ES2614951T3 - Generador de impulsos para batería bipolar de sobretensión y método - Google Patents

Abstract

Un generador de impulsos para batería bipolar de sobretensión que comprende: un generador de impulsos (20) configurado para producir una tensión pulsada positiva y una tensión pulsada negativa; un circuito de excitación de tensión pulsada positiva (32) configurado para transformar la tensión pulsada positiva en una onda de tensión pulsada positiva (34); un circuito de excitación de tensión pulsada negativa (36) configurado para transformar la tensión pulsada negativa en una onda de tensión pulsada negativa (38); y un distribuidor de tensión pulsada (50) configurado para combinar la onda de tensión pulsada positiva (34) y la onda de tensión pulsada negativa (38) en una onda de tensión pulsada (52) y para aplicar la onda de tensión pulsada a través de los bornes de una batería, donde la onda de tensión pulsada (52) comprende al menos un impulso de tensión positiva que tiene un flanco anterior y una amplitud del impulso positivo seguido de al menos un impulso de tensión negativa que tiene un flanco posterior y una amplitud del impulso negativo, donde un tiempo de subida (TT) del flanco anterior y un tiempo de subida (TT) del flanco posterior son ambos menores que un tiempo de relajación de una solución electrolítica de la batería.

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

DESCRIPCION

Generador de impulsos para batena bipolar de sobretension y metodo

[0001] La presente invencion se refiere a un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension y metodo para aumentar la vida util por ciclo y la capacidad de una batena.

ANTECEDENTES

[0002] Wang et al hace referencia a cuestiones de diseno de un cargador de batena multifase controlado por microprocesador con estrategia de carga rapida.

[0003] Una batena recargable es una celda electroqmmica que almacena energfa, distribuyendo dicha ene^a tras la descarga de corriente en base a la demanda del dispositivo electrico. Una batena recargable puede recargarse forzando una corriente electrica a traves de la batena en una direccion opuesta a la de descarga.

[0004] Un problema que se observa frecuentemente en relacion con las batenas recargables es una perdida de la capacidad energetica de la batena tras ciclos de recarga sucesivos, lo que resulta en una cantidad reducida de tiempo de uso de batena hasta el siguiente ciclo de recarga. Por ejemplo, puede ocurrir una perdida en la aptitud para retener la capacidad energetica total de una batena despues de que un ciclo de carga siga a un periodo de uso cuando la batena no se descargue por completo. La perdida en la aptitud para retener la capacidad energetica total puede volverse exasperada cuando hay ciclos repetidos de descarga poco profunda seguidos por un ciclo de carga. Con el fin de reducir el alcance de perdida para retener sustancialmente la capacidad energetica total de una batena evitando, ademas, un rapido deterioro en la capacidad energetica disponible despues de un ciclo de carga, los fabricantes recomiendan someter una batena recargable a una descarga profunda antes de recargar la batena.

[0005] Si bien existen muchos fenomenos que pueden contribuir a esta perdida en la aptitud de la batena para retener la capacidad de carga total, se sabe que un deterioro en la aptitud de un constituyente activo para regenerarse en cualquiera o ambos del anodo y catodo puede ser un factor contribuyente. Por ejemplo, se ha senalado que la disminucion en la capacidad de las batenas de plomo-acido esta relacionada con un cambio progresivo en la naturaleza de las materias activas del catodo y el anodo, lo que tambien contribuye a una reduccion de la vida de la batena asf como a una perdida en la aptitud de la batena para retener la capacidad. El estado inicial de la estructura superficial del catodo y el anodo es poroso, lo que permite que una cantidad mayor de materia activa se exponga al electrolito circundante de la batena. A medida que la batena se somete a multiples ciclos de descarga y recarga, la estructura superficial del catodo y el anodo se define, progresivamente, cada vez mas mediante estructuras cristalinas de conglomerado que reducen el contacto total superficial de la materia activa con la solucion electrolftica de la batena.

[0006] Los intentos de la tecnica anterior para reducir estos efectos en una batena se han orientado a ciclos de carga de batena mejorados que incluyen asegurarse de que la batena se descarga profundamente antes de recargar la batena a un nivel de funcionamiento recomendado. Otros cargadores de batena de la tecnica anterior controlan el patron de carga y, en algunos casos, pueden incluir una secuencia de descarga ligera durante el periodo de carga de la batena. Por ejemplo, la patente estadounidense con n.° 5,633,574 a Sage expone una secuencia de carga para una batena que incluye la aplicacion de forma repetida de una secuencia que incluye 1000 milisegundos de carga, 2 milisegundos de no carga, 5 milisegundos de descarga, y 10 milisegundos de no carga puede reducir el alcance de perdida de la aptitud de la batena para retener una capacidad de carga total. La patente estadounidense con n.° 5,998,968 a Pittman et al. expone la aplicacion de una descarga, carga y periodo de descanso a una batena en una secuencia de carga predeterminada hasta que la batena se cargue totalmente. La patente estadounidense con n.° 5,777,453 a Imanaga representa de nuevo otra estrategia de secuencia de carga por la que los impulsos de tension se aplican periodicamente a la batena seguidos de un periodo de descanso en el que no se aplica tension durante la secuencia de carga.

[0007] Las perdidas repetidas en la aptitud de la batena para retener la capacidad de carga total durante multiples ciclos de carga tambien pueden contribuir a una reduccion global de la vida de la batena. Esto es, se sabe que una perdida en la aptitud de la batena para retener la capacidad no es completamente irreversible y puede acumularse durante la vida de la batena, lo que resulta en una reduccion global de la vida de la batena.

[0008] Durante un ciclo de carga, los electrodos o placas atraen iones -iones negativos a la placa positiva e iones positivos a la placa negativa- lo que impide que se sigan transfiriendo iones a las placas. A medida que se carga la batena, se desarrolla un aumento de la impedancia que resulta en un aumento de la resistencia de la batena para cargarse. Eventualmente, tras completarse la carga y eliminarse cualquier sobretension, se desarrollara un

equilibrio en el anodo y el catodo de forma que la proporcion de transferencia de iones a los electrodos iguale la proporcion de la transferencia del mismo tipo de iones alejados de los electrodos.

[0009] Las ecuaciones de Boltzmann, representadas por la ecuacion 1, y Nernst, representadas por la ecuacion 2, describen el equilibrio termodinamico (el estado estable) que se desarrolla en un sistema electroqmmico por lo 5 que respecta al ratio de la densidad de iones en la solucion electroqmmica a granel, Dse, con respecto a la densidad del mismo tipo de iones presentes en la capa superficial del electrodo, Dme, en relacion con la diferencia de potencial, (Vse-Vme) que existe entre la solucion electroqmmica y el electrodo y su dependencia mutua de dicho ratio Dse/Dme. Vease, por ejemplo, Christian Gerthsen and Helmut Vogel: Gerthsen Physics, 19 ed., Springer Verlag, Berlin and New York.

imagen1

imagen2

q = carga de un electron, Culombio k = constante de Boltzmann, Julio/Kelvin 15 T = temperatura absoluta, Kelvin

Dse/Dme = ratio de la densidad ionica de la solucion electroqmmica en relacion con la densidad ionica de la capa superficial en el electrodo en equilibrio

(Vse - Vme) = diferencia de potencial entre la solucion electroqmmica y el electrodo en equilibrio, voltios

En condiciones de equilibrio, el sistema es estable, esto es, la formacion, crecimiento o disolucion o transiciones 20 de fase no ocurren. En equilibrio, el flujo de cualesquiera especies ionicas hacia la capa superficial en el electrodo se compensara con el flujo de un numero igual de las mismas especies ionicas desde la capa superficial en el electrodo hacia la solucion electroqmmica.

[0010] En todos los sistemas qmmicos, existe una tendencia a cambiar al estado de equilibrio. Vease, por ejemplo, James E. Brady: General Chemistry-Principles and Structure, John Wiley & Sons, New York. Si se altera

25 un equilibrio existente, por ejemplo, mediante la imposicion de un cambio en el potencial en el electrodo, entonces el ratio de la densidad ionica de la solucion electroqmmica en relacion con la densidad ionica de la capa superficial en el electrodo cambiara hasta que se consiga una nueva condicion de equilibrio. El tiempo de relajacion se define como la cantidad de tiempo que se necesita para que el sistema llegue a una nueva condicion de equilibrio. La constante de tiempo de relajacion, que caracteriza el cambio en el ratio de densidades 30 ionicas frente al tiempo, es definida por la constante dielectrica espedfica dividida por la conductividad electrica espedfica, y ambas son propiedades de la solucion electrolrtica.

