ES2324648T3 - Procedimiento para la evaluacion del estado de baterias. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la evaluación del estado de baterías en instalaciones de alimentación con corriente eléctrica fotovoltaicas, basadas en baterías, con, al menos, dos ramas de baterías en paralelo, que, de conformidad con el estado de carga, alimentan alternativamente a una carga con energía o son recargadas por un generador, - recogiéndose de una batería cargada, que entra en funcionamiento por primera vez en la instalación de alimentación con corriente eléctrica tras desconexión de la instalación de alimentación con corriente eléctrica por medio de una unidad de control, automáticamente en un ciclo de descarga paso a paso sobre una resistencia de descarga, una curva característica de descarga de la tensión de reposo, - se repite este ciclo de descarga paso a paso para fijar los instantes para registrar una curva característica de descarga instantánea de la tensión de reposo, - se memoriza, al menos, la última curva característica de descarga instantánea, registrada, de la tensión de reposo y - se determina una tensión de alarma-reposo a partir de un tiempo de reserva prefijado de antemano y de la tensión final de descarga, determinada durante la primera medición, a partir de la curva característica de descarga instantánea de la tensión de reposo, que representa una magnitud para una energía residual de la batería todavía presente, de manera respectiva, y llevándose a cabo en el momento dé ser alcanzada esta magnitud durante el funcionamiento sobre la carga, una advertencia al usuario de la instalación de alimentación con corriente eléctrica, caracterizado porque la disminución del tiempo de descarga entre descargas sucesivas de la batería determina el instante para el registro de la siguiente curva característica de descarga instantánea o la disponibilidad residual de la batería.
Description
Procedimiento para la evaluación del estado de
baterías.
La invención se refiere a un procedimiento para
la evaluación del estado de baterías en instalaciones de
alimentación con corriente eléctrica fotovoltaicas, basadas en
baterías, con, al menos, dos ramas de baterías en paralelo, que, de
conformidad con el estado de carga, alimentan alternativamente a una
carga con energía o son recargadas por un generador, recogiéndose
de una batería cargada, que entra en funcionamiento por primera vez
en la instalación de alimentación con corriente eléctrica tras
desconexión de la instalación de alimentación con corriente
eléctrica por medio de una unidad de control, automáticamente en un
ciclo de descarga paso a paso sobre una resistencia de descarga,
una curva característica de descarga de la tensión de reposo, se
repite este ciclo de descarga paso a paso para fijar los instantes
para registrar una curva característica de descarga instantánea de
la tensión de reposo, se memoriza, al menos, la última curva
característica de descarga registrada de la tensión de reposo y se
determina una tensión de alarma- reposo a partir de un tiempo de
reserva prefijado de antemano y de la tensión final de descarga,
determinada durante la primera medición, a partir de la curva
característica de descarga instantánea de la tensión de reposo, que
representa una magnitud para una energía residual de la batería
todavía presente, de manera respectiva, y llevándose a cabo en el
momento de ser alcanzada esta magnitud durante el funcionamiento
sobre la carga, una advertencia al usuario de la instalación de
alimentación con corriente eléctrica.
Las instalaciones fotovoltaicas de alimentación
con corriente eléctrica de este tipo con baterías de compensación
sirven para el almacenamiento de cualquier tipo de instalación
electrotécnica tales como dispositivos de control, instalaciones de
comunicación, lámparas, motores y muchos más.
Un procedimiento del tipo considerado para la
evaluación del estado de baterías es conocido por la publicación US
4 731 601.
Un problema principal que se presenta en las
instalaciones de alimentación con corriente eléctrica, basadas en
baterías, consiste en la evaluación del estado de la carga, del
envejecimiento y de la esperanza de vida del acumulador de energía,
independientemente de la utilización de un acumulador de energía
como batería de emergencia, como batería de apoyo o como batería
explotada de manera cíclica. La necesidad de una predicción segura
sobre el estado de acumulación de una batería, debe ser considerada
especialmente como muy elevada cuando las alimentaciones con
corriente eléctrica, basadas en baterías, sirvan para la
alimentación de instalaciones con elevadas exigencias de seguridad
o de disponibilidad. Tiene una importancia especial la
determinación del estado de la batería en el caso de instalaciones
autónomas, desplazadas, que se hacen trabajar de manera automática,
que trabajan por regla general durante prolongados periodos de
tiempo (semanas, meses) no vigiladas y que no reciben ningún
mantenimiento, puesto que los costes relacionados con el
intercambio de las baterías, por ejemplo en las boyas marinas, en
regiones difícilmente accesibles o poco habitadas, pueden ser en
parte incluso muy elevadas.
Se conoce la vigilancia permanente de las
baterías y el mantenimiento de los plazos establecidos en las
instrucciones de explotación para las instalaciones de este tipo,
para llevar a cabo procedimientos profilácticos de recambio.
Independientemente del estado de envejecimiento real de las
baterías, se retiran las baterías de la instalación y se recambian
por baterías nuevas. En el caso más favorable se lleva a cabo un
reacondicionamiento de las baterías envejecidas o un reciclaje
justificado por el material valorizable. Este procedimiento requiere
un elevado coste de mantenimiento. Por otra parte, la manipulación,
cada vez más austera, con fuentes impide los trabajos de recambio
de baterías arbitrarios que se llevan a cabo, con gran frecuencia,
de manera puramente profiláctica.
Se conoce por la publicación DE 196 05 481 C1 un
módulo para la medición de baterías destinado a una batería USV
(con alimentación de corriente eléctrica exenta de interrupciones).
Por medio del módulo para la medición de la batería se determinan
las tensiones bloque, que corresponden a las baterías bloque,
individuales, de la batería USV. De este modo puede localizarse una
batería bloque defectuosa. No puede determinarse el estado de carga
de la batería USV en función de otros parámetros.
Para el llevar a cabo el reemplazo de una carga
constante se ha previsto, de conformidad con la publicación DE 42
38 316 A1 reducir la capacidad de la batería hasta que el periodo
de tiempo de funcionamiento de la batería corresponda exactamente a
un periodo de tiempo predeterminado. De este modo, se obtiene una
característica ventajosa de descarga.
