ES2349658T3 - Sistema de control del nivel de electrolito de una batería. - Google Patents

Sistema de control del nivel de electrolito de una batería. Download PDF

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Abstract

Un sistema de control del nivel de electrolito para añadir un fluido (101) a un electrolito dentro de una cámara (103) de una batería definida por una batería (105) llevada por un vehículo eléctrico (125), que comprende: u5 n depósito (109) configurado para contener una cantidad de fluido; un sensor (119) de carga de batería configurado para detectar el estado de carga de la batería; y un sistema (123) de control del rellenado de la batería configurado 10 para controlar la distribución del fluido desde el depósito a la cámara de la batería basado en el estado de carga detectado por el sensor (119) de carga de la batería, caracterizado porque comprende además un sensor (111) de nivel del depósito capaz de detectar información utilizable 15 para identificar el movimiento lateral del fluido dentro del depósito (109), en el que sistema (123) de control de rellenado de la batería está además configurado para permitir solamente la distribución del fluido (101) desde el depósito (109) a la cámara (103) de la batería cuando la 20 información del movimiento lateral detectado indica que el fluido dentro del depósito (109) no se está moviendo lateralmente.

Description

El presente invento se refiere en general a un sistema de rellenado de electrolito de una batería, y, más particularmente, a un aparato y a métodos relacionados para añadir agua al electrolito de una batería a intervalos que contribuyen a mantener la vida de la batería al tiempo que 5 se evita el rebose de electrolito durante períodos de recarga de la batería.
ANTECEDENTES DEL INVENTO
Los vehículos accionados por batería, tales como las carretillas elevadoras, tractores, los carros para el golf y 10 similares, requieren una recarga periódica. Para mantener la vida de las baterías en tales vehículos, los niveles de electrolito de las baterías necesitan ser rellenados regularmente. En muchos casos, las flotas en movimiento de estos vehículos son mantenidas y usadas por una variedad de 15 personal a la que puede faltarles tiempo, preparación, y/o motivación para dar servicio adecuadamente a las baterías. Además, los sistemas de carga de baterías de borde de entrada funcionan ahora usando técnicas de carga rápida inteligente para proporcionar la carga durante cortos 20 períodos de tiempo, tal como las pausas y cambios de turno de los empleados. Estas cargas de tiempo limitado pueden ser proporcionadas en una variedad de ubicaciones fuera de las salas de carga tradicionales de las baterías que tienen personal dedicado a cambiar baterías dentro y fuera de 25 vehículos para cargarlas lentamente. En estas ubicaciones alejadas, puede no haber disponible personal a cargo con experiencia para atender a procedimientos de mantenimiento manuales de la batería, tales como la comprobación y el rellenado de los niveles de electrolito en los instantes 30 apropiados.
Óptimamente, los niveles de electrolito de la batería son rellenados frecuentemente de modo que se evite el funcionamiento de las baterías a niveles bajos de electrolito, lo que puede acortar la vida de la batería. Las 35 baterías pueden incluir una válvula hidromecánica configurada para funcionar tanto como un sensor de nivel,
como una válvula de corte para impedir el rebose durante la operación de rellenado de la batería. Sin embargo, debido a que el electrolito es desplazado cuando el estado de carga de la batería es incrementado, las baterías a las que se les añade agua durante un estado de carga bajo pueden tener un 5 rebose del electrolito mientras son cargadas subsiguientemente. El electrolito sobrante puede ser muy ácido (por ejemplo puede contener una solución fuerte de ácido clorhídrico), y puede representar un peligro significativo para el personal, los vehículos y el suelo que 10 los rodea. Por ello, es preferible que los niveles de electrolito de la batería sean elevados cuando las baterías están totalmente cargadas, o al menos están en un estado de carga elevado. Alternativamente, sería preferible que no fueran totalmente rellenadas cuando las baterías no están 15 completamente cargadas.
Por ejemplo en una instalación de unos 200.000 metros cuadrados, puede haber 100 vehículos accionados por batería en funcionamiento a tiempo completo, no permaneciendo estacionarios durante más de una o dos horas después de 20 cargarlos (por ejemplo equilibrado). Para tal flota de vehículos, puede resultar difícil que el personal compruebe y rellene de agua (es decir, eleve los niveles interiores de electrolito) todas las baterías inmediatamente después de su equilibrado. Como resultado, muchas de las baterías pueden 25 no ser rellenadas con agua en el instante apropiado, y el personal de mantenimiento puede verse forzado a rellenar con agua las baterías cuando no están en un estado bajo de carga. Cuando las baterías son subsiguientemente cargadas, el electrolito desplazado podría rebosar de las baterías, y 30 el ácido clorhídrico contenido en el electrolito puede provocar daños en los vehículos y en los suelos circundantes. Si este escenario es actualizado para incluir una pluralidad de sesiones de carga rápida a lo largo del día, el problema es exacerbado. 35
Por consiguiente, ha existido una necesidad para un sistema de rellenado de electrolito de una batería
fácilmente mantenible configurado para mantener la vida de la batería y mejorar el funcionamiento seguro manteniendo los niveles de electrolito apropiados, y para minimizar los riesgos de derramamiento añadiendo agua a las baterías a intervalos preferibles. Las realizaciones preferidas del 5 presente invento satisfacen estas y otras necesidades, y proporcionan además ventajas relacionadas.
