ES2924278T3 - Sistemas y métodos para determinar un modo de funcionamiento de una batería - Google Patents

Sistemas y métodos para determinar un modo de funcionamiento de una batería Download PDF

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Frank Fleming
Ulf Krohn
Christer Lindkvist
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Northstar Battery Co LLC
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Abstract

Un sistema para determinar un modo operativo de una batería incluye un sensor de voltaje configurado para detectar un voltaje presente a través de los terminales de la batería. El sistema incluye además una memoria no transitoria configurada para almacenar voltajes detectados previamente en los terminales de la batería y un modo de funcionamiento anterior de la batería. El sistema incluye además un procesador acoplado al sensor de voltaje y la memoria no transitoria y configurado para determinar el modo de operación de la batería comparando el voltaje actual a través de los terminales de la batería con los voltajes de la batería detectados previamente y en base al modo de funcionamiento anterior de la batería. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistemas y métodos para determinar un modo de funcionamiento de una batería
CAMPO TÉCNICO
La presente divulgación se refiere, en general, a la supervisión de dispositivos de almacenamiento de energía y, en particular, a la identificación de un modo de funcionamiento de una batería basándose en mediciones de voltaje y/o de temperatura.
ANTECEDENTES
Los dispositivos de almacenamiento de energía plomo-ácido predominan y se han usado en una diversidad de aplicaciones durante bastante más de 100 años. En algunos ejemplos, estos dispositivos de almacenamiento de energía se han supervisado para evaluar una condición del dispositivo de almacenamiento de energía. No obstante, estas técnicas de supervisión de la técnica anterior son habitualmente lo bastante complejas y costosas como para limitar su uso, y como para limitar la cantidad de datos que se obtienen, particularmente en aplicaciones remotas de valor bajo. Por ejemplo, en general, hay datos insuficientes acerca del historial de un dispositivo de almacenamiento de energía específico durante la vida útil de su aplicación. Además, en cantidades pequeñas, algunos dispositivos de almacenamiento de energía se acoplan a sensores para recopilar datos acerca del sistema de almacenamiento de energía, pero esto no es habitual en grandes cantidades de dispositivos y/o en sistemas geográficamente dispersos. A menudo, los datos limitados obtenidos a través de la supervisión del estado de la técnica son insuficientes para respaldar el análisis, las acciones, las notificaciones y las determinaciones que, de otro modo, pueden ser deseables. Existen limitaciones similares para los dispositivos de almacenamiento de energía que no son de plomo-ácido. En particular, estas baterías, debido a su alta energía y potencia, han entrado en diversas aplicaciones móviles nuevas que no son adecuadas para los sistemas de supervisión tradicionales. En consecuencia, siguen siendo deseables nuevos dispositivos, sistemas y métodos para supervisar los dispositivos de almacenamiento de energía (y las baterías en particular), por ejemplo, para proporcionar nuevas oportunidades en la gestión de uno o más dispositivos de almacenamiento de energía, incluyendo en ubicaciones geográficas diversas y/o remotas.
La solicitud de patente de Estados Unidos n.° US-A-2017/192063 describe un método de detección de estado de batería, que comprende ejecutar iterativamente las siguientes etapas: obtener un valor de voltaje actual y un valor de voltaje previo de una batería; calcular una diferencia entre el valor de voltaje actual y el valor de voltaje previo; ajustar un indicador de estado de batería baja de acuerdo con la diferencia; y determinar si emitir una señal de advertencia de batería baja de acuerdo con el indicador de estado de batería baja.
SUMARIO
En la realización, un sistema para determinar un modo de funcionamiento de una batería incluye un sensor de voltaje configurado para detectar un voltaje actual entre terminales de la batería. El sistema incluye además una memoria no transitoria configurada para almacenar voltajes detectados previamente entre los terminales de la batería, y un modo de funcionamiento previo de la batería. El sistema incluye además un procesador acoplado al sensor de voltaje y a la memoria no transitoria y configurado para: determinar el modo de funcionamiento de la batería comparando el voltaje actual entre los terminales de la batería con los voltajes detectados previamente de la batería y basándose en el modo de funcionamiento previo de la batería; determinar que la batería está en cualquiera de los siguientes modos: un modo de descarga, un modo de carga, un modo de flotación, un modo de reposo, un modo de ecualización y un modo de arranque; y determinar que el modo de funcionamiento de la batería es el modo de flotación basándose en una cantidad de tiempo entre un primer cambio del modo de descarga al modo de carga y un segundo cambio del modo de carga al modo de flotación, y basándose en un estado de carga de la batería al final del modo de descarga.