Para la determinación del estado de
funcionamiento de un acumulador éste se carga, de conformidad con
la publicación DE 38 21 808 A1, durante un período de tiempo
definido con una corriente eléctrica definida, comparándose la
tensión del acumulador con los valores de la tensión de una curva
característica teórica. Si la tensión del acumulador cae por debajo
del valor teórico, el acumulador es considerado inadecuado para el
funcionamiento.
Se conoce por la publicación DE 39 10 868 A1 un
procedimiento para la determinación del estado de la carga de una
batería de plomo. En este caso se determinan tensiones de
referencia, deduciéndose de las mismas una tensión diferencial en
el momento de la conexión de la carga. Las tensiones de referencia
son determinadas de manera experimental y se extrapolan para formar
una curva de referencia. El procedimiento posibilita una protección
contra la descarga total de la batería en el caso de una conexión
de carga variable.
Está ampliamente expandido un procedimiento para
el cálculo del balance de la capacidad entre los amperios hora
captados y los amperios hora liberados. Cuando se conoce la
capacidad inicial, la determinación del consumo de corriente
eléctrica en reposo así como la evaluación de la tensión de reposo
con respecto a la capacidad puede evaluarse por lo tanto con una
exactitud suficiente el estado de carga de la batería, de manera
especial cuando se compensen los efectos de la temperatura con
factores de corrección. La ventaja de este procedimiento reside en
la sencilla evaluación, independientemente de los procesos químicos
que tienen lugar dentro de la batería. Mediante la aplicación
constante de tensión al nivel de la tensión al final de la carga
este cálculo es cada vez más exacto en las instalaciones de
alimentación con corriente eléctrica, que trabajan en red, puesto
que la batería está siempre completamente cargada en el estado
equilibrado. Sin embargo, en el caso de las instalaciones autónomas
en funcionamiento autónomo se aprecia el gran inconveniente de este
procedimiento. A lo largo del tiempo se integra una desviación de
los valores reales incluso como consecuencia de errores mínimos de
medición a la hora de la detección de la corriente eléctrica, de
una manera tan elevada que el balance energético presenta fuertes
errores y es inutilizable para los análisis específicos del estado.
Este problema se acentúa especialmente en las alimentaciones con
corriente eléctrica, que alimenten cargas controladas por
acontecimientos, es decir en instalaciones en las que tiene que
poner a disposición durante un periodo de tiempo determinado sólo
una pequeña energía para finalidades de vigilancia pero, en el caso
en que se produzca un acontecimiento, tienen que poner a disposición
mayores cantidades de energía para el funcionamiento de las cargas.
Además, en el caso de las instalaciones autónomas tiene que
partirse siempre de que el balance energético no está equilibrado
durante periodos de tiempo prolongados. Este problema es conocido y
por lo tanto se lleva a cabo, por regla general, una nueva
calibración a instantes determinados del sistema de medición y del
acumulador de energía. El acumulador se lleva de nuevo al estado de
la carga total mediante aporte externo de energía. Sin embargo
están relacionados elevados costes con la vigilancia del sistema de
medición y con la dependencia de la red para la carga específica de
las baterías.
Otro procedimiento, conocido, se refiere a la
medición de la tensión en los bornes de la batería. En este caso se
utiliza el conocimiento de que la tensión en una batería, tras la
atenuación de los procesos químicos relacionados con la carga y con
la descarga, representa una magnitud del estado de la carga. Este
procedimiento presupone, sin embargo, que la batería sea retirada
de la instalación y se ponga en estado de reposo durante varias
horas para alcanzar mediciones suficientemente exactas.
Los algoritmos de Fuzzy aprovechan
procedimientos de simulación con empleo de las curvas
características de carga y de descarga del fabricante de la batería
y la medición de la corriente eléctrica y de la tensión en la
batería, para el cálculo del estado instantáneo de la carga. Estos
procedimientos son relativamente exactos en el caso de un
funcionamiento fuertemente cíclico de la batería, sin embargo
presentan fallos en los estados de la carga de la batería por encima
del 80%, en el caso de corrientes eléctricas pequeñas de carga y de
descarga y en el caso de grandes diferencias de la temperatura en
el caso de aplicación. La calibración necesaria de la instalación se
lleva a cabo como en los sistemas con una medición de la corriente
eléctrica.
La invención tiene como tarea proporcionar un
procedimiento con el cual deba llevarse a cabo una actividad de
servicio específica para la reducción del gasto de mantenimiento
únicamente en el caso en que los acumuladores de energía estén
agotados. El sistema debe poder decidir si se trata de un estado de
la instalación temporal que esté relacionado con una obtención de
energía insuficiente o si esto significa el final del ciclo de
vida. Puesto que se presentan en instalaciones diferentes, por
regla general, capacidades y tensiones diferentes, el procedimiento
debe ser adecuado para poder llevar a cabo de manera automática la
evaluación de las baterías y sin introducción de valores
establecidos como magnitudes de partida. Por otra parte el
procedimiento debe ser adecuado para efectuar predicciones seguras
sobre la disponibilidad del acumulador de energía independientemente
del comportamiento de la carga en la instalación
correspondiente.
La tarea se resuelve, de conformidad con la
invención, por medio de las características de la reivindicación 1.
El objeto de las reivindicaciones dependientes está constituido por
configuraciones convenientes.
El objeto del procedimiento consiste, de manera
especial, en la determinación de un instante para el recambio
específico de las baterías. En este caso debe darse una reserva
para la alimentación asegurada con corriente eléctrica de tal manera
que posibilite al usuario llegar hasta la instalación y efectuar su
mantenimiento dentro de un tiempo de reserva.
La invención utiliza una instalación autónoma
para la alimentación con corriente eléctrica en una agrupación de,
al menos, dos o más ramas de baterías en paralelo, que alimentan
con energía alternativamente a la carga según el estado de carga o
que son recargadas por un generador, para lo cual están dispuestas
convenientemente en paralelo con respecto a cada una de las
baterías, respectivamente un medidor de la tensión así como,
respectivamente, un conmutador con resistencia conectada en serie.
Cada rama de la batería dispone respectivamente de un conmutador
con el generador y respectivamente de un conmutador con la
carga.
