ES2863555T3 - Procedimiento y dispositivo para probar una batería de tracción de un vehículo eléctrico - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para probar una batería de tracción (5) de un vehículo eléctrico (1), que puede cargarse y descargarse a través de una interfaz de carga/descarga (2), en el que el procedimiento comprende las siguientes etapas: - generar un comando de control para desencadenar un proceso descarga de la batería de tracción (5), - supervisar el proceso de descarga de la batería de tracción (5) y - determinar al menos una variable característica de la batería de tracción (5) en función del proceso de descarga supervisado, caracterizado por que el procedimiento se lleva a cabo mediante un dispositivo de prueba móvil (10; 60), y un circuito de alimentación (13) del dispositivo de prueba (10; 60) genera una tensión de alimentación para al menos un elemento del dispositivo de prueba (10; 60) a partir de un flujo de energía que, durante el proceso de descarga, fluye a través de la interfaz de carga/descarga (2) al dispositivo de prueba (10; 60).

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento y dispositivo para probar una batería de tracción de un vehículo eléctrico
La invención se refiere a procedimientos y dispositivos para probar una batería de tracción de un vehículo. La invención se refiere, en particular, a procedimientos y dispositivos para probar una batería de tracción de un vehículo eléctrico, por ejemplo, un vehículo totalmente eléctrico o un vehículo híbrido.
Los vehículos eléctricos están adquiriendo una importancia técnica y económica cada vez mayor. Por vehículos eléctricos se entiende vehículos con accionamiento eléctrico. El accionamiento eléctrico se alimenta de energía mediante una batería de tracción durante el funcionamiento. La batería de tracción puede comprender, por ejemplo, varias pilas o bloques acumuladores interconectados como acumuladores de energía para el accionamiento del vehículo eléctrico. El vehículo eléctrico puede ser un vehículo totalmente eléctrico o un vehículo híbrido que, además del accionamiento eléctrico, comprende al menos un accionamiento adicional y un sistema de almacenamiento de energía asignado al accionamiento adicional.
En muchos vehículos eléctricos convencionales, la batería de tracción se puede cargar mediante un enchufe de carga. Para cargar la batería de tracción, un vehículo completamente eléctrico debe estar conectado temporalmente a una red eléctrica a través del enchufe de carga para cargar la batería de tracción del vehículo eléctrico. Los vehículos híbridos también se pueden conectar temporalmente a la red eléctrica a través del enchufe de carga para cargar la batería de tracción del vehículo eléctrico. En los vehículos híbridos autónomos, la batería de tracción se puede cargar a través del motor de combustión o al frenar (lo que se denomina recuperación). La descarga de la batería de tracción se ha vuelto más importante recientemente, por ejemplo en el contexto de las tecnologías denominadas V2G ("Vehicle-to-Grid"), en las que la batería de tracción se puede descargar en una red eléctrica. Tales enfoques permiten el uso de la batería de tracción como acumulador de energía. En una red de energía inteligente, que también se conoce en la técnica como la llamada "smart grid", el flujo de energía entre la red eléctrica y el vehículo eléctrico se puede invertir de modo que el flujo de energía tiene lugar de la batería de tracción a la red eléctrica. Mediante tales medidas, la red eléctrica se puede mantener brevemente en momentos de carga particularmente alta o si falla un generador planificado, como por ejemplo una planta de energía eólica. Mediante descargas selectivas, la energía disponible en la red eléctrica se puede adaptar al consumo real, por ejemplo, si este se desvía de las predicciones de un proveedor de energía. La batería de tracción se puede cargar y descargar mediante un enchufe combinado de carga/descarga en el vehículo eléctrico.
La batería de tracción es un componente importante y costoso del vehículo eléctrico. Son varias las razones por las que es deseable poder probar la batería de tracción y así evaluar su estado. Por ejemplo, el estado de la batería de tracción, por ejemplo su capacidad o la energía máxima disponible durante un proceso de descarga V2G, puede influir significativamente en el valor de un vehículo eléctrico en el mercado de vehículos usados. La evaluación del estado de la batería de tracción basada en datos de un ordenador de a bordo puede ser propensa a errores. Además, tal evaluación requeriría que el proceso de lectura se adaptara al diseño y programación de diferentes ordenadores de a bordo. Esto aumenta el gasto y/o la susceptibilidad a errores al evaluar el estado de la batería de tracción. El documento DE102009027595A1 se refiere al diagnóstico del estado de las baterías de tracción, en el que está prevista una devolución de energía en el vehículo a una estación de energía mediante un dispositivo de carga/descarga.
La invención se basa en el objetivo de proporcionar procedimientos y dispositivos mejorados para probar una batería de tracción. La invención se basa, en particular, en el objetivo de proporcionar tales procedimientos y dispositivos con los que la medición o adquisición de datos requeridos para la prueba se pueda realizar a través de una interfaz que tiene un diseño uniforme para diferentes vehículos eléctricos, en el que la batería de tracción no deber ser extraída o exponerse de manera diferente para las pruebas.
De acuerdo con modos de realización de la invención, se proporcionan procedimientos y dispositivos con las características especificadas en las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes definen otros ejemplos de modo de realización.
De acuerdo con ejemplos de modo de realización de la invención, se desencadena un proceso de descarga para probar la batería de tracción. La batería de tracción se descarga a través de una interfaz de carga/descarga en el vehículo. El estado de la batería de tracción se puede comprobar supervisando y evaluando el proceso de descarga, lo que puede incluir, por ejemplo, detectar e integrar en el tiempo la corriente de descarga o la potencia. Por ejemplo, se puede determinar la capacidad de la batería de tracción, una eficiencia de la batería de tracción con su electrónica de carga/descarga asignada u otra variable característica para evaluar el estado de la batería de tracción.