El documento US-A-5.453.334 describe un sistema para controlar el rellenado de una batería dependiendo del estado de carga. El documento WO 2004/112169 describe un sistema 10 para permitir que una batería sea rellenada solo cuando el nivel de electrolito de la batería está por debajo de un nivel predeterminado durante un período fijado.
SUMARIO DEL INVENTO
En distintas realizaciones, el presente invento 15 resuelve algunas o todas las necesidades mencionadas antes, proporcionando un sistema de elevación del electrolito que puede mantener la vida de la batería y mejorar el funcionamiento seguro manteniendo niveles de electrolito apropiados, al tiempo que minimiza los riesgos de 20 derramamiento rellenando con agua las baterías a intervalos preferibles y/o en cantidades preferibles.
Un sistema de control típico del nivel de electrolito en el presente invento, que está configurado para añadir una cantidad de fluido a un electrolito dentro de una cámara de 25 una batería definida por una batería llevada por un vehículo eléctrico, incluye un depósito configurado para contener una cantidad del fluido. El invento incluye además un sensor de carga de la batería configurado para detectar el estado de carga de la batería, y un sistema de control del rellenado 30 de la batería. El sistema de control de rellenado de la batería está configurado para controlar la distribución del fluido desde el depósito a la cámara de la batería basado en el estado de carga detectado por el sensor de carga de la batería. Así, las baterías no serán rellenadas (o no se 35 llenarán en exceso) por el sistema de control del nivel de electrolito cuando el estado de carga no garantice que la
batería esté completamente llena.
El sistema de control del nivel de electrolito puede además caracterizar un sistema de distribución que forma un paso configurado para colocar el depósito en comunicación de fluido con la cámara de la batería. El sistema de control de 5 rellenado de la batería puede estar configurado para controlar la distribución del fluido desde el depósito controlando una válvula en el sistema de distribución.
El depósito se caracteriza por un sensor del nivel del depósito capaz de detectar tanto la información sobre el 10 nivel de fluido en el depósito, como la información utilizable para identificar el movimiento lateral del fluido dentro del depósito. Esta característica proporciona medios para que el sistema de control de rellenado de la batería sea provisto con información que permite solamente 15 posibilitar la distribución del fluido desde el depósito a la cámara de la batería cuando la información detectada indica que el fluido contenido dentro del depósito no se está moviendo significativamente de modo lateral. Ventajosamente, esto proporciona medios para que las 20 operaciones de rellenado tengan lugar solamente cuando el vehículo no está activo.
Otras características y ventajas del invento resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferidas, tomadas con los dibujos 25 adjuntos, que ilustran, a modo de ejemplo, los principios del invento. La descripción detallada de realizaciones preferidas particulares, como se ha definido más abajo para permitir que se construya y use una realización del invento, no está destinada a limitar las reivindicaciones enumeradas, 30 sino en vez de ello, están destinadas a servir como ejemplos particulares del invento reivindicado.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La fig. 1 es un diagrama de un sistema parcialmente cortado para un vehículo según una primera realización del 35 presente invento.
La fig. 2 es un diagrama de bloques de un árbol de
decisión para un método según el presente invento.
La fig. 3 es un diagrama de un sistema parcialmente cortado para un vehículo según una segunda realización del presente invento.
La fig. 4 es un segundo diagrama de bloques de un árbol 5 de decisión para un método según el presente invento.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS
El invento definido por las reivindicaciones enumeradas puede ser mejor comprendido haciendo referencia a la siguiente descripción detallada, que debería ser leída con 10 los dibujos adjuntos. Esta descripción detallada de realizaciones preferidas particulares del invento, descrita a continuación para permitir que se construyó y se usen puestas en práctica particulares del invento, no está destinada a limitar las reivindicaciones que numeradas, sino 15 en vez de ello, se pretende que proporcione ejemplos particulares de las mismas.
Con referencia a la fig. 1, una primera realización de un sistema para añadir una cantidad de fluido, por ejemplo agua 101, para elevar el nivel de electrolito en una cámara 20 103 de la batería dentro de una batería 105 que tiene una válvula de corte hidromecánica 107, incluye un depósito 109, un sensor 111 del nivel del depósito, un transmisor 113, un sistema de distribución 115, una válvula de solenoide 117, un sensor 119 de carga de la batería, y un sistema 123 de 25 control del electrolito de la batería. Esta realización está configurada para usar en un vehículo 125, tal como una carretilla elevadora que tienen un controlador 127 de elevación y un controlador 129 de conducción. El vehículo puede ser operado de forma aislada, o puede formar parte de 30 una flota de dos o más de tales vehículos, cada uno de los cuales está preferiblemente provisto con su propio sistema para añadir agua a la batería según el presente invento.
El depósito 109 forma una cámara de paredes translúcidas que está configurada para contener agua, y 35 puede preferiblemente tener una capacidad de entre 4,5 y 22,5 litros. Debido a que la cámara del depósito tiene
paredes translúcidas, el nivel de agua dentro del depósito puede ser fácilmente observado por un operador del vehículo 125, o por un miembro del equipo de inspección en un puesto de carga, y así la cámara del depósito sirve como un indicador visual de fácil comprobación del nivel de agua. De 5 manera distinta a la cámara 103 de la batería, el depósito 109 puede ser rellenado en cualquier instante por un operario con un conocimiento o experiencia limitados.
