ES2343620T3 - Dispositivo de supervision y procedimiento para la determinacion del estado de funcionamiento de una bateria de acumulacion. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la determinación de la cantidad de energía (QR) que se puede extraer de una batería de acumulación con las etapas: - Excitación eléctrica de la batería de acumulación - Determinación de una evolución de la señal de respuesta temporal de una señal de respuesta de la batería de acumulación dentro de un intervalo de tiempo a partir de una excitación eléctrica, - Linealización de la evolución de la señal de respuesta - Determinación del grado de variación (S) de la evolución de la señal de respuesta en el intervalo temporal, - Determinación de la cantidad de carga (QR) que se puede extraer directamente del grado de variación (S).
Description
Dispositivo de supervisión y procedimiento para
la determinación del estado de funcionamiento de una batería de
acumulación.
\global\parskip0.900000\baselineskip
La invención se refiere a un procedimiento para
la determinación de la cantidad de carga que se puede extraer de una
batería de acumulación, con las etapas:
- Determinación de una evolución de la señal de
respuesta de una señal de respuesta de la batería de acumulación
dentro de un intervalo de tiempo a partir de una excitación
eléctrica de la batería de acumulación; y
- Linealización de la evolución de la señal de
respuesta
así como a un dispositivo de supervisión para
una batería de acumulación con medios de medición para la medición
de la tensión de la batería y/o de corrientes de la batería con
medios de evaluación.
Existe la necesidad de estimar la cantidad de
carga que se puede extraer de una batería de acumulación durante el
funcionamiento.
Por medio del uso de baterías de acumulación
recargables, en particular durante el funcionamiento de descarga y
de carga, se produce un desgaste. Adicionalmente, también hay otras
condiciones de funcionamiento que aceleran el desgaste del
acumulador de energía electroquímico. Entre éstas se encuentran, por
ejemplo en el caso de un acumulador de plomo, la duración de
funcionamiento total, es decir, la duración total desde el tiempo
transcurrido desde la puesta en funcionamiento incluyendo los
periodos en los que el acumulador no ha sido cargado eléctricamente.
Este desgaste se amplifica aún más por medio de temperaturas
elevadas. Las temperaturas elevadas, sin embargo, pueden no sólo
acelerar el desgaste de los periodos sin carga eléctrica, sino que
pueden reforzar el desgaste ocasionado por medio del funcionamiento
cíclico de descarga y carga.
En una batería de acumulación, el desgaste se
expresa, entre otras cosas, en una disminución de la capacidad de
acumulación para la carga eléctrica, de manera que la cantidad de
carga que se puede extraer partiendo del estado de carga completo no
se puede determinar de un modo sencillo.
La cantidad de carga que se puede extraer
Q_{R} de la batería de acumulación es, en este caso, la cantidad
de carga que todavía se puede extraer partiendo del estado actual de
la batería de acumulación bajo condiciones nominales. En el estado
nuevo de la batería de acumulación, la suma de la cantidad de carga
que se puede extraer y la cantidad de carga extraída es la capacidad
de acumulación en el estado nuevo.
La capacidad de acumulación en el estado nuevo
es la capacidad de acumulación real de un acumulador de energía
nuevo no usado.
La cantidad de carga descargada es la cantidad
de carga que, partiendo del estado completamente cargado, se puede
extraer todavía de una batería de acumulación bajo condiciones
nominales para alcanzar el estado de carga actual.
Como capacidad de acumulación actual se define
la cantidad de carga expresada en Ah, que se puede extraer de un
acumulador de energía completamente cargado según la prescripción
bajo condiciones nominales. Esta magnitud se modifica con la
duración de utilización, por lo general, con una tendencia a la
baja.
Como capacidad de acumulación nominal se define
el valor nominal de la capacidad de acumulación que da el fabricante
de la batería de acumulación, y que se entiende como reducción de la
capacidad de acumulación, es decir, la diferencia entre la capacidad
de acumulación actual y la capacidad de acumulación en el nuevo
estado.