[0011] Las condiciones favorables para las transiciones de fase, esto es, para los iones de la solucion electrolrtica que se descargan en la superficie del electrodo, se dan cuando la solucion esta sobresaturada y el sistema sale desde su condicion de equilibrio. Por ejemplo, la sobresaturacion se produce cuando el potencial Vs

35 de los iones en la solucion electroqmmica es mayor que el potencial de equilibrio Vme en el electrodo, como representa la ecuacion (3).

(Vs ~ Vme) > 0 (3)

[0012] Hay dos posibilidades para abordar esta condicion de sobresaturacion. Una posibilidad radica en imponer un potencial en el electrodo Vm que es mas negativo o menos que el potencial del electrodo en equilibrio Vme

5

10

15

20

25

30

35

40

45

mientras que el potencial de la solution electroqmmica se mantiene en su potencial de equilibrio como representa la ecuacion (4).

(Vse-vm)>0 (4)

La diferencia entre el potencial del electrodo en equilibrio y el potencial del electrodo bajo las circunstancias descritas mas arriba se conoce como sobrepotencial electroqmmico o la sobretension electroqmmica como representa la ecuacion (5).

(Vme-vm)>0 (5)

[0013] Otra posibilidad para abordar la condition de sobresaturacion radica en la imposition en la solucion electroqmmica de un potencial Vs que es mas elevado que el potencial de la solucion electroqmmica en equilibrio Vse manteniendo el potencial en el electrodo Vm en su potencial de equilibrio Vme. Por consiguiente, las circunstancias de la condicion de sobretension como se representa en la ecuacion (3).

[0014] Las dos cantidades, la condicion de sobresaturacion y la sobretension, pueden considerarse medidas para la desviacion del estado de equilibrio termodinamico estable. Sin embargo, el mero hecho de que el sistema este sobresaturado y haya sobretension no crea necesariamente una transition de fase. Mas bien, estas condiciones aumentan la probabilidad de que se produzca una transicion de fase. Vease, por ejemplo, Alexander Milchev: Electrocrystallization-Fundamentals of Nucleation and Growth, Kluwer Academic Publishers, New York.

[0015] Todavia existe una necesidad en la tecnica de un aparato y metodo que funcione para reducir la perdida de la capacidad de la bateria para almacenar energia con el tiempo y aumentar la vida total de la bateria durante el ciclo operativo entero de la bateria, esto es, incluso fuera del periodo en que se esta cargando la bateria.

BREVE SUMARIO

[0016] La presente invention se refiere a dispositivos y metodos para aumentar la vida util por ciclo y la capacidad de una bateria. Sin pretender cenirse a la teoria, un generador de impulsos para bateria bipolar de sobretension y las tecnicas de la invencion mantienen la capacidad de una bateria y extienden la vida util de la bateria.

[0017] En un aspecto, la invencion proporciona un generador de impulsos para bateria bipolar de sobretension que incluye las caracteristicas de la revindication 1.

[0018] En una forma de realization de la invencion, el generador de impulsos del generador de impulsos para bateria bipolar de sobretension esta configurado en un microcontrolador. En otra forma de realizacion de la invencion, el generador de impulsos del generador de impulsos para bateria bipolar de sobretension tiene un generador de impulsos positivos que genera la tension pulsada positiva y un generador de impulsos negativos que genera la tension pulsada negativa. En otra forma de realizacion adicional, el generador de impulsos tiene un interruptor inversor alternativo, donde el generador de impulsos genera una tension pulsada, el interruptor inversor alternativo procesa alternativamente la tension pulsada en una tension pulsada directa y una tension pulsada invertida, y la tension pulsada directa es cualquiera de la tension pulsada positiva y la tension pulsada negativa mientras que la tension pulsada invertida es la otra de la tension pulsada positiva y la tension pulsada negativa.

[0019] En una forma de realizacion de la invencion, el circuito de excitation de tension pulsada positiva y el circuito de excitacion de tension pulsada negativa del generador de impulsos para bateria bipolar de sobretension tienen cada uno un conformador de impulsos y un generador de senales de temporizacion donde el conformador de impulsos y el generador de senales de temporizacion estan configurados para transformar una tension pulsada en una onda de tension pulsada.

[0020] De acuerdo con diversas formas de realizacion de la invencion, un amplificador de tension positiva y un amplificador de tension negativa amplifican la onda de tension pulsada positiva y la onda de tension pulsada negativa, respectivamente. En diversas otras formas de realizacion de la invencion, un amplificador de tension amplifica la onda de tension pulsada.

[0021] Concretamente, el tiempo de subida del flanco anterior y el tiempo de subida del flanco posterior pueden ser aproximadamente un tercio del tiempo de relajacion.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

[0022] En determinadas formas de realizacion de la invencion, la amplitud del impulso positivo del al menos un impulso de tension positiva y la amplitud del impulso negativo del al menos un impulso de tension negativa son mayores que una tension de la batena, por ejemplo, al menos aproximadamente el doble de la tension de la batena.

[0023] En una forma de realizacion de la invencion, una frecuencia del ciclo de impulsos de la onda de tension pulsada es tal que una duracion del impulso del al menos un impulso de tension positiva y una duracion del impulso del al menos un impulso de tension negativa no se solapan. En otra forma de realizacion de la invencion, tanto la duracion del impulso del al menos un impulso de tension positiva y la duracion del impulso del al menos un impulso de tension negativa sobrepasan el tiempo de relajacion.

[0024] En otra forma de realizacion de la invencion, el generador de impulsos para batena bipolar de sobretension, de forma adicional, comprende un controlador y un dispositivo de medicion que mide la tension de la batena. De acuerdo con esta forma de realizacion de la invencion, el controlador identifica un estado de la batena que utiliza la tension de la batena y activa el generador de impulsos para batena bipolar de sobretension en base al estado de la batena.

[0025] En una forma de realizacion de la invencion, la batena bipolar de sobretension tiene como objetivo tratar una batena de plomo-acido. En otra forma de realizacion de la invencion, el generador de impulsos para batena bipolar de sobretension puede tratar otros tipos de batenas (esto es, batenas que no sean de plomo-acido).

[0026] En diversas formas de realizacion de la invencion, el generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la invencion esta directamente integrado en la batena.

[0027] En otra forma de realizacion adicional de la invencion, un metodo segun la reivindicacion 16 para tratar una pluralidad de batenas con cada batena de la pluralidad de batenas teniendo el generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la reivindicacion 1 de la invencion, incluye la etapa de controlar cada uno de los generadores de impulsos para batena bipolar de sobretension de forma que no mas de uno de los generadores de impulsos para batena bipolar de sobretension este aplicando una sobretension en cualquier momento.

[0028] En una forma de realizacion de la invencion, un metodo comprende las caractensticas de la reivindicacion 16.

[0029] En otra forma de realizacion de la invencion, el metodo puede incluir, de forma adicional, la etapa de amplificar la onda de tension pulsada positiva y la onda de tension pulsada negativa o, en otra forma de realizacion de la invencion, amplificar la onda de tension pulsada que incluye la combinacion de la onda de tension pulsada positiva y la onda de tension pulsada negativa.

[0030] En diversas formas de realizacion de la invencion, la etapa de produccion del metodo comprende las etapas de generar una tension pulsada y procesar la tension pulsada, alternativamente, en una tension pulsada directa y una tension pulsada invertida, donde la tension pulsada directa es cualquiera de la tension pulsada positiva y la tension pulsada negativa, y la tension pulsada invertida es la otra de la tension pulsada positiva y la tension pulsada negativa.

[0031] En diversas formas de realizacion de la invencion, la etapa de transformacion del metodo comprende las etapas de conformar la tension pulsada positiva y la tension pulsada negativa respectivamente en una forma de tension pulsada positiva y una forma de tension pulsada negativa y temporizar una distribucion de la forma de tension pulsada positiva y una distribucion de la forma de tension pulsada negativa respectivamente en la onda de tension pulsada positiva y la onda de tension pulsada negativa.

[0032] Otros aspectos y formas de realizacion seran aparentes tras el analisis de la descripcion siguiente tomada conjuntamente con los dibujos que la acompanan. Sin embargo, las reivindicaciones adjuntas explican con detalle la invencion.

BREVE DESCRIPCION DE LAS DIVERSAS VISTAS DE LOS DIBUJOS

[0033] Por consiguiente, despues de haber descrito la invencion en terminos generales, se hara referencia a continuacion a los dibujos que la acompanan, que no se han dibujado necesariamente a escala, y donde:

5

10

15

20

25

30

35

40

45

La figura 1 es una representacion grafica que compara un ciclo de impulsos de sobretension ilustrativo impuesto entre los bornes de una batena segun la presente invencion con el ratio de densidades ionicas en una celda electroqmmica.