El depósito 109 está preferiblemente montado en la parte alta sobre una barra cilíndrica 131 del vehículo 125, 10 y está posicionado de tal modo que el agua del depósito está gravitatoriamente más alta que el electrolito en la cámara 103 de la batería. Como tal, el agua procedente del depósito puede ser alimentada por gravedad a la cámara de la batería. Adicionalmente, debido a que el depósito está en una 15 posición abierta y accesible, un operario puede rellenarlo sin tener que abrir un número significativo de paneles en el vehículo 125. En realizaciones alternativas, el sistema puede incluir dispositivos apropiados para bombear o alimentar a presión el agua además de, o en vez de, basarse 20 en la fuerza de la gravedad. También, en realizaciones alternativas el sistema puede tener tuberías de rellenado del depósito, que pueden ser taponadas en un sistema de carga inteligente al mismo tiempo que el vehículo es conectado para su recarga. 25
El sensor 111 del nivel del depósito está configurado para detectar el nivel de agua dentro de la cámara del depósito, y más particularmente, para identificar un estado bajo del depósito y/un estado inadecuado del nivel del depósito. El vehículo puede estar configurado para responder 30 a una detección de un estado de depósito bajo o un estado inadecuado de nivel del depósito de una variedad de formas. Preferiblemente, está configurado para comunicar el nivel detectado al sistema de control 123 del electrolito de la batería. El trasmisor 113 puede estar configurado para 35 transmitir una señal de estado del depósito, tal como al conductor y/o al centro de control de la flota, indicando el
nivel de llenado del depósito o la necesidad del mantenimiento del sistema para la adición de agua al depósito. El transmisor puede recibir la información para transmitir directamente desde el sensor del nivel del depósito, o desde el sistema de control 123 de electrolito 5 de la batería. El vehículo puede también estar configurado con una luz de aviso o de alarma para alertar al conductor en caso de que no haya observado el nivel bajo o inadecuado del fluido a través del depósito transparente.
Adicionalmente, el controlador 127 de elevación y/o el 10 controlador 129 de conducción pueden estar configurados para desactivar su operatividad cuando el sensor del nivel del depósito detecta que hay un nivel inadecuado de agua dentro del depósito. Esto puede o bien estar configurado para que suceda basado en una señal procedente del sistema de control 15 del electrolito de la batería, o procedente de una comunicación más directa y del sensor del nivel del depósito. Preferiblemente, el conductor tendría un aviso o alarma sustancial (por ejemplo una luz de aviso) antes de tal desactivación, y opcionalmente habría una anulación. 20 Opcionalmente la desactivación podría ser sólo parcial. Por ejemplo, el controlador de elevación podría ser desactivado, mientras el controlador de conducción podría permanecer activado, permitiendo así que el vehículo vuelva a un puesto de rellenado de agua, mientras se impide el trabajo 25 continuado cuando la batería resultaría afectada perjudicialmente.
Alternativamente, un controlador de batería, que puede ser integrado con el sistema 123 de control del electrolito de la batería, puede estar configurado para impedir 30 cualquier descarga significativa de la batería si el sensor del nivel del depósito no detecta un nivel adecuado de agua dentro de la cámara del depósito. Este puede, por ejemplo, trabajar desconectando simplemente la corriente de la batería del vehículo 125, o desconectándola de las partes 35 principales del vehículo distintas del control de la batería y de sus componentes relacionados.
La cámara del depósito está situada en comunicación de fluido con la cámara 103 de la batería por el sistema de distribución 115, que forma un paso para la comunicación de fluido entre las dos cámaras. El sistema de distribución puede ser de una variedad de diseños, como es conocido en la 5 técnica. El sistema de distribución puede estar opcionalmente configurado para conectar al depósito 109 con cualesquiera baterías o celdas de batería adicionales con las que el vehículo 125 está equipado.
Para proporcionar una liberación controlada del agua 10 del depósito a la batería 105, el sistema de distribución 115 trabaja en unión con la válvula de solenoide 117, que está configurada para conmutar repetidamente entre una posición abierta que permite que las dos cámaras estén en comunicación de fluidos, y una posición cerrada que impide 15 la comunicación de fluido entre las dos cámaras. En la posición abierta, la válvula de solenoide permite que el paso del sistema de distribución distribuya agua desde la cámara de depósito a la cámara 103 de la batería a través de (y en la magnitud permitida por) la válvula 107 de corte 20 hidromecánica (por ejemplo hasta que la cámara de batería esté casi llena o llena). En la posición cerrada la válvula de solenoide impide que el paso del sistema de distribución distribuya agua desde la cámara del depósito a la cámara de la batería, incluso aunque la cámara de la batería no esté 25 llena del todo.
El sistema de control de la batería es preferiblemente un sistema informatizado configurado para controlar y seguir la carga, descarga y mantenimiento de la batería 105. El sistema de control de la batería está preferiblemente 30 provisto con un controlador de carga, que es un conjunto de circuitos y/o otros dispositivos configurados para controlar la tasa de carga de la batería (o baterías) en unión con un controlador inteligente en un sistema de carga, que puede ser uno configurado para cargar las baterías de la flota de 35 vehículos. El sistema de control de la batería sigue preferiblemente el estado de carga, la historia de carga y
la historia de descarga de la batería en la medida de que tal información es útil para maximizar la vida útil de la batería. Puede estar configurado además para seguir la historia de llenado de agua de la batería, y la historia de llenado del depósito, y la cantidad de uso de la batería 5 cuando el depósito está bajo o inadecuadamente lleno.