Para ello, en la patente US 5,761,072 se
describe un procedimiento para la determinación de la capacidad de
una batería de acumulación, en el que por medio de un filtro se
determina una corriente rápida y por medio de la conformación de un
valor medio por medio de la integración se determina una corriente
más lenta. Los valores para la corriente rápida y lenta se emplean
en una denominada relación de Peukert, para determinar una capacidad
para una corriente rápida y para una corriente lenta. Estas
capacidades son ponderadas, y a partir de ellas se calcula una
capacidad total.
En el documento DE 93 21 638 se describe un
comprobador electrónico de batería para la comprobación de una celda
electroquímica o batería que presenta un parámetro dinámico, como
por ejemplo una conductancia o una resistencia. El comprobador de
batería tiene un dispositivo para la medición de este parámetro
dinámico, para la medición de la tensión en circuito abierto y para
la corrección del valor del parámetro dinámico medido referido al
estado de carga por medio de la adaptación a la tensión en circuito
abierto.
\global\parskip1.000000\baselineskip
En la patente US 5,680,050 se da a conocer un
procedimiento para el reconocimiento del estado de la batería en el
que se determina un valor de corrección basado en una corriente de
descarga media para un periodo de tiempo que es mayor que el periodo
de tiempo que lleva la polarización de descarga a un estado
estacionario. La capacidad de la batería en el estado completamente
cargado se multiplica con este valor de corrección, y el consumo de
energía de la batería se resta de la capacidad de descarga
disponible para la determinación de una capacidad de reserva
disponible.
Los procedimientos y dispositivos mencionados
anteriormente determinan características eléctricas actuales de una
batería de acumulación referidas a un valor de conductancia o
resistencia interna, y determinan la capacidad de descarga que se
puede extraer de una batería de acumulación dependiendo de la
corriente de descarga, habiéndose de conocer la capacidad de la
batería de acumulación cargada completamente, lo que representa una
desventaja.
En el documento DE 691 31 276 T2 se da a conocer
un comprobador electrónico para la valoración de la capacidad de
energía porcentual de una batería de acumulación o de una celda de
batería. En este procedimiento se determina la conductancia dinámica
y se pone en relación con una conductancia de referencia que se
corresponde con la conductancia dinámica de una batería o de una
celda de batería con 100% de capacidad. Con este comprobador, sin
embargo, no se puede determinar la capacidad total de una batería de
acumulación completamente cargada y diferenciar si se ha realizado
una variación de la capacidad por medio de envejecimiento o por
medio de la descarga normal. Todavía no se pueden conseguir a partir
de la tendencia temporal de los valores de medición a lo largo de un
espacio de tiempo más largo informaciones sobre el estado de
desgaste de la batería de acumulación. Además, como medida para un
desgaste de la batería, la conductancia dinámica sólo es
significativa de un modo limitado.
En el documento EP 0 516 336 B1 se describe un
procedimiento para la determinación de la cantidad de carga o de la
capacidad residual de una batería de acumulación, en la que en el
espacio de espectro de impedancia la parte imaginaria de una
evolución de la señal de respuesta se considera como función de la
raíz de una frecuencia de excitación en forma sinusoidal. A
continuación se realiza una extrapolación en el punto de corte del
recorrido de la señal de respuesta en el espacio de espectro de
impedancia con el eje imaginario. A partir del valor de
extrapolación que se deriva de esto se deduce la capacidad residual.
En este caso se busca el punto de corte de alta frecuencia de una
recta de Warburg, y se usa como medida para la cantidad de carga que
se puede extraer.
El documento 6,118,275 A da a conocer un
procedimiento para la medición de la capacidad de la batería
dependiendo de una señal de respuesta de tensión de una batería que
se basa en una corriente en forma de pulso. La señal de respuesta se
analiza con la ayuda de un modelo de batería para determinar la
capacidad de la batería como correlación entre una capacidad de
batería medida y los parámetros de modelo. Para ello, a partir de la
inclinación y del punto de corte del eje y de la recta determinada
por medio de aproximación lineal de la respuesta de tensión se
calcula una resistencia de límite y una capacidad de límite. A
partir de los valores obtenidos para baterías específicas se
determina entonces la capacidad de la batería dependiendo de la
resistencia de límite y de la capacidad de límite, por ejemplo por
medio de la evaluación de una tabla.
