ES2325906T3 - Dispositivo de circuito y procedimiento de carga pulsada de baterias. - Google Patents
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Abstract
Una disposición de circuito para la carga pulsada de baterías que comprende: - una fuente de corriente alterna que tiene una inductancia predeterminada y un par de terminales de salida; - un rectificador (Gr) con terminales de corriente alterna y terminales de corriente continua que se conectan a una batería (B) a cargar; caracterizada porque comprende un par de ramas de puente que cada una comprende una disposición en paralelo de un condensador (C1, C2) y un conmutador (D1, D2) semiconductor, estando dichas ramas de puente conectadas, respectivamente, entre dichos terminales de salida de la fuente de corriente alterna y los terminales de corriente alterna de dicho rectificador (Gr) de manera tal que dichos conmutadores (D1, D2) semiconductores de ambas ramas están conectados con electrodos similares al terminal asociado.
Description
Disposición de circuito y procedimiento de carga
pulsada de baterías.
La invención se refiere a una disposición de
circuito y a un procedimiento de carga pulsada de baterías que se
puede usar prácticamente en todo tipo de baterías.
Para cargar baterías, especialmente en caso de
usar los cargadores de baterías más económicos, se utiliza una
tensión de corriente continua que ha sido rectificado de la tensión
de una línea de corriente alterna, y la tensión de corriente
continua no es uniforme, por lo que la corriente de carga sigue la
pulsación de la tensión rectificada. Se sabe que la carga con una
corriente pulsada no es desventajosa, cuando durante el
procedimiento de carga no se exceden ciertos valores límite,
característicos de la batería usada actualmente. Las propiedades de
la carga con una corriente fluctuante y pulsada no han sido
marcadamente diferentes de las de la carga con corriente continua
uniforme. Dicha propiedad es, por ejemplo, el ciclo de vida de la
batería, que se corresponde con el número de ciclos de carga y
descarga, dentro del cual la capacidad de la batería no disminuye
por debajo de una fracción predeterminada, por ejemplo hasta 60%.
Otra característica importante es la capacidad expresada en
unidades de amperios-hora, que es inicialmente alta
y disminuye con el número de ciclos. La capacidad acumulada no es
más que la magnitud de toda la energía liberada por la batería
durante la totalidad de su ciclo de vida. Además de las
características de la batería antes descritas, la batería también
puede caracterizarse por el tiempo necesario para lograr el estado
cargado totalmente, el incremento de la temperatura durante el
procedimiento de carga y descarga, el valor del pico de corriente
que se puede eli-
minar de la batería, además del aspecto del efecto memoria, y finalmente la probabilidad de cortocircuitos accidentales.
minar de la batería, además del aspecto del efecto memoria, y finalmente la probabilidad de cortocircuitos accidentales.
Una experiencia generalmente aceptada es que las
propiedades antes mencionadas no se pueden mejorar sin provocar un
empeoramiento de uno o más de los demás parámetros. Cuando se
disminuye el tiempo de carga, el ciclo de vida generalmente se
incrementa, la fiabilidad disminuye y la capacidad de la batería
tampoco puede utilizarse.
En circuitos de carga de baterías
convencionales, las partes del circuito que generan la corriente de
carga son muy similares, y comprenden un rectificador de onda total
conectado al bobinado secundario de un transformador de línea, y
los puertos de corriente continua del rectificador se conectan a los
terminales de la batería. Los circuitos electrónicos usados en
dichos cargadores tienen la tarea principal de monitorizar los
parámetros de la batería durante el procedimiento de carga, en la
base de cual se determina el momento final de la carga. En el caso
de carga con corriente continua pulsada, pueden surgir problemas si
la resistencia interna de la fuente de alimentación es muy baja,
porque en esos casos la diferencia entre la tensión de la batería
casi constante y el pico de la tensión de carga pueden dar lugar a
picos muy altos en la corriente de carga que la batería puede no
resistir, o es muy difícil ajustar el valor óptimo de la corriente
de carga. EL problema se hace más difícil por el hecho de que
durante el procedimiento de carga se incrementa la tensión de la
batería y, consecuentemente, no se pueden ajustar los parámetros de
carga. Este problema raramente es evidente porque las fuentes de
alimentación usadas en la práctica diaria tienen valores de
resistencia interna mucho más altos que los exigidos, y la alta
resistencia interna previene la formación de picos altos en la
corriente de carga. Esta propiedad es favorable, teniendo en cuenta
que elimina el problema anterior, pero al mismo tiempo es
desventajosa porque la batería no se va a cargar con valores de la
corriente y de la tensión que fueran de otro modo exigidos para
obtener una carga ideal. Esto se va a manifestar por un tiempo de
carga más largo, en la presencia del efecto memoria y en la
disminución del tiempo de vida, por lo tanto, se va a manifestar en
valores de los parámetros de la batería menos favorables comparados
con los valores determinados teóricamente en el diseño de la
batería.