Dado que la interfaz de carga/descarga debe configurarse para acoplarse con estaciones de carga, un dispositivo de prueba puede tener una interfaz configurada para acoplarse con la interfaz de carga/descarga del vehículo eléctrico. La adaptación de la interfaz de carga/descarga a la configuración de una estación de carga permite utilizar la interfaz del dispositivo de prueba para diferentes tipos de vehículos y tipos de vehículos de diferentes fabricantes. No se requiere conocimiento del diseño, programación y/o versionado de la programación de un ordenador de a bordo del vehículo eléctrico para probar la batería de tracción.
Un procedimiento para probar una batería de tracción de un vehículo eléctrico, que puede cargarse y descargarse mediante una interfaz de carga/descarga, comprende generar un comando de control para desencadenar un proceso de descarga para la batería de tracción. El procedimiento comprende supervisar el proceso de descarga de la batería de tracción. El procedimiento comprende determinar al menos una variable característica de la batería de tracción en función del proceso de descarga supervisado.
En el procedimiento, el hecho de que el vehículo eléctrico también se pueda descargar a través de la interfaz de carga/descarga se utiliza para probar la batería de tracción. Por ejemplo, la batería se puede cargar completamente a través del enchufe de carga según lo permitan los componentes electrónicos de carga/descarga del vehículo eléctrico, y luego descargarse en la medida en que lo permitan los componentes electrónicos de carga/descarga del vehículo eléctrico. De este modo, por ejemplo, se puede comprobar el contenido máximo de energía neta disponible de la batería.
El comando de control se puede transmitir al vehículo eléctrico a través de la interfaz de carga/descarga. Se puede proporcionar al menos una línea para la transmisión de comandos de control en la interfaz de carga/descarga y la interfaz del dispositivo de prueba que se puede acoplar a la misma. De forma alternativa o adicionalmente, el comando de control puede modularse como una señal en la línea de suministro y ser leído por el vehículo eléctrico. La transferencia de energía durante la descarga puede tener lugar a través de un contacto de conexión, a través del cual se transmiten comandos desde un dispositivo de prueba al vehículo eléctrico y/o datos u otra información desde el vehículo eléctrico al dispositivo de prueba.
El comando de control se puede generar de acuerdo con un protocolo V2G ("Vehicle-to-Grid").
El comando de control puede ser un comando del protocolo V2G con el que, en una operación de red V2G, se desencadena la alimentación de energía de la batería de tracción a una red eléctrica, por ejemplo, una red de edificio o una red de energía. Esto permite el uso de los comandos definidos convencionales del protocolo V2G. El comando de control que se usa para desencadenar el proceso de descarga durante la prueba puede ser un comando de control dedicado que solo está reservado para probar la batería de tracción.
El comando de control se puede transmitir al vehículo eléctrico a través de una interfaz del vehículo eléctrico que es diferente de la interfaz de carga/descarga.
Durante el proceso de descarga, al menos parte de la energía almacenada en la batería de tracción se alimenta a una red eléctrica, por ejemplo, una red de edificios o una red de energía de una empresa de suministro de energía. Esto reduce los costos asociados con la prueba de la batería de tracción, ya que la energía no se disipa localmente sino que se pone a disposición de otros consumidores.
La supervisión del proceso de descarga puede comprender detectar la carga eléctrica y/o la energía eléctrica descargada de la batería de tracción durante el proceso de descarga. Se puede detectar una corriente de descarga e integrarla en el tiempo para determinar la energía y/o la carga.
La determinación de la al menos una variable característica de la batería de tracción puede comprender determinar la energía eléctrica total proporcionada durante un proceso de descarga. La determinación de la al menos una variable característica de la batería de tracción puede comprender determinar una capacidad de la batería de tracción en función de la carga eléctrica y/o la energía eléctrica descargada de la batería de tracción durante el proceso de descarga.
En el procedimiento, la batería no solo se puede descargar, sino también cargar. La determinación de la al menos una variable característica de la batería de tracción puede comprender determinar una eficiencia del sistema que indica una relación entre la energía total proporcionada por la batería de tracción a través de la interfaz de carga/descarga durante un proceso de descarga y la energía requerida para la carga.
El procedimiento puede comprender además que se desencadene un proceso de carga de la batería de tracción y se supervise el proceso de carga.
Se puede enviar otro comando de control al vehículo eléctrico para desencadenar el proceso de carga.
La al menos una variable característica de la batería de tracción se puede determinar en función del proceso de carga supervisado y del proceso de descarga supervisado.
El procedimiento puede llevarse a cabo mediante un dispositivo de prueba móvil.
Cuando se está llevando a cabo el procedimiento, el dispositivo de prueba puede recibir energía a través de la interfaz de carga/descarga del vehículo.
En el dispositivo de prueba se puede almacenar al menos un ciclo de carga predefinido y/o configurable por el usuario para el proceso de descarga. La prueba de la batería puede comprender un proceso de descarga de acuerdo con un ciclo de carga, en el que se cambia una carga en la interfaz carga/descarga, una velocidad y/o una potencia durante la descarga en función del tiempo.
De acuerdo con otro ejemplo de modo de realización, se especifica un dispositivo para probar una batería de tracción de un vehículo eléctrico, que se puede cargar y descargar a través de una interfaz de carga/descarga. El dispositivo comprende una interfaz para enviar un comando de control con el fin de desencadenar un proceso de descarga de la batería de tracción. El dispositivo comprende una unidad de supervisión acoplable a la interfaz de carga/descarga para supervisar el proceso de descarga de la batería de tracción y para determinar al menos una variable característica de la batería de tracción en función del proceso de descarga supervisado.