El objetivo de la invención, así pues, es crear
un procedimiento mejorado para la determinación de la cantidad de
carga que se puede extraer todavía de una batería de acumulación
cuando esta batería de acumulación ya no esté en estado nuevo.
El objetivo se consigue según la invención por
medio de la determinación de la cantidad de carga que se puede
extraer dependiendo del grado de variación del recorrido de la señal
de respuesta linealizada en el intervalo
temporal.
temporal.
Se ha reconocido que la cantidad de carga que se
puede extraer a partir de una señal de respuesta se puede determinar
a partir de una excitación de la batería de acumulación cuando la
señal de respuesta se linealiza. En este caso se ha encontrado,
sorprendentemente, que el grado de variación de un recorrido de la
señal de respuesta linealizado de este tipo se puede usar
directamente como medida para la cantidad de carga que se puede
extraer.
Una excitación de este tipo se puede realizar,
por ejemplo, por medio de la aplicación de pulsos de corriente y/o
de tensión. Al mismo tiempo se pueden usar evoluciones de la señal
de respuesta a excitaciones para la determinación de la cantidad de
carga que se puede extraer, que resultan en el funcionamiento por
medio de la carga adecuada de la batería de acumulación.
Con el procedimiento es posible ahora, de un
modo sencillo, supervisar una batería de acumulación y determinar la
cantidad de carga que se puede extraer, ya que sólo se ha de
registrar y evaluar mediante cálculo las evoluciones de la señal de
respuesta.
La evolución de la señal de respuesta es
preferentemente una respuesta de tensión a una excitación de
corriente en forma de pulso de la batería de acumulación, si bien
también puede ser una respuesta de corriente a una excitación de
tensión en forma de pulso.
El grado de variación resulta preferentemente a
través de la determinación de la inclinación de una recta de
compensación por medio de la evolución linealizada de la señal de
respuesta. Una recta de compensación de este tipo se puede
determinar de un modo sencillo para una secuencia de valores de
medición en los intervalos temporales considerados.
A partir de la inclinación resulta la cantidad
de carga que se puede extraer, preferentemente, de modo inversamente
proporcional al incremento de las rectas de compensación,
considerándose adicionalmente un factor de proporcionalidad, que es,
por ejemplo, la capacidad de acumulador de energía K_{neu} de la
batería de acumulación en el estado nuevo.
Es especialmente ventajoso, para la
linealización de la evolución de la señal de respuesta, llevar a
cabo la evolución de la señal de respuesta como función de la raíz
cuadrada de la diferencia temporal entre el tiempo de comienzo del
intervalo temporal considerado y el tiempo.
Adicionalmente es ventajoso incrementar la
precisión de medición por medio de la admisión la batería de
acumulación con una secuencia de pulsos de corriente o de tensión
para su excitación, determinándose los grados de variación para las
evoluciones de la señal de respuesta de los pulsos de corriente o de
tensión individuales y la cantidad de carga que se puede extraer
dependiendo de los grados de variación determinados.
Es especialmente ventajoso determinar los grados
de variación de las evoluciones linealizadas de la señal de
respuesta durante la duración de servicio de la batería de
acumulación de modo repetido, y determinar a partir de la variación
relativa de los grados de variación la variación relativa de la
cantidad de carga que se puede extraer. La variación relativa de la
cantidad de carga que se puede extraer puede ser entonces una medida
para el desgaste de la batería de acumulación.
Adicionalmente es ventajoso referir el grado de
variación a un coeficiente de grado de variación característico para
el nuevo estado de la batería de acumulación, y determinarlo a
partir del cociente de la cantidad de carga que se puede extraer. En
este caso, la cantidad de carga que se puede extraer se puede
determinar como función de la capacidad de acumulador de energía
actual que es proporcional a la relación del coeficiente del grado
de variación característico en el estado nuevo de la batería de
acumulación respecto a un incremento determinado de una evolución de
señal de respuesta linealizada. El coeficiente de grado de variación
se puede aprender en una batería de acumulación nueva en un espacio
de tiempo de funcionamiento definido o en un espacio de tiempo
después de la puesta en funcionamiento, haciendo que los grados de
variación en este tiempo definido se determinen de modo repetido
según el procedimiento mencionado anteriormente.