Se separa de la carga una batería nueva en un
instante adecuado y se carga por el generador hasta la tensión final
de la carga. Tras la separación de la batería del generador, y una
vez que ha transcurrido un tiempo de reposo, se mide la tensión en
bornes en la batería y se memoriza. A continuación, se descarga paso
a paso la batería en un primer ciclo de descarga, accionándose el
conmutador que se encuentra en paralelo con respecto a la batería y
la corriente eléctrica de la batería fluye a través de la
resistencia. Para la determinación del instante se interrumpe la
descarga y, una vez transcurrido un tiempo de espera, se mide la
tensión. A continuación, se prosigue la descarga en la manera
descrita hasta que se alcance la tensión final de descarga.
Mediante la memorización de los valores de la tensión durante el
periodo de tiempo de la descarga puede representarse la curva
característica de descarga de la tensión de reposo. Una vez
concluidas estas mediciones se carga de nuevo la batería y se
conecta de nuevo con el conjunto para la alimentación con la
corriente eléctrica.
El procedimiento de descarga que ha sido
descrito se repite arbitrariamente, en instantes a ser fijados,
constituyendo una simplificación en este caso la selección de
puntos destacados específicos de la curva característica de
descarga. De manera especial, cuando se alcance una tensión, que
esté próxima a la tensión final de descarga, deberían tomarse
varios puntos de medición para la detección de la trayectoria
exacta de la curva característica de descarga. La medición se lleva
a cabo. siempre según un mismo modo de actuación, es decir a
tiempos iguales tanto para los periodos de descarga así como para
los tiempos de reposo subsiguientes.
A partir del cálculo inverso de los tiempos de
preaviso y de reserva, que han sido fijados previamente, se deduce
la tensión de descarga a la que se alcanza un estado critico de la
instalación. Al mismo tiempo puede encontrarse una magnitud para la
energía residual, que está disponible como máximo para la
alimentación con corriente eléctrica mediante el cálculo de la
superficie comprendida entre el instante del inicio del tiempo de
reserva y el instante en el que se alcanza la tensión final de
descarga. Puesto que, por regla general, la característica de
descarga de las baterías apenas se modifica en el intervalo de las
descargas totales durante su tiempo de vida en relación con la
curva característica de descarga total, puede tomarse este valor de
la tensión para otras finalidades de análisis.
A partir de la modificación de la disminución
del tiempo de descarga entre las descargas de la batería puede
determinarse, por un lado, el avance del envejecimiento, por otro
lado el sistema de medición puede determinar también a partir de la
misma los intervalos de tiempo comprendidos entre dos descargas de
la batería. Este método tiene preferencia para evitar condiciones
innecesarias de estrés del ensayo de la batería frente a la
especificación de un barrido de tiempo constante para los procesos
de descarga.
De este modo y manera se representa la historia
del tiempo de vida de la batería. Con ayuda de la variación de la
diferencia de la tensión entre puntos de medición definidos y la
disminución del tiempo de descarga así como mediante la variación
de la curva característica de descarga, de manera preferente en la
región de la tensión final de descarga, puede efectuarse una
predicción sobre la capacidad de que está almacenada todavía en la
batería y sobre el envejecimiento.
De conformidad con este procedimiento, una
batería es considerada por el usuario como agotada y al final de su
ciclo de vida en el caso individual concreto cuando la descarga se
lleve a cabo de una manera tan rápida que tras la conexión de la
batería completamente cargada para el funcionamiento de una carga
caiga la tensión hasta el valor crítico de la descarga (tensión de
alarma-reposo), que caracteriza la cantidad de
energía mínima para el tiempo de preaviso o de reserva y a la que
se origina un mantenimiento o una conservación por ejemplo por medio
de una señalización de efecto remoto.
Para el cálculo de la energía mínima residual,
necesaria para mantener el funcionamiento en el tiempo de reserva,
pueden determinarse trayectorias típicas de la carga de la
instalación con ayuda de la medida de la corriente eléctrica.
Mediante la comparación de varias mediciones realizadas y formación
del valor medio aritmético se relativiza el error de integración a
través del tiempo. El error de integración puede quedar limitado
además mediante la elección adecuada del tiempo de medición. Puesto
que en el momento del inicio de un nuevo ciclo de medición se
reponen todos los valores, no se presenta ningún error subsiguiente.
Los tiempos típicos para la detección suponen aproximadamente un
día o una semana. Estas mediciones se repiten de manera periódica.
De este modo, la alimentación de la corriente eléctrica reacciona a
las variaciones en el comportamiento a la carga de la instalación y
puede efectuar un cálculo de corrección del contenido residual del
acumulador para el tiempo de reserva, que ha sido definido, de
antemano por el usuario.
La ventaja del procedimiento consiste en que se
ensaya el estado de una batería, desconectada del conjunto de
alimentación de la corriente eléctrica por medio de una simple
medición de la tensión y de un control temporal sin elevadas
exigencias de exactitud y puede llevarse a cabo un análisis sobre el
envejecimiento y sobre la esperanza de vida mediante la comparación
con datos de mediciones previas, memorizados en el sistema de
medición. Quedan suprimidos los errores de integración debidos a
los procedimientos de medición dependientes del tiempo o debidos a
las nuevas calibraciones. Por lo tanto puede llevarse a cabo un
funcionamiento completamente automático. Puesto que en todas las
consideraciones se determinan magnitudes relativas, no es necesario
el conocimiento de la capacidad absoluta ni de tiempo de la
batería. El comportamiento de la carga tampoco es relevante puesto
que el ensayo de descarga tiene lugar siempre con la misma carga,
preferentemente con corriente eléctrica constante. Por el contrario
es suficiente indicar el tipo de tecnología de la batería (batería
de plomo, de NiCd, de iones de Li, etc.). Mediante la tensión de
aplicada a la batería, el sistema determina la tensión final de la
carga y de la descarga así como el procedimiento de
carga/descarga.
Por otra parte, el usuario de la instalación
determina los tiempos de preaviso y de reserva que son relevantes
para este caso particular. Por lo tanto, existe la posibilidad de
la duración selectiva de utilización del acumulador de energía en
cada instalación. En principio es suficiente la fijación de un
tiempo de reserva por parte del usuario con objeto de iniciar una
actividad específica de mantenimiento. El tiempo de preaviso tiene
como finalidad únicamente proporcionar al usuario la posibilidad de
una estrategia de servicio.
