ES2301733T3 - Procedimiento para determinar la cantidad de carga extraible de una bateria acumuladora y dispositivo de supervision. - Google Patents
Procedimiento para determinar la cantidad de carga extraible de una bateria acumuladora y dispositivo de supervision. Download PDFInfo
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Abstract
Procedimiento para determinar la cantidad (Q) de carga, extraíble en estado de carga completa, de una batería acumuladora (3) respecto al estado nuevo mediante la medición de corrientes (I) de la batería y/o tensiones (U) de la batería en al menos dos períodos (t) de tiempo antes o durante una fase ascendente, así como durante una fase descendente de un proceso de carga o descarga, mediante la determinación de una magnitud característica (H) para la cantidad (Q) de carga extraíble sobre la base de la relación entre al menos un valor (U) de tensión de la batería a partir de la fase ascendente y al menos un valor (U) de tensión de la batería a partir de la fase descendente en caso de un valor de corriente de la batería aproximadamente igual o sobre la base de la relación entre al menos un valor (I) de corriente de la batería a partir de la fase ascendente y al menos un valor (I) de corriente de la batería a partir de la fase descendente en caso de un valor de tensión de la batería aproximadamente igual, evaluándose el comportamiento de la histéresis que se obtiene mediante la aplicación de los valores (I) de corriente de la batería y los valores (U) de tensión de la batería en caso de una carga por impulsos, preferentemente de corta duración, en dirección de la carga y descarga para deducir a partir de esto la cantidad (Q) de carga extraíble de la batería acumuladora (3).
Description
Procedimiento para determinar la cantidad de
carga extraíble de una batería acumuladora y dispositivo de
supervisión.
\global\parskip0.920000\baselineskip
La invención se refiere a un procedimiento para
determinar la cantidad de carga, extraíble en estado de carga
completa, de una batería acumuladora respecto al estado nuevo
mediante la medición de valores de corriente de la batería y
valores de tensión de la batería en al menos dos períodos de tiempo
antes o durante una fase ascendente, así como durante o después de
una fase descendente de un proceso de carga o descarga.
La invención se refiere además a un dispositivo
de supervisión para una batería acumuladora con medios de medición
para medir valores de tensión de la batería y valores de corriente
de la batería, así como con medios de evaluación.
Se conocen numerosos procedimientos para
determinar y predecir el estado de una batería acumuladora con
medios simples durante el funcionamiento de la batería
acumuladora.
En el documento DE19950424A1, por ejemplo, se
describe un procedimiento para determinar la capacidad de arranque
de una batería de arranque de un vehículo de motor, en el que la
corriente de la batería y la tensión de la batería se determinan
poco antes de cargarse o durante una carga de la batería de arranque
mediante el arranque del motor de combustión interna. A partir de
los pares respectivos de valores de la corriente de la batería y de
la tensión de la batería se calcula la resistencia interna y la
cantidad de carga extraída. A partir de la tasa de incremento de la
resistencia interna por encima de la cantidad de carga extraída se
obtiene una medida sobre la disponibilidad de la batería de
arranque durante el proceso de arranque.
En el documento DE3712629C2 se describe un
dispositivo de medición para determinar la vida útil restante de
una batería de vehículo de motor, que registra la tensión de la
batería y el valor correspondiente de la corriente de carga antes y
después del primer arranque en el estado de carga completa de la
batería acumuladora. Se determina además la resistencia interna con
temperatura compensada y se almacena en una memoria. Esta
resistencia interna inicial con temperatura compensada se compara
con los valores de resistencia interna que se determinan en
procesos posteriores de arranque del motor de combustión interna
mediante la batería de vehículo de motor. La indicación de la vida
útil previsible de la batería acumuladora se realiza después en
dependencia de los valores umbrales predefinidos que se almacenaron
en memoria.
Del documento WO99/17128 se conoce la
comparación de los valores de tensión de valores mínimos contiguos
de tensión durante el proceso de arranque que se presentan debido a
la compresión y descompresión de los pistones del motor de un motor
de combustión interna arrancado por medio de la batería acumuladora.