La capacidad de acumulador de energía actual se
determina preferentemente según la fórmula
K = K_{neu} *
S_{neu} /
S
siendo K_{neu} la capacidad de
acumulación de la batería de acumulación en el estado nuevo,
S_{neu} el coeficiente del grado de variación característico y S
el grado de variación
actual.
Los grados de variación se determinan además
preferentemente con estados de carga comparables y temperaturas de
la batería de acumulación, de manera que estas condiciones de
contorno son similares para diferentes mediciones consecutivas.
La cantidad de carga que se puede extraer se
determina además preferentemente a partir del grado de variación por
medio de una función o tabla de valores, estando previsto
adicionalmente una dependencia de la temperatura de la batería de
acumulación. En este caso los grados de variación se normalizan
preferentemente a una temperatura nominal.
La excitación de la batería de acumulación se
realiza preferentemente con un valor de los valores de corriente de
la excitación de corriente que se corresponde como máximo con la
corriente de 10 horas, preferentemente como máximo con la corriente
de 50 horas, y especialmente preferentemente como máximo con la
corriente de 200 horas.
Además es ventajoso que se realice una variación
de la corriente de la excitación de la corriente con una tasa de
variación de la corriente que esté en su valor al menos en el orden
de magnitud del cociente de la corriente de 5000 horas por segundo,
preferentemente en el orden de magnitud del cociente de la corriente
de 1000 horas por segundo, y de modo especialmente preferido al
menos en el orden de magnitud del cociente de la corriente de 200
horas por segundo.
Para la determinación del grado de variación se
usa preferentemente sólo la sección de la evolución de la señal de
respuesta, que se ha medido cómo más pronto 1 segundo,
preferentemente 10 segundos, y como más tarde 1000 segundos,
preferentemente 100 segundos después de la excitación. Además sólo
se han de usar aquellos valores de la evolución de la señal de
respuesta para la linealización que cumplan con una medida de
determinación definida (factor R), y que sean adecuados, con ello,
para la adaptación a un contexto lineal.
Es especialmente ventajoso que la cantidad de
carga que se puede extraer determinada se enlace con el grado de
descarga actual y/o con un estado de carga actual para determinar la
cantidad de carga que se puede cargar en la batería de acumulación.
Además, la cantidad de carga que se puede extraer determinada, el
grado de variación, la cantidad de carga que se puede cargar y/o la
capacidad de acumulador de energía de la batería de acumulación se
puede comparar como magnitud de comparación con un valor umbral
definido, dándose la desviación o la relación de la magnitud de
comparación con el valor umbral, y usándose o mostrándose, dado el
caso, para su procesado posterior. El valor umbral se escoge,
preferentemente, dependiente de la temperatura.
Una medida para la reducción de la capacidad de
acumulación se puede determinar, ventajosamente, haciendo que se una
la capacidad de acumulación actual de la batería de acumulación se
determine a partir de la cantidad de carga que se puede extraer
determinada y a partir de la capacidad de acumulación actual con la
capacidad de acumulación de la batería de acumulación en el estado
nuevo. La medida determinada para la reducción de la capacidad de
acumulación se compara entones preferentemente con un valor umbral
definido.
El objetivo se consigue además por medio de un
dispositivo de supervisión que para la realización del procedimiento
descrito anteriormente tiene medios de evaluación conformados. Estos
medios de evaluación pueden estar configurados, por ejemplo, como un
programa que se puede ejecutar en un procesador.
La invención se explica a continuación a partir
de los dibujos anexos con más detalle. Se muestra:
Figura 1 Diagrama de la evolución de tensión de
una batería de acumulación al aplicar un pulso de corriente;
Figura 2 Diagrama de las evoluciones
linealizadas de la señal de respuestas para baterías con diferentes
capacidades de acumulación;
Figura 3 Diagrama de una evolución de señal de
respuesta de tensión en un pulso de corriente doble galvánico.
La Figura 1 permite reconocer una evolución de
la señal de respuesta como función del tiempo t en un pulso de
corriente i(t) en forma rectangular, que se ha aplicado en
una batería de acumulación. El tiempo de comienzo t_{0} del pulso
de corriente en forma rectangular i(t) fija el intervalo de
tiempo considerado \Deltat hasta la extinción de la señal de
respuesta U(t).