En la realización, un método para determinar un modo de funcionamiento de una batería incluye almacenar, en una memoria no transitoria, voltajes detectados previamente entre terminales de la batería. El método incluye además almacenar, en la memoria no transitoria, un modo de funcionamiento previo de la batería. El método incluye además recibir, por un procesador, un voltaje actual entre los terminales de la batería. El método incluye además determinar, por el procesador, el modo de funcionamiento de la batería comparando el voltaje actual entre los terminales de la batería con los voltajes detectados previamente de la batería y basándose en el modo de funcionamiento previo de la batería; determinar, por el procesador, que la batería está en cualquiera de los siguientes modos: un modo de descarga, un modo de carga, un modo de flotación, un modo de reposo, un modo de ecualización y un modo de arranque; y determinar, por el procesador, que el modo de funcionamiento de la batería es el modo de flotación basándose en una cantidad de tiempo entre un primer cambio del modo de descarga al modo de carga y un segundo cambio del modo de carga al modo de flotación, y basándose en un estado de carga de la batería al final del modo de descarga.
El contenido de esta sección pretende ser una introducción simplificada a la divulgación y no pretende limitar el alcance de ninguna reivindicación.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS DE LOS DIBUJOS
La figura 1A ilustra un monobloque que tiene un circuito de supervisión de batería dispuesto en el mismo, de acuerdo con diversas realizaciones
La figura 1B ilustra un monobloque que tiene un circuito de supervisión de batería acoplado al mismo, de acuerdo con diversas realizaciones;
La figura 2A ilustra una batería que comprende múltiples monobloques, teniendo cada monobloque un circuito de supervisión de batería dispuesto en el mismo, de acuerdo con diversas realizaciones;
La figura 2B ilustra una batería que comprende múltiples monobloques, teniendo la batería un circuito de supervisión de batería acoplado a la misma, de acuerdo con diversas realizaciones;
La figura 3 ilustra un método para supervisar una batería de acuerdo con diversas realizaciones;
La figura 4A ilustra un sistema de supervisión de batería, de acuerdo con diversas realizaciones;
La figura 4B ilustra un sistema de supervisión de batería, de acuerdo con diversas realizaciones;
La figura 4C ilustra una matriz de historial de funcionamiento de batería que tiene columnas que representan un rango de mediciones de voltaje y filas que representan un rango de mediciones de temperatura, de acuerdo con diversas realizaciones;
La figura 4D ilustra una batería que tiene un circuito de supervisión de batería dispuesto en la misma o acoplado a la misma, la batería acoplada a una carga y/o a una fuente de alimentación, y en conexión comunicativa con diversos sistemas electrónicos locales y/o remotos, de acuerdo con diversas realizaciones; y
La figura 5 ilustra un método para identificar un modo de funcionamiento de una batería basándose en una medición de voltaje y/o de temperatura de la batería, de acuerdo con diversas realizaciones.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
La descripción detallada muestra realizaciones a modo de ilustración, incluyendo el mejor modo. Aunque estas realizaciones se describen con un detalle suficiente para habilitar que los expertos en la materia pongan en práctica los principios de la presente divulgación, debe entenderse que se pueden materializar otras realizaciones y que se pueden realizar cambios lógicos, mecánicos, químicos y/o eléctricos sin apartarse del espíritu y alcance de los principios de la presente divulgación. Por lo tanto, la descripción detallada en el presente documento se presenta solo con fines de ilustración y no de limitación. Por ejemplo, las etapas enumeradas en cualquiera de las descripciones de método se pueden ejecutar en cualquier orden adecuado y no se limitan al orden presentado.
Además, por razones de brevedad, ciertos subcomponentes de componentes individuales y otros aspectos del sistema pueden no describirse en detalle en el presente documento. Cabe señalar que muchas relaciones funcionales o acoplamientos físicos alternativos o adicionales pueden estar presentes en un sistema práctico, por ejemplo, un sistema de supervisión de batería. Tales bloques funcionales pueden materializarse mediante cualquier número de componentes adecuados configurados para realizar funciones específicas.