La figura 2 es un diagrama esquematico que ilustra una forma de realizacion del generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la presente invencion;

La figura 3A ilustra un diagrama de un circuito electrico que representa una forma de realizacion de un microcontrolador de un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la presente invencion;

La figura 3B ilustra un diagrama de un circuito electrico que representa una forma de realizacion de un circuito de excitacion de tension de un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la presente invencion;

La figura 3C ilustra un diagrama de un circuito electrico que representa una forma de realizacion de un amplificador de tension y un distribuidor de tension pulsada de un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la presente invencion;

La figura 3D ilustra un diagrama de un circuito electrico que representa una forma de realizacion de un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la presente invencion comprendiendo un microcontrolador, un circuito de excitacion de tension y un amplificador de tension;

La figura 4 es una vista en perspectiva de una forma de realizacion que muestra un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la presente invencion integrado con una batena;

La figura 5 es un diagrama esquematico que ilustra una forma de realizacion de la invencion que tiene una pluralidad de generadores de impulsos para batena bipolar de sobretension integrados con un numero correspondiente de batenas;

La figura 6 es una representacion grafica que muestra el tiempo de descarga para una batena que se ha procesado segun una forma de realizacion de la invencion frente al tiempo de descarga para una batena que no se ha procesado de dicho modo; y

La figura 7 es una representacion grafica de los tiempos de descarga frente al numero de ciclos de carga/descarga para una batena que se ha procesado segun una forma de realizacion de la invencion comparados con los tiempos de descarga frente al numero ciclos de carga/descarga para una batena que no se ha procesado de dicho modo.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

[0034] La presente invencion se describira, a continuacion, de forma mas completa de aqrn en adelante con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales se muestran algunas, pero no todas las formas de realizacion de las invenciones. Se pueden describir las formas de realizacion preferidas de la invencion, pero la presente invencion puede, sin embargo, realizarse de muchas formas diferentes y no debena interpretarse que se limita a las formas de realizacion establecidas en el presente documento. Mas bien, estas formas de realizacion se proporcionan para que la presente exposicion sea exhaustiva y completa, y transmita totalmente el alcance de la invencion a los expertos en la materia. Las formas de realizacion de la invencion no se deben interpretar de ninguna manera como limitativas de la invencion. Los numeros iguales se refieren a los elementos iguales a lo largo del documento.

[0035] Tal como se utilizan en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, las formas singulares "un", "una" y "el", "la" incluyen los referentes plurales a menos que el contexto indique otra cosa claramente. Por ejemplo, la referencia a "una batena" incluye una pluralidad de dichas batenas.

[0036] Se entendera que los terminos relativos, tal como "que precede" o "seguido por" o similares, pueden utilizarse en el presente documento para describir la relacion de un elemento con respecto a otro elemento como se ilustra en las figuras. Se entendera que los terminos relativos pretenden abarcar diferentes orientaciones de los elementos ademas de la orientacion de los elementos como se ilustra en las figuras. Se entendera que dichos terminos pueden utilizarse para describir las posiciones relativas del elemento o elementos de la invencion y no pretenden, a menos que el contexto indique claramente lo contrario, ser limitativos.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

[0037] Las formas de realizacion de la presente invencion se describen en el presente documento con referencia a diversas perspectivas, incluyendo vistas en perspectiva que son representaciones esquematicas de formas de realizacion idealizadas de la presente invencion. Tal como apreciana un experto en la materia a la que pertenece la presente invencion, deben esperarse, en la practica de la presente invencion, variaciones o modificaciones de las formas que se ilustran en las figuras. Dichas variaciones y/o modificaciones pueden resultar de tecnicas de fabricacion, cuestiones de diseno y similares, y dichas variaciones pretenden incluirse en el presente documento en el alcance de la presente invencion y como se establece, mas adelante, en las reivindicaciones que siguen. Los artfculos de la presente invencion y sus respectivos componentes ilustrados en las figuras no pretenden ilustrar la forma precisa del componente de un artfculo y no pretenden limitar el alcance de la presente invencion.

[0038] Si bien se emplean terminos espedficos en el presente documento, se utilizan con un sentido generico y descriptivo unicamente y no con fines limitativos. Todos los terminos, incluyendo terminos tecnicos y cientificos, tal como se utilizan en el presente documento, tienen el mismo significado como suele entender un experto en la materia a la que pertenece la presente invencion, a menos que se haya definido un termino de otro modo. Tambien se entendera que los terminos, tales como los definidos en diccionarios de uso habitual, debenan interpretarse como si tuvieran un significado que un experto en la materia a la que pertenece la presente invencion suele entender. Tambien se entendera que los terminos, tales como los definidos en diccionarios de uso habitual, debenan interpretarse como si tuvieran un significado que es coherente con su significado en el contexto de la tecnica relevante y la presente exposicion. Dichos terminos de uso habitual no se interpretaran con un sentido idealizado o excesivamente formal, a menos que la exposicion del presente documento lo defina expresamente de otro modo.

[0039] La invencion descrita en el presente documento se refiere a un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension. El generador de impulsos para batena bipolar de sobretension comprende generalmente un generador de impulsos que produce una tension pulsada positiva y una tension pulsada negativa, un circuito de excitacion de tension pulsada que transforma la tension pulsada positiva y la tension pulsada negativa en una onda de tension pulsada positiva y una onda de tension pulsada negativa, un distribuidor de tension pulsada que combina la onda de tension pulsada positiva y la onda de tension pulsada negativa en una onda de tension pulsada que se aplica entre los bornes de la batena y, de forma opcional, un amplificador, que puede amplificar la onda de tension pulsada positiva y la onda de tension pulsada negativa o la onda de tension pulsada.

[0040] En una forma de realizacion de la invencion, el generador de impulsos puede estar configurado en un microcontrolador. En otra forma de realizacion de la invencion, el generador de impulsos comprende un generador de impulsos positivos y un generador de impulsos negativos. En otras formas de realizacion de la invencion, el generador de impulsos puede comprender un interruptor inversor alternativo que procesa, alternativamente, una tension pulsada en la tension pulsada positiva y la tension pulsada negativa. Sin pretender ser limitativos, el dispositivo inventivo es concretamente util para aumentar la vida util por ciclo de la batena y mejorar la aptitud de la batena para retener la capacidad.

[0041] Si los impulsos de tension se imponen a traves de los electrodos de una celda de batena, se experimental un cambio en el potencial entre la solucion electroqmmica y los electrodos. En todos los sistemas qmmicos, por ejemplo, sin pretender ser limitativos, una batena de plomo-acido, hay una tendencia a cambiar al estado de equilibrio.

[0042] Si se altera un equilibrio existente, por ejemplo, mediante la imposicion de un cambio en el potencial en el electrodo, entonces el ratio de la densidad ionica de la solucion electroqmmica en relacion con la densidad ionica de la capa superficial en el electrodo cambiara hasta que se consiga una nueva condicion de equilibrio. El tiempo de relajacion se define como la cantidad de tiempo que necesita el sistema para llegar a una nueva condicion de equilibrio. La constante de tiempo de relajacion, que caracteriza el cambio en el ratio de densidades ionicas frente al tiempo, es definida por la constante dielectrica espedfica dividida por la conductividad electrica espedfica, y ambas son propiedades de la solucion electrolttica.

[0043] Un impulso de tension positivo que se impone a traves de un sistema electroqmmico, un tipo de impulso A, se define por el tiempo de subida del impulso, que se refiere a la cantidad de tiempo que necesita el flanco inicial del impulso de tension para realizar una transicion desde aproximadamente el tiempo en que el impulso empieza a subir hasta aproximadamente el tiempo en que se alcanza el pico maximo del impulso.

[0044] Si el tiempo de subida del tipo de impulso A es menor que el tiempo de relajacion del sistema electroqmmico, entonces se impone una condicion de sobretension en el sistema electroqmmico, por lo que el ratio de densidad del ion cambiara a un nuevo valor a lo largo del tiempo de relajacion en base a la diferencia de potencial recien impuesta segun la ley de distribucion de Boltzmann de la ecuacion (1). Un impulso de tension positiva que cause una sobretension en un sistema electroqmmico provocara que el ratio de la densidad ionica de la solucion electroqmmica en relacion con la densidad ionica de la capa superficial en el electrodo aumente

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

hasta que se elimine dicho impulso de tension positiva, lo que permitira que el sistema electroqmmico vuelva o se relaje en su estado de equilibrio original.