El valor del pulso de corriente i(t)
aplicado ha de ser relativamente pequeño, por ejemplo menor que la
corriente de 10 horas de la batería de acumulación.
Los valores de medición de la evolución de la
señal de respuesta U(t) en el intervalo de tiempo \Deltat
considerado se linealizan a continuación, tal y como esquematiza,
por ejemplo, la Figura 2, haciendo que se representen contra la raíz
cuadrada formada por la diferencia temporal \Deltat = t - t0
\left(U =
f\left(\sqrt{t-t_0}\right)\right). Sin
embargo, se puede pensar en emplear otros procedimientos de
linealización.
Por medio de las parejas de valores de medición
de una evolución de señal linealizada de esta manera se traza una
recta de compensación con la ayuda de procedimientos de compensación
conocidos y se determina la pendiente de esta recta como grado de
variación S.
El grado de variación S es un coeficiente para
la cantidad de carga Q_{R} que se puede extraer todavía de la
batería de acumulación en el momento actual.
El intervalo temporal \Deltat considerado se
selecciona preferentemente de tal manera que el intervalo de tiempo
\Deltat = t - t_{0} es mayor que 1 segundo, preferentemente
mayor que 10 segundos, si bien no es mayor que 100 segundos,
preferentemente no es mayor que 200 segundos.
Cuando se realiza la medición del grado de
variación S en el estado completamente cargado de la batería de
acumulación, el grado de variación S es un coeficiente para la
capacidad de acumulación actual, es decir, la cantidad de carga en
Ah que se puede extraer de una batería de acumulación completamente
cargada según la prescripción bajo condiciones nominales.
La pendiente o bien el grado de variación S se
comporta de modo inversamente proporcional a la cantidad de carga
Q_{R} que se puede extraer en el momento actual, y con ello, se
incrementa con la capacidad de acumulación que se relaja con el
tiempo de servicio. El grado de variación S, con ello, también es
una medida para el desgaste de la batería de acumulación o bien de
la pérdida de capacidad de acumulación.
Este contexto se puede reconocer claramente en
la Figura 2, que muestra tres evoluciones de señal de respuesta
linealizadas para tres baterías de acumulación con diferente grado
de envejecimiento. La evolución de la señal de respuesta Z2 con la
menor pendiente se ha medido en una batería de acumulación nueva con
una capacidad de acumulación disponible de 13,7 Ah. La evolución de
la señal de respuesta Z4 se ha medido con una batería de acumulación
envejecida con una capacidad de acumulación aún disponible de 7,13
Ah, y presenta una pendiente Si mayor en comparación con la
evolución de una señal de respuesta de una batería de acumulación
nueva. Se puede reconocer que la evolución de la señal de respuesta
Z7 tiene una pendiente mayor que las dos evoluciones de la señal de
respuesta Z2, Z4 previas. Esta evolución de la señal de respuesta Z7
se ha medida con una batería de acumulación envejecida con una
capacidad de acumulación disponible de 4,9 Ah.
La batería de acumulación que se ha de
investigar, del mismo modo, se puede solicitar no sólo con un único
pulso de corriente i(t) aplicado, sino con una secuencia de
pulsos de corriente i(t) rectangulares con una intensidad de
corriente igual o diferente. A su vez, la respuesta de tensión
U(t) a los impulsos de corriente i(t) se registra como
función del tiempo t para cada pulso de corriente i(t). Del
mismo modo se registra el tiempo t comenzando en el instante del
pulso de corriente correspondiente con el tiempo de comienzo
t_{0}, y los valores de medición de la respuesta de tensión a los
pulsos de corriente i(t) como función del tiempo U(t)
para cada pulso de corriente contra la raíz cuadrada de la
diferencia temporal \Deltat = t - t_{0}. En este caso, tal y
como se ha descrito anteriormente, por medio de procedimientos de
comparación se determina respectivamente una recta y la pendiente
S_{i} de las rectas. El grado de variación S se determina a partir
de las pendientes S_{i} promediadas, y se emplea para la
determinación de la cantidad de carga Q_{R} que se puede extraer,
o bien de la pérdida de capacidad de acumulación. El grado de
variación S se puede calcular en este caso a partir de la media
aritmética de las pendientes S_{i} el valor medio o similar.