El dispositivo puede estar conformado como un dispositivo de prueba móvil, en particular como un dispositivo de prueba portátil.
El dispositivo puede diseñarse para un acoplamiento desmontable con la interfaz de carga/descarga.
El dispositivo se puede configurar para realizar el procedimiento de acuerdo con un modo de realización.
El dispositivo se puede configurar para generar el comando de control de acuerdo con un protocolo V2G ("Vehicleto-Grid").
El dispositivo se puede configurar para generar un comando del protocolo V2G con el fin de desencadenar el proceso de descarga durante la prueba de la batería, con lo cual se desencadena la alimentación de energía de la batería de tracción a una red eléctrica en una operación de red V2G.
El dispositivo se puede configurar para generar un comando de control dedicado para desencadenar el proceso de descarga durante la prueba de la batería, comando de control que está reservado exclusivamente para probar la batería de tracción.
El dispositivo se puede configurar para proporcionar el comando de control al vehículo eléctrico a través de la interfaz de carga/descarga del vehículo eléctrico.
El dispositivo se puede configurar para transmitir el comando de control al vehículo eléctrico a través de una interfaz del vehículo eléctrico que es diferente de la interfaz de carga/descarga.
El dispositivo se puede configurar para alimentar al menos parte de la energía almacenada en la batería de tracción a una red eléctrica, por ejemplo, una red de edificios o una red de energía de una empresa de suministro de energía, durante el proceso de descarga.
La unidad de supervisión se puede configurar para detectar una carga eléctrica y/o energía eléctrica descargada de la batería de tracción. La unidad de supervisión se puede configurar para detectar una corriente de descarga e integrarla en el tiempo.
La unidad de supervisión se puede configurar para determinar la energía eléctrica total proporcionada durante un proceso de descarga y para determinar una capacidad de la batería de tracción en función de la carga eléctrica y/o la energía eléctrica descargada de la batería de tracción durante el proceso de descarga.
La unidad de supervisión se puede configurar para desencadenar un proceso de carga de la batería de tracción. La unidad de supervisión se puede configurar para determinar una eficiencia del sistema que indica una relación entre la energía total proporcionada por la batería de tracción a través de la interfaz de carga/descarga durante un proceso de descarga y la energía requerida para la carga.
El dispositivo se puede configurar para transmitir un comando de control adicional al vehículo eléctrico con el fin de desencadenar el proceso de carga.
La unidad de supervisión se puede configurar para determinar la al menos una variable característica de la batería de tracción en función del proceso de carga supervisado y el proceso de descarga supervisado.
El dispositivo puede comprender una memoria en la que se puede almacenar al menos un ciclo de carga predefinido y/o configurable por el usuario para el proceso de descarga. El dispositivo se puede configurar para cambiar una carga y/o una potencia durante el proceso de descarga de acuerdo con el ciclo de carga en función del tiempo.
De acuerdo con otro ejemplo de modo de realización, se especifica un sistema que comprende un vehículo eléctrico con una batería de tracción y un dispositivo para probar la batería de tracción. El vehículo eléctrico puede tener una interfaz de carga/descarga a través de la cual la batería de tracción se puede cargar y descargar. El dispositivo de prueba está diseñado como un dispositivo de acuerdo con un ejemplo de modo de realización.
En procedimientos, dispositivos y sistemas de acuerdo con ejemplos de modo de realización, la interfaz de carga/descarga del vehículo eléctrico puede ser un enchufe de carga/descarga. La interfaz del dispositivo para probar la batería de tracción que se puede acoplar con ella puede ser un enchufe con las conexiones correspondientes.
A continuación la invención se explica más en detalle en referencia a los dibujos mediante modos de realización preferentes. En los dibujos, números de referencia idénticos indican elementos idénticos.
La figura 1 muestra una representación esquemática de un sistema con un dispositivo de prueba de acuerdo con un ejemplo de modo de realización.
La figura 2 es un diagrama de flujo de un procedimiento de acuerdo con un ejemplo de modo de realización. La figura 3 es un diagrama de flujo de un procedimiento de acuerdo con otro ejemplo de modo de realización. La figura 4 es un diagrama de flujo de un procedimiento de acuerdo con otro ejemplo de modo de realización. La figura 5 muestra una representación esquemática de un sistema con un dispositivo de prueba de acuerdo con otro ejemplo de modo de realización.
La figura 1 muestra un sistema con un vehículo eléctrico 1 y un dispositivo 10 para probar una batería de tracción 5. El vehículo eléctrico 1 comprende un accionamiento eléctrico (no mostrado) que se alimenta con energía de la batería de tracción 5. El vehículo eléctrico 1 puede ser un vehículo completamente eléctrico. De forma alternativa, el vehículo eléctrico 1 puede ser un vehículo híbrido que, además del accionamiento eléctrico, comprende al menos un accionamiento adicional y que, además de la batería de tracción 5, comprende al menos un sistema de almacenamiento de energía adicional para el accionamiento adicional. La batería de tracción 5 puede comprender, por ejemplo, varias pilas o bloques acumuladores interconectados como acumuladores de energía para el accionamiento del vehículo eléctrico 1.
El vehículo eléctrico 1 comprende la batería de tracción 5 y la electrónica de carga y descarga 4, que están configurados para cargar o descargar selectivamente la batería de tracción 5 a través de una interfaz de carga y descarga. El vehículo eléctrico 1 puede tener un enchufe de carga/descarga 2 como interfaz de carga/descarga. El enchufe de carga/descarga 2 sirve como interfaz con la que el vehículo eléctrico 1 puede conectarse selectivamente a una red de energía, por ejemplo a una estación de carga de una red de energía, o al dispositivo de prueba 10 cuando se prueba la batería de tracción. El vehículo 1 puede presentar una electrónica de control 3, que puede comprender una red de a bordo con un dispositivo de control o una pluralidad de dispositivos de control y/o un ordenador de a bordo.