De igual modo, se obtienen ventajas -a partir de
la evaluación de los deterioros de las baterías. Si en una rama de
la batería desciende bruscamente la tensión, el control conmuta en
primer lugar a otra rama de la batería para la alimentación de la
carga. Una comparación con los datos de medición, depositados para
la rama de la batería, que se revela como que no trabaja
adecuadamente, y una recarga, realizada eventualmente, permite
deducir si se presenta una descarga demasiado elevada, por ejemplo
debida a un cortocircuito momentáneo o bien a un cortocircuito entre
los elementos dentro de la batería como consecuencia de un
acontecimiento extraordinario en la carga. Puesto que el sistema
memoriza la trayectoria de la curva característica final de
descarga, es suficiente una descarga parcial para llevar a cabo la
evaluación del estado de la batería. Si la trayectoria de la curva
característica de descarga correspondiente a la descarga parcial
introducida yace en el campo acotado de tolerancias que ha sido
medido en último lugar, se ha producido temporalmente un corto
circuito externo. Si la tensión, en el momento de la conexión de la
resistencia de descarga se desvía (fuertemente) más allá de la
tolerancia de la última curva característica de descarga, podrá
suponerse un cortocircuito entre los elementos.
Además de los ensayos que han sido descritos
pueden llevarse a cabo otros ensayos. De este modo, puede deducirse
el estado de carga actual de la batería con ayuda de una medición
única de la tensión de reposo. Por medio de un ensayo de la tensión
de reposo durante un periodo de tiempo definido y en una batería
desconectada de la instalación de alimentación con corriente
eléctrica puede determinarse la autodescarga como una indicación
del envejecimiento por medio de dos mediciones de la tensión en un
intervalo de tiempo.
Cuando se hace trabajar la carga durante un
período de tiempo determinado sin generador, es decir únicamente en
la batería de una rama de las baterías, podrán determinarse las
necesidades de energía requeridas por la carga. Este ensayo del
consumidor va seguido por un cálculo inverso del tiempo hasta la
descarga de la batería correspondiente. Así mismo, en el caso de la
variación del comportamiento de la carga debido a efectos externos
(cortocircuitos, carga pesada, variación del régimen de
funcionamiento), puede calcularse la reducción producida del tiempo
de descarga.
En el caso de las instalaciones de alimentación
con corriente eléctrica en funcionamiento autónomo se dan
estrategias diferentes por medio del conocimiento de las
capacidades de las baterías y de los estados de la carga en las
ramas individuales del acumulador de energía para la conmutación
entre carga, suministro de la carga y conmutación de reserva. El
objetivo del control consiste en alcanzar o bien en mantener el
contenido máximo en energía en el acumulador de la batería. Al
menos son adecuadas tres variantes básicas de las estrategias de
conmutación, entre las cuales puede decidirse de manera autónoma un
control que trabaje automáticamente según el aporte de energía por
parte del generador y/o según el consumo de energía por parte de la
carga.
Una primera variante básica consiste en que se
conmuta el control entre las ramas de la batería para la
alimentación de la carga en barrido temporal del tiempo de reserva
elegido por el usuario, llevando a cabo el generador la recarga
respectivamente de la batería que ha sido conectada en último lugar
con la carga. En este caso, la instalación de alimentación con
corriente eléctrica permanece siempre a un nivel elevado de la
capacidad del acumulador teniendo lugar, tan solo, un pequeño
ciclaje de las baterías.
Una segunda variante consiste en conectar una
rama de las baterías con la carga y llevar a cabo la descarga de la
misma hasta que se alcance la tensión de descarga crítica
determinada a partir de la última curva característica de descarga,
memorizada por el sistema de medición, que sirve como magnitud
característica para la magnitud de la capacidad de reserva para el
suministro de la carga. En este caso se somete a un ciclaje a cada
rama de las baterías, lo cual tiene absolutamente un efecto
favorecedor de la duración de vida. Sin embargo no debería hacerse
trabajar a las baterías hasta la tensión final de descarga puesto
que en caso de un error durante la conmutación a otra rama de las
baterías o mediante deterioro en otras ramas de las baterías o en
el generador tiene que ponerse a disposición también al menos una
cantidad de energía que mantenga, con la trayectoria típica de la
carga, el funcionamiento dentro del tiempo de reserva mediante la
reconexión a la batería que ha sido descarga en último lugar. El
generador carga, en el caso de esta variante, siempre de manera
preferente a la batería que está más descargada.
La tercera posibilidad consiste en el control de
un funcionamiento puramente de reserva. Con esta finalidad un
generador y una rama de las baterías alimentan permanentemente a la
carga. Las otras ramas de las baterías se encuentran cargadas en
reserva. Mediante la conmutación cíclica del generador hasta otra
rama de las baterías para el suministro de la carga, se recarga
además la rama correspondiente para la compensación de la
autodescarga. Puesto que en esta variante, por regla general, el
balance diario energético está compensado, puede suponerse siempre
un acumulador de energía cargado casi por completo. Aún cuando este
estado es el más preferente, tienen que tenerse en consideración
los efectos secundarios de las baterías completamente cargadas, de
conformidad con el tipo químico puesto que también pueden
producirse reducciones de la duración de vida.
Puesto que ninguno de los procedimientos, que
han sido descritos precedentemente, es adecuado como tal para hacer
que las ramas de las baterías trabajen de manera óptima, el sistema
de control puede conmutar de manera cíclica entre estos
procedimientos, en caso dado en base a las curvas características de
descarga de las ramas individuales de las baterías, determinadas
por el sistema de medición, de sus estados de carga así como de la
oferta disponible de energía con el fin de agotar la máxima
duración de vida del acumulador de energía.
En el caso de las instalaciones autónomas de
alimentación con corriente eléctrica con generador fotovoltaico, es
decir cuando se obtiene la energía distribuida de manera
estadística, se dan otras prioridades adicionales de solución.