En la patente de EE. UU. 4878007 se ha sugerido
una carga pulsada para baterías de níquel-cadmio, en
la que las respectivas secciones de descarga corta se insertaran
entre pulsos de carga subsiguientes. Este procedimiento de carga
dio lugar a una actividad incrementada en los procesos químicos
internos de la batería y, como consecuencia, disminuyó el efecto
memoria, además, las baterías con capacidad disminuída previamente
pudieron regenerarse. En la práctica, la manera de carga sugerida
no ha demostrado ser mucho mejor que los procedimientos de carga
disponibles, ya que el uso de los pulsos de carga escalonada
disminuyó el tiempo de vida de las baterías, además era difícil
realizar los ciclos de carga y descarga exigidos.
La patente de EE. UU. 5,463,304 describe un
circuito para el almacenamiento de baterías que amplía la vida y
que comprende un condensador conectado en serie con el bobinado
primario del transformador de línea de una fuente de CA sintonizada
para formar un circuito resonante con la inductancia del bobinado
primario. Este circuito logró alguna ampliación del ciclo de vida
de las baterías, pero no pudo afectar sustancialmente al
procedimiento de carga, ya que el nivel de CC en el bobinado
secundario del circuito ha permanecido invariable, y las
propiedades de la corriente de carga (especialmente el valor de
pico) fueron limitadas por las propiedades limitativas del
transformador y de la circuitería asociada.
Si se desea obtener una mejora sustancial en la
carga de baterías en comparación con los procedimientos
convencionales, y si ese objetivo se puede lograr del todo, hay que
estudiar más detalladamente los procesos que tienen lugar en la
batería porque, en base a dichos estudios, se pueden extraer
conclusiones que muestren el camino hacia la obtención de mejores
parámetros.
En el libro del Dr. Hevesi, Imre:
"Elektromosságtan" (en inglés: Theory of Electricity) publicado
por Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1998, en las páginas
428-429 se describe el movimiento de iones en
electrolitos. Se afirma que los iones tienen una velocidad de
desplazamiento finita que se consigue estabilizar después de la
aplicación de una tensión, y que la velocidad es directamente
proporcional a la intensidad del campo establecido. Que la
velocidad depende también de la carga de los iones y de un
coeficiente \alpha de rozamiento que actúa contra el movimiento
de los iones.
El objetivo principal de la presente invención
es proveer un procedimiento de carga, y una disposición de
circuito que implemente el procedimiento, que pueda aportar
condiciones de carga más favorables en comparación con los
procedimientos de carga convencionales.
Para lograr este objetivo y en base a la
literatura antes citada, se ha supuesto que la reacción química en
la proximidad de los electrodos tendrá lugar mejor en un periodo de
tiempo en el que los iones de los otros electrodos que aún no hayan
llegado y cuando su presencia no pueda perturbar los procesos que
tengan lugar en la región de este electrodo. Esta condición
prevalece en el periodo inicial del establecimiento del campo
eléctrico, y cuando la formación de un estado equilibrado de los
iones en la región del electrodo esté prohibida durante periodos
breves de tiempo.
A este fin y en base a esta suposición, se va a
proveer una disposición de circuito como la reivindicada en las
reivindicaciones 1 a 11.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se
va a proveer un procedimiento para la carga por pulsos de baterías
usando una fuente de corriente alterna, este procedimiento está
definido en las reivindicaciones 12 a 14.