[0045] En cambio, tambien puede imponerse una condicion de sobretension mediante la utilizacion de un impulso de tension negativa, o un tipo de impulso B, que tiene una polaridad inversa a la del impulso de tension positiva, tipo de impulso A. Durante el tiempo en que se aplica el tipo de impulso B, el ratio de densidades ionicas disminuira, pero despues de que el tipo de impulso B se termine, el ratio de densidades ionicas volvera al valor que cumple la distribucion de Boltzmann segun la ecuacion (1). El tiempo de subida para un impulso de tension negativa se refiere a la cantidad de tiempo que necesita el flanco posterior del impulso de tension para realizar una transicion desde aproximadamente el tiempo en que el flanco posterior del impulso empieza a cambiar hasta aproximadamente el tiempo en que el impulso ya no se esta aplicando. Si el tiempo de subida del flanco posterior del impulso de tension negativa es menor que el tiempo de relajacion del sistema, entonces una condicion de sobretension se impone en el sistema electroqmmico.

[0046] Se ha descubierto que si se imponen impulsos de tension positiva similares, o tipos de impulso A, a alta frecuencia en un sistema electroqmmico, uno siguiendo al otro, entonces se consigue menos sobretension desde el segundo impulso como resultado de la incapacidad del ratio de la densidad ionica de la solucion electroqmmica en relacion con la densidad ionica de la capa superficial para volver a su estado de equilibrio. Tambien se ha descubierto que este "efecto memoria" puede evitarse mediante la inclusion de un impulso de tension negativa, tipo de impulso B, entre los dos impulsos de tension positiva, tipos de impulso A, todos los cuales se aplican alternativamente a traves de los electrodos de una batena.

[0047] Sin pretender cenirse a la teona, la aplicacion del tipo de impulso B funciona para "restablecer" el efecto causado por el tipo de impulso A, y viceversa, por lo que se evita que se obtenga este "efecto memoria". Tambien se ha descubierto que a traves del "tiempo de espera" o tiempo de relajacion despues de que se acabe un impulso, la frecuencia del tipo de impulso A y del tipo de impulso B, excepto sin solapamiento en los impulsos, puede aumentarse teniendo tambien un efecto favorable alargando el tiempo en que el sistema electroqmmico esta en un estado de no equilibrio.

[0048] Los tiempos de subida mas rapidos del flanco anterior del impulso de tension positiva y del flanco posterior del impulso de tension negativa aumentaran el alcance de sobretension que puede aplicarse a la batena. La sobretension aplicada a la batena tambien favorecera impulsos de mayor frecuencia que resulten en un aumento del tiempo todavfa mayor en que el sistema electroqmmico experimenta un estado de no equilibrio.

[0049] Bajo condiciones de equilibrio no ocurre nada -esto es, no hay ningun efecto neto de cambio en el sistema electroqmmico. Puede recurrirse a los cambios en el sistema electroqmmico para interrumpir el equilibrio mediante la imposicion de impulsos de sobretension entre un electrodo y la "nube" de iones que rodean al electrodo. Esto resulta en un periodo de sobretension con una fuerza de campo electrica aumentada que actua sobre la nube de iones, que, en un numero y energfa aumentados, seran atrafdos a los electrodos. Al mismo tiempo, la fuerza de difusiones o los iones resultantes atrafdos lejos del electrodo es mas debil que la fuerza electrica.

[0050] A traves de una mayor velocidad y energfa, los iones con iones unidos que tienen polaridad opuesta perderan estos iones unidos resultando en un aumento de su propia velocidad y energfa. Los iones de alta energfa, por ejemplo, un ion hidrogeno positivo H2+ de una molecula de agua dividida pueden penetrar a traves de cualesquiera estructuras cristalinas que pueden haberse desarrollado en el electrodo negativo. En un ejemplo no limitativo, en una batena de plomo-acido, el ion hidrogeno positivo puede penetrar cualquier capa cristalina de sulfato de plomo SO4Pb que puede haberse formado en el electrodo negativo, y disolver la capa cristalina mediante la formacion de acido sulfurico H2SO4 rellenando de esta manera la solucion electroqmmica al tiempo que se deja plomo puro en el electrodo.

[0051] En otro ejemplo no limitativo, un ion oxido negativo de una molecula de agua dividida contribuira a reconstruir cristales de dioxido de plomo PbO2 en el electrodo positivo. Sin pretender limitarse a la teona, se necesita menos energfa para construir cristales existentes grandes aun mas grandes; por consiguiente, una mas homogenea, con un numero mayor de cristales de dioxido de plomo, se experimental en el electrodo positivo. Por consiguiente, bajo las circunstancias impuestas por la invencion, la "tasa de natalidad" de nuevos cristales aumenta proporcionalmente mas en relacion con el valor de sobretension impuesto.

[0052] La figura 1 es una representacion grafica que compara un ciclo de impulsos de sobretension impuesto a traves de los bornes de una batena con el ratio de densidades ionicas en una celda electroqmmica. La lmea continua 10 representa la tension de la batena, la curva 12 representa el ratio de densidades ionicas, y los estados de sobretension 14, 16, 18 impuestos en la celda electroqmmica. Los tiempos de subida del impulso de

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

tension positiva y del impulso de tension negativa estan representados por Tr, mientras que la constante de tiempo de relajacion esta representada por Tc.

[0053] En una batena de plomo-acido, por ejemplo, el crecimiento de cristales de sulfato de plomo en el electrodo negativo y el numero reducido de cristales de dioxido de plomo en el electrodo positivo puede resultar en una reduccion en la vida total de la batena. Ademas, tambien se ha descubierto que una reduccion en el efecto memoria aumenta la probabilidad de sobretension y la aplicacion de amplitud de un impulso de sobretension tambien resultara en un aumento de la vida total de una batena. Mediante la aplicacion repetida de un impulso de tension positiva a traves de los electrodos de una batena, que impone una condicion de sobretension en la batena, seguido de la aplicacion de un impulso de tension negativa a traves de los electrodos de una batena, que impone una condicion de sobretension similar para contrarrestar los efectos de la condicion de sobretension previa, el efecto memoria experimentado por la batena se reduce y se obtiene un aumento en la vida util por ciclo de la batena y una aptitud de la batena para retener capacidad. En diversas formas de realizacion de la invencion, la vida util de una batena puede aumentarse en un factor entre 1,7 y 2,2 como se muestra en el aumento en las vidas utiles por ciclo en la figura 7. Por ejemplo, en una forma de realizacion de la invencion, el metodo de la presente invencion tal como el que se implementa a traves de un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la presente invencion aumenta la vida util por ciclo de la batena hasta aproximadamente un 10 % en comparacion con una batena similar en la que la presente invencion no se ha aplicado. En otra forma de realizacion, un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la presente invencion aumenta la vida de una batena hasta aproximadamente un 50 %. En otra forma de realizacion, un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la presente invencion aumenta la vida de una batena hasta aproximadamente un 70 %. En otra forma de realizacion, un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la presente invencion aumenta la vida de una batena hasta aproximadamente un 120 %. En otra forma de realizacion, un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la presente invencion aumenta la vida de una batena hasta aproximadamente un 200 %. En otra forma de realizacion, un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la presente invencion aumenta la vida de una batena hasta aproximadamente un 250 %.

[0054] En otras formas de realizacion de la invencion, el metodo de la presente invencion tal como el que se implementa a traves de un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la presente invencion retiene una capacidad de una batena al menos aproximadamente un 10 % mayor que la capacidad retenida de una batena similar en la que la presente invencion no se ha aplicado. En otra forma de realizacion, un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la presente invencion retiene una capacidad de una batena al menos aproximadamente un 50 % mayor que la capacidad retenida de una batena similar en la que la presente invencion no se ha aplicado. En otra forma de realizacion, un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la presente invencion retiene una capacidad de una batena al menos aproximadamente un 100 % mayor que la capacidad retenida de una batena similar en la que la presente invencion no se ha aplicado. En otra forma de realizacion, un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la presente invencion retiene una capacidad de una batena al menos aproximadamente un 150 % mayor que la capacidad retenida de una batena similar en la que la presente invencion no se ha aplicado.

[0055] En diversas formas de realizacion de la invencion, se puede recurrir, a traves de un dispositivo o aparato conocido en el presente documento como un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension, al ciclo de impulsos para aumentar la vida util por ciclo de la batena y/o permitir que la batena retenga capacidad. La figura 2 es un diagrama esquematico que ilustra una forma de realizacion de un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension 1. En esta forma de realizacion ilustrativa de la invencion, el generador de impulsos para batena bipolar de sobretension 1 comprende un generador de impulsos 20 para producir una tension pulsada positiva y una tension pulsada negativa. En esta forma de realizacion ilustrativa representada por la figura 2, el generador de impulsos 20 esta configurado en un microcontrolador 22, comprendiendo el microcontrolador, de forma adicional, un convertidor analogico-digital (AD) 24, un controlador de tension 26, y una logica de control de encendido/apagado 28. De forma opcional, un LED de estado 30 puede indicar el estado del microcontrolador 22 y/o del generador de impulsos 20.