Además es ventajoso determinar con muchas
mediciones a lo largo del tiempo de servicio de la batería de
acumulación un gran número de pendientes S_{i} o bien grados de
variación. A partir de la tendencia de los grados de variación S, es
decir, de las variaciones relativas de los grados de variación S, se
puede determinar la variación relativa de la cantidad de carga
Q_{R} que se puede extraer. A partir de esta variación se puede
deducir el desgaste de la batería de acumulación, en particular la
relajación de la cantidad de carga que se puede acumular.
Para ello, en una batería de acumulación nueva
se determina de modo ventajoso con el procedimiento descrito
anteriormente un grado de variación S_{neu} característico para
este estado con una nueva capacidad de acumulador de energía
K_{neu}. Después de una determinada fase de aprendizaje, cuyo
final puede venir dado, por ejemplo, por medio del transcurso de un
cierto número de horas de funcionamiento o de un determinado tiempo
después de la puesta en funcionamiento del acumulador de energía, se
finaliza el aprendizaje del grado de variación S_{neu}
característico para la nueva batería de acumulación. Los grados de
variación S determinados posteriormente se comparan entonces con el
coeficiente de grado de variación S_{neu} característico, y se
determina una capacidad de acumulador de energía K actual a partir
de la relación del grado de variación S actual respecto al
coeficiente del grado de variación S_{neu}
característico:
característico:
\vskip1.000000\baselineskip
K = K_{neu} *
f(S /
S_{neu}).
\vskip1.000000\baselineskip
Por ejemplo, la capacidad de acumulador de
energía K actual se puede determinar de un modo relativamente
sencillo directamente por medio de la ecuación
\vskip1.000000\baselineskip
K = K_{neu} *
S_{neu} /
S
\vskip1.000000\baselineskip
siendo K_{neu} la capacidad de
acumulador de energía K_{neu} de la batería de acumulación en
estado nuevo, es decir, la capacidad de acumulación
nominal.
En lugar de un gran número de pulsos de
corriente i(t) individuales también se puede emplear un pulso
doble galvánico con cambio de signo del flujo de corriente para la
determinación de un grado de variación S.
La Figura 3 deja reconocer un diagrama de una
evolución de señal de respuesta de tensión a un impulso de corriente
doble galvanoestático para la excitación de la batería de
acumulación. En lugar de un gran número de pulsos de corriente
i(t) individuales también se puede emplear un pulso doble
i(t) galvánico con cambio de signo del flujo de corriente
para la determinación del grado de variación S. Este procedimiento
tiene la ventaja de que el estado de carga neto permanece sin
modificarse, y para la excitación de la batería de acumulación se
requiere, en su conjunto, menos energía cuando la cantidad de
energía extraída de la batería de acumulación en la media onda de
descarga se usa en la media onda de carga.
Las evoluciones de señal de respuesta
representadas en los dos intervalos temporales \Deltat_{1} y
\Deltat_{2} del pulso de corriente doble se linealizan
respectivamente, y a partir de ello se determinan las pendientes
S_{i}, calculándose a partir de las pendientes S_{i}
determinadas el grado de variación S.
La excitación de la batería de acumulación se
realiza preferentemente de modo controlado a través de un aparato de
control por medio de la aplicación de un perfil de corriente
i(t) con flancos en su mayor parte rectangulares, tal y como
se puede reconocer en las Figuras 1 y 3. Esto sucede preferentemente
en las fases de funcionamiento, durante las cuales, en otro caso, no
se realiza ninguna descarga o sólo una pequeña descarga eléctrica
por medio de otros componentes. En un automóvil esto es, por
ejemplo, una fase estacionaria en la que habitualmente hay una carga
de corriente de reposo en la dirección de descarga de aprox. 10 a
100 mA, que también está ocasionada por consumidores operados con el
vehículo en reposo. El aparato de control puede generar él mismo el
perfil de corriente i(t). Sin embargo, también se puede
pensar que los otros consumidores de corriente o fuentes de
corriente se controlan de tal manera que para la batería de
acumulación resulta el perfil de corriente i(t) deseado. Por
ejemplo, también se puede usar otro acumulador de energía como
consumidor de corriente y/o como fuente de corriente, dado el caso
acoplado a través de un convertidor DC/DC, para la excitación de la
batería de acumulación.