Ahora se va a describir la invención en conexión
con realizaciones preferibles de la misma, haciendo referencia a
los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 muestra un diagrama de circuito
esquemático del circuito básico de la invención;
Las figuras 1a y 1b son esquemas de
explicación;
Las figuras 2a a 2e muestran diagramas de
tiempos en puntos importantes de la figura 1;
La figura 3 muestra el cambio de un pulso de
corriente en caso de incremento de la tensión de la batería;
La figura 4 muestra una manera ejemplar de
cambio del suministro eléctrico de carga;
La figura 5 muestra otra manera para el mismo
fin;
La figura 6 muestra una posibilidad alternativa
de cambiar el suministro eléctrico de carga;
La figura 7 muestra el principio de la fase de
división del control de la alimentación;
La figura 8 muestra una manera de cambiar la
forma de los pulsos de carga; y
La figura 9 muestra otra manera de cambiar la
forma de los pulsos de carga.
El circuito de la figura 1 muestra un par de
diodos D1 y D2 acoplados al bobinado secundario del transformador
de línea Tr, y condensadores C1 y C2 conectados en paralelo con los
diodos, realizados por condensadores de electrolito de alta calidad
y alta capacitancia (100 a 200 \muF). Los terminales de salida 1 y
2 del circuito se conectan normalmente al rectificador Gr de onda
total dispuesto en el circuito de Graetz mostrado en la figura 1b,
que tienen terminales de corriente continua conectados a la batería
B a cargar. El conocimiento de la operación de este circuito ha
sido una función indispensable en la comprensión de la disposición
de circuito de la invención. La figura 1a muestra una situación en
la que los terminales 1 y 2 de salida están cortocircuitados. En
ese caso se puede ver a simple vista que no puede fluir corriente
continua alguna a través del bobinado secundario del transformador
Tr, ya que los diodos D1 y D2 están conectados entre sí, y uno de
ellos está siempre en estado desconectado. Los condensadores
representan desde un punto de vista de la CC un circuito abierto.
De esto se deduce que en este circuito básico incluso un
cortocircuito accidental en la batería B acoplada a los terminales
de salida 1 y 2 a través del rectificador Gr no puede producir daño
al transformador Tr que va a ser cargado seguidamente por una carga
totalmente reactiva.
En su uso actual, el circuito básico de la
figura 1 se complementa con el rectificador mostrado en la figura
1b y con la batería B que tiene una tensión UB. En el bobinado
secundario del transformador Tr la tensión US efectiva del seno de
la tensión alterna puede ser igual a la tensión UB o puede ser
ligeramente superior (en aproximadamente 20-30%),
por consiguiente, el pico de tensión alterna será al menos un 40%
superior. Si se examina el estado inicial en el que el circuito no
almacena energía alguna, los condensadores C1 y C2 no soportan
carga alguna. Si la tensión ha sido activada en su punto cero, en
ese caso no fluirá corriente alguna, y este estado será verdadero
hasta que el valor momentáneo de la tensión U_{o} haya alcanzado
el valor de umbral de U_{o} = U_{B} + 3 U_{D}, donde UD
designa la tensión directa de los diodos que es, típicamente, 6 V en
el caso de los diodos tipo silicio. La corriente fluirá a través de
dos diodos del rectificador Gr y a través de uno de los diodos D1 y
D2 que tenga una dirección hacia delante igual a la dirección
momentánea del flujo de la corriente. Asumamos que este es
inicialmente el diodo D2.