El dispositivo para probar la batería de tracción puede diseñarse como un dispositivo de prueba 10. El dispositivo de prueba 10 puede ser móvil, en particular portátil. El dispositivo de prueba 10 tiene una interfaz 12 que se puede acoplar de forma desmontable al enchufe de carga/descarga 2 del vehículo eléctrico 1. La interfaz 12 puede comprender una disposición de contactos eléctricos y/o elementos de conexión mecánicos que corresponda a la disposición de contactos eléctricos y/o elementos de conexión mecánicos de una estación de carga para cargar la batería de tracción 5 del vehículo eléctrico a través del enchufe de carga/descarga 2.
Para probar la batería de tracción 5, la interfaz 12 del dispositivo de prueba 10 se conecta al enchufe de carga/descarga 2. El dispositivo de prueba 10 desencadena un proceso de descarga. Para ello, el dispositivo de prueba 10 puede generar un comando de control que se transmite al vehículo eléctrico 1 a través del enchufe de carga/descarga 2 o de una interfaz del vehículo eléctrico 1 que está separada del mismo.
En respuesta al comando de control, la batería de tracción 5 del vehículo eléctrico puede descargarse lo más completamente posible. En algunos vehículos eléctricos, la electrónica de carga/descarga 4 del vehículo eléctrico 1 puede configurarse de tal manera que no permita que la batería de tracción 5 se descargue completamente. En este caso, la electrónica de carga/descarga 4 puede controlar el proceso de descarga en respuesta al comando de control de tal manera que la batería de tracción 5 se descargue tanto como la electrónica de carga/descarga 4 lo permita durante la prueba de la batería.
Al menos durante el proceso de descarga desencadenado por el comando de control, el dispositivo de prueba 10 puede supervisar el flujo de energía que se dirige desde la batería de tracción 5 a través del enchufe de carga/descarga 2 al dispositivo de prueba 10 durante el proceso de descarga. La supervisión del proceso de descarga puede comprender la supervisión de la intensidad de la corriente de descarga que fluye desde la batería de tracción 5 a través del enchufe de carga/descarga 2 al dispositivo de prueba 10. De forma alternativa o adicionalmente, la supervisión del proceso de descarga puede comprender la determinación de una carga eléctrica total que fluye desde la batería de tracción 5 a través del enchufe de carga/descarga 2 al dispositivo de prueba 10. Para ello, se puede supervisar la intensidad de la corriente de descarga y, por ejemplo, integrarla por ordenador. De forma alternativa o adicionalmente, la supervisión del proceso de descarga puede comprender la supervisión de la potencia eléctrica que es proporcionada por la batería de tracción 5 a través del enchufe de carga/descarga 2. De forma alternativa o adicionalmente, la supervisión del proceso de descarga puede comprender determinar la energía total que es proporcionada por la batería de tracción 5 durante el proceso de descarga. Para ello, se puede supervisar la potencia y, por ejemplo, integrarse por ordenador.
Las funciones de supervisión correspondientes pueden ser realizadas por una unidad de supervisión 11 del dispositivo de prueba 10. La unidad de supervisión 11 puede comprender uno o más procesadores, microprocesadores, controladores, microcontroladores, circuitos especiales de aplicación específica (ASIC) y/u otros circuitos semiconductores integrados o una combinación de los mismos. La unidad de supervisión 11 puede comprender al menos una resistencia de medición para detectar la corriente de salida del vehículo eléctrico 1.
Durante el proceso de descarga, la potencia de salida y/o la intensidad de la corriente de salida que proporciona el vehículo eléctrico 1 al descargar la batería de tracción 5 y/o la velocidad de descarga se pueden cambiar en función del tiempo en un ciclo de carga (que también se denomina en la técnica ciclo para carga). Al supervisar el proceso de descarga, el dispositivo de prueba puede supervisar la corriente eléctrica y/o la potencia en función del tiempo y correlacionarlas con varios niveles de carga diferentes que se establecen durante el ciclo de carga. El ciclo de carga puede ser controlado por el dispositivo de prueba 10. Para ello, el dispositivo de prueba 10 puede generar comandos de control para cambiar la carga, que se proporcionan al vehículo eléctrico 1 a través del enchufe de carga/descarga 2 o una interfaz del vehículo eléctrico 1 que está separada del mismo. De forma alternativa o adicionalmente, el dispositivo de prueba 10 puede proporcionar una carga variable en el tiempo para el vehículo eléctrico con el fin de impulsar un ciclo de carga.
El ciclo de carga se puede predefinir y almacenar en una memoria 15. De forma alternativa o adicionalmente, el ciclo de carga puede ser configurable por un usuario. La unidad de supervisión 11 puede generar y modular los comandos de control para cambiar la carga. La unidad de supervisión 15 puede modular los comandos de control para cambiar la carga a través de la interfaz 12 al vehículo eléctrico 1. De forma alternativa o adicionalmente, también puede tener lugar un ciclo de carga ajustando al menos un parámetro de un circuito de carga del dispositivo de prueba 10. El circuito de carga puede comprender, por ejemplo, un circuito de retroalimentación 14 para retroalimentar energía a una red electrónica 20. El circuito de retroalimentación 14 se puede integrar en el dispositivo de prueba 10.