Trabajando en unión con (y en comunicación con) el sistema de control 123 de electrolito de la batería, está el sensor 119 de carga de batería, que es un sensor configurado para detectar el estado de carga de la batería 105. En el 10 caso en el que el vehículo tiene una pluralidad de baterías o celdas de baterías (a continuación denominadas como una pluralidad de baterías) podría haber un sensor de carga de batería adicional para cada una de tales baterías, la totalidad de los cuales trabajan en unión con el sistema de 15 control de electrolito de la batería. En tal caso, el sistema de control de electrolito de la batería puede funcionar para detectar el estado mínimo de carga entre las baterías, de modo que limite el llenado de agua de la pluralidad de las baterías basado sobre la batería que más 20 probablemente sería llenada en exceso.
A fin de controlar el nivel del electrolito en la cámara 103 de batería, el sistema 123 de control del electrolito de la batería está configurado para controlar electrónicamente la posición de la válvula de solenoide 117, 25 que está configurada para responder a una señal de control procedente del sistema de control del electrolito de la batería. Más particularmente, para afectar a la distribución de agua procedente de la cámara del depósito a la cámara de la batería, el sistema de control del electrolito de la 30 batería envía preferiblemente una señal de control que dirige la válvula de solenoide para que sea abierta cuando el agua ha de ser distribuida, y sea cerrada en todos los demás instantes. Para decidir cuándo debería ser abierta la válvula de solenoide, el sistema de control de electrolito 35 de la batería usa preferiblemente información relativa al estado de carga de la batería 105 como es detectado por el
sensor 119 de carga de la batería, y el nivel de agua dentro de la cámara del depósito como es detectada por el sensor 111 del nivel del depósito.
Por ejemplo, cuando el sistema de control 123 del electrolito de la batería tiene una indicación de que la 5 batería 105 está en un estado de carga sustancialmente lleno (y probablemente ha sido recientemente equilibrado), y cuando el sensor 111 del nivel del depósito detecta el agua adecuada dentro del depositó 109, entonces el sistema de control del electrolito de la batería envía una señal de 10 control a la válvula de solenoide 117, haciéndola que cambie desde la posición cerrada a la posición abierta. De modo similar, cuando el sensor 119 de carga de la batería detecta que la batería no está totalmente cargada o está en un estado de carga elevado, entonces el sistema de control del 15 electrolito de la batería mantiene la válvula de solenoide en una posición cerrada.
El sistema de control del electrolito de la batería puede estar configurado de distintas maneras. Por ejemplo, en una simple realización el sistema de control de 20 electrolito de la batería puede ser un simple sensor de SOC (estado de carga) configurado para accionar la válvula de solenoide basado en el estado de carga de la batería.
Aunque las distintas lecturas del sensor han sido solamente descritas como lecturas instantáneas, o bien los 25 sensores o bien el sistema de control usarán preferiblemente algunos medios para ignorar condiciones transitorias, tales como considerar una serie de lecturas durante un período de tiempo. Tal sistema para ignorar eventos transitorios ayudará a evitar errores del sistema, 30 tales como el envío incorrecto de transmisiones de mantenimiento o el corte incorrecto del uso de la batería 105 basado en una lectura transitoria de nivel de agua bajo dentro del depósito 109.
El sistema de rellenado del electrolito de la batería 35 incluye un sistema de detección de uso del vehículo y/o de movimiento del vehículo, es decir, un sistema de detección
de la actividad del vehículo, para evitar el llenado de la batería durante el uso y/o movimiento del vehículo. En una simple realización, señales procedentes del sensor 111 del nivel del depósito pueden ser vigiladas para una transición significativa que indica un movimiento lateral o vertical 5 significativo del agua dentro de la cámara del depósito (y así la actividad del vehículo). Alternativamente, el sistema de control del electrolito de la batería puede recibir señales procedentes del controlador de elevación 127 y del controlador de conducción 129 que indican la actividad del 10 vehículo, o el sistema de control del electrolito de la batería puede recibir información sobre (o vigilar) el flujo de corriente desde la batería.
Aunque el sistema de control de electrolito de la batería 123 ha sido descrito como una sola unidad unificada, 15 debería entenderse que podría comprender una serie de controladores limitados, conduciendo cada uno de ellos su propia función dentro del sistema completo. Adicionalmente, ha de entenderse que el invento comprende un aparato y métodos para diseñar sistemas de llenado de agua de baterías 20 y para producir sistemas de llenado de agua de baterías, así como el aparato y métodos del propio sistema de llenado de agua de la batería. Las características antes descritas pueden ser combinadas en una amplia variedad de configuraciones dentro del marco anticipado del invento. 25
El sistema de rellenado del electrolito de la batería funciona tomando una serie de decisiones basadas en la información disponible. Con referencia a la fig. 2, el nivel de fluido del depósito medido por el sensor del nivel del depósito es probado en 151 para ver su adecuación. Si el 30 nivel del depósito no es adecuado (cuando es analizado para su contenido no transitorio), una señal es enviada relativa al nivel inadecuado del depósito, una luz de aviso o alarma para el operario es encendida y/o alguna o la totalidad de las operaciones del vehículo son desactivadas en 153. Si el 35 nivel del depósito es adecuado, la actividad detectada (movimiento y/o uso del vehículo) es probado en 155 para ver
si el vehículo esta activo. Si el vehículo está activo, entonces la válvula de solenoide o bien es mantenida o cambiada a la posición cerrada 157. Si el vehículo no está activo (por ejemplo si el conductor estaba ocupado o en una pausa, o si el vehículo está siendo cargado), entonces el 5 estado de carga de la batería detectado es probado en 159 para ver si el nivel de carga de la batería está en el nivel de umbral o es mayor, lo que se considera como completamente cargado. Si el nivel de carga de la batería no está en el nivel de umbral (es decir es igual o mayor), entonces la 10 válvula de solenoide o bien es mantenida o bien cambiada a la posición cerrada 157. Sí, sin embargo, el nivel de carga de la batería está en el nivel de umbral, entonces la válvula de solenoide es o bien mantenida o bien cambiada a la posición abierta 161. Este conjunto de decisiones de 15 control es repetido de modo continuo y/o periódico.