[0056] La figura 3A ilustra un diagrama de un circuito electrico que representa una forma de realizacion de un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension 1 que tiene un microcontrolador 22 que implementa el generador de impulsos 20. El microcontrolador 22, en esta forma de realizacion ilustrativa, es un microcontrolador de 8 bits basado en la arquitectura RISC. El microcontrolador 22 puede incluir cualquier numero de caractensticas necesitadas para admitir la aptitud para configurar e implementar el generador de impulsos 20 incluyendo, sin caracter limitativo, CPU; registros de trabajo; segmentos de memoria no volatil que pueden incluir, entre otros, memoria flash de programa, EEPROM, y buferes de entrada/salida; temporizador/contadores; oscilador; canales del ADC (convertidor analogico-digital); interfaz serie; conversion ADC; e interrupciones. Una fuente de suministro de 5 voltios 100 y un inductor de suministro 102 proporcionan la tension de suministro digital VCC al microcontrolador 22. La tension de suministro del convertidor analogico-digital 24 al convertidor analogico ADCC se proporciona mediante una fuente de suministro de 5 voltios 104, que puede ser la misma fuente de

9

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

suministro que la fuente de suministro de 5 voltios 100 o una fuente de suministro de 5 voltios diferente, y un inductor secundario 106. Una entrada de reenganche 108 se proporciona en el Puerto C PC6. La tension pulsada positiva 110 se genera en PB1 del microcontrolador 22 mientras que la tension pulsada negativa 112 se genera en PB2 del microcontrolador 22.

[0057] En otra forma de realizacion de la invencion, el generador de impulsos 20 puede producir una tension pulsada positiva y una tension pulsada negativa a traves de una disposicion de circuito electrico. Cualquier disposicion de circuito electrico conocida en la tecnica para producir una tension pulsada puede utilizarse para generar una tension pulsada positiva y una tension pulsada negativa.

[0058] En otra forma de realizacion adicional de la invencion, un generador de impulsos genera una tension pulsada y un interruptor inversor alternativo procesa de forma alternativa la tension pulsada en una tension pulsada directa y una tension pulsada invertida. La tension pulsada directa es cualquiera de la tension pulsada positiva y la tension pulsada negativa, mientras que la tension pulsada invertida es la otra de la tension pulsada positiva y la tension pulsada negativa.

[0059] Como tambien se muestra en la figura 2, un circuito de excitacion de tension pulsada positiva 32 transforma la tension pulsada positiva en una onda de tension pulsada positiva 34. De forma similar, un circuito de excitacion de tension pulsada negativa 36 transforma la tension pulsada negativa en una onda de tension pulsada negativa 38. La onda de tension pulsada positiva 34 y la onda de tension pulsada negativa 38 son definidas generalmente por una frecuencia del ciclo de impulsos, una duracion del impulso, una amplitud del impulso, un tiempo de subida del flanco inicial del impulso positivo y un tiempo de subida del flanco posterior del impulso negativo, respectivamente.

[0060] En diversas formas de realizacion de la invencion, tanto el circuito de excitacion de tension pulsada positiva 32 como el circuito de excitacion de tension pulsada negativa 36 se forman y proporcionan la temporizacion necesaria para la onda de tension pulsada positiva 34 y la onda de tension pulsada negativa 38, respectivamente. En una forma de realizacion de la invencion, cualquiera o ambos del circuito de excitacion de tension pulsada positiva 32 y el circuito de excitacion de tension pulsada negativa 36 comprenden un conformador de impulsos y un generador de senales de temporizacion (no mostrado). El conformador de impulsos y el generador de senales de temporizacion estan configurados para transformar una tension pulsada en una onda de tension pulsada.

[0061] La figura 3B ilustra un diagrama de un circuito electrico que representa una forma de realizacion de un circuito de excitacion de tension pulsada 120 de un generador de impulsos para batena de sobretension 1, donde el circuito de excitacion de tension pulsada positiva 32 y el circuito de excitacion de tension pulsada negativa 36 estan incorporados en un circuito integrado 122. El impulso de tension positiva 110 y el impulso de tension negativa 112 se introducen respectivamente en la Entrada Logica de Circuito de Excitacion Superior (HIN, por sus siglas en ingles) y Entrada Logica de Circuito de Excitacion Inferior (LIN, por sus siglas en ingles) del circuito integrado 122. Una fuente de suministro de 12 voltios 124, cuya corriente es restringida por una resistencia 126, suministra al circuito integrado 122. Un circuito autoelevador que comprende un diodo 128 y un condensador autoelevador 130 se utiliza para suministrar la seccion de tension superior del circuito integrado 122. El circuito integrado 122 proporciona una tension de referencia flotante 132 en el terminal de salida OUT. La onda de tension pulsada positiva 134 y la onda de tension pulsada negativa 136 se emiten desde el circuito integrado 22 en la salida de circuito de excitacion lateral superior (HVG, por sus siglas en ingles) y en la salida de circuito de excitacion lateral inferior (LVG, por sus siglas en ingles), respectivamente. Los tiempos de subida de las salidas de circuito de excitacion lateral superior y lateral inferior pueden ser controlados por la capacidad de carga.

[0062] Segun otras formas de realizacion de la invencion, el circuito de excitacion de tension pulsada positiva y el circuito de excitacion de tension pulsada negativa pueden estar incorporados en configuraciones separadas, tal como, por ejemplo, a traves de circuitos integrados separados.

[0063] Como tambien se muestra en la figura 2, la onda de tension pulsada positiva y la onda de tension pulsada negativa pueden amplificarse mediante la utilizacion de un amplificador de tension positiva 40 y un amplificador de tension negativa 42, que son suministradas por una fuente de energfa 44. Por ejemplo, la tension de la fuente de energfa debe ser suficiente para permitir que las tensiones de amplitud de la onda de tension pulsada positiva y la onda de tension pulsada negativa invertida excedan la tension de la batena.

[0064] La onda de tension pulsada positiva 46 y la onda de tension pulsada negativa 48, cuyas senales han sido amplificadas, se combinan en una onda de tension pulsada 52 a traves de un distribuidor de tension pulsada 50 o un circuito de distribuidor de tension pulsada. El distribuidor de tension pulsada 50 aplica la onda de tension pulsada 52, que representa una combinacion de la onda de tension pulsada positiva 46 y la onda de tension pulsada negativa 48, a traves de los bornes de una batena 54.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

[0065] La figura 3C ilustra un diagrama de un circuito electrico que representa una forma de realizacion del amplificador de tension positiva 40, amplificador de tension negativa 42 y distribuidor de tension pulsada 50 de un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension que representa una etapa de salida 140 de un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension ilustrativo.

[0066] En otra forma de realizacion de la invencion, en lugar de amplificar la onda de tension pulsada positiva y la onda de tension pulsada negativa, la onda de tension pulsada 52 puede amplificarse por sf sola (no mostrado). En otra forma de realizacion adicional de la invencion, el circuito de excitacion de tension pulsada positiva 32 y el circuito de excitacion de tension pulsada negativa 36 estan configurados para proporcionar la amplificacion de tension necesaria de la onda de tension pulsada positiva y la onda de tension pulsada negativa, y no es necesaria una amplificacion adicional.

[0067] La figura 3D ilustra un diagrama de un circuito electrico que representa una forma de realizacion de un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la presente invencion que comprende un microcontrolador 22 que proporciona una tension pulsada positiva y una tension pulsada negativa a un circuito de excitacion de tension 120. El circuito de excitacion de tension pulsada 120, a continuacion, proporciona una onda de tension pulsada positiva y una onda de tension pulsada negativa a una etapa de salida 140 del generador de impulsos para batena bipolar de sobretension. Las ondas de tension pulsada amplificadas y combinadas desde la etapa de salida 140 se aplican a traves de los bornes de una batena.