Una vez cumplida la condición anterior, la
corriente alterna comenzará a cargar el condensador C1, y su
corriente de carga cargará la batería B. Dada la alta capacidad del
condensador C1, y dado el hecho de que la tensión de la batería es
constante y que esta tiene una resistencia interna muy baja, y dado
además que la diferencia de tensión entre los dos brazos del
condensador C1 se incrementa, la corriente comenzará a fluir con un
incremento pronunciado y el condensador C1 se cargará. Cuando la
tensión alterna alcanza su valor de pico, la tensión en el
condensador C1 será igual a la diferencia entre el valor de pico y
el valor del umbral antes mencionado. Ahora la corriente comienza a
disminuir pero no dejará de fluir, porque la inductancia del
bobinado secundario estará energizada debido al efecto de la alta
corriente con un valor de I^{2}L y esta energía incrementa más la
tensión del condensador C1. Durante la disminución de la tensión
alterna se alcanzará la suma de U_{o} + U_{C1} y en este
momento se detendrá el flujo de corriente y el condensador C1
retendrá su tensión. Más adelante, la tensión alterna cambia de
signo pero debido a la rectificación total de la onda la corriente
que fluye a través de la batería B retendrá su dirección de carga
aunque tenga lugar una inversión en el lado de CA del circuito. Las
relaciones serán ahora más complejas, ya que el condensador C2
también se cargará y en el cálculo de la tensión umbral de la
tensión U_{C2} tiene que tenerse en cuenta, también. Después de un
pequeño número de periodos se alcanzará un estado de equilibrio, y
las tensiones de los dos condensadores cambiará cíclica y
abruptamente, la corriente IB se incrementará repentinamente en
ambos medios periodos, después de lo cual su incremento se
ralentizará y se aproximará asintóticamente a un máximo, después del
máximo disminuirá repentinamente y la disminución se ralentizará y
se aproximará al valor cero. Vista desde abajo, la sección
creciente es convexa y la sección decreciente es cóncava, cuando se
observa en los diagramas de tiempos de la figura 2, donde los
diagramas a, b, c, d y e muestran los valores
U_{1-2}, U-{C1}, U_{C2}, I_{CH} y dI/dt,
respectivamente. El cambio de la corriente está bien ilustrado por
la forma de su cociente diferencial mostrado en la figura 2e que es
el segundo cociente diferencial (segunda derivada) del movimiento de
las cargas. Este cociente diferencial cambia de signo al final de
cada sección asintótica de la curva de la corriente y tiene
seguidamente un salto repentino. Dicha forma de la curva de la
corriente tiene una significación excepcional en la carga de
baterías, el seno del frente de carga repentina representado por la
sección creciente es seguido por una sección decreciente más
inclinada. Anteriormente se hizo referencia a la suposición de que
en los electrodos de la batería la reacción química tiene lugar en
circunstancias óptimas solamente en la sección inicial de los
movimientos de los iones, y esto requiere el uso de corrientes de
carga que cambien y desaparezcan abruptamente. El circuito simple
mostrado asegura que el cambio de la corriente sea esa pendiente en
la que el segundo cociente diferencial del cambio (primer
diferencial de la corriente) tiene periódicamente un valor cero y
seguidamente salta repentinamente y cambia de signo. Esta propiedad
representa quizás la ventaja más significativa de la presente
invención, ya que crea circunstancias ideales para los procesos
electroquímicos que tienen lugar en la batería.
En el procedimiento descrito en el presente
documento, los cambios significativos de la corriente de carga de
la batería son la suma de los efectos de la presencia de la
inductancia del bobinado secundario y de la capacitancia de los
condensadores C1 y C2. Este proceso es muy sensible a la tensión de
la batería. Inicialmente, cuando la tensión de la batería es aún
baja, la diferencia entre el pico de la tensión alterna y la tensión
de la batería es alta, y esta diferencia impulsa la gran corriente
que almacenará energía en el bobinado secundario de acuerdo con una
función de segundo grado, y esta energía empuja el proceso hacia el
momento siguiente en el que, de acuerdo con un punto de vista
estático, el proceso habría tenido un final. Durante el
procedimiento de carga la tensión de la batería se incrementa, y
esta diferencia se hará menor, y como consecuencia de esto la
corriente también se incrementa, aunque retiene su forma, esta
cambiará con amplitudes gradualmente menores. Esto está ilustrado
por los diagramas de la figura 3, que muestran la forma de la
corriente bajo cada uno de los siguientes, siempre más altos,
tensiones de la batería. El ángulo de flujo de la corriente y la
cantidad de cargas transportadas (que está determinada por el área
bajo la curva) disminuirá abruptamente con el incremento de la
tensión de la batería. Este fenómeno es muy favorable, porque las
baterías cargadas parcialmente o casi totalmente requieren una
corriente de carga sustancialmente menor que al comienzo del
procedimiento de carga. Sin embargo, la curva de tiempos de la
corriente retendrá su forma durante todo el procedimiento.