Además de los algoritmos de control para la batería y para la carga
así como la determinación de los ensayos mediante descarga de la
batería de las ramas individuales del acumulador de energía, se
plantea en este caso el problema de que no puede proporcionarse
siempre una energía suficiente para un funcionamiento duradero de la
instalación por medio del generador fotovoltaico. La tarea
principal consiste en definir los intervalos de tiempo en los que
puede ser llevado a cabo un ensayo de la batería, pero, por otro
lado, debe asegurarse también que la batería descargada pueda ser
recargada de nuevo de la manera más rápidamente posible en el
sentido del mantenimiento de la funcionalidad total de la
alimentación de la corriente eléctrica.
Con esta finalidad se determina con ayuda de la
medición de la tensión en el generador fotovoltaico el intervalo de
tiempo de claridad/obscuridad diario y se calcula la media diaria
de insolación. La diferencia diaria entre el tiempo de claridad
entre dos días se deposita igualmente por el sistema de medición.
Con estos puntos de medición se reconoce la trayectoria solar en el
punto correspondiente de colocación de la instalación, en el caso
más favorable al cabo de medio año, como más tarde al cabo de un
trimestre y se memoriza como base para el funcionamiento del
generador. La instalación de alimentación con corriente eléctrica
trabaja tras el reconocimiento de la trayectoria solar en un marco
de tiempo relativo propio, cuyos vértices están constituidos por
los puntos de inflexión del sol y por el tiempo de claridad mínimo
o bien máximo dentro de un periodo. El depósito de calendarios o de
tiempos reales tiene un significado menor para la función de la
alimentación de la corriente eléctrica en último caso tras
reconocimiento de la trayectoria del sol y se requiere en caso dado
únicamente con fines comparativos para informaciones sobre el
estado que deben ser contrastadas. La ventaja de este sistema
temporal relativo de acuerdo con la trayectoria astronómica del sol
excluye todas las irregularidades correspondientes al calendario o
las determinaciones a tiempo real (año bisiesto, horario de
verano/horario de invierno). De la misma manera, se elimina la
instalación de un dispositivo horario de precisión y una
transmisión de la información sobre informaciones del tiempo para
la sincronización temporal con el mundo exterior. El dispositivo
horario interno se restituye o bien se sincroniza en el instante
correspondiente de la mitad determinada del tiempo de obscuridad
entre dos días. De este modo los errores quedan limitados a un
periodo de tiempo definido. Las exigencias relativas a la exactitud
del tiempo de ciclo son pequeñas; únicamente debería elegirse la
estabilidad del tiempo de ciclo de tal manera, que la diferencia
entre los tiempos de la trayectoria solar en la región del solsticio
permanezca mayor que el error en el dispositivo horario
interno.
El conocimiento de la trayectoria solar anual
sirve en primer lugar para la determinación de la ventana de tiempo
para la realización de los ensayos de descarga de las ramas de las
baterías. En el periodo de tiempo del solsticio de invierno
(comienzo del invierno) quedan excluidos los procesos de ensayo. Por
el contrario, la obtención de toda la energía disponible tiene como
finalidad el mantenimiento de la función de la alimentación de
corriente eléctrica y asegurar un estado de carga tan elevado como
sea posible de las baterías. En la región del solsticio de invierno,
el balance energético es, por regla general, negativo durante
determinados periodos de tiempo y tienen que ser compensadas las
pérdidas de capacidad que se producen en el acumulador de energía
debido a las bajas temperaturas esperables. De igual modo es
critica la región del solsticio de verano (comienzo del verano),
puesto que en este periodo de tiempo hay que contar con elevadas
temperaturas. La mayoría de los convertidores de energía
electroquímicos reaccionan de una manera muy sensible a las
corrientes de carga a temperaturas elevadas, lo cual frecuentemente
conduce a sobrecargas y puede reducirse sensiblemente la duración
de vida de las baterías. Por este motivo se elige el punto óptimo
en la región comprendida entre los puntos de los solsticios con el
fin de llevar a cabo los ensayos de la batería.
El punto de inflexión del ascenso se determina,
de manera ideal, por medio de la segunda derivada de una curva de
la trayectoria solar anual. En el caso más sencillo es suficiente,
sin embargo, la región de la trayectoria solar, en la que es igual
la diferencia entre los tiempos de claridad. Por regla general, se
dan los tiempos en la región del inicio de la primavera y del
inicio del otoño además de una corrección. La corrección de un
instante de descarga favorable para los ensayos de la batería
debería encontrarse por delante de estos puntos de inflexión de tal
manera que la carga de la batería descargada se produzca en el
instante del inicio de la primavera así como, de manera especial,
el inicio del otoño. De manera esencial, la disminución de la
irradiación puede prolongar innecesariamente el tiempo de carga en
la región ascendente de la trayectoria solar y puede reducirse la
disponibilidad del acumulador de energía cargado.
En el caso en que pueda ser transmitida una
información del tiempo real, se simplifica el procedimiento de la
determinación de los intervalos de tiempo para el ensayo. Mediante
la sincronización del tiempo real con el tiempo interno,
determinado por el sistema según la trayectoria astronómica del sol,
puede concederse una liberación o un bloqueo de los ensayos de la
batería.
Los procesos de funcionamiento de una
alimentación de corriente eléctrica que trabaja en funcionamiento
autónomo con generador fotovoltaico pueden representarse por la
serie siguiente:
- -
- puesta en funcionamiento de la alimentación de corriente eléctrica preferentemente con (al menos una) la batería cargada,
- -
- la alimentación de la carga en ritmo de conmutación constante entre las ramas de la batería,
- -
- el inicio de las mediciones del consumo de energía por la carga,
- -
- el inicio simultáneo de las mediciones del tiempo de claridad/obscuridad,
- -
- al cabo de, al menos, medio año, reconocimiento de las necesidades típicas de energía de la carga y de la trayectoria solar anual,
- -
- comienzo de un primer ensayo de la batería mediante la desconexión de la instalación en la región de la trayectoria solar ascendente (primavera), representación de una primera curva característica de descarga con un número mayor de puntos de medición,
- -
- el cálculo de la tensión critica en la batería para garantizar una capacidad residual para el mantenimiento del funcionamiento en un tiempo de reserva fijado por el usuario, recarga de la batería ensayada y reconexión en el conjunto de la alimentación de la corriente eléctrica, eventualmente comienzo de otro ensayo en otras baterías,
- -
- funcionamiento de la instalación en el instante del solsticio de verano, preferentemente en funcionamiento con ciclaje intenso,
- -
- comienzo de los ensayos de la batería en el instante del punto de inflexión de la trayectoria solar descendente, únicamente con pocos puntos de medición destacados, la fijación de la diferencia entre la primera descarga y la descarga que acaba de producirse,
- -
- la recarga de la batería ensayada y la reconexión en el conjunto de la alimentación de corriente eléctrica,
- -
- funcionamiento de la instalación en el periodo de tiempo del solsticio de invierno, preferentemente según el modo de reserva o bien de tal manera que todas las ramas de la batería estén cargadas del modo más completo posible.