Al menos durante el proceso de descarga, el dispositivo de prueba 10 puede recibir energía a través de la interfaz 12 y el enchufe de carga/descarga 2 del vehículo eléctrico 1. El dispositivo de prueba 10 puede configurarse para ser alimentado con energía por el vehículo eléctrico 1 a través de la interfaz 12 cuando se configura el ciclo de carga y/o se genera el comando de control que desencadena el proceso de descarga. El dispositivo de prueba 10 puede tener un circuito de alimentación 13 que está acoplado a la interfaz 12. El circuito de alimentación 13 puede configurarse para generar una tensión de alimentación para la unidad de supervisión 11 y/u otros elementos del dispositivo de prueba 10 a partir del flujo de energía que, durante el proceso de descarga, fluye a través del enchufe de carga/descarga 2 del vehículo eléctrico 1 hacia el dispositivo de prueba 10.
El dispositivo de prueba 10 puede configurarse para retroalimentar la energía descargada de la batería de tracción 5 a una red eléctrica 20 durante el proceso de descarga. Para ello, el dispositivo de prueba 10 puede comprender el circuito de retroalimentación 14. El circuito de retroalimentación 14 puede comprender al menos un transformador u otro convertidor para permitir que la corriente de salida del vehículo eléctrico 1 sea retroalimentada a la red eléctrica 20. La red eléctrica 20 puede ser una red de edificios. La red eléctrica 20 puede ser una red de energía de un proveedor de energía. La red eléctrica 20 es una red instalada de forma permanente que es diferente de una red a bordo del vehículo eléctrico.
La retroalimentación asegura que la energía descargada de la batería de tracción 5 no se disipa simplemente, sino que puede ponerse a disposición de otros consumidores. Esto puede reducir el costo de la prueba de la batería. Durante el proceso de descarga, una primera parte de la energía descargada de la batería de tracción 5 se puede convertir para alimentar el dispositivo de prueba 10. Una segunda parte de la energía descargada de la batería de tracción 5 se puede convertir en la red eléctrica 20 para retroalimentación. Para retroalimentar energía a la red eléctrica 20, el dispositivo de prueba 10 se conecta de forma desmontable a la red eléctrica 20, por ejemplo a través de una toma de corriente convencional.
Además de al menos un proceso de descarga, el dispositivo de prueba 10 puede configurarse para controlar al menos un proceso de carga de la batería de tracción 5 para probar la batería. Por ejemplo, el dispositivo de prueba 10 para probar la batería de tracción 5 puede descargar primero la batería de tracción 5 completamente y luego cargarla completamente. Entonces, opcionalmente, se puede llevar a cabo un proceso de descarga adicional. Para probar la batería de tracción, el dispositivo de prueba 10 puede determinar una eficiencia de la batería de tracción 5 con la electrónica de potencia asociada, a partir de la relación entre la energía de descarga y la energía de carga. La determinación de la eficiencia se puede determinar en función de la velocidad de carga y descarga y/o en función de la potencia de carga y descarga.
El dispositivo de prueba 10 puede presentar una interfaz de usuario. Una prueba se puede iniciar y/o configurar a través de la interfaz de usuario. Por ejemplo, las potencias de carga y/o descarga, las velocidades de carga y/o descarga, el tiempo, etc., de un ciclo de carga pueden seleccionarse o configurarse de una manera definida por el usuario. De forma alternativa o adicionalmente, el dispositivo de prueba 10 puede comprender una interfaz 16 para acoplarse a un ordenador externo, por ejemplo un ordenador portátil 19.
Los comandos de control para desencadenar el proceso de descarga y cualquier otro comando de control con el que, por ejemplo, se impulsa un ciclo de carga y/o se inicia un proceso de carga, se pueden proporcionar al vehículo eléctrico de diferentes formas. En el modo de realización mostrado en la figura 1, la interfaz 12 del dispositivo de prueba 10 tiene al menos una conexión a través de la cual se pueden transmitir comandos de control. El enchufe de carga/descarga 2 del vehículo eléctrico tiene una conexión correspondiente para recibir los comandos de control. Los comandos de control pueden ser procesados posteriormente por la electrónica de control 3 y/o la electrónica de carga y descarga 4.
Cada uno de los comandos de control se puede generar de acuerdo con un protocolo V2G. La evaluación de los comandos de control correspondientes del protocolo V2G se implementa en el vehículo eléctrico 1 para funciones de V2G. El comando de control con el que se desencadena el proceso de descarga de la batería de tracción 5 para la prueba de batería puede ser el mismo comando de control con el que se hace que el vehículo eléctrico 1 retroalimente energía a la red eléctrica 20 en funcionamiento V2G sin una prueba de batería. De forma alternativa, el comando de control con el que se desencadena el proceso de descarga de la batería de tracción 5 para la prueba de la batería puede ser un comando de control del protocolo V2G reservado para la prueba de la batería, que no se utiliza para aplicaciones V2G normales. Por ejemplo, el comando de control, con el que se desencadena el proceso de descarga de la batería de tracción 5 para la prueba de la batería, puede permitir una descarga más extensa de la batería de tracción 5 que comandos de control para la descarga en aplicaciones V2G convencionales. El vehículo eléctrico 1 se puede configurar para implementar los comandos de control y, dependiendo del comando de control, para realizar diferentes procesos de descarga para la prueba de la batería y para aplicaciones V2G convencionales en las que la energía se retroalimenta a la red eléctrica 20 sin prueba de la batería.
El dispositivo de prueba 10 puede configurarse para una pluralidad de procedimientos de prueba de la batería diferentes. Los procedimientos ejemplares se describen con más detalle con referencia a las figuras 2 a 4.