Una ventaja sustancialmente mejor es que la
invención no es sensible a la frecuencia de la tensión alterna, y
en el caso de aplicaciones en las que no esté disponible tensión de
línea alguna con una frecuencia de 50 o 60 Hz, sino mucho más alta
(como en el caso de generadores de vehículos), permanece en
operación, y la brusquedad de los cambios será aún mayor. En dichos
casos, los condensadores y la inductancia del bobinado conectado en
serie con la misma deberían estar dimensionados de acuerdo con la
mayor frecuencia.
Otra ventaja sustancial está en la sencillez del
circuito, porque en el circuito de carga principal donde fluyen
corrientes muy altas, cualquier otro ajuste convencional de la forma
de la corriente sería difícil de hacer y requeriría el uso de
componentes grandes y costosos.
En el caso del circuito básico de acuerdo con la
invención hay numerosas maneras de ajuste de la forma de la
corriente de carga y de cambio de los parámetros de carga (como
tensión de carga, corriente de carga). En lo que sigue se van a
mostrar unos pocos ejemplos.
En la figura 4 el circuito difiere del de la
figura 1 porque en una rama se usa un conmutador S para insertar un
condensador C3 y una inductancia L1 en serie. Cerrando el conmutador
S se puede alcanzar una corriente más alta que cambia más
abruptamente. Cuando se cierra el conmutador S cambiarán tanto la
corriente de carga como la tensión de carga.
\newpage
En el circuito de la figura 5 el bobinado
secundario del transformador Tr tiene una pluralidad de puntos de
toma de corriente, y el ajuste está en la selección del tamaño del
bobinado más adecuado. Este circuito será preferible principalmente
si la corriente de carga tiene que permanecer sustancialmente igual
y se requiere el ajuste de la tensión.
En el circuito de la figura 6 se usa una
pluralidad de transformadores independientes o un solo transformador
más grande que tiene una pluralidad de bobinados secundarios con
tensiones y fases idénticas. Cada uno de los tres bobinados
secundarios ilustrados está conectado a una respectiva rama de
puente que tiene un diodo y un condensador como se describe en la
figura 1. Solamente uno de ellos está acoplado permanentemente al
rectificador. Los otros dos circuitos similares pueden conectarse a
la carga cuando los tiristores Th1 a Th4 se disparan en momentos
adecuados. Una rama de puente de los rectificadores es común, y las
otras ramas de puente están constituidas por los propios tiristores
controlados. Por la disposición de este tipo de circuito el valor
de la corriente se puede cambiar reteniendo una tensión de carga
constante.
En la figura 7 se muestra otra posibilidad, en
la que el bobinado primario del transformador Tr está conectado a
través una unidad SK de control de potencia. Esta unidad está hecha
preferiblemente de acuerdo con la patente 210 725 asignada a my HU
que se refiere a un conmutador y a una unidad de control de
potencia, que pasa a través de la tensión de línea alterna
solamente una sección que se corresponde con una amplitud de los
ángulos de flujo. En una amplitud dada el ángulo de flujo se
incrementa o decrece continuamente o, de acuerdo con su ajuste, el
ángulo de flujo puede tener también un valor constante. El cambio
del ángulo de flujo cambia el valor efectivo de la potencia de
carga. Mediante esta unidad de control se puede lograr un ajuste muy
fino.
Mediante los ajustes anteriores que intervienen
antes de que el rectificador haya creado formas de ajuste de los
principales parámetros de la carga, ajustando la forma de los pulsos
de la corriente de carga, se pueden ajustar las condiciones de
carga más adecuadas para cualquier tipo de batería dado. Ahora se
van a mostrar unos pocos ejemplos de cambio de la forma de los
pulsos de corriente.