En lugar de un perfil de corriente i(t)
rectangular, también se puede aplicar un perfil de corriente
conformado de otra manera, por ejemplo con un transformador F. Del
mismo modo, en lugar de un perfil de corriente i(t), se puede
aplicar un perfil de tensión U(t) por ejemplo con un
transformador F, y se puede evaluar la respuesta de tensión.
Adicionalmente es posible determinar, en lugar
de la evaluación descrita de la pendiente S_{i} de la evolución de
la señal de respuesta en el espacio temporal, la pendiente S_{i}
de la evolución de la señal de respuesta en el espacio de
impedancia. Para ello se considera la pendiente S_{i} de la recta
Warburg Z a través de la raíz cuadrada de la frecuencia. A
diferencia del procedimiento descrito en el documento EP 0 516 336
B1, con ello se busca y se valora la pendiente de la recta Warburg,
y no el punto de corte de alta frecuencia. La excitación de la
batería de acumulación se realiza en este caso, sin embargo, como en
el procedimiento descrito en el documento EP 0 516 336 B1.
Claims (27)
1. Procedimiento para la determinación de la
cantidad de energía (Q_{R}) que se puede extraer de una batería de
acumulación con las etapas:
- Excitación eléctrica de la batería de
acumulación
- Determinación de una evolución de la señal de
respuesta temporal de una señal de respuesta de la batería de
acumulación dentro de un intervalo de tiempo a partir de una
excitación eléctrica,
- Linealización de la evolución de la señal de
respuesta
- Determinación del grado de variación (S) de la
evolución de la señal de respuesta en el intervalo temporal,
- Determinación de la cantidad de carga
(Q_{R}) que se puede extraer directamente del grado de variación
(S).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la evolución de la señal de respuesta es
una respuesta de tensión (M(t)) a una excitación de corriente
(I(t)) en forma de pulso de la batería de acumulación.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la evolución de la señal de respuesta es
una respuesta de corriente (I(t)) a una excitación de tensión
(U(t)) en forma de pulso de la batería de acumulación.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por medio de
- Determinación de una recta de compensación por
medio de la evolución de la señal de respuesta linealizada y
- Determinación de la pendiente (S_{i}) de la
recta de compensación como grado de variación.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque la cantidad de carga (Q_{R}) que se
puede extraer es proporcional a la pendiente (S_{i}) de las rectas
de compensación.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
linealización de la evolución de la señal de respuesta se realiza
por medio de la evaluación de la evolución de la señal de respuesta
como función de la raíz cuadrada de la diferencia temporal
(t-t_{0}) entre el tiempo de comienzo (t_{0})
del intervalo temporal (\Deltat) y el tiempo (t).
\vskip1.000000\baselineskip
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por medio de
- Admisión de la batería de acumulación con una
serie de pulsos de corriente o de tensión,
- Determinación de los grados de variación (S)
para las evoluciones de la señal de respuesta de los pulsos de
corriente o de tensión individuales,
- Determinación de la cantidad de carga
(Q_{R}) que se puede extraer dependiendo de la recta de variación
(S) determinada.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por medio de
- Determinación repetida de los grados de
variación (S) de las evoluciones linealizadas de la señal de
respuesta durante el tiempo de servicio de la batería de
acumulación,
- Determinación de la variación relativa de la
cantidad de carga (Q_{R}) que se puede extraer dependiendo de la
variación relativa de los grados de variación (S), y
- Determinación de una medida para el desgaste
de la batería de acumulación a partir de la variación relativa.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por medio de la
determinación de la cantidad de carga que se puede extraer (Q_{R})
dependiendo del grado de variación (S) referido a un coeficiente del
grado de variación (S_{neu}) característico de la batería de
acumulación en el estado nuevo.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque la cantidad de carga (Q_{R}) que se
puede extraer se determina como función de la capacidad de
acumulación de energía (K) actual, siendo la capacidad de
acumulación de energía (K) actual proporcional a la relación del
coeficiente del grado de variación característico (S_{neu}) en el
nuevo estado de la batería de acumulación respecto a una pendiente
(S_{i}) determinada de una evolución de señal de respuesta
linealizada.