Los principios de la presente divulgación mejoran el funcionamiento de una batería, por ejemplo, eliminando componentes de supervisión tales como un sensor de corriente, que puede agotar prematuramente la carga de una batería. Además, un circuito de supervisión de batería se puede integrar dentro de la batería en el momento de la fabricación, de tal modo que sea capaz de supervisar la batería y almacenar/transmitir datos asociados desde el primer día de la vida útil de una batería hasta que esta se recicle o se deseche de otra manera. Además, los principios de la presente divulgación mejoran el funcionamiento de diversos dispositivos informáticos, tales como un dispositivo de comunicaciones móviles y/o un circuito de supervisión de batería, de numerosas maneras, por ejemplo: reduciendo la memoria utilizada por un circuito de supervisión de batería a través de un almacenamiento compacto de la información de historial de batería en una base de datos novedosa semejante a una matriz, reduciendo de este modo los gastos de fabricación y el consumo de corriente operativa, y ampliando el tiempo de vida útil operativa del circuito de supervisión de batería; facilitando la supervisión y/o el control de múltiples monobloques a través de un único dispositivo de comunicaciones móviles, mejorando de este modo la eficiencia y el rendimiento; y reduciendo la cantidad de datos transmitida por toda una red que vincula una o más baterías y un dispositivo remoto, desocupando de este modo la red para portar otros datos transmitidos y/o para portar datos relevantes más rápidamente, y también para reducir significativamente los costes de comunicaciones.
Adicionalmente, los principios de la presente divulgación mejoran el funcionamiento de los dispositivos acoplados y/o asociados con una batería, por ejemplo, una estación base de radio celular, una carretilla elevadora eléctrica, una bicicleta eléctrica, y/o similares.
Lo que es más, la aplicación de los principios de la presente divulgación transforma y cambia objetos en el mundo real. Por ejemplo, como parte de un algoritmo de ejemplo, se hace que el sulfato de plomo en un monobloque de plomo-ácido se convierta en plomo, óxido de plomo y ácido sulfúrico a través de la aplicación de una corriente de carga, transformando de este modo una batería de plomo-ácido parcialmente agotada en una batería cargada más completamente. Además, como parte de otro algoritmo de ejemplo, diversos monobloques en un almacén pueden reposicionarse físicamente, recargarse o incluso retirarse del almacén o reemplazarse, creando de este modo una nueva configuración global de monobloques en el almacén.
Se apreciará que existen diversos otros enfoques para la supervisión, el mantenimiento y/o el uso de los dispositivos de almacenamiento de energía. En este sentido, los sistemas y métodos reivindicados en el presente documento no se anteponen a tales campos o técnicas, sino que representan diversos avances específicos que ofrecen mejoras técnicas, ahorros de tiempo y de coste, beneficios para el entorno, vida útil de batería mejorada, y así sucesivamente. Adicionalmente, se apreciará que diversos sistemas y métodos divulgados en el presente documento ofrecen tales beneficios deseables al tiempo que, a la vez, eliminan un componente de agotamiento de energía costoso y común de los sistemas de supervisión anteriores - en concreto, un sensor de corriente. Dicho de otra manera, diversos sistemas y métodos de ejemplo no utilizan, y están configurados sin, un sensor de corriente y/o información disponible a partir del mismo, en marcado contraste con casi todos los enfoques anteriores.
En una realización ilustrativa, se divulga un circuito de supervisión de batería. El circuito de supervisión de batería se puede configurar para detectar, registrar y/o comunicar, de forma cableada o inalámbrica, cierta información desde y/o acerca de una batería, por ejemplo, información de fecha/hora, de voltaje y de temperatura desde una batería.
En una realización ilustrativa, un monobloque es un dispositivo de almacenamiento de energía que comprende al menos una celda electroquímica y habitualmente una pluralidad de celdas electroquímicas. Como se usa en el presente documento, el término "batería" puede significar un único monobloque, o puede significar una pluralidad de monobloques que están conectados eléctricamente en serie y/o en paralelo. Una "batería" que comprende una pluralidad de monobloques que están conectados eléctricamente en serie y/o en paralelo se denomina a veces, en otra bibliografía, "paquete de batería". Una batería puede comprender un terminal positivo y un terminal negativo. Además, en diversas realizaciones ilustrativas, una batería puede comprender una pluralidad de terminales positivos y negativos. En una realización ilustrativa, un circuito de supervisión de batería se dispone dentro de una batería, por ejemplo, situado o integrado dentro de una carcasa de batería y conectado a terminales de batería a través de una conexión cableada. En otra realización ilustrativa, un circuito de supervisión de batería está conectado a una batería, por ejemplo, acoplado al lado externo de una carcasa de batería y conectado a los terminales de batería a través de una conexión cableada.