La figura 8 muestra un filtro LC dispuesto como
filtro de paso bajo conectado entre la salida del rectificador Gr y
la batería B a cargar, que puede usarse para aplanar la sección
empinada y para disminuir la pendiente de las secciones
decrecientes de los pulsos de corriente.
El circuito mostrado en la figura 9 tendrá
efectos similares pero más expresivos, comprendiendo dicho circuito
un transformador y un condensador de alta capacitancia.
El resultado de una larga serie de experimentos
llevados a cabo, la invención ha verificado que puede usarse
adecuadamente con toda clase de tipos de baterías recargables de
aceptación general, es decir, se obtuvieron resultados favorables
en el caso de las baterías de niquel-cadmio, con
baterías de ácido y plomo usadas en vehículos de motor, o con
baterías híbridas de litio y niquel metal. Las ventajas manifestaron
en los tiempos de carga más cortos, en un ciclo de vida
incrementado, en el valor estabilizado de la capacidad durante el
tiempo de vida (es decir, la ligera disminución de la capacidad con
el incremento de los números de ciclos), en la desaparición del
efecto memoria, en un menor grado de calentamiento y en el cambio
favorable de numerosos parámetros de la batería. Estos resultados
son notables porque en anteriores procedimientos de carga conocidos
cualquier propiedad de una batería podría mejorarse solamente a
expensas de otra u otras propiedades. Las ventajas que se hacen
presentes en las mejoras simultáneas de todos estos parámetros
parecen verificar la hipotética teoría esbozada.
Claims (14)
1. Una disposición de circuito para la carga
pulsada de baterías que comprende:
- -
- una fuente de corriente alterna que tiene una inductancia predeterminada y un par de terminales de salida;
- -
- un rectificador (Gr) con terminales de corriente alterna y terminales de corriente continua que se conectan a una batería (B) a cargar;
caracterizada porque comprende un par de
ramas de puente que cada una comprende una disposición en paralelo
de un condensador (C1, C2) y un conmutador (D1, D2) semiconductor,
estando dichas ramas de puente conectadas, respectivamente, entre
dichos terminales de salida de la fuente de corriente alterna y los
terminales de corriente alterna de dicho rectificador (Gr) de
manera tal que dichos conmutadores (D1, D2) semiconductores de ambas
ramas están conectados con electrodos similares al terminal
asociado.
2. La disposición de circuito de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que dicho rectificador (Gr) es un
rectificador de onda total.
3. La disposición de circuito de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que dicha fuente de corriente alterna
comprende un transformador (Tr) que tiene un bobinado primario y un
bobinado secundario, y dichos terminales de salida son terminales
de dicho bobinado secundario, y en la que dicha inductancia está
constituida predominantemente por dicho bobinado secundario.
4. La disposición de circuito de acuerdo con la
reivindicación 1, que comprende además elemento (L1, L3) de LC que
forman circuitos filtro.
5. La disposición de circuito de acuerdo con la
reivindicación 1, que comprende un controlador (Th1, Th2, Th3, Th4)
de potencia controlada conectado en serie con la fuente de corriente
alterna y que permite el paso solamente de una cantidad parcial de
cada periodo total de la corriente alterna, y el tamaño de esta
cantidad parcial expresada en unidades angulares es el ángulo de
flujo, y el controlador de potencia está adaptado para cambiar el
ángulo de flujo y con ello la potencia de carga de la batería (B)
dentro de límites predeterminados.
6. La disposición de circuito reivindicada en la
reivindicación 1, que comprende al menos otro condensador (C3), y
un conmutador (S), con lo cual dicho otro condensador (C3) puede
conectarse en paralelo con el condensador (C2) de una de dichas
ramas de puente.
7. La disposición de circuito de acuerdo con la
reivindicación 6, en la que los valores de la capacitancia de los
condensadores (C1, C2) de dichas ramas de puente difieren entre sí
en más del 200%.
8. La disposición de circuito de acuerdo con la
reivindicación 3, en la que dicho transformador (Tr) tiene un
bobinado con una pluralidad de puntos de toma siendo al menos uno de
los cuales seleccionable por un conmutador para ajustar con ello
las propiedades de dicha potencia de carga.