Debería comprenderse que variaciones de este conjunto de decisiones de control, tales como cambiar el orden de tomar una decisión o tomar las decisiones en paralelo en vez de en serie, está considerado dentro del marco de las 20 realizaciones preferidas del invento. Además, debería comprenderse que la desactivación del vehículo puede ser llevada a cabo en un proceso de toma de decisión separado del proceso de control de la válvula. Así, en algunas realizaciones preferidas, la válvula de solenoide será 25 abierta para permitir que el depósito llene la batería siempre y cuando la batería este en el nivel de umbral para un estado de carga completo. Preferiblemente (aunque no necesariamente) este procedimiento de válvula abierta es llevado a cabo solamente cuando el vehículo no está en 30 movimiento o en uso.
Con referencia a la fig. 3, una segunda realización de un sistema para añadir una cantidad de fluido, por ejemplo, agua 201, para elevar el nivel de electrolito en una cámara 203 de una batería dentro de una batería 205 que tiene una 35 válvula de corte hidromecánica 207, incluye un depósito 209, un sensor 211 del nivel del depósito, un transmisor 213, un
sistema de distribución 215, una válvula de solenoide 217, un sensor 219 de carga de la batería, un sensor 221 de nivel del electrolito de la batería y un sistema 223 de control del electrolito de batería. Esta realización está configurada para ser usada en un vehículo 225, tal como una 5 carretilla elevadora que tiene un controlador 227 de elevación y un controlador 229 de conducción. El vehículo es parte de una flota de dos o más de tales vehículos, cada uno de los cuales está preferiblemente provisto con su propio sistema para añadir agua a la batería según el presente 10 invento.
Como se ha descrito previamente, el depósito 209 forma una cámara con paredes translúcidas que está configurada para contener agua, y preferiblemente tienen una capacidad comprendida entre 4,5 y 22,5 litros. Como antes, el depósito 15 209 está montado preferiblemente sobre una barra cilíndrica 231 del vehículo 225, y esta posicionado de tal modo que el agua en el depósito está gravitatoriamente más alta que el electrolito en la cámara 203 de la batería. El sensor 211 del nivel del depósito y el transmisor 213 están 20 configurados para operar de una manera similar a la descrita para la primera realización, y el depósito puede tener mangueras y conexiones de rellenado para el control de un sistema de carga inteligente que preferiblemente recibe información del nivel del depósito y/o del electrolito de la 25 batería.
Un controlador de batería, que puede estar separado o integrado con el sistema 223 de control del electrolito de la batería, puede estar configurado para impedir la descarga de la batería si tanto el sensor 211 del nivel del depósito, 30 como el sensor 221 del nivel del electrolito de la batería no detectan niveles adecuados de agua, bien dentro de la cámara del depósito o de la cámara de la batería. Este puede funcionar opcionalmente desconectando simplemente la corriente de la batería de la mayor parte de todos los 35 sistemas del vehículo 225, o dirigiendo al controlador 227 de elevación y/o al controlador 229 de conducción (y/o
cualesquiera otros sistemas activos físicamente) para cortar la operación al menos hasta que la cámara de la batería contenga bastante electrolito para continuar.
Adicionalmente, el controlador de la batería y el sistema 223 de control del electrolito de la batería podrían 5 estar configurados para detener temporalmente la descarga de la batería si el sensor 221 del nivel del electrolito de la batería detecta que el nivel de agua dentro de la cámara de la batería es inadecuado, mientras el sensor 211 del nivel del depósito detecta que el nivel de agua dentro de la 10 cámara del depósito es adecuado para llenar parcial o totalmente la cámara de la batería. Esta detención temporal del uso y movimiento del vehículo pueden proporcionar un entorno más seguro para el rellenado de la cámara de la batería desde la cámara del depósito. 15
La cámara del depósito, como se ha descrito previamente, está colocada en comunicación de fluido con la cámara de la batería 203 por el sistema de distribución 215. De modo similar, para proporcionar la liberación controlada del agua del depósito a la batería 205, el sistema de 20 distribución 215 trabaja en unión con la válvula de solenoide 217, que está configurada para cambiar repetidamente entre una posición abierta que permite que las dos cámaras estén en comunicación de fluido, y una posición cerrada que impide la comunicación de fluido entre las dos 25 cámaras. El sistema de control de la batería, como se ha descrito previamente, es preferiblemente un sistema informatizado y configurado para controlar y seguir la carga, descarga y mantenimiento de la batería 205.