Las diferencias entre estos valores sirven como medida para una
indicación del estado de la batería.
En el documento DE3901680C2 se describe un
procedimiento para supervisar la capacidad de arranque en frío de
una batería de arranque de un motor de combustión interna, en el que
se controla y se evalúa el desarrollo temporal de la caída de
tensión en los bornes de conexión del motor de arranque para el
motor de combustión interna durante el proceso de arranque.
En el documento DE19847648A1 se da a conocer un
procedimiento para determinar el estado de carga y la capacidad de
carga de corrientes altas de baterías acumuladoras, en el que se
determina la tensión en vacío, las tensiones reales de reposo,
teniendo en cuenta especialmente el desarrollo temporal, la cantidad
de corriente transformada, así como la capacidad ácida. A partir de
esto se obtiene una información sobre la capacidad de arranque de la
batería acumuladora.
En el documento WO00/04620 se describe un
sistema y un procedimiento para controlar el estado de una batería
acumuladora, instalada en un vehículo. Sobre la base de los valores
de tensión de la batería y los valores de corriente de la batería,
determinados durante el arranque del motor, se calcula una
resistencia interna de la batería y una resistencia de
polarización. Adicionalmente se determina un valor para el estado
SOC de carga. A partir de estos valores y sus tasas de incremento
se analiza el estado de la batería y se obtiene la información
sobre si la batería puede arrancar aún el motor.
En el documento DE10049495A1 se describe un
procedimiento para determinar la capacidad de uso de un acumulador,
en el que mediante la medición de la tensión del acumulador durante
el proceso de arranque se determina una tensión de reposo
subsiguiente temporalmente en el momento, en el que se produce
directamente a continuación el paso por cero de la corriente que
circula a través del acumulador. Sobre la base de la diferencia de
tensión se determina una resistencia interna como medida de la
capacidad de uso.
Del documento EP1167987A1 se conoce la
realización de una compensación de temperatura al determinarse las
magnitudes características de la batería.
Los procedimientos y dispositivos descritos
arriba sirven para determinar la idoneidad de una batería
acumuladora respecto a la capacidad de arrancar un motor o para
determinar el estado de carga de una batería como nueva. Sin
embargo, esto no permite obtener una información sobre la cantidad
de carga extraíble de la batería acumuladora, especialmente en caso
de corrientes bajas.
\global\parskip1.000000\baselineskip
El problema de las baterías acumuladoras es que
la cantidad Q de carga extraíble en una batería acumuladora con
carga completa puede disminuir por diferentes causas. Por tanto, de
una batería acumuladora usada ya no se puede extraer la misma
cantidad de carga como en el estado nuevo. Estas causas pueden ser,
por ejemplo, en el caso de acumuladores de plomo, la pérdida de
masa activa por escape, sulfatación o similar.
Si el estado de carga de una batería acumuladora
se determina, por ejemplo, mediante la medición de la tensión de
reposo, que es posible, por ejemplo, en un acumulador de plomo, con
este valor no se puede obtener una información sobre la cantidad de
carga extraíble aún de la batería acumuladora, si ésta ya no se
encuentra en estado nuevo. Esto se debe a que aquí el estado de
carga es una medida de la cantidad de carga extraíble del ácido y
la carga, extraíble aún de la masa activa, guarda correlación sólo
en estado nuevo con la carga en el ácido.
En una definición del estado SOC de carga como
cociente de la diferencia entre carga nominal y cantidad de carga
extraída respecto a la carga nominal
SOC =
\frac{\text{(carga nominal - cantidad de carga
extraída)}}{\text{carga
nominal}}
el estado SOC de carga tampoco da
una información correcta sobre la cantidad Q de carga extraíble de
la batería
acumuladora.
Por tanto, el estado de carga según estas
definiciones no da información sobre la cantidad Q de carga
extraíble en el estado de carga completa. Como en muchas
aplicaciones técnicas, el estado SOC de carga sólo se puede
determinar con estos métodos, resulta necesario un procedimiento que
determine la cantidad Q de carga realmente extraíble.