[0068] Segun la figura 1, los tiempos de subida del impulso de tension positiva y el impulso de tension negativa aplicados a traves de los bornes de una batena aparecen representados mediante Tr. La constante de tiempo de relajacion, que define el tiempo que necesita el ratio de densidades ionicas para volver a un estado de equilibrio, aparece representada mediante Tc. La duracion del impulso de los impulsos de la onda de impulso de tension positiva y la onda de impulso de tension negativa aparece representada mediante Tw. El tiempo entre el flanco inicial del impulso positivo y el flanco inicial del impulso negativo se define como Ta-b. El periodo, el redproco de la frecuencia del ciclo de impulsos, aparece representado mediante Ta-a. El circuito de excitacion de tension pulsada positiva 32 y el circuito de excitacion de tension pulsada negativa 36 estan configurados para producir una onda de tension pulsada positiva 34 y una onda de tension pulsada negativa 38, donde el tiempo de subida del flanco inicial del impulso positivo y el tiempo de subida del flanco posterior del impulso negativo son mas cortos que la constante de tiempo de relajacion de la celda electroqmmica. En diversas formas de realizacion de la invencion, el tiempo de subida del flanco inicial del impulso de tension positiva y el flanco posterior del impulso de tension negativa estan configurados para ser como maximo 3/4 de la constante de tiempo de relajacion. En otra forma de realizacion de la invencion, el tiempo de subida del flanco inicial del impulso de tension positiva y el flanco posterior del impulso de tension negativa estan configurados para ser como maximo 1/2 de la constante de tiempo de relajacion. En otra forma de realizacion de la invencion, el tiempo de subida del flanco inicial del impulso de tension positiva y el flanco posterior del impulso de tension negativa estan configurados para ser como maximo 1/3 de la constante de tiempo de relajacion. En diversas formas de realizacion de la invencion, el tiempo de subida del flanco inicial del impulso de tension positiva y el flanco posterior del impulso de tension negativa estan configurados para ser como maximo 1/4 de la constante de tiempo de relajacion. En diversas formas de realizacion de la invencion, el tiempo de subida del flanco inicial del impulso de tension positiva y el flanco posterior del impulso de tension negativa estan configurados para ser como maximo 1/8 de la constante de tiempo de relajacion. En diversas formas de realizacion de la invencion, el tiempo de subida del flanco inicial del impulso de tension positiva y el flanco posterior del impulso de tension negativa estan configurados para ser como maximo 1/10 de la constante de tiempo de relajacion. En otras formas de realizacion de la invencion, el tiempo de subida del flanco inicial del impulso de tension positiva y el flanco posterior del impulso de tension negativa son diferentes pero cada uno esta configurado para ser menor que la constante de tiempo de relajacion.

[0069] En otras formas de realizacion de la invencion, el tiempo de subida del flanco inicial del impulso positivo y el tiempo de subida del flanco posterior del impulso negativo son mas cortos que el tiempo de relajacion de la celda electroqmmica. En diversas formas de realizacion de la invencion, el tiempo de subida del flanco inicial del impulso de tension positiva y el flanco posterior del impulso de tension negativa estan configurados para ser como maximo 1/2 del tiempo de relajacion. En otra forma de realizacion de la invencion, el tiempo de subida del flanco inicial del impulso de tension positiva y el flanco posterior del impulso de tension negativa estan configurados para ser como maximo 1/3 del tiempo de relajacion. En otras formas de realizacion de la invencion, el tiempo de subida del flanco inicial del impulso de tension positiva y el flanco posterior del impulso de tension negativa estan configurados para ser como maximo 1/4 del tiempo de relajacion. En diversas otras formas de realizacion de la invencion, el tiempo de subida del flanco inicial del impulso de tension positiva y el flanco posterior del impulso de tension negativa estan configurados para ser como maximo 1/8 del tiempo de relajacion. En otras formas de realizacion adicionales de la invencion, el tiempo de subida del flanco inicial del impulso de tension positiva y el flanco posterior del impulso de tension negativa estan configurados para ser como maximo 1/10 del tiempo de relajacion. En otras formas de realizacion de la invencion, el tiempo de subida del flanco inicial del impulso de tension positiva y el flanco posterior del impulso de tension negativa son diferentes pero cada uno esta configurado para ser menor que el tiempo de relajacion.

11

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

[0070] En una forma de realizacion de la invencion, la frecuencia del ciclo de impulsos se maximiza y aun asf no debena ser tan alta como para permitir el solapamiento de los impulsos de la onda de tension pulsada positiva y la onda de tension pulsada negativa. En diversas formas de realizacion de la invencion, la frecuencia del ciclo de impulsos vana desde aproximadamente 30 kHz a aproximadamente 100 kHz, dando un periodo desde aproximadamente 10 microsegundos a aproximadamente 35 microsegundos.

[0071] En una forma de realizacion de la invencion, la duracion del impulso sobrepasa el tiempo de relajacion. Segun una forma de realizacion de la invencion, la duracion del impulso es al menos 5 veces el tiempo de relajacion. En otra forma de realizacion de la invencion, la duracion del impulso es al menos 10 veces el tiempo de relajacion. En otra forma de realizacion adicional de la invencion, la duracion del impulso es al menos 20 veces el tiempo de relajacion. En todavfa otra forma de realizacion adicional de la invencion, la duracion del impulso es al menos 30 veces el tiempo de relajacion. En otra forma de realizacion de la invencion, la duracion del impulso es al menos 40 veces el tiempo de relajacion. En otra forma de realizacion de la invencion, la duracion del impulso es al menos 50 veces el tiempo de relajacion. En otra forma de realizacion de la invencion, la duracion del impulso es al menos aproximadamente 100 veces el tiempo de relajacion.

[0072] El tiempo entre el flanco inicial del impulso positivo y el flanco inicial del impulso negativo es alguna fraccion del periodo. En una forma de realizacion de la invencion, la cantidad de tiempo entre el flanco inicial del impulso positivo y el flanco inicial del impulso negativo se selecciona de modo que no haya solapamiento entre los impulsos de la onda de tension pulsada positiva y la onda de tension pulsada negativa. Segun una forma de realizacion de la invencion, el tiempo entre el flanco inicial del impulso positivo y el flanco inicial del impulso negativo es al menos 1/4 del periodo. En otra forma de realizacion de la invencion, el tiempo entre el flanco inicial del impulso positivo y el flanco inicial del impulso negativo es al menos 1/3 del periodo. En otra forma de realizacion adicional de la invencion, el tiempo entre el flanco inicial del impulso positivo y el flanco inicial del impulso negativo es al menos 1/2 del periodo. En todavfa otra forma de realizacion adicional de la invencion, el tiempo entre el flanco inicial del impulso positivo y el flanco inicial del impulso negativo es al menos 3/4 del periodo.

[0073] Para alcanzar una sobretension, las amplitudes del impulso de los impulsos de la onda de impulso de tension positiva y la onda de impulso de tension negativa debenan sobrepasar la tension de la batena. En una forma de realizacion de la invencion, la amplitud del impulso de los impulsos de la onda de impulso de tension positiva y la onda de impulso de tension negativa es al menos aproximadamente un 10 % mayor que la tension de la batena. En otra forma de realizacion de la invencion, la amplitud del impulso de los impulsos de la onda de impulso de tension positiva y la onda de impulso de tension negativa es al menos aproximadamente un 20 % mayor. En otra forma de realizacion de la invencion, la amplitud del impulso de los impulsos de la onda de impulso de tension positiva y la onda de impulso de tension negativa es al menos aproximadamente un 50 % mayor. En otra forma de realizacion de la invencion, la amplitud del impulso de los impulsos de la onda de impulso de tension positiva y la onda de impulso de tension negativa es al menos aproximadamente un 100 % mayor. En otra forma de realizacion de la invencion, la amplitud del impulso de los impulsos de la onda de impulso de tension positiva y la onda de impulso de tension negativa es al menos aproximadamente un 150 % mayor. En otra forma de realizacion de la invencion, la amplitud del impulso de los impulsos de la onda de impulso de tension positiva y la onda de impulso de tension negativa es al menos aproximadamente un 200 % mayor.

[0074] En diversas formas de realizacion de la invencion, la amplitud del impulso de los impulsos de la onda de impulso de tension positiva y la onda de impulso de tension negativa se encuentra en un rango desde aproximadamente un 75 % y aproximadamente un 125 % mayor que la tension de la batena. En otra forma de realizacion de la invencion, la amplitud del impulso de los impulsos de la onda de impulso de tension positiva y la onda de impulso de tension negativa se encuentra en un rango desde aproximadamente un 80 % a aproximadamente un 120 % mayor que la tension de la batena. En otra forma de realizacion de la invencion, la amplitud del impulso de los impulsos de la onda de impulso de tension positiva y la onda de impulso de tension negativa se encuentra en un rango desde aproximadamente un 90 % a aproximadamente un 110 % mayor que la tension de la batena. En otras formas de realizacion adicionales de la invencion, la amplitud del impulso de los impulsos de la onda de impulso de tension positiva y la onda de impulso de tension negativa es aproximadamente el doble que la tension de la batena.

[0075] En diversas formas de realizacion de la invencion, las amplitudes del impulso de los impulsos de la onda de impulso de tension positiva y la onda de impulso de tension negativa no son las mismas. En otras formas de realizacion adicionales de la invencion, las duraciones del impulso y las amplitudes del impulso de la onda de impulso de tension positiva y la onda de impulso de tension negativa se ajustan permitiendo que se aplique el mayor alcance posible de sobretension a la batena y/o el mayor aumento en la vida util por ciclo de la batena.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

[0076] En una forma de realizacion de la invencion, un dispositivo de medicion proporciona la tension de la batena y proporciona la realimentacion de las mediciones a un controlador que esta configurado para restablecer las amplitudes del impulso de los impulsos de la onda de impulso de tension positiva y la onda de impulso de tension negativa proporcionadas por el generador de impulsos para batena bipolar de sobretension para alcanzar una cantidad deseada de sobretension o un rango deseado de sobretension.