Trabajando en unión con (y en comunicación con) El 30 sistema 223 de control del electrolito de la batería está el sensor 219 de carga de la batería, que es un sensor configurado para detectar el estado de carga de la batería 205. También trabajando en unión con (y en comunicación con) el sistema de control de electrolito de la batería está el 35 sensor 221 del nivel del electrolito de la batería, que está configurado para detectar el nivel de electrolito dentro de
la cámara 203 de la batería. En el caso de que el vehículo tenga una pluralidad de baterías, podría haber un sensor de carga de la batería adicional y/o un sensor de nivel de electrolito de la batería para cada una de tales baterías, la totalidad de las cuales trabajan en unión con el sistema 5 de control del electrolito de la batería para determinar y responder por separado a las necesidades de llenado de cada batería.
A fin de controlar el nivel del electrolito en la cámara 203 de la batería, el sistema 223 de control del 10 electrolito de la batería está configurado para controlar electrónicamente la posición de la válvula de solenoide 217, que está configurada para responder a una señal de control procedente del sistema de control del electrolito de la batería. Más particularmente, para afectar a la distribución 15 de agua procedente de la cámara del depósito a la cámara de la batería, el sistema de control del electrolito de la batería envía preferiblemente una señal de control que dirige la válvula de solenoide para que sea abierta cuando el agua ha de ser distribuida, y para que sea cerrada en 20 todos los demás momentos. Al decidir cuando la válvula de solenoide debería estar abierta, el sistema de control del electrolito de la batería usa preferiblemente información relativa al estado de carga de la batería 205 como es detectado por el sensor 219 de carga de la batería, el nivel 25 de agua dentro de la cámara del depósito como es detectado por el sensor 211 del nivel del depósito, y el nivel del electrolito dentro la cámara de la batería como es detectado por el sensor 221 del nivel del electrolito de la batería.
Por ejemplo, cuando el sistema 223 de control del 30 electrolito de la batería tiene una indicación de que la batería 205 tiene un estado de carga sustancialmente lleno (por ejemplo ha sido recientemente equilibrado), y cuando el sensor 221 del nivel electrolito de la batería detecta un nivel de electrolito en la cámara 203 de la batería por 35 debajo de un nivel de batería llena, y cuando el sensor 211 del nivel del depósito detecta una cantidad de agua adecuada
dentro del depósito 209, entonces el sistema de control del electrolito de la batería envía una señal de control a la válvula de solenoide 217, haciendo que cambie desde la posición cerrada a la posición abierta.
Cuando cualquiera de las condiciones antes indicadas ya 5 no es cierta, por ejemplo, cuando el sensor 221 del nivel del electrolito de la batería detecta un nivel de electrolito en la cámara 203 de la batería que está en un nivel de batería llena, o cuando el sensor 211 del nivel del depósito detecta un nivel de agua inadecuado (es decir nivel 10 por debajo de un cierto nivel mínimo aceptable) dentro del depósito 209, entonces el sistema 223 de control del electrolito de la batería envía una señal de control a la válvula de solenoide 217, haciéndola que cambie desde la posición abierta a la posición cerrada. Como se ha descrito 15 aquí, debería comprenderse que los distintos niveles de fluido podrían ser tratados como rangos o intervalos. Por ejemplo la cámara de la batería podría ser rellenada cuando el nivel de fluido llega por debajo de un extremo inferior de un intervalo, y el rellenado podría ser detenido cuando 20 el nivel de fluido alcanza un extremo superior de ese intervalo.
Preferiblemente, el sistema de control del electrolito de la batería de esta segunda realización incluyen una segunda función que proporciona medios para el llenado de 25 agua de baterías parcialmente descargadas. En particular, cuando el sensor 219 de carga de la batería detecta que la batería no está totalmente cargada o no está en un estado de carga elevado, cuando el sensor del nivel de electrolito de la batería detecta un nivel de electrolito en la cámara de 30 la batería por debajo de un cierto nivel mínimo aceptable de funcionamiento (por ejemplo un nivel operativo mínimo seguro por debajo del cual la vida de la batería podría perderse, tal como un nivel operativo mínimo seguro está por debajo de modo seguro de un nivel en el que el rebose podía ser 35 causado por un equilibrado subsiguiente), y cuando el sensor del nivel del depósito detecta agua adecuada dentro del
depósito, entonces el sistema de control del electrolito de la batería envía una señal de control a la válvula de solenoide, haciéndola que cambie desde la posición cerrada a la posición abierta.
En este caso, cuando el sensor del nivel de electrolito 5 de la batería detecta subsiguientemente un nivel de electrolito en la cámara de la batería que alcanza un nivel de corte (por ejemplo un nivel adecuado para el funcionamiento seguro de la batería que está también seguro por debajo del nivel al que un rebose podría ser causado por 10 una equilibrado subsiguiente), entonces la válvula de solenoide es cerrada de nuevo. Esta operación proporciona medios para que las baterías parcialmente descargadas sean rellenadas con agua de modo seguro entre cuando están totalmente cargadas, aunque sólo hasta un nivel de llenado 15 que permitirá de modo seguro un aumento en el nivel del electrolito durante el equilibrado subsiguiente. De modo opcional, la selección del nivel aceptable mínimo de funcionamiento y del nivel de corte podría ser hecha dependiendo del estado de carga de la batería. También, el 20 nivel mínimo aceptable de funcionamiento y el nivel de corte podrían ser uno y el mismo, especialmente para un sistema que solamente permite el rellenado de una batería mientras el vehículo no está activo.