El documento DE10049495A1 da a conocer un
procedimiento para determinar la capacidad de uso de un acumulador
mediante la medición de la tensión del acumulador durante el proceso
de arranque. Se mide la tensión de los bornes antes del arranque,
la tensión mínima durante el arranque y la tensión de la batería en
el momento del primer paso por cero de la corriente. Se calcula la
diferencia entre la tensión de los bornes antes del arranque y la
tensión de la batería en el momento del primer paso por cero de la
corriente y se usa para comprobar si la influencia del arranque
sobre el estado de carga es demasiado grande. En caso de que la
influencia del arranque sobre el estado de carga sea demasiado
grande, se descarta la medición. Asimismo, se determina la
tendencia del aumento de la tensión como medida para la resistencia
interna de la batería. Por consiguiente, la diferencia de tensión
entre la tensión de la batería, determinada después de la fase
descendiente de un proceso de arranque, en el paso por cero de la
corriente, es decir, en el estado sin corriente, y la tensión de
caída, en la que se produce la caída máxima de tensión durante el
proceso de arranque, se evalúa para determinar la capacidad de uso
de un acumulador. El estado de carga real y, por tanto, la cantidad
de carga extraíble aún de la batería acumuladora se pueden
determinar a partir de la tensión de reposo, es decir, a partir de
la tensión de la batería antes de una carga o mucho después de
finalizar la fase descendiente de una carga. Sin embargo, de este
modo no se puede obtener una información sobre la cantidad de carga
extraíble aún de la batería acumuladora cuando ésta ya no se
encuentra en estado nuevo.
El documento EP1167987A1 da a conocer la
instrucción para realizar una compensación de temperatura al
determinarse magnitudes características de la batería.
Por tanto, el objetivo de la invención es crear
un procedimiento para determinar la cantidad Q de carga, extraíble
en estado de carga completa, de una batería acumuladora respecto al
estado nuevo mediante la medición de valores de corriente de la
batería y valores de tensión de la batería en al menos dos períodos
de tiempo antes o durante una fase ascendente y durante una fase
descendente de un proceso de carga o descarga, con el que se puede
determinar mediante una simple medición una magnitud característica
H de la cantidad Q de carga extraíble de una batería acumuladora
que ya no se encuentra en estado nuevo.
El objetivo se consigue según la invención con
el procedimiento del tipo genérico mediante la determinación de una
magnitud característica H de la cantidad Q de carga extraíble sobre
la base de la relación entre al menos un valor de tensión de la
batería a partir de la fase ascendente y al menos un valor de
tensión de la batería a partir de la fase descendente en caso de un
valor de corriente de la batería aproximadamente igual o sobre la
base de la relación entre al menos un valor de corriente de la
batería a partir de la fase ascendente y al menos un valor de
corriente de la batería a partir de la fase descendente en caso de
un valor de tensión de la batería aproximadamente igual.
Por consiguiente, se propone evaluar el
comportamiento de la histéresis que se obtiene mediante la
aplicación de los valores de corriente de la batería y los valores
de tensión de la batería en caso de una carga por impulsos,
preferentemente de corta duración, en dirección de la carga y
descarga, y a partir de esto deducir la cantidad Q de carga
extraíble de la batería acumuladora.
A tal efecto, se determinan simultáneamente los
valores de corriente de la batería y los valores de tensión de la
batería en al menos dos períodos de tiempo. Se ha comprobado que la
relación de los valores de corriente de la batería en caso de un
valor de tensión de la batería aproximadamente igual, así como la
relación de los valores de tensión de la batería en caso de un
valor de corriente aproximadamente igual es una medida para la
cantidad Q de carga extraíble. Los valores iguales de tensión de la
batería o los valores iguales de corriente de la batería en la
curva de histéresis se obtienen debido al comportamiento temporal
durante la carga al realizarse al menos una primera medición poco
antes de la carga o durante la fase ascendente de la carga y una
segunda medición en la fase descendente durante el descenso de la
carga o poco después de la carga.