La figura 2 es un diagrama de flujo de un procedimiento 30 para probar una batería de tracción. El procedimiento 30 puede ser realizado automáticamente por el dispositivo de prueba 10. Para ello, una interfaz 12 del dispositivo de prueba 10 está acoplada al enchufe de carga/descarga 2 del vehículo eléctrico 1.
En la etapa 31, se genera un comando de control para descargar la batería de tracción. El comando de control se puede transmitir al vehículo eléctrico 1 a través de la interfaz 12 del dispositivo de prueba 10 y el enchufe de carga/descarga 2. El comando de control se puede generar de acuerdo con un protocolo V2G.
En la etapa 32, se supervisa el proceso de descarga. Para ello, por ejemplo, se puede determinar una intensidad de corriente, una carga eléctrica completa, una potencia de salida del vehículo eléctrico o una energía eléctrica completa.
En la etapa 33 se puede comprobar si se ha completado el proceso de descarga. En el procedimiento 30, la batería de tracción se puede descargar en la medida en que lo permita la electrónica de carga/descarga 4 del vehículo 1 eléctrico. El final del proceso de descarga puede ser señalado por el vehículo eléctrico 1 o reconocido automáticamente por el dispositivo de prueba 10, por ejemplo basándose en un valor y/o un cambio en la corriente de salida del vehículo eléctrico 1 a lo largo del tiempo. Si el proceso de descarga aún no está completo, la supervisión continúa en la etapa 32.
En la etapa 34, se puede determinar opcionalmente una energía eléctrica completa y/o una carga eléctrica completa que fue proporcionada por la batería de tracción a través del enchufe de carga/descarga 2 durante el proceso de descarga. Para ello, la potencia y/o la corriente de salida que se detectó en la etapa 32 se pueden integrar por ordenador.
En la etapa 35, al menos una variable característica para el estado de la batería de tracción 5 se puede calcular o determinar de alguna otra manera. Por ejemplo, el contenido máximo de energía neta disponible de la batería de tracción se puede determinar como una variable característica, que se puede determinar integrando la potencia de salida del vehículo eléctrico a lo largo del tiempo en el enchufe de carga/descarga 2. La variable característica se puede calcular a partir del comportamiento de descarga a diferentes potencias, por ejemplo, cuando la potencia de descarga y/o la velocidad de descarga se cambian en un ciclo de carga.
La variable característica puede emitirse a través de una interfaz de usuario del dispositivo de prueba 10 y/o almacenarse en el dispositivo de prueba 10 de manera no volátil.
Además de un proceso de descarga, la prueba de la batería también puede incluir al menos un proceso de carga o al menos un proceso de descarga adicional. Esto permite, por ejemplo, la determinación de la eficiencia, que puede definirse como la relación entre la energía de descarga máxima proporcionada a través del enchufe de carga/descarga 2 durante la descarga y la energía de carga requerida para la carga completa.
La figura 3 es un diagrama de flujo de un procedimiento 40 para probar una batería de tracción. El procedimiento 40 puede ser realizado automáticamente por el dispositivo de prueba 10. Para ello, una interfaz 12 del dispositivo de prueba 10 está acoplada al enchufe de carga/descarga 2 del vehículo eléctrico 1. El dispositivo de prueba 10 está acoplado a una red eléctrica 20.
En la etapa 41, se inicia un ciclo de descarga para descargar la batería de tracción 5 lo más completamente posible. En la etapa 42, el proceso de descarga puede supervisarse opcionalmente. Sin embargo, esto no es absolutamente necesario, ya que la recopilación de datos y la evaluación necesarias para la prueba de la batería también pueden tener lugar durante un proceso de descarga posterior en la etapa 46.
En la etapa 43, después de que se haya descargado la batería de tracción 5, se inicia un proceso de carga. En la etapa 44, se supervisa el proceso de carga. Esto puede incluir supervisar la energía y/o potencia que fluye hacia el vehículo eléctrico 1 a través de la interfaz 12 y el enchufe de carga/descarga 2. En la etapa 44, se puede determinar la energía de carga completa, por ejemplo integrando la potencia o la intensidad de la corriente durante el proceso de carga.
En la etapa 45, se inicia un ciclo de descarga adicional después de que la batería de tracción 5 se haya cargado completamente. En la etapa 46, se supervisa el proceso de descarga. El proceso de descarga se puede supervisar como se describe con referencia a la etapa 32 del procedimiento 30.
En la etapa 47, al menos una variable característica para el estado de la batería de tracción 5 se puede calcular o determinar de alguna otra manera. Por ejemplo, el contenido máximo de energía neta disponible de la batería se puede determinar como una variable característica, que se puede determinar integrando la potencia de salida del vehículo eléctrico a lo largo del tiempo en el enchufe de carga/descarga 2. Como variable característica, la eficiencia puede calcularse adicionalmente o de forma alternativa, que puede definirse como la relación entre la energía de descarga máxima proporcionada a través del enchufe de carga/descarga 2 durante la descarga y la energía de carga requerida para la carga completa.
Al cargar y/o descargar la batería de tracción 5 durante la prueba, el dispositivo de prueba 10 puede cambiar la velocidad y/o potencia a la que tiene lugar la carga y/o descarga en un ciclo de carga en función del tiempo. La batería de tracción 5 también se puede caracterizar a partir del comportamiento que muestra la batería de tracción 5 cuando se especifican diferentes velocidades y/o potencias durante la carga y/o descarga.
La figura 4 es un diagrama de flujo de un procedimiento 50 para probar una batería de tracción. El procedimiento 50 puede ser realizado automáticamente por el dispositivo de prueba 10. Para ello, una interfaz 12 del dispositivo de prueba 10 está acoplada al enchufe de carga/descarga 2 del vehículo eléctrico 1. El dispositivo de prueba 10 está acoplado a una red eléctrica 20.