Si el vehículo está provisto con baterías adicionales 25 (es decir con una pluralidad de baterías), el sistema de distribución está configurado preferiblemente para conectar al depósito 209, cada batería. Preferiblemente el sistema de rellenado está configurado con una válvula de solenoide separada para cada batería, o al menos para cada batería que 30 tenga un sensor de nivel de electrolito de la batería separado. El sistema de control del electrolito de la batería puede estar configurado para hacer funcionar cada válvula de solenoide por separado, estando así configurado para llenar simultáneamente baterías totalmente cargadas y 35 parcialmente cargadas de modo apropiado para sus necesidades individuales, siguiendo los métodos de llenado descritos
aquí.
Como en la realización previa, aunque las distintas lecturas del sensor hayan sido solamente descritas como lecturas instantáneas, cualquiera de los sensores del sistema de control usará preferiblemente algunos medios para 5 ignorar condiciones transitorias, tales como considerar una serie de lecturas durante un período de tiempo. De modo similar, es preferible que el sistema de rellenado del electrolito de la batería incluya un sistema de detección del uso del vehículo y/o de movimiento del vehículo para 10 evitar el llenado de la batería durante la actividad del vehículo.
Aunque el sistema 223 de control del electrolito de la batería ha sido descrito como una sola unidad unificada, debería entenderse que podría comprender una serie de 15 controladores limitados, llevando a cabo cada uno de ellos su propia función dentro del sistema completo. Adicionalmente ha de entenderse que el invento comprende un aparato y métodos para diseñar sistemas de llenado de agua de baterías y para producir sistemas de llenado de agua de 20 baterías, así como el aparato y métodos del propio sistema de llenado de agua de la batería. Las características antes descritas puede ser combinadas en una amplia variedad de configuraciones dentro del marco anticipado del invento.
Además, el sistema del presente invento está 25 considerado que trabaja en unión con un sistema de carga como se ha descrito en la solicitud de patente norteamericana nº 10/616.542, presentada el 10 de julio de 2003. Más particularmente, el sistema de control del electrolito de la batería del presente invento se ha 30 considerado que coopera con el sistema de carga como se ha descrito en la aplicación del sistema de carga con referencia al sistema de control del electrolito de la batería. Así, durante una sesión de carga, cuando la batería ha alcanzado un estado completo de carga, el sistema de 35 adición de agua puede ser activado a la parte superior de la batería. Además, el aparato combinado del sistema de carga y
del sistema de carga de la batería, junto con los métodos que representan sus interrelaciones funcionales, son consideradas dentro del marco del presente invento.
Adicionalmente, se ha considerado que dentro del marco del presente invento que el sistema de carga de la 5 aplicación antes referida incluye aparato, lógica de control y métodos relacionados para mantener el nivel de agua dentro del depósito mientras la batería está siendo cargada. Para hacerlo así, el sistema de control de electrolito de la batería puede informar al sistema de carga de que el nivel 10 de agua dentro de la cámara del depósito está por debajo del nivel de depósito lleno seleccionado. La cámara del depósito puede ser rellenada bien mediante el uso de un aparato del sistema de carga configurado para rellenar automáticamente el depósito, o mediante un indicador del sistema de carga 15 configurado para instruir al personal local para llenar con agua la cámara del depósito.
El sistema de rellenado del electrolito de la batería funciona tomando una serie de decisiones basadas en la información disponible. Con referencia a la fig. 4, el nivel 20 de actividad del vehículo detectado es probado en 251. Si el vehículo está activo (es decir en movimiento o en uso), el nivel de la batería detectado es probado en 253 para ver si es un nivel adecuado para el funcionamiento. Si el nivel del electrolito de la batería es adecuado para el 25 funcionamiento, la válvula de solenoide es mantenida o bien cambiada a la posición cerrada, y los sistemas del vehículo permanecen activados en 257. Si la prueba de la actividad del vehículo en 251 muestra que el vehículo no está activo, el nivel del electrolito de la batería detectado es probado 30 en 259 para ver si está lleno. Si está lleno, entonces la válvula de solenoide es mantenida o cambiada a la posición cerrada, y los sistemas del vehículo son mantenidos o cambiados a un estado activado en 257. Sin embargo, si el nivel del electrolito de la batería probados prueba que no 35 está lleno, entonces la detección del estado de carga de la batería es probado en 261 para un estado de carga completo.
Si se detecta un estado de carga completo, la válvula de solenoide es abierta o mantenida en una posición abierta, y el vehículo es activado o mantenido en un estado activado 223. Sin embargo, si no se detecta un estado de carga completo, entonces el nivel del electrolito de la batería 5 detectado es probado en 265 para ver su adecuación. Si el nivel del electrolito de la batería se ha encontrado inadecuado, la válvula de solenoide es abierta o mantenida en una posición abierta, y el vehículo es desactivado o mantenido en un estado desactivado 267. Si, en vez de ello, 10 el nivel de la batería se ha encontrado que es adecuado, la válvula de solenoide es cerrada y mantenida en la posición cerrada, y el vehículo es activado o mantenido en el estado activador 269. En paralelo con este proceso completo, si el nivel del depósito detectado es bajo o inadecuado, un aviso 15 o alarma es transmitido y/o presentado. Este conjunto de decisiones de control es repetido de modo continuo y/o periódico.