La relación para determinar la magnitud
característica H puede ser, por ejemplo, la diferencia de dos
tensiones de la batería determinadas en períodos de tiempo
diferentes, siendo las corrientes de la batería aproximadamente
iguales en ambos períodos de tiempo. Sin embargo, la relación puede
ser también la diferencia de dos corrientes de temperatura
determinadas en períodos de tiempo diferentes en caso de tensiones
de la batería aproximadamente idénticas.
Se ha comprobado también que la magnitud
característica H para la cantidad Q de carga extraíble aún se puede
determinar a partir de la relación de la proporción de la tensión de
la batería, determinada en un primero período de tiempo antes o
durante una fase ascendente de la carga, respecto a la tensión de la
batería determinada en un segundo período de tiempo después o
durante una fase descendente de la carga. A su vez, las corrientes
de la batería deberían ser aproximadamente iguales en el primer y el
segundo período de tiempo. Asimismo, la relación puede ser también
la proporción de las corrientes de la batería determinadas en un
primer y un segundo período de tiempo, siendo las tensiones de la
batería aproximadamente iguales.
Para la invención resulta esencial que la curva
de histéresis se evalúe de modo que se defina un valor numérico
para una de las magnitudes de medición, es decir, la corriente de la
batería o la tensión de la batería, y los dos pares asociados de
valores de la otra magnitud de corriente respectivamente, es decir,
la tensión de la batería o la corriente de la batería, se
determinen a partir de la curva de histéresis y se relacionen entre
sí.
Además, por motivos técnicos puede resultar
adecuado definir por separado en cada caso para la fase ascendente
y la fase descendente un valor numérico para la corriente de la
batería o la tensión de la batería. Los pares de valores de la otra
magnitud de medición, que se obtuvieron en caso de valores numéricos
diferentes definidos, se pueden relacionar entre sí de forma
análoga. Este procedimiento es válido especialmente al existir un
desarrollo lineal de la curva de histéresis.
Los valores de tensión de la batería o los
valores de corriente de la batería durante la fase ascendente y
descendente se pueden relacionar también entre sí mediante la
evaluación del comportamiento de histéresis. A tal efecto, se
pueden usar, por ejemplo, procedimientos inteligentes, como las
redes neuronales y la técnica Fuzzi, que pueden obtener información
sobre la cantidad Q de carga extraíble, por ejemplo, por medio de
puntos determinados de la curva de histéresis. Resulta
especialmente ventajoso obtener la magnitud característica H a
partir de parámetros de un esquema equivalente o de otro modelo que
está adaptado a la curva de histéresis.
En el caso de una batería acumuladora usada, por
ejemplo, en un vehículo de motor, resulta ventajoso que los
períodos de tiempo seleccionados se encuentran en la fase de
arranque de un motor de combustión interna acoplado con la batería
acumuladora.
Es posible también relacionar entre sí los
valores de tensión de la batería que se obtienen cuando la corriente
de la batería es aproximadamente igual a cero en los períodos de
tiempo seleccionados.
Para ejecutar el procedimiento se puede definir
un valor de tensión de la batería o un valor de corriente de la
batería y mediante una supervisión continua determinar la otra
magnitud asociada de medición, es decir, de la corriente de la
batería o de la tensión de la batería, cuando se alcance el valor
definido de la tensión de la batería o de la corriente de la
batería.
Como alternativa al respecto se puede realizar
también un registro y almacenamiento continuo de los valores de
corriente de la batería y valores de tensión de la batería como
curvas de histéresis durante una carga. Las curvas de histéresis
almacenadas se evalúan más tarde a fin de determinar la magnitud
característica H. Como los valores de medición se exploran
eventualmente en intervalos de tiempo, es ventajoso llevar a cabo
una interpolación, extrapolación y/o regresión de los valores
determinados de tensión de la batería y los valores determinados de
corriente de la batería para determinar con gran exactitud tensiones
de la batería en caso de corrientes predefinidas de la batería o
corrientes de la batería en caso de tensiones predefinidas de la
batería. Estos procedimientos se pueden usar también para compensar
posibles errores de medición.
El valor de predicción para la cantidad Q de
carga extraíble a partir de la magnitud característica H se puede
mejorar mediante la determinación del estado SOC de carga de la
batería acumuladora y/o de la temperatura de la batería y similar,
al corregirse la magnitud característica H por medio de los factores
adicionales determinados, como el estado SOC de carga, la
temperatura de la batería, etc.