[0077] En diversas formas de realizacion de la invencion, el generador de impulsos para batena bipolar de sobretension tambien puede incluir un controlador y un dispositivo de medicion, que proporciona una medicion de la tension de la batena. El controlador puede utilizar la medicion de la tension de la batena para identificar y determinar un estado de la batena. Por ejemplo, cuando la tension de la batena se encuentra por debajo de un valor determinado, el controlador puede configurarse logicamente para identificar que la batena se encuentra en un estado de carga. Si la tension de la batena sobrepasa un valor determinado, el controlador puede configurarse logicamente para identificar que la batena se encuentra en un estado maximo. Otras identificaciones de estado pueden configurarse en base no solamente a la tension de la batena, sino de la direccion y/o velocidad de cambio de la tension de la batena. Tambien pueden incorporarse otras mediciones en la determinacion del estado, tal como, por ejemplo, una temperatura de la batena. El controlador puede configurarse para activar o desactivar el generador de impulsos para batena bipolar de sobretension en base al estado de la batena, como identifica el controlador en base a la tension de la batena y/o a otras mediciones.

[0078] El generador de impulsos para batena bipolar de sobretension puede ser un dispositivo independiente que no esta directamente integrado en una batena espedfica. En otras formas de realizacion de la invencion, el generador de impulsos para batena bipolar de sobretension puede estar integrado en una batena. La figura 4 ilustra una vista en perspectiva de una forma de realizacion de la invencion que muestra el generador de impulsos para batena bipolar de sobretension integrado en una batena. Este ejemplo de forma de realizacion de la invencion ilustra un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension 1 que esta disenado para integrarse en la estructura de una batena de plomo-acido 200. El generador de impulsos para batena bipolar de sobretension 1 esta aislado del electrolito de la batena de plomo-acido 200, por ejemplo, mediante la utilizacion de una barrera tal como una mezcla de plasticos. En esta forma de realizacion ilustrativa, el generador de impulsos para batena bipolar de sobretension se conecta, internamente, con el borne positivo de la batena 202 y el borne negativo de la batena 204.

[0079] Si bien esta forma de realizacion ilustrativa muestra un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension 1 que esta integrado en una batena de plomo-acido 200, la utilizacion del generador de impulsos para batena bipolar de sobretension no se limita solamente a este tipo de batena. Mas bien, el generador de impulsos para batena bipolar de sobretension puede utilizarse con otros tipos de batenas recargables y/o puede integrarse en las mismas. En una forma de realizacion de la invencion, el metodo y dispositivo de la invencion pueden tratar una batena de plomo-acido.

[0080] Los fenomenos en los que se basan el dispositivo y el metodo de la invencion senan utiles para el tratamiento de otros tipos de batenas, diferentes a las batenas de plomo-acido, en los que estas batenas se caracterizan de forma que logranan una mejora en el alcance de capacidad de la batena que eran capaces de retener y una mejora en la vida total de la batena mediante la aplicacion del dispositivo y metodo de la invencion. Por supuesto, las especificaciones del impulso asf como otros parametros asociados al dispositivo y metodo de la invencion para estos otros tipos de batenas podnan adaptarse a las propiedades de los materiales que son espedficas a estos otros tipos de batenas. Por consiguiente, en otra forma de realizacion de la invencion, el metodo y dispositivo de la invencion pueden tratar otros tipos de batenas (esto es, una batena que no sea de plomo-acido). Ejemplos sin caracter limitativo de los tipos de batenas que no sean de plomo-acido en las que se puede utilizar el metodo y dispositivo incluyen una batena de ion-litio, una batena de polfmero de litio, una batena de sulfato de litio, una batena de litio-titanato, una batena de litio-ferrofosfato, una batena de litio de pelfcula delgada recargable, una batena de mquel-hidruro metalico, una batena de mquel-cadmio, una batena de mquel-zinc, una batena de mquel-hierro, una batena de mquel-hidrogeno, una batena alcaina recargable, una batena de oxido de plata, una batena de sodio-azufre, una batena redox de vanadio, y cualquier otro tipo de batena recargable que se conozca ahora o que se invente mas adelante, para las que puede ponerse en practica la invencion.

[0081] La figura 5 es una forma de realizacion de la invencion, como se ilustra mediante un diagrama esquematico, que muestra como puede integrarse una pluralidad de generadores de impulsos para batena bipolar de sobretension con un numero de batenas correspondientes en una fuente de energfa o conjunto de batenas unicos. Cada una de las batenas 320, 322, 324, 326 en el conjunto de batenas 310 tiene un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension correspondiente 310, 312, 314, 316. Un cargador 330 recarga las batenas 320, 322, 324, 326 en el conjunto de batenas 310. Los generadores de impulsos para batena bipolar de sobretension 310, 312, 314, 316 estan equipados con un controlador 340. El controlador 340 alterna activando y desactivando cada uno de los generadores de impulsos para batena bipolar de sobretension 310,

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

312, 314, 316 durante el periodo de funcionamiento de las batenas 320, 322, 324, 326 para asegurarse de que no se experimenta una tension en bornes elevada por tener en funcionamiento mas de un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension 310, 312, 314, 316 en cualquier momento.

[0082] Otro aspecto de la invencion incluye un metodo para aumentar la vida util por ciclo de una batena y/o permitir que la batena retenga capacidad. Una forma de realizacion de la invencion incluye un metodo de tratar una batena mediante la utilizacion del generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la invencion.

[0083] Otra forma de realizacion de la invencion proporciona un metodo para tratar una pluralidad de batenas en un conjunto de batenas, teniendo cada batena un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension de la invencion, que comprende controlar los generadores de impulsos para batena bipolar de sobretension de forma que no mas de uno de los generadores de impulsos para batena bipolar de sobretension este aplicando una sobretension en cualquier momento.

[0084] Una forma de realizacion de la invencion implica un metodo que incluye proporcionar una onda de tension pulsada positiva y onda de tension pulsada negativa y aplicar la onda de tension pulsada positiva y la onda de tension pulsada negativa, alternativamente, a traves de los bornes de una batena. De conformidad con esta forma de realizacion, el metodo incluye, de forma adicional, combinar la onda de tension pulsada positiva y la onda de tension pulsada negativa en una onda de tension pulsada antes de aplicar las ondas combinadas a traves de los bornes de una batena. En determinadas formas de realizacion de la invencion, la onda de tension pulsada positiva tiene una tension pulsada positiva unica y la onda de tension pulsada negativa tiene una tension pulsada negativa unica.

[0085] En otra forma de realizacion de la invencion, el metodo comprende de forma adicional amplificar la onda de tension pulsada positiva y la onda de tension pulsada negativa. En otra forma de realizacion adicional, el metodo comprende amplificar la onda de tension pulsada de forma adicional o como una alternativa a amplificar la onda de tension pulsada positiva y la onda de tension pulsada negativa.

[0086] En otra forma de realizacion de la invencion, el metodo comprende, de forma adicional, producir una tension pulsada. Igualmente de conformidad con esta forma de realizacion de la invencion, una tension pulsada puede comprender, bien una tension pulsada positiva, bien una tension pulsada negativa, o una combinacion de las mismas.

[0087] En otra forma de realizacion de la invencion, producir una tension pulsada comprende generar una tension pulsada y procesar la tension pulsada, alternativamente, en una tension pulsada directa y una tension pulsada invertida, donde la tension pulsada directa es cualquiera de la tension pulsada positiva y la tension pulsada negativa, y la tension pulsada invertida es la otra de la tension pulsada positiva y la tension pulsada negativa.

[0088] En otra forma de realizacion de la invencion, producir una tension pulsada comprende conformar la tension pulsada positiva y la tension pulsada negativa, respectivamente, en una forma de tension pulsada positiva y una forma de tension pulsada negativa y temporizar una distribucion de la forma de tension pulsada positiva y una distribucion de la forma de tension pulsada negativa respectivamente en la onda de tension pulsada positiva y la onda de tension pulsada negativa.

[0089] La figura 6 proporciona una representacion grafica que muestra el tiempo de descarga para una batena de plomo-acido que se ha procesado segun los metodos y/o el dispositivo de la invencion 400 frente al tiempo de descarga para una batena de plomo-acido que no se ha procesado de dicho modo 410. Como ilustra el grafico, la cantidad de tiempo para descargar una batena de plomo-acido se ha prolongado en mas de aproximadamente un 150 % con la utilizacion del metodo y/o dispositivo de la invencion, lo que resulta, de forma eficaz, en un aumento de la capacidad de la batena.