Debería comprenderse que variaciones de este conjunto de decisiones de control, tales como cambiar el orden de 20 tomar una decisión o tomar las decisiones en paralelo en vez de en serie, está considerado dentro del marco de las realizaciones preferidas del invento. Además, debería comprenderse que la desactivación del vehículo puede ser conducida en un proceso de toma de decisión separado del 25 proceso de control de la válvula. Así, en algunas realizaciones preferidas, la válvula de solenoide será abierta para permitir que el depósito llene la batería siempre y cuando la batería esté en el nivel de umbral para un estado de carga completo. Preferiblemente (aunque no 30 necesariamente) este procedimiento de válvula abierta es llevado a cabo solamente cuando el vehículo no está en movimiento o en uso.
Aunque se han ilustrado y descrito formas particulares del invento, será evidente que pueden hacerse distintas 35 modificaciones sin salir del marco del invento según ha sido reivindicado.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1ª.- Un sistema de control del nivel de electrolito para añadir un fluido (101) a un electrolito dentro de una cámara (103) de una batería definida por una batería (105) llevada por un vehículo eléctrico (125), que comprende: un 5 depósito (109) configurado para contener una cantidad de fluido; un sensor (119) de carga de batería configurado para detectar el estado de carga de la batería; y un sistema (123) de control del rellenado de la batería configurado para controlar la distribución del fluido desde el depósito 10 a la cámara de la batería basado en el estado de carga detectado por el sensor (119) de carga de la batería, caracterizado porque comprende además un sensor (111) de nivel del depósito capaz de detectar información utilizable para identificar el movimiento lateral del fluido dentro del 15 depósito (109), en el que sistema (123) de control de rellenado de la batería está además configurado para permitir solamente la distribución del fluido (101) desde el depósito (109) a la cámara (103) de la batería cuando la información del movimiento lateral detectado indica que el 20 fluido dentro del depósito (109) no se está moviendo lateralmente.
    2ª.- El sistema de control del nivel de electrolito según la reivindicación 1ª, que comprende además un sistema de distribución (115) que forma un paso configurado para 25 colocar el depósito (109) en comunicación de fluido con la cámara (103) de la batería, en el que el sistema de control de rellenado de la batería está configurado para controlar la distribución del fluido desde el depósito (109) controlando una válvula (117) en el sistema de distribución. 30
    3ª.- El sistema de control del nivel de electrolito según la reivindicación 1ª, en el que el sistema de control de rellenado de la batería está además configurado para permitir solamente la distribución del fluido desde el depósito (109) a la cámara (103) de la batería cuando el 35 estado de carga de la batería detectado está a un nivel que es superior a un valor de umbral.
    4ª.- El sistema de control del nivel de electrolito según la reivindicación 1ª, que comprende además un sensor (111) de actividad del vehículo configurado para detectar información de la actividad del vehículo, en el que el sistema (123) de control de rellenado de la batería está 5 además configurado para permitir solamente la distribución del fluido desde el depósito a la cámara de la batería cuando la información de actividad del vehículo detectada indica que el vehículo no está activo.
    5ª.- El sistema de control del nivel de electrolito 10 según la reivindicación 1ª, que comprende además un transmisor (213) configurado para transmitir una señal de estado del depósito que contiene información sobre el nivel de fluido dentro del depósito (109).
    6ª.- El sistema de control del nivel de electrolito 15 según la reivindicación 1ª, en el que el sistema de control (223) del nivel de electrolito está configurado para desactivar al menos una parte del vehículo (125) cuando el nivel del depósito es inferior a un nivel de umbral.
    7ª.- El sistema de control del nivel de electrolito 20 según la reivindicación 1ª, configurado además con un sensor (221) del nivel de electrolito de la batería y configurado para detectar un nivel de electrolito dentro de la batería.
    8ª.- El sistema de control del nivel de electrolito según la reivindicación 7ª, en el que el sistema de control 25 (223) del nivel de electrolito está configurado para desactivar al menos una parte del vehículo (225) cuando el nivel de electrolito dentro de la batería es inferior a un nivel de umbral.
    9ª.- El sistema de control del nivel de electrolito 30 según la reivindicación 7ª, en el que el sistema (223) de control de electrolito de la batería está configurado para controlar la distribución de agua desde el depósito (209) a la cámara de la batería basado en el estado de carga como es detectado por el sensor de carga de la batería, y el nivel 35 de electrolito dentro de la cámara de la batería como es detectado por el sensor (221) de electrolito de la batería.
    10ª.- Un método para añadir un fluido (101) a un electrolito dentro de una cámara (103) de una batería definido por una batería llevada por un vehículo eléctrico (125), que comprende: detectar un estado de carga de la batería; y controlar la distribución del fluido, desde un 5 depósito (109) configurado para contener una cantidad de fluido (101) a la cámara de la batería, basado en el estado de carga detectado, estando caracterizado el método porque comprende además las operaciones de: detectar información utilizable para identificar el movimiento lateral del fluido 10 en el depósito (109); y permitir solamente la distribución del fluido desde el depósito a la cámara (103) de la batería cuando la información del movimiento lateral detectado indica que el fluido dentro del depósito no se está moviendo lateralmente. 15
    11ª.- El método según la reivindicación 10ª, en el que en la operación de controlar la distribución, la distribución es además controlada para permitir solamente la distribución si el estado de carga de la batería detectado está a un nivel superior a un valor de umbral. 20
    12ª.- El método según la reivindicación 10ª, y que comprende además la detección de información de actividad del vehículo, en el que en la operación de controlar la distribución, la distribución es controlada además para permitir solamente la distribución del fluido desde el 25 depósito a la cámara de la batería cuando la información de actividad del vehículo detectada indica que el vehículo no está activo.
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