\vskip1.000000\baselineskip
Según este modo y manera de la conducción del
funcionamiento y del ensayo, puede determinarse como ha resistido
la batería durante los seis meses de invierno, o bien se verifica
si proporciona todavía, después del verano, la capacidad para
soportar el funcionamiento durante el invierno. La variación de la
diferencia de los tiempos de descarga posibilita, tal como se ha
descrito, una predicción sobre el avance del proceso de
envejecimiento.
Todas las operaciones de funcionamiento del
ensayo, así como la determinación de la trayectoria solar y la
representación de los datos medidos, están controladas por un
ordenador. El programa informático correspondiente, que representa
el procedimiento de conformidad con la invención, puede estar
memorizado en un procesador o en otros medios adecuados para el
almacenamiento.
La invención se explicará con mayor detalle a
continuación por medio de un ejemplo de realización. En los dibujos
correspondientes muestran
la figura 1 un diagrama de conexiones de una
instalación de alimentación con corriente eléctrica con dos ramas de
baterías,
la figura 2 un plan de funcionamiento para la
representación del procedimiento de conformidad con la
invención,
la figura 3 una curva de medición para la
representación de una curva característica instantánea de descarga
de la tensión de reposo por medio de la descarga paso a paso,
la figura 4 una curva de la tensión de reposo
determinada,
la figura 5 la determinación de la diferencia de
tensión sobre la curva característica de la tensión de reposo entre
dos puntos de medición durante la descarga de una batería en la
carga y
la figura 6 la determinación de la tensión de
alarma-reposo sobre la curva característica de la
tensión de reposo.
El ejemplo de realización se refiere a una
instalación de alimentación con corriente eléctrica con dos ramas
paralelas de baterías con las baterías B11 y B12, que están
sometidas a ciclos a largo plazo de carga y de descarga y que son
recargadas por un generador PV fotovoltaico, estando dispuestas
paralelamente con respecto a cada batería B11, B12, respectivamente
un medidor de la tensión V11, V12 así como respectivamente un
conmutador K21, K22 con la resistencia de ensayo RT, conectada en
serie. Cada rama de las baterías dispone respectivamente de un
conmutador con el generador K11, K12 y, respectivamente, de un
conmutador con la carga K41, K42 para la conexión a una carga RL.
Por el lado del generador puede determinarse la tensión por medio
de un medidor de la tensión VG y, por el lado de la carga RL, puede
determinarse por medio de un medidor de la tensión VL.
De conformidad con el procedimiento, se lleva a
cabo un ensayo de las baterías individuales B11, B12, retiradas del
conjunto de la alimentación de corriente eléctrica, o bien de las
ramas de las baterías. El procedimiento se refiere a un algoritmo
automático para la determinación de parámetros del estado
instantáneo de las baterías B11, B12 y para la determinación del
envejecimiento y de la duración de vida residual mediante la
comparación con los datos memorizados en un sistema de
medición.
Independientemente del funcionamiento de las
alimentaciones de corriente eléctrica en la red o en funcionamiento
autónomo, el algoritmo está constituido por dos complejos parciales
esenciales, que están representados en la figura 2.
El primer complejo se refiere al cálculo del
comportamiento de la carga para la determinación de una capacidad
media, que debe aplicarse a una batería B11, B12 para mantener la
alimentación durante un periodo de tiempo de disponibilidad
residual, determinado por el usuario. Con esta finalidad, se mide la
corriente eléctrica de la carga de una batería B11, B12, separada
del generador PV, se almacena el valor punta correspondiente y se
forma un valor medio a través de un periodo de tiempo (día, semana,
mes) de la corriente eléctrica de la carga. Mediante la
determinación del tiempo para la disponibilidad residual de la
alimentación de la corriente eléctrica se deduce la necesaria
capacidad residual de la batería B11, B12.
La medida de la corriente eléctrica punta sirve
para diferenciar entre el funcionamiento normal y el caso de
sobrecarga o bien el caso de cortocircuito, mientas que la
capacidad residual determinada sirve como magnitud para la
conmutación ulterior a otra rama de baterías o para la generación de
un mensaje de alarma.
El segundo complejo se refiere a la medición de
una curva característica a través el tiempo de una batería B11,
B12, separada del conjunto de la instalación de alimentación con
corriente eléctrica, que se descarga en una resistencia de ensayo RT
definida hasta la tensión final de descarga U0%. Mediante el
cálculo de la integral superficial entre la trayectoria de la
tensión de descarga y el eje de tiempos se determina la magnitud
adecuada de la capacidad residual a partir de la determinación de
la corriente eléctrica media de la carga para el mantenimiento de la
alimentación de corriente eléctrica (primer complejo). El intervalo
de tiempo al nivel del tiempo de reserva debe calcularse
retroactivamente desde el instante en que se alcanza la tensión
final de descarga U0%.
A continuación se obtiene, mediante
interpolación entre dos valores de medición la tensión, que se
denomina tensión de descarga critica, que sirve como magnitud de la
energía residual disponible. El tiempo de descarga se almacena como
valor absoluto y se compara con ensayos de descarga subsiguientes,
recopilándose tanto la diferencia entre los tiempos de descarga así
como, también, la variación de la diferencia de los tiempos de
descarga. La diferencia de los tiempos entre dos descargas
sucesivas se toma como magnitud del envejecimiento (pérdida de
capacidad), que puede relacionarse de manera relativa en comparación
con el primer tiempo de descarga. La comparación entre las
diferencias de los tiempos de descarga permite una previsión
directa sobre la capacidad de funcionamiento de la batería B11, B12
hasta la siguiente descarga.