En la etapa 51, se puede seleccionar y/o configurar un ciclo de carga de una manera definida por el usuario o automática. Por ejemplo, se puede seleccionar uno de varios ciclos de carga predefinidos que se almacenan en el dispositivo de prueba 10.
En las etapas 31, 32 y 33, se genera entonces un comando de control para iniciar el proceso de descarga, se supervisa el proceso de descarga y se comprueba si el proceso de descarga se ha completado. Estas etapas se pueden llevar a cabo como se describe con referencia a la figura 2.
51 se determina en la etapa 33 que el proceso de descarga continúa, se comprueba en la etapa 52 si se debe cambiar una carga de acuerdo con el ciclo de carga. El ciclo de carga puede, por ejemplo, definir diferentes potencias y/o velocidades de descarga en función del tiempo. El dispositivo de prueba 10 puede realizar un cambio en la potencia y/o la velocidad de descarga en los momentos en los que el ciclo de carga proporciona un cambio correspondiente en la carga. Si se determina en la etapa 52 que la carga debe cambiarse, en la etapa 53 la carga se puede reajustar de acuerdo con el ciclo de carga. A continuación, el procedimiento vuelve a la etapa 32 para continuar supervisando el proceso de descarga en función del tiempo.
El ajuste de una nueva carga puede comprender la transmisión de un comando de control a la electrónica de carga/descarga del vehículo eléctrico. De forma alternativa o adicionalmente, el propio dispositivo de prueba puede cambiar la carga. Por ejemplo, se puede cambiar un comportamiento de carga del dispositivo de prueba 10, de modo que se ajuste un flujo de corriente diferente y, por lo tanto, un consumo de energía diferente. Para cambiar la carga, se puede influir de manera controlada en un componente ajustable del dispositivo de prueba. Por ejemplo, se puede influir en al menos un componente de circuito del circuito de retroalimentación 14 del dispositivo de prueba 10, por ejemplo, la frecuencia de conmutación de un circuito convertidor sincronizado, una resistencia ajustable, una capacitancia ajustable, etc., para cambiar el comportamiento de carga. Al influir en el al menos un componente ajustable de manera controlada, es posible, por ejemplo, cambiar la energía retroalimentada a la red eléctrica 20 por el vehículo eléctrico 2 y, por tanto, el flujo de corriente de la corriente de descarga y/o el consumo de potencia.
Si se determina en la etapa 33 que el proceso de descarga se ha completado, opcionalmente puede tener lugar un procesamiento informático adicional de los datos recopilados en la etapa 34. En la etapa 35, se puede determinar mediante cálculo una variable característica de la batería de tracción. Para ello, el comportamiento de descarga a diferentes potencias y/o velocidades puede evaluarse adicionalmente para sacar conclusiones sobre el estado de la batería de tracción 5, por ejemplo para detectar un envejecimiento de la batería de tracción 5.
Pueden implementarse numerosas modificaciones adicionales de los procedimientos y dispositivos descritos en otros ejemplos de modo de realización. Por ejemplo, el dispositivo de control 10 también se puede configurar para transmitir comandos de control para desencadenar un proceso de descarga y/o para controlar un ciclo de carga durante el proceso de descarga no a través del enchufe de carga/descarga 2, sino a través de una interfaz separada del mismo al vehículo eléctrico 1. De forma alternativa, como una PLC ("Power-Line-Communication"), la energía se puede transmitir para descargar y/o cargar la batería de tracción 5 a través de una clavija de control de un enchufe de carga/descarga 2.
La figura 5 muestra un sistema con un vehículo eléctrico 1 y un dispositivo de prueba 60. El vehículo eléctrico 1 tiene un enchufe de carga/descarga 2. El vehículo eléctrico 1 tiene una interfaz de datos 7 que está separada del enchufe de carga/descarga 2. La electrónica de control 3 y/o la electrónica de carga/descarga 4 del vehículo eléctrico 1 se pueden acoplar a la interfaz de datos 7 para evaluar e implementar los comandos de control recibidos a través de la interfaz de datos 7.
El dispositivo de prueba 60 tiene una interfaz 12 para acoplarse al enchufe de carga/descarga 2. El dispositivo de control tiene una interfaz 17 que está separada de la interfaz 12, a través de la cual se recibe la corriente de descarga desde el enchufe de carga/descarga 2, a través de la cual se puede transmitir el comando de control para desencadenar el proceso de descarga al vehículo eléctrico 1. La interfaz de datos 7 y la interfaz 17 del dispositivo de prueba se pueden diseñar, por ejemplo, como interfaces RS232 o USB.
La configuración adicional y el modo de funcionamiento del dispositivo de prueba 60 corresponde a la del dispositivo de prueba 10.
Aunque se han descrito en detalle ejemplos de modo de realización con referencia a las figuras, en otros ejemplos de modo de realización se pueden utilizar características alternativas o adicionales. Por ejemplo, aunque los comandos de control para desencadenar un proceso de descarga pueden ser comandos digitales, los comandos de control también se pueden implementar como señales analógicas.
Aunque en los ejemplos de modo de realización la energía descargada de la batería de tracción se puede retroalimentar al menos parcialmente a una red eléctrica, de forma alternativa la energía descargada también se puede disipar.
Aunque en los ejemplos de modo de realización el dispositivo de prueba puede recibir energía de la batería de tracción a través del enchufe de carga/descarga al menos durante el proceso de descarga, el dispositivo de prueba también se puede alimentar de forma alternativa desde una red eléctrica durante el proceso de descarga de la batería de tracción.