En este sentido resulta ventajoso obtener y
almacenar campos característicos Hlern para magnitudes
características de una batería acumuladora en estado nuevo en
dependencia del estado SOC de carga y las temperaturas de la
batería. Las cantidades Q de carga extraíble se determinan a
continuación a partir de la magnitud característica determinada
H_{m} en caso de un estado momentáneo SOC_{m} de carga y una
temperatura momentánea TBat_{m} de la batería con una magnitud
característica correspondiente H_{nueva} de valor nuevo que se
determina a partir del campo característico HLern para el estado
momentáneo SOC_{m} de carga y la temperatura momentánea TBat_{m}
de la batería.
Resulta especialmente ventajoso calcular una
cifra J de medida, por ejemplo, como diferencia o proporción de la
magnitud característica determinada H_{m} y de la magnitud
característica correspondiente H_{nueva} en estado nuevo en el
estado momentáneo SOC_{m} de carga y la temperatura momentánea
TBat_{m} de la batería. La cantidad Q de carga extraíble se
determina entonces con un campo característico para valores de
cantidades de carga extraíble, estando almacenados en el campo
característico valores de cantidades de carga extraíble en
dependencia de los estado momentáneos SOC_{m} de carga, la
temperatura momentánea TBat_{m} de la batería y las cifras J de
medida.
La cantidad Q de carga extraíble no se puede
determinar generalmente con suficiente exactitud mediante el
procedimiento mencionado arriba en caso de cargas extremadamente
cortas y bajas, así como cargas de larga duración. Por tanto, el
intervalo entre los períodos de tiempo de los valores de tensión de
la batería o los valores de corriente de la batería, relacionados
entre sí, debería superar un intervalo mínimo definido y quedar por
debajo de un intervalo máximo definido, es decir, situarse en una
ventana definida de tiempo.
El objetivo se consigue también mediante un
dispositivo de supervisión del tipo genérico al estar configurados
los medios de evaluación para ejecutar el procedimiento descrito
arriba.
\vskip1.000000\baselineskip
La invención se explica detalladamente a
continuación por medio de los dibujos adjuntos. Muestran:
Fig. 1 sección de un desarrollo de la corriente
de la batería para un arranque típico de un motor de combustión
interna con una batería acumuladora,
Fig. 2 curva de histéresis con una tensión de la
batería aplicada sobre la corriente de la batería para dos baterías
acumuladoras del mismo tipo, envejecidas de manera diferente,
Fig. 3 diagrama para determinar la cantidad de
carga disponible a partir de la magnitud característica H en caso
de temperaturas diferentes de la batería y
Fig. 4 diagrama para determinar la cantidad de
carga disponible a partir de la magnitud característica H en caso
de estados diferentes SOC de carga.
\vskip1.000000\baselineskip
En la figura 1 se puede observar una sección de
un desarrollo de la corriente de la batería para un arranque típico
de un motor de combustión interna. Resulta evidente que la corriente
de la batería alcanza un máximo de corriente en un intervalo de
tiempo relativamente corto. La corriente de la batería desciende
lentamente a continuación. El intervalo de tiempo hasta alcanzarse
el máximo de corriente se define como fase ascendente An y el
intervalo de tiempo después del máximo de corriente, como fase
descendente Ab.
Partiendo de esto, la invención se basa en el
conocimiento de que la cantidad Q de carga extraíble se puede
determinar a partir de una magnitud característica H que se define
como relación de valores U_{An} de tensión de la batería o
valores I_{An} de corriente de la batería en la fase ascendente An
respecto a los valores correspondientes U_{Ab}, I_{Ab} en la
fase descendente Ab.
Esto se explica detalladamente a
continuación.
La figura 2 muestra una curva de histéresis para
dos baterías típicas del mismo tipo, seleccionadas arbitrariamente
y envejecidas de manera diferente, con un estado SOC de carga igual
en caso de una temperatura igual TBat de la batería. La curva de
histéresis está definida entonces como la tensión UB de la batería
aplicada sobre la corriente IB de la batería. Las dos baterías
acumuladoras seleccionadas tienen sólo cantidades Q de carga
extraíbles de manera diferente.