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado por medio de la determinación de la capacidad
de acumulación de energía (K) actual como medida para la cantidad de
carga (Q_{R}) que se puede extraer, según la fórmula:
\vskip1.000000\baselineskip
K = K_{neu} *
S_{neu} /
S
siendo K_{neu} la capacidad de
acumulación de la batería de acumulación en el estado nuevo,
S_{neu} el coeficiente del grado de variación característico y S
el grado de variación
actual.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 9 a 11, caracterizado por medio de una
determinación repetida de grados de variación (S) para una batería
de acumulación nueva a lo largo de un tiempo definido, y por medio
del aprendizaje de un coeficiente de grado de variación
característico (S_{neu}) a partir de determinados grados de
variación (S).
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por medio de la
determinación de los grados de variación (S) con estados de carga
comparables y temperaturas de la batería de acumulación.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por medio de de la
determinación de la cantidad de carga (Q_{R}) a partir del grado
de variación (S) por medio de una función o una tabla de
valores.
15. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por medio de la
determinación de la cantidad de carga (Q_{R}) que se puede extraer
dependiendo de la temperatura (T) de la batería de acumulación.
16. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado por medio de la normalización de los grados de
variación (S) a una temperatura nominal (T_{n}).
17. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porgue el valor de
los valores de corriente (I) de la excitación de corriente se
corresponde como máximo con la corriente de 10 horas,
preferentemente como máximo con la corriente de 50 horas, y de modo
especialmente preferido con la corriente de 200 horas.
18. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se realiza
una variación de corriente de la excitación de corriente con una
tasa de variación de corriente (dI/Dt) que está en su valor al menos
en el orden de magnitud del cociente de la corriente de 5000 horas
por segundo, preferentemente al menos en el orden de magnitud del
cociente de la corriente de 1000 horas por segundo, y de modo
especialmente preferido, al menos en el orden de magnitud del
cociente de la corriente de 200 horas por segundo.
19. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el grado de
variación (S) sólo se determina a partir de la sección de la
evolución de la señal de respuesta que se ha medido como más pronto
un segundo, preferentemente 10 segundos, y como más tarde 1000
segundos, y preferentemente como más tarde 100 segundos después de
la excitación.
20. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se emplean
los valores de la evolución de la señal de respuesta tales que
cumplen con una medida de determinación definida.
21. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por medio de la
aplicación de una excitación de corriente (I(t)) en forma de
pulso por medio de una unidad de conmutación eléctrica en la batería
de acumulación.
22. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por medio de la
unión de la cantidad de carga (Q_{R}) que se puede extraer
determinada con un grado de descarga actual (DoD) y/o un estado de
carga actual (SoC) para la determinación de la cantidad de carga
(Q_{L}) que se puede cargar en la batería de acumulación.
23. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por medio de la
comparación de la cantidad de carga (Q_{R}) que se puede extraer
determinada, del grado de variación (S), de la cantidad de carga
(Q_{L}) que se puede cargar y/o de la capacidad de acumulación de
energía (K) de la batería de acumulación como magnitud de
comparación con un valor umbral definido, y entrega de la desviación
o de la relación de la magnitud de comparación con el valor
umbral.
24. Procedimiento según la reivindicación 23,
caracterizado porque el valor umbral es dependiente de la
temperatura.
25. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por medio de la
determinación de la capacidad de acumulación actual de la batería de
acumulación a partir de la cantidad de carga (Q_{R}) que se puede
extraer determinada y la unión de la capacidad de acumulación actual
con la capacidad de acumulación de la batería de acumulación en el
estado nuevo para la determinación de una medida para la reducción
de la capacidad de acumulación.
26. Procedimiento según la reivindicación 25,
caracterizado por medio de la comparación de la medida
determinada para la reducción de la capacidad de acumulación con un
valor umbral definido.
27. Dispositivo de supervisión para una batería
de acumulación con medios de medición para la medición de la tensión
de batería (U(t)) y/o corrientes de batería (I(t)) a
lo largo de intervalos temporales (\Deltat) y con medios de
evaluación, caracterizado porque los medios de evaluación
están conformados para la realización del procedimiento según una de
las reivindicaciones anteriores.
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