La etapa para diferenciar entre una batería al
final del ciclo de vida y una batería, que no se haya cargado por
completo, por los motivos que sea, se caracteriza porque en el
momento de la conexión de una batería de este tipo con la carga, la
tensión cae de tal manera que se alcanza el nivel de la tensión
critica de descarga (tensión de alarma-reposo).
Cuando se recarga una batería de este tipo y se descarga en parte
en la resistencia de ensayo RT, puede determinarse un deterioro o
bien el final del ciclo de vida por medio del comportamiento de la
tensión de la batería, cuando la tensión caiga de nuevo por debajo
del valor de la tensión critica, en caso contrario se presenta, sin
embargo, únicamente un estado de carga insuficiente. Con esta
finalidad se lleva a cabo la comparación con la curva característica
de descarga que está depositada en el sistema de medición
procedente del último ensayo del acumulador.
Puesto que los parámetros del comportamiento de
la carga son calculados de manera concomitante, puede evaluarse la
duración de vida del acumulador de energía selectivamente para cada
instalación de alimentación con corriente eléctrica. De este modo
puede aprovecharse la dinámica completa de la variación de la
capacidad de las baterías en los intervalos determinados por el
usuario y pueden minimizarse las necesidades de
entretenimiento.
En el caso de las instalaciones de red autónomas
con generador fotovoltaico, como se da en el ejemplo que ha sido
aquí mostrado, se da la necesidad de definir los instantes en los
que está permitido un ensayo de las baterías.
En las alimentaciones de corriente eléctrica de
este tipo, el procedimiento consiste en determinar la trayectoria
solar real en cada uno de los puntos de colocación de la
instalación con ayuda de la medición de los tiempos de
claridad/obscuridad y del almacenamiento de las diferencias entre
los tiempos de claridad diarios y, de este modo, se forma una base
temporal relativa independientemente de las desviaciones, en
función del calendario, para los procesos internos de control. Por
otra parte, mediante la evaluación de las diferencias de las
trayectorias diarias solares se determina el periodo de tiempo que
es adecuado para la realización de los ensayos de las baterías.
La siguiente etapa consiste en fijar la
estrategia de carga más conveniente en cada caso para el acumulador
de energía en base a la trayectoria solar determinada. De este
modo, se tienen en consideración los criterios más diversos tras el
mantenimiento de un estado de carga altamente disponible. Las
estrategias de carga se refieren a tres variantes fundamentales;
una primera, que está basada en una conmutación entre las ramas de
las baterías en un barrido temporal constante, una segunda, en la
que una rama de las baterías alimenta a la carga RL hasta que se
alcanza la tensión critica de descarga, mientras que el generador PV
recarga a las otras ramas de las baterías y una tercera, en la que
el generador PV y una rama de las baterías están conectados
directamente con la carga RL, mientras que las otras ramas de las
baterías se encuentra en estado cargado en estado de reserva.
Otra etapa consiste en que se lleva a cabo una
sincronización temporal entre el tiempo relativo de aplicación y,
eventualmente, las magnitudes en tiempo real transmitidas para
emitir mensajes significativos del estado sobre el estado de la
instalación, o para verificar la decisión sobre posibles ensayos de
las baterías.
La figura 3 muestra la trayectoria de la
descarga paso a paso de una batería B11, B12, desprendida del
conjunto de la instalación de alimentación con corriente eléctrica.
Puede reconocerse claramente la tensión de descarga y el ascenso de
la tensión de la batería hasta el nivel de la tensión de reposo
tras desconexión de la resistencia de ensayo RT. Lo característico
para el comportamiento a la descarga consiste en la falta de
linealidad de la curva de descarga, teniendo, con una buena
aproximación un carácter aproximadamente lineal la curva
característica de la tensión de reposo. Esta curva característica
de la tensión de reposo se forma por medio de los puntos con un
tiempo de reposo idéntico tras desconexión de la descarga (figura
4).
Para la determinación de la capacidad residual
necesaria para la alimentación de la carga RL en el tiempo de
reserva se separa la batería B11 o bien B12 del generador PV y se
mide la tensión de reposo una vez transcurrido el tiempo de
estabilización (figura 5). A continuación se lleva a cabo una
conmutación de las ramas de las baterías de tal manera que la
batería B11 o bien B12, separada del generador PV y que se encuentra
en estado de reposo, alimenta a la carga RL. Al cabo de períodos de
tiempo fijos, preferentemente idénticos, se separa esta batería B11
o bien B12 de la carga RL, se espera el tiempo de estabilización
para alcanzar la tensión de reposo y se determina la diferencia de
la tensión de reposo con respecto al punto de medición
precedente.
Mediante la repetición de este procedimiento de
medición se producen diferencias de tensión que representan una
magnitud para la capacidad necesaria a partir de las baterías B11,
B12 para alimentar la carga RL, dentro de un tiempo determinado. De
este modo y manera puede evaluarse directamente la magnitud en
porcentaje de la energía residual necesaria para el mantenimiento de
la alimentación de la corriente eléctrica, especialmente cuando la
diferencia de tensión dU haya sido medida durante un periodo de
tiempo al nivel del tiempo de reserva, como muestra la figura
5.
Con ayuda de la diferencia de tensión dU puede
calcularse la tensión de alarma-reposo que
caracteriza el nivel critico de tensión de la energía residual
disponible, tal como muestra la figura 6. Para el caso general se
cumple que
La tensión de descarga crítica de las baterías
B11, B12 debe ser corregida al menos también con una compensación
de la temperatura para condiciones de utilización reales. Un factor
de seguridad adicional tiene en consideración la pérdida de
capacidad de las baterías B11, B12 a bajas temperaturas. Este factor
es siempre 1 a temperaturas por encima de cero ºC. Por debajo de
cero ºC este factor aumenta. El aumento se lleva a cabo de
conformidad con las indicaciones del fabricante o mediante la
evaluación de mediciones experimentales.