9. La disposición de circuito de acuerdo con la
reivindicación 1, que comprende una pluralidad de pares de ramas de
puente dimensionados sustancialmente para idéntica tensión, y dichos
pares se conectan en paralelo para facilitar el ajuste de la
potencia de carga.
10. La disposición de circuito de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que dichos conmutadores semiconductores son
diodos.
11. La disposición de circuito de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que dicha fuente de corriente alterna tiene
una frecuencia ajustable.
12. Un procedimiento para la carga por pulsos de
baterías por pulsos de corriente continua periódica generada por la
disposición de circuito según la reivindicación 1, en el que cada
pulso de carga tiene una sección ascendente y seguidamente una
sección decreciente, caracterizado porque en dichas secciones
ascendentes de cada pulso de carga se añade potencia almacenada en
elementos (C1, C2, Tr) reactivos de la disposición de circuito, de
manera tal que dichas secciones ascendentes tienen la velocidad más
alta de crecimiento al comienzo de cada sección ascendente seguida
por una velocidad continuamente decreciente del crecimiento hasta el
final de la sección ascendente, y en dichas secciones decrecientes
de cada pulso de carga es la potencia retirada almacenada en dichos
elementos (C1, C2, Tr) reactivos, con lo que dichas secciones
decrecientes tienen la velocidad más alta de disminución al
comienzo de cada sección decreciente, seguida por una velocidad
continuamente decreciente hasta el final de la sección
decreciente.
13. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 12, en el que el cociente diferencial de la corriente
de carga generada repetida periódicamente tiene un valor cero o
casi cero dos veces en cada uno de dichos periodos, y seguidamente
cambia de signo y tiene un salto sustancial.
14. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 12, que comprende las etapas de examen del tipo de
batería (B) anterior a la carga en curso y el establecimiento de
los valores límite de la tensión y corriente de carga que, hasta el
momento, no producen daño a la batería y, durante el procedimiento
de carga en curso, el mantenimiento de los valores de la corriente
y la tensión en curso dentro los límites así establecidos.
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| CN100511813C (zh) * | 2005-06-21 | 2009-07-08 | 江苏双登集团有限公司 | 一种缩短铅酸蓄电池内化成时间的化成方法 |
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| HUP0700300A2 (en) * | 2007-04-24 | 2008-12-29 | Andras Fazakas | Battery recharger circuit operated from three-phase mains |
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| HUP0700301A2 (en) * | 2007-04-24 | 2008-12-29 | Andras Fazakas | Circuit arrangement for paraller usage of battery rechargers |
| HUP0700298A2 (en) * | 2007-04-24 | 2008-12-29 | Andras Fazakas | Battery recharger circuit |
| HUP0700673A2 (en) * | 2007-11-08 | 2009-05-28 | Tamas Balazs | Method and/or circuit arrangement for fast and deep rechmarging of batteries having adherent or blott electrolyte |
| US20100259104A1 (en) * | 2009-04-14 | 2010-10-14 | Robert Winkelman | Battery management system |
| DE102009029093A1 (de) * | 2009-09-02 | 2011-03-03 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Erwärmen eines Akkumulators, Ladegerät und Zusatzelement |
| KR101671775B1 (ko) * | 2010-02-04 | 2016-11-02 | 가부시키가이샤 지에스 유아사 | 충전 방법 |
| US9991551B2 (en) | 2010-02-04 | 2018-06-05 | Gs Yuasa International Ltd. | Assembled battery, method of charging an assembled battery, and charging circuit which charges an assembled battery |
| CN102268753B (zh) * | 2010-06-04 | 2014-03-12 | 康力得生技股份有限公司 | 创伤敷料的制造方法及获得的创伤敷料 |
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| KR101276586B1 (ko) | 2011-11-21 | 2013-06-19 | 선문대학교 산학협력단 | 전자소자 및 전자소자를 포함하는 전자 릴레이 인핸서 |
| DE102018106304A1 (de) * | 2018-03-19 | 2019-09-19 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Gleichstromladung einer intelligenten Batterie |
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