En una realización, un circuito de supervisión de batería comprende diversos componentes eléctricos, por ejemplo, un sensor de voltaje, un sensor de temperatura, un procesador para ejecutar instrucciones, una memoria para almacenar datos y/o instrucciones, una antena y un transmisor/receptor/transceptor. En algunas realizaciones ilustrativas, un circuito de supervisión de batería también puede incluir un reloj, por ejemplo, un reloj en tiempo real. Además, un circuito de supervisión de batería también puede incluir componentes de posicionamiento, por ejemplo, un circuito receptor del sistema de posicionamiento global (GPS).
En ciertas realizaciones de ejemplo, un circuito de supervisión de batería puede comprender un sensor de voltaje configurado con conexiones eléctricas cableadas a una batería, para supervisar un voltaje entre un terminal positivo y un terminal negativo (los terminales) de la batería. Además, el circuito de supervisión de batería puede comprender un sensor de temperatura para supervisar una temperatura de (y/o asociada con) la batería. El circuito de supervisión de batería puede comprender un procesador para recibir una señal de voltaje supervisada desde el sensor de voltaje, para recibir una señal de temperatura supervisada desde el sensor de temperatura, para procesar la señal de voltaje supervisada y la señal de temperatura supervisada, para generar datos de voltaje y datos de temperatura basándose en la señal de voltaje supervisada y en la señal de temperatura supervisada, y para ejecutar otras funciones e instrucciones.
En diversas realizaciones de ejemplo, el circuito de supervisión de batería comprende una memoria para almacenar datos, por ejemplo, datos de voltaje y datos de temperatura desde (y/o asociados con) una batería. Además, la memoria también puede almacenar instrucciones para que su ejecución por el procesador, datos y/o instrucciones recibidos desde un dispositivo externo, y así sucesivamente. En una realización ilustrativa, los datos de voltaje representan el voltaje entre los terminales de la batería, y los datos de temperatura representan una temperatura como se mide en una ubicación particular sobre y/o en la batería. Lo que es más, el circuito de supervisión de batería puede comprender una antena y un transceptor, por ejemplo, para comunicar de forma inalámbrica datos, tales como los datos de voltaje y los datos de temperatura a un dispositivo remoto, y para recibir datos y/o instrucciones. Como alternativa, el circuito de supervisión de batería puede incluir una conexión cableada a la batería y/o a un dispositivo remoto, por ejemplo, para comunicar los datos de voltaje y los datos de temperatura a un dispositivo remoto a través de la conexión cableada, y/o para recibir datos y/o instrucciones. En una realización ilustrativa, el circuito de supervisión de batería transmite los datos de voltaje y de temperatura de forma inalámbrica a través de la antena al dispositivo remoto. En otra realización ilustrativa, el circuito de supervisión de batería transmite los datos de voltaje y de temperatura a través de una conexión cableada al dispositivo remoto. En una realización ilustrativa, el circuito de supervisión de batería está configurado para ubicarse externamente a la batería y cableado eléctricamente a la batería.
El circuito de supervisión de batería se puede formar, en una realización ilustrativa, a través del acoplamiento de diversos componentes a una placa de circuito. En una realización ilustrativa, el circuito de supervisión de batería incorpora adicionalmente un reloj en tiempo real. El reloj de tiempo real se puede usar, por ejemplo, para temporizar con precisión la recopilación de datos de voltaje y de temperatura para una batería. Como se describe en el presente documento, el circuito de supervisión de batería puede situarse internamente a la batería y configurarse para detectar una temperatura interna de la batería; como alternativa, el circuito de supervisión de batería puede situarse externamente a la batería y configurarse para detectar una temperatura externa de la batería. En otra realización ilustrativa, un circuito de supervisión de batería se sitúa dentro de un monobloque para detectar una temperatura interna de un monobloque. En aún otra realización ilustrativa, un circuito de supervisión de batería se acopla a un monobloque para detectar una temperatura externa de un monobloque. Las señales cableadas y/o inalámbricas desde el circuito de supervisión de batería pueden ser la base para diversas acciones y determinaciones útiles, como se describe adicionalmente en el presente documento.