Para determinar las cantidades Q de carga
extraíble se determina, en caso de una corriente definida IB de la
batería, la tensión U_{Ab} de la batería en la fase ascendente An
y en la fase descendente Ab y las dos tensiones U_{An} y U_{Ab}
de la batería se relacionan entre sí. A partir de esto se obtiene la
magnitud característica H1 más pequeña para la primera batería
acumuladora con una pequeña pérdida de capacidad y la magnitud
característica H2 más grande para la segunda batería acumuladora con
una pérdida grande de capacidad.
Sobre la base de la curva de histéresis resulta
directamente evidente que la magnitud característica H se puede
determinar, por ejemplo, a partir de la diferencia de la tensión
U_{An} de la batería en la fase ascendente An y la tensión
U_{Ab} de la batería en la fase descendente Ab. Asimismo, se puede
calcular también la proporción entre la tensión U_{An} de la
batería en la fase ascendente An y la tensión U_{Ab} de la batería
en la fase descendente Ab.
Al compararse las curvas de histéresis resulta
también evidente que caída de tensión y, por tanto, la resistencia
interna no es una medida para la cantidad Q de carga extraíble aún
de la batería acumuladora. Aunque la batería acumuladora 1 ha
sufrido una pérdida menor de capacidad, presenta una caída máxima de
tensión más grande que la batería acumuladora 2 con una mayor
pérdida de capacidad.
\newpage
En el procedimiento según la invención se
propone más bien determinar la magnitud característica H, por
ejemplo, con las fórmulas
H = U_{An} -
U_{Ab} \hskip0,5cm ó \hskip0,5cm H = U_{An} :
U_{Ab}
en la que está definido el valor IB
de corriente de la batería. Los valores U_{An} y U_{Ab} de
tensión de la batería en la fase ascendente An y la fase
descendente Ab son los valores correspondientes de la curva de
histéresis en el caso del valor definido IB de
corriente.
En una forma alternativa de realización del
procedimiento se puede determinar la magnitud característica H
también a partir de la relación de dos valores I_{An}, I_{Ab} de
corriente de la batería en caso de una tensión idéntica UB de la
batería.
En el caso de que para el valor definido IB de
corriente no se hayan determinado valores asociados de tensión o
para el valor definido UB de tensión tampoco se hayan determinado
valores asociados de corriente, los valores de tensión de la
batería y los valores de corriente de la batería se pueden
determinar también por interpolación, extrapolación o regresión.
Estos procedimientos se pueden aplicar además para eliminar
inexactitudes de medición, si existen valores de medición para el
valor definido IB de corriente de la batería o para el valor
definido UB de tensión de la batería.
La figura 3 muestra un diagrama en dependencia
de la cantidad Q de carga disponible, en el que la temperatura TBat
de la batería es <0ºC en un caso (triángulo) y la temperatura
TBat de la batería es >0ºC en el otro caso (círculo). El estado
SOC de carga y el valor IB de corriente de la batería para
determinar la magnitud característica H son constantes aquí. Cada
punto representa una batería determinada con un envejecimiento
diferente respectivamente.
La figura 4 muestra asimismo un diagrama, en el
que se puede observar la dependencia entre la magnitud
característica H y la cantidad Q de carga extraíble en dos
cantidades diferentes SOC1 y SOC2 de carga, siendo constantes la
temperatura TBat de la batería y la corriente IB de la batería para
determinar la magnitud característica H. El estado SOC1 de carga es
aquí menor que el estado SOC2 de carga (SOC1 < SOC2).
Resulta evidente que entre la magnitud
característica H y la cantidad Q de carga extraíble existe una
relación clara e incluso lineal en este caso respecto al estado
nuevo. Mediante esta relación es posible determinar la cantidad Q
de carga extraíble directamente en dependencia de la magnitud
característica H.