[0090] La figura 7 proporciona una representacion grafica de los tiempos de descarga frente al numero de ciclos de carga/descarga para una batena de plomo-acido que se ha procesado segun el metodo y/o dispositivo de la invencion 420 comparados con los tiempos de descarga frente al numero ciclos de carga/descarga para una batena de plomo-acido que no se ha procesado de dicho modo 430. El grafico muestra que la vida total de la batena de plomo-acido tratada segun el metodo y/o dispositivo de la invencion se ha prolongado en un factor entre aproximadamente 1,7 y aproximadamente 2,2 en comparacion con la batena de plomo-acido que no se ha tratado de dicho modo.

[0091] Si bien estas pruebas muestran que un dispositivo y metodo de la invencion son eficaces para aumentar la vida util por ciclo y mejorar la retencion de capacidad de una batena de plomo-acido, la teona que rodea los

fundamentos de la invencion tambien puede aplicarse a otras batenas que no sean de plomo-acido, sobre las que se han proporcionado ejemplos sin caracter limitativo en el presente documento.

Claims (21)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   REIVINDICACIONES

   1. Un generador de impulsos para batena bipolar de sobretension que comprende:

   un generador de impulsos (20) configurado para producir una tension pulsada positiva y una tension pulsada negativa;

   un circuito de excitacion de tension pulsada positiva (32) configurado para transformar la tension pulsada positiva en una onda de tension pulsada positiva (34);

   un circuito de excitacion de tension pulsada negativa (36) configurado para transformar la tension pulsada negativa en una onda de tension pulsada negativa (38); y

   un distribuidor de tension pulsada (50) configurado para combinar la onda de tension pulsada positiva (34) y la onda de tension pulsada negativa (38) en una onda de tension pulsada (52) y para aplicar la onda de tension pulsada a traves de los bornes de una batena,

   donde la onda de tension pulsada (52) comprende al menos un impulso de tension positiva que tiene un flanco anterior y una amplitud del impulso positivo seguido de al menos un impulso de tension negativa que tiene un flanco posterior y una amplitud del impulso negativo, donde un tiempo de subida (Tt) del flanco anterior y un tiempo de subida (Tt) del flanco posterior son ambos menores que un tiempo de relajacion de una solucion electrolttica de la batena.
2. 2. El generador de impulsos para batena bipolar de sobretension segun la reivindicacion 1, que comprende adicionalmente un microcontrolador (22), donde el generador de impulsos (20) esta configurado en el microcontrolador (22).
3. 3. El generador de impulsos para batena bipolar de sobretension segun la reivindicacion 1, donde el generador de impulsos (20) comprende un generador de impulsos positivos configurado para generar la tension pulsada positiva y un generador de impulsos negativos configurado para generar la tension pulsada negativa.
4. 4. El generador de impulsos para batena bipolar de sobretension segun la reivindicacion 1, donde el generador de impulsos (20) comprende un interruptor inversor alternativo, donde el interruptor inversor alternativo procesa alternativamente la tension pulsada en una tension pulsada directa y una tension pulsada invertida, donde la tension pulsada directa es cualquiera de la tension pulsada positiva y la tension pulsada negativa y la tension pulsada invertida es la otra de la tension pulsada positiva y la tension pulsada negativa.
5. 5. El generador de impulsos para batena bipolar de sobretension segun la reivindicacion 1, donde el circuito de excitacion de tension pulsada positiva (32) y el circuito de excitacion de tension pulsada negativa (36) comprenden cada uno:

   un conformador de impulsos; y un generador de senales de temporizacion,

   donde el conformador de impulsos y el generador de senales de temporizacion estan configurados para transformar una tension pulsada en una onda de tension pulsada.
6. 6. El generador de impulsos para batena bipolar de sobretension segun la reivindicacion 1, que tambien comprende:

   un amplificador de tension positiva (40) configurado para amplificar la onda de tension pulsada positiva (34); y

   un amplificador de tension negativa (48) configurado para amplificar la onda de tension pulsada negativa (38).
7. 7. El generador de impulsos para batena bipolar de sobretension segun la reivindicacion 1, donde el tiempo de subida del flanco anterior y el tiempo de subida del flanco de estabilizacion son aproximadamente un tercio del tiempo de relajacion.
8. 8. El generador de impulsos para batena bipolar de sobretension segun la reivindicacion 1, donde la amplitud del impulso positivo y la amplitud del impulso negativo son cada una mayores que una tension de la batena.
9. 9. El generador de impulsos para batena bipolar de sobretension segun la reivindicacion 8, donde la amplitud del impulso positivo y la amplitud del impulso negativo son cada una al menos el doble de la tension de la batena.

   5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45
10. 10. El generador de impulsos para batena bipolar de sobretension segun la reivindicacion 9, teniendo la onda de tension pulsada (52) una frecuencia del ciclo de impulsos de forma que una duracion del impulso del al menos un impulso de tension positiva y una duracion del impulso del al menos un impulso de tension negativa no se solapan.
11. 11. El generador de impulsos para batena bipolar de sobretension segun la reivindicacion 1, donde una duracion del impulso del al menos un impulso de tension positiva y una duracion del impulso del al menos un impulso de tension negativa sobrepasan cada una el tiempo de relajacion.
12. 12. El generador de impulsos para batena bipolar de sobretension segun la reivindicacion 1, que comprende adicionalmente:

    un controlador; y

    un dispositivo de medicion configurado para medir una tension de la batena, donde:

    el controlador esta configurado para identificar un estado de la batena utilizando la tension de la batena; y

    el controlador esta configurado para activar el generador de impulsos para batena bipolar de sobretension en base al estado de la batena.
13. 13. El generador de impulsos para batena bipolar de sobretension segun la reivindicacion 1, donde la batena es cualquiera de una batena de plomo-acido y una batena que no sea de plomo-acido.
14. 14. El generador de impulsos para batena bipolar de sobretension segun la reivindicacion 1, que tambien comprende un amplificador de tension (40,42) configurado para amplificar la onda de tension pulsada.
15. 15. El generador de impulsos para batena bipolar de sobretension segun la reivindicacion 14, donde el generador de impulsos para batena bipolar de sobretension esta integrado con la batena.
16. 16. Un metodo que comprende:

    producir una tension pulsada positiva y una tension pulsada negativa;

    transformar la tension pulsada positiva en una onda de tension pulsada positiva y la tension pulsada negativa en una onda de tension pulsada negativa;

    combinar la onda de tension pulsada positiva y la onda de tension pulsada negativa en una onda de tension pulsada; y

    aplicar la onda de tension pulsada a traves de los bornes de una batena,

    donde la onda de tension pulsada comprende al menos un impulso de tension positiva que tiene un flanco anterior y una amplitud del impulso positivo seguido de al menos un impulso de tension negativa que tiene un flanco posterior y una amplitud del impulso negativo, donde un tiempo de subida (Tt) del flanco anterior y un tiempo de subida (Tt) del flanco posterior son ambos menores que un tiempo de relajacion de una solucion electrolftica de la batena.
17. 17. El metodo segun la reivindicacion 16, que comprende adicionalmente amplificar al menos una de la onda de tension pulsada positiva, la onda de tension pulsada negativa, y la onda de tension pulsada.
18. 18. El metodo segun la reivindicacion 16, donde producir una tension pulsada positiva y una tension pulsada negativa comprende:

    generar una tension pulsada; y

    procesar la tension pulsada, alternativamente, en una tension pulsada directa y una tension pulsada invertida, donde la tension pulsada directa es cualquiera de la tension pulsada positiva y la tension pulsada negativa, y la tension pulsada invertida es la otra de la tension pulsada positiva y la tension pulsada negativa.
19. 19. El metodo segun la reivindicacion 16, donde transformar la tension pulsada positiva en una onda de tension pulsada positiva y la tension pulsada negativa en una onda de tension pulsada negativa comprende;

    conformar la tension pulsada positiva y la tension pulsada negativa respectivamente en una forma de tension pulsada positiva y una forma de tension pulsada negativa; y

    17

    temporizar una distribucion de la forma de tension pulsada positiva y una distribucion de la forma de tension pulsada negativa respectivamente en la onda de tension pulsada positiva y la onda de tension pulsada negativa.
20. 20. El metodo segun la reivindicacion 16, donde aplicar la onda de tension pulsada a traves de los bornes de

    5 cualquiera de una batena de plomo-acido y una batena que no sea de plomo-acido.
21. 21. El metodo segun la reivindicacion 16 aplicado a una pluralidad de batenas de un conjunto de batenas mediante generadores de impulsos para batena bipolar de sobretension correspondientes, donde no mas de uno de los generadores de impulsos para batena bipolar de sobretension esta aplicando una sobretension en cualquier momento.