El factor de temperatura está contenido en una
tabla en el sistema de medición. El factor de seguridad puede
integrarse en el tiempo de reserva o puede proporcionarse
ulteriormente.
Con ayuda de este método de cálculo se muestra
que la tensión de alarma-reposo tiene que ser
calculada siempre de nuevo.
De conformidad con el procedimiento descrito,
puede determinarse una disponibilidad residual segura del
acumulador de energía y puede hacerse trabajar una alimentación
autónoma de corriente eléctrica específicamente de acuerdo con el
comportamiento respectivo de la carga hasta el final del ciclo de
vida de la batería.
Claims (13)
1. Procedimiento para la evaluación del estado
de baterías en instalaciones de alimentación con corriente
eléctrica fotovoltaicas, basadas en baterías, con, al menos, dos
ramas de baterías en paralelo, que, de conformidad con el estado de
carga, alimentan alternativamente a una carga con energía o son
recargadas por un generador,
- -
- recogiéndose de una batería cargada, que entra en funcionamiento por primera vez en la instalación de alimentación con corriente eléctrica tras desconexión de la instalación de alimentación con corriente eléctrica por medio de una unidad de control, automáticamente en un ciclo de descarga paso a paso sobre una resistencia de descarga, una curva característica de descarga de la tensión de reposo,
- -
- se repite este ciclo de descarga paso a paso para fijar los instantes para registrar una curva característica de descarga instantánea de la tensión de reposo,
- -
- se memoriza, al menos, la última curva característica de descarga instantánea, registrada, de la tensión de reposo y
- -
- se determina una tensión de alarma-reposo a partir de un tiempo de reserva prefijado de antemano y de la tensión final de descarga, determinada durante la primera medición, a partir de la curva característica de descarga instantánea de la tensión de reposo, que representa una magnitud para una energía residual de la batería todavía presente, de manera respectiva, y llevándose a cabo en el momento dé ser alcanzada esta magnitud durante el funcionamiento sobre la carga, una advertencia al usuario de la instalación de alimentación con corriente eléctrica,
caracterizado porque la
disminución del tiempo de descarga entre descargas sucesivas de la
batería determina el instante para el registro de la siguiente curva
característica de descarga instantánea o la disponibilidad residual
de la
batería.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque en el momento de la medición de la
curva característica instantánea de descarga de la tensión de
reposo se seleccionan únicamente puntos individuales destacados de
la curva característica de descarga.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se
determina, además del tiempo de reserva, un tiempo adicional de
advertencia de conformidad con el mismo modo que el tiempo de
reserva.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se
registra una curva característica instantánea de descarga de la
tensión de reposo una vez que se ha sobrepasado una corriente
eléctrica de descarga establecida en el funcionamiento normal de la
batería y se pone fuera de funcionamiento la batería cuando se
presenten desviaciones de la curva característica de descarga
almacenada, registrada en último lugar, de la tensión de reposo por
encima de valores establecidos.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se
determina el valor medio de la corriente eléctrica de descarga en
la carga y a partir del mismo y a partir del tiempo de reserva
establecido para la disponibilidad residual de la alimentación de
la corriente eléctrica se determina una capacidad residual de la
batería a partir de la cual se corrige la tensión de
alarma-reposo por medio de la trayectoria de la
tensión de descarga hasta que se alcanza la tensión final de
carga.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se mide, con
empleo de la carga, la trayectoria de la tensión de reposo dentro
de un periodo de tiempo que puede ser determinado de antemano y se
corrige la tensión de alarma-reposo a partir de la
anterior y a partir del tiempo de reserva establecido para la
disponibilidad residual de la alimentación de corriente eléctrica
así como de la tensión final de descarga.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se suma a
la tensión de alarma-reposo instantánea
determinada, un valor que depende de la temperatura instantánea.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el
caso del funcionamiento autónomo, las baterías se conectan con una
carga durante un barrido de tiempo elegido y se descarga la batería
conectada respectivamente en último lugar con la carga.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque en el caso del
funcionamiento autónomo, la batería, que se encuentra sobre la
carga, se descarga respectivamente hasta su tensión de
alarma-reposo y se recarga respectivamente la
batería que esté más fuertemente descargada.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque en el caso del
funcionamiento autónomo, la baterías se cargan cíclicamente en
funcionamiento en reserva.
\newpage
11. Procedimiento según las reivindicaciones 8 a
10, caracterizado porque se conmuta de manera cíclica entre
el procedimiento de carga/descarga.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
únicamente se lleva a cabo el registro de la curva característica
de descarga instantánea de la tensión de reposo en el momento de la
recarga mediante las instalaciones fotovoltaicas de alimentación con
corriente eléctrica en una ventana de tiempo a ser fijada en la
región con una irradiación solar suficientemente elevada.
13. Procedimiento según la reivindicación 12,
caracterizado porque la base temporal para la ventana de
tiempo así como otras operaciones de funcionamiento y de ensayo se
determinan automáticamente por la instalación por la instalación de
alimentación con corriente eléctrica como base temporal relativa,
independiente del tiempo real, con ayuda de la medición de los
tiempos diarios de claridad/obscuridad así como de su
variación.
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Family Cites Families (8)
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|---|---|---|---|---|
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| GB8817364D0 (en) * | 1988-07-21 | 1988-08-24 | Opalport Electronics Ltd | Battery monitoring system |
| DE3910868A1 (de) * | 1989-04-04 | 1990-12-13 | Jungheinrich Kg | Verfahren zur ermittlung des jeweiligen ladezustandes einer bleibatterie und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
| DE4238316A1 (en) * | 1991-11-19 | 1993-05-27 | Meissner Manfred Dipl Ing | Driving system for interruption free current supply - using lower battery discharge voltage equal to lower terminal voltage and lower drop between battery and load input |
| JP3121732B2 (ja) * | 1994-11-04 | 2001-01-09 | 三菱電機株式会社 | 二次電池のパラメータ測定方法ならびにそれを用いた二次電池の充放電制御方法および寿命予測方法、ならびに、二次電池の充放電制御装置およびそれを用いた電力貯蔵装置 |
| DE19605481C1 (de) * | 1996-02-14 | 1997-06-12 | Siemens Ag | Batteriemeßmodul für eine USV-Batterie |
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