Con referencia a continuación a las figuras 1A y 1B, en una realización ilustrativa, una batería 100 puede comprender un monobloque. El monobloque puede definirse, en una realización ilustrativa, como un dispositivo de almacenamiento de energía. El monobloque comprende al menos una celda electroquímica (no mostrada). En diversas realizaciones de ejemplo, el monobloque comprende múltiples celdas electroquímicas, por ejemplo, para configurar el monobloque con una capacidad de voltaje y/o corriente deseada. En diversas realizaciones ilustrativas, la(s) celda(s) electroquímica(s) son celdas electroquímicas de tipo plomo-ácido. Aunque se puede usar cualquier celda electroquímica de plomo-ácido adecuada, en una realización ilustrativa, las celdas electroquímicas son del diseño de tipo fibra de vidrio absorbente (AGM). En otra realización ilustrativa, las celdas electroquímicas de plomo-ácido son del tipo de diseño de gel. En otra realización ilustrativa, las celdas electroquímicas de plomo-ácido son del tipo de diseño inundado (ventilado). Sin embargo, se apreciará que diversos principios de la presente divulgación son aplicables a diversas químicas de batería, incluyendo, pero sin limitación, níquel-cadmio (NiCd), níquel-hidruro metálico (NiMH), ion litio, óxido de litio y cobalto, fosfato de hierro y litio, ion litio-óxido de manganeso, óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto, óxido de litio, níquel, cobalto y aluminio, titanato de litio, litio-sulfuro, alcalina recargable y/o similares y, por lo tanto, el análisis en el presente documento dirigido a las baterías de plomo-ácido se proporciona a modo de ilustración y no de limitación.
La batería 100 puede tener una carcasa 110. Por ejemplo, la batería 100 puede estar configurada con una caja de almacenamiento de energía de plomo-ácido monobloque sellada hecha de un material duradero. La batería 100 puede comprender además un terminal positivo 101 y un terminal negativo 102. La caja sellada puede tener aberturas a través de las cuales pasan el terminal positivo 101 y el terminal negativo 102.
Con referencia a continuación a las figuras 2A y 2B, una batería 200 puede comprender una pluralidad de monobloques conectados eléctricamente, por ejemplo, las baterías 100. Los monobloques en la batería 200 pueden conectarse eléctricamente en paralelo y/o en serie. En una realización ilustrativa, la batería 200 puede comprender al menos una cadena de monobloques. En una realización ilustrativa, una primera cadena puede comprender una pluralidad de monobloques conectados eléctricamente en serie. En otra realización ilustrativa, una segunda cadena puede comprender una pluralidad de monobloques conectados eléctricamente en serie. Si hay más de una cadena de monobloques en la batería, la primera cadena, la segunda cadena y/o cadenas adicionales pueden conectarse eléctricamente en paralelo. Una conexión en serie/paralelo de monobloques puede conectarse finalmente a un terminal positivo 201 y a un terminal negativo 202 de la batería 200, por ejemplo, para lograr una característica o capacidad deseada de voltaje y/o de corriente para la batería 200. Por lo tanto, en una realización ilustrativa, una batería 200 comprende más de un monobloque. Una batería 200 también puede denominarse, en el presente documento, dominio de energía.
La batería 200 puede tener un armario o carcasa 210. Por ejemplo, la batería 200 puede comprender estructuras térmicas y mecánicas para proteger la batería y proporcionar un entorno adecuado para su funcionamiento.
Con referencia a continuación a las figuras 1A, 1B, 2A y 2B, en una aplicación de ejemplo, una batería 100/200 se puede usar para energía de respaldo (también conocida como sistema de alimentación ininterrumpida o SAI). Además, la batería 100/200 se puede usar en una aplicación de estación base de radio celular y se puede conectar a una red eléctrica (por ejemplo, a corriente alterna a través de un rectificador/ondulador, a una microrred eléctrica de CC, y/o similar). En otra realización ilustrativa, la batería 100/200 se conecta a una red eléctrica de CA y se usa para aplicaciones tales como recorte de picos, gestión de demanda, regulación de potencia, respuesta en frecuencia y/o fuente de alimentación reactiva. En otra realización ilustrativa, la batería 100/200 se conecta a un sistema de accionamiento que proporciona fuerza motriz a diversos vehículos (tales como bicicletas), equipo industrial (tal como carretillas elevadoras) y vehículos de carretera de servicio ligero, mediano y pesado. En otras aplicaciones de ejemplo, la batería 100/200 se puede usar para cualquier aplicación adecuada en la que se desee almacenar energía de una forma a corto o a largo plazo. La batería 100/200 se puede enviar comercialmente como un artículo unitario, enviarse comercialmente con otros monobloques (tal como en un palé con muchos otros monobloques), o enviarse comercialmente con otros monobloques como parte de una batería (por ejemplo, múltiples baterías 100 que forman una batería 200).
En una realización ilustrativa, un circuito de supervisión de batería 120 puede disponerse dentro de y conectarse internamente a la batería 100; como alternativa, un circuito de supervisión de batería 120 puede acoplarse y conectarse externamente a la batería 100/200. En una realización ilustrativa, un único circuito de supervisión de batería 120 puede disponerse dentro de y