Aunque se puede usar un enchufe de carga/descarga como interfaz de carga/descarga para cargar y descargar la batería de tracción del vehículo eléctrico, de forma alternativa se puede usar una configuración diferente de la interfaz de carga/descarga. Por ejemplo, usando un acoplamiento inductivo entre el dispositivo de prueba y el vehículo eléctrico, puede tener lugar una transferencia de energía inalámbrica durante la carga y/o descarga, de modo que no se requieren contactos de enchufe. En este caso, se pueden usar las mismas inductancias tanto para cargar como para descargar la batería.
El enchufe de carga/descarga se puede diseñar de acuerdo con una estandarización adecuada (por ejemplo, IEC 62196). Se puede proporcionar un contacto de conexión separado para la transmisión de comandos de control. De forma alternativa o adicionalmente, los comandos de control se pueden transmitir en una tecnología PLC ("Power Line Communication") a través de los contactos de conexión, a través de los cuales también se transmite energía cuando la batería de tracción se carga y se descarga. Durante la carga o la descarga, la energía se puede transferir a través de las clavijas de control del enchufe de carga/descarga para implementar una PLC.
Los procedimientos, dispositivos y sistemas de acuerdo con ejemplos de modo de realización permiten una prueba de batería de la batería de tracción, que no requiere ningún conocimiento previo sobre el vehículo eléctrico y su sistema de a bordo.
Los procedimientos, dispositivos y sistemas de acuerdo con ejemplos de modo de realización pueden usarse en particular para probar la batería de tracción de un vehículo completamente eléctrico o un vehículo híbrido.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para probar una batería de tracción (5) de un vehículo eléctrico (1), que puede cargarse y descargarse a través de una interfaz de carga/descarga (2), en el que el procedimiento comprende las siguientes etapas:
- generar un comando de control para desencadenar un proceso descarga de la batería de tracción (5), - supervisar el proceso de descarga de la batería de tracción (5) y
- determinar al menos una variable característica de la batería de tracción (5) en función del proceso de descarga supervisado,
caracterizado por que
el procedimiento se lleva a cabo mediante un dispositivo de prueba móvil (10; 60), y
un circuito de alimentación (13) del dispositivo de prueba (10; 60) genera una tensión de alimentación para al menos un elemento del dispositivo de prueba (10; 60) a partir de un flujo de energía que, durante el proceso de descarga, fluye a través de la interfaz de carga/descarga (2) al dispositivo de prueba (10; 60).
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el comando de control se transmite al vehículo eléctrico (1) a través de la interfaz de carga/descarga (2).
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2,
en el que el comando de control se genera de acuerdo con un protocolo V2G.
4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3,
en el que el comando de control es un comando del protocolo V2G con el que, en una operación de red V2G, se desencadena la alimentación de energía de la batería de tracción (5) a una red de edificios o una red de energía (20).
5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3,
en el que el comando de control es un comando de control reservado para probar la batería de tracción (5).
6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el comando de control se transmite al vehículo eléctrico (1) a través de una interfaz (7) del vehículo eléctrico (1) diferente de la interfaz de carga/descarga (2).
7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,
en el que, durante el proceso de descarga, al menos parte de la energía almacenada en la batería de tracción (5) se alimenta a una red de edificios o una red de energía (20).
8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,
en el que la supervisión del proceso de descarga comprende: detectar una carga eléctrica y/o energía eléctrica descargada de la batería de tracción (5) durante el proceso de descarga.
9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8,
en el que la determinación de la al menos una variable característica de la batería de tracción (5) comprende: determinar una capacidad de la batería de tracción (5) en función de la carga eléctrica y/o energía eléctrica descargada de la batería de tracción (5) durante el proceso de descarga.
10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8 o la reivindicación 9,
en el que la determinación de la al menos una variable característica de la batería de tracción (5) comprende: determinar una eficiencia del sistema en función de la carga eléctrica y/o energía eléctrica descargada de la batería de tracción (5) durante el proceso de descarga.
11. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:
- desencadenar un proceso de carga de la batería de tracción (5) y
- supervisar el proceso de carga de la batería de tracción (5),
en el que la al menos una variable característica de la batería de tracción (5) se determina en función del proceso de carga supervisado y el proceso de descarga supervisado.
12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,
en el que al menos un ciclo de carga predefinido y/o configurable por el usuario para el proceso de descarga se almacena en el dispositivo de prueba (10; 60).
13. Dispositivo para probar una batería de tracción (5) de un vehículo eléctrico (1), que puede cargarse y descargarse a través de una interfaz de carga/descarga (2), en el que el dispositivo (10; 60) comprende:
- una interfaz (12; 17) para enviar un comando de control para desencadenar un proceso de descarga de la batería de tracción (5) y
- una unidad de supervisión (11) acoplable a la interfaz de carga/descarga (2) para supervisar el proceso de descarga de la batería de tracción (5) y para determinar al menos una variable característica de la batería de tracción (5) en función del proceso de descarga supervisado,
caracterizado por que
el dispositivo es un dispositivo de prueba móvil (10; 60), y
el dispositivo comprende, además:
- un circuito de retroalimentación (14) para retroalimentar energía a una red electrónica (20), que está integrado en el dispositivo de prueba (10; 60) y comprende un convertidor, y
- un circuito de alimentación (13) que está configurado para generar una tensión de alimentación para al menos un elemento del dispositivo de prueba (10; 60) a partir de un flujo de energía que, durante el proceso de descarga, fluye a través de la interfaz de carga/descarga (2) al dispositivo de prueba (10; 60).
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