléctrica usando una relación funcional teniendo
en cuenta el valor del primer índice (KS) y del segundo índice
(KL).
28. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por la predicción
de la modificación de la tensión de reposo (U_{00}) como función
del tiempo (t) debido a procesos de cambio de carga interna entre
las zonas del acumulador con diferentes concentraciones del
electrolito, con una relación predefinida o aprendida,
preferentemente dependiente de la temperatura, entre la tensión de
reposo (U_{00}), el primer índice (KS) y el segundo índice
(KL).
29. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el
régimen SOBRECARGA se incrementa un tercer índice (KW), en donde el
tercer índice (KW) sólo puede aumentar, partiendo de un valor
inicial (KW_{min}), preferentemente KW_{min} igual a cero, y no
se reduce nunca, sirviendo el tercer índice (KW) de medida para el
desgaste del acumulador.
30. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se indica
al menos uno de los primeros, segundos y terceros índices (KS, KL,
KW), por ejemplo, como aviso de mantenimiento o de recambio, o
bien, se usa para desencadenar una medida, por ejemplo, para la
regulación de un dispositivo de carga, de una bomba o de un
dispositivo de acondicionamiento térmico.
31. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos
uno de los índices obtenidos (KS, KL, KW) se vincula con otro
procedimiento para determinar o predecir el estado y/o el
comportamiento de un acumulador, preferentemente, para predecir la
capacidad de acumulación, el estado de carga, el comportamiento de
tensión bajo carga de corrientes o el grado de desgaste.
32. Procedimiento según la reivindicación 31,
caracterizado porque en caso de la vinculación con otro
procedimiento, en la determinación de los índices (KS, KL, KW)
influyen también magnitudes de resultados de este otro
procedimiento.
33. Dispositivo de vigilancia para un acumulador
con una unidad para determinar el rendimiento de carga (\DeltaQ)
del acumulador y con medios de evaluación, caracterizado
porque los medios de evaluación para realizar el procedimiento
según una de las reivindicaciones precedentes, están configurados
preferentemente mediante la programación de una unidad de
microprocesador.
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