En este caso se corrige ventajosamente la
magnitud característica H mediante el estado SOC de carga y/o la
temperatura TBat de la batería. Esta corrección se puede llevar a
cabo, por ejemplo, mediante el registro empírico o matemático de
campos característicos o funciones matemáticas. La dependencia entre
la cantidad Q de carga extraíble y la magnitud característica H en
dependencia del estado SOC de carga o la temperatura TBat de la
batería se puede determinar matemáticamente, por ejemplo, mediante
cálculos de simulación, pero también se puede determinar.
La magnitud característica H se puede obtener
también ventajosamente mediante un procesamiento inteligente de
señales en dependencia del estado SOC de carga y de la temperatura
TBat de la batería para una batería acumuladora en estado nuevo. En
el proceso de obtención se genera, por ejemplo, un campo
característico HLern en dependencia del estado SOC de carga y la
temperatura TBat de la batería. Si la batería acumuladora ya no se
encuentra en estado nuevo, una magnitud característica determinada
H_{m} en caso de un estado SOC_{m} de carga y una temperatura
cualquiera TBat_{m} de la batería se compara más tarde con la
magnitud característica obtenida H_{nueva} en estado nuevo que se
determina por medio del estado SOC_{m} de carga y la temperatura
TBat_{m} de la batería, por ejemplo, a partir del campo
característico obtenido HLern. El resultado de esta comparación es
una cifra J de medida que puede ser, por ejemplo, la diferencia o la
proporción de H_{m} y H_{nueva}
J = H_{m} -
H_{nueva} \hskip0,5cm o \hskip0,5cm J = H_{m} :
H_{nueva}
Esta cifra J de medición proporciona la cantidad
Q de carga extraíble de la batería acumuladora junto con los
valores del estado SOC_{m} de carga y la temperatura TBat_{m} de
la batería y, por ejemplo, con un campo característico para
magnitudes características Q en dependencia del estado SOC de carga,
de la temperatura TBat de la batería y de la cifra J de
medición.
Claims (17)
1. Procedimiento para determinar la cantidad (Q)
de carga, extraíble en estado de carga completa, de una batería
acumuladora (3) respecto al estado nuevo mediante la medición de
corrientes (I) de la batería y/o tensiones (U) de la batería en al
menos dos períodos (t) de tiempo antes o durante una fase
ascendente, así como durante una fase descendente de un proceso de
carga o descarga, mediante la determinación de una magnitud
característica (H) para la cantidad (Q) de carga extraíble sobre la
base de la relación entre al menos un valor (U) de tensión de la
batería a partir de la fase ascendente y al menos un valor (U) de
tensión de la batería a partir de la fase descendente en caso de un
valor de corriente de la batería aproximadamente igual o sobre la
base de la relación entre al menos un valor (I) de corriente de la
batería a partir de la fase ascendente y al menos un valor (I) de
corriente de la batería a partir de la fase descendente en caso de
un valor de tensión de la batería aproximadamente igual,
evaluándose el comportamiento de la histéresis que se obtiene
mediante la aplicación de los valores (I) de corriente de la
batería y los valores (U) de tensión de la batería en caso de una
carga por impulsos, preferentemente de corta duración, en dirección
de la carga y descarga para deducir a partir de esto la cantidad
(Q) de carga extraíble de la batería acumuladora (3).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la relación es la diferencia de dos
tensiones (U) de la batería determinadas en períodos diferentes (t)
de tiempo, siendo las corrientes (I) de la batería aproximadamente
iguales en ambos períodos (t) de tiempo.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la relación es la diferencia de dos
corrientes (I) de temperatura determinadas en períodos diferentes
(t) de tiempo, siendo las tensiones (U) de la batería
aproximadamente en ambos períodos (t) de tiempo.
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la relación es la proporción de la
tensión (U_{1}) de la batería, determinada en un primer período
(t_{1}) de tiempo antes o durante la fase ascendente de la carga,
respecto a la tensión (U_{2}) de la batería, determinada en un
segundo período (t_{2}) de tiempo después o durante la fase
descendente, siendo aproximadamente iguales las corrientes (I_{1},
I_{2}) de la batería en el primer y el segundo período (t_{1},
t_{2}) de
tiempo.
tiempo.
5. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la relación es la proporción de la
corriente (I_{1}) de la batería, determinada en un primer período
(t_{1}) de tiempo antes o durante la fase ascendente, respecto a
la corriente (I_{2}) de la batería, determinada en un segundo
período (t_{2}) de tiempo después o durante la fase descendente,
siendo aproximadamente iguales las tensiones (U_{1}, U_{2}) de
la batería en el primer y el segundo período de tiempo.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
períodos seleccionados (t) de tiempo se encuentran en la fase del
arranque de un motor de combustión interna acoplado con la batería
acumuladora.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
corriente de la batería es aproximadamente igual a cero en los
períodos seleccionados de tiempo.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el registro y
el almacenamiento continuo de los valores (I) de corriente de la
batería y los valores (U) de tensión de la batería como curvas de
histéresis durante una carga y por la evaluación posterior de las
curvas de histéresis almacenadas con el fin de determinar la
magnitud característica (H) para la cantidad (Q) de carga extraíble
aún.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por la
interpolación y/o extrapolación de valores determinados (U) de
tensión de la batería y valores (I) de corriente de la batería para
determinar tensiones (U) de la batería en caso de corrientes
predefinidas (I) de la batería o para determinar corrientes (I) de
la batería en caso de tensiones predefinidas (U) de la batería.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por la
determinación del estado (SOC) de carga de la batería acumuladora
y/o la temperatura (TBat) de la batería y por la corrección de la
magnitud característica (H) mediante el estado (SOC) de carga y/o la
temperatura (TBat) de la batería.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por la corrección
de la magnitud característica (H) mediante la capacidad de carga
extraída en un intervalo de tiempo definido.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
magnitud característica (H) se determina cuando el intervalo entre
los dos períodos (t) de tiempo de los valores (U) de tensión de la
batería o los valores (I) de corriente de la batería, relacionados
entre sí, supera un intervalo mínimo de tiempo definido y queda por
debajo de un intervalo máximo de tiempo definido.
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por la
comparación de la magnitud característica (H) con campos
característicos predefinidos para cantidades (Q) de carga extraíble
en dependencia de los estados (SOC) de carga, las temperaturas
(TBat) de la batería y las magnitudes características (H).
14. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado por la obtención y almacenamiento de campos
característicos (HLern) para magnitud características (H) de una
batería acumuladora en estado nuevo en dependencia del estado (SOC)
de carga y las temperaturas (TBat) de la batería y por la
determinación de la cantidad (Q) de carga extraíble a partir de la
magnitud característica determinada (H) en caso de un estado
momentáneo (SOC_{m}) de carga y una temperatura momentánea
(TBat_{m}) de la batería con una magnitud característica
correspondiente (H_{nueva}) de valor nuevo que se determina a
partir del campo característico (HLern) para el estado momentáneo
(SOC_{m}) de carga y la temperatura momentánea (TBat_{m}) de la
batería.
15. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado por el cálculo de una cifra (J) de medida como
diferencia o proporción de la magnitud característica determinada
(H_{m}) y de la magnitud característica correspondiente
(H_{nueva}) en estado nuevo en el estado momentáneo (SOC_{m}) de
carga y la temperatura momentánea (TBat_{m}) de la batería y por
la determinación de la cantidad (Q) de carga extraíble con un campo
característico para valores de cantidades (Q) de carga extraíble que
están almacenados en el campo característico en dependencia de
estados (SOC_{m}) de carga, temperatura (TBat_{m}) de la batería
y cifras (J) de medida.
16. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por la
determinación de la magnitud característica (H) a partir de
parámetros de un esquema equivalente o modelo, en el que los
parámetros se determinan mediante la adaptación del esquema
equivalente o del modelo a los valores determinados (I) de
corriente de la batería y/o los valores (U) de tensión de la batería
en la fase ascendente y descendente.
17. Dispositivo de supervisión para una batería
acumuladora con medios de medición para medir valores (U) de
tensión de la batería y valores (I) de corriente de la batería, así
como con medios de evaluación, caracterizado porque los
medios de evaluación están configurados para ejecutar el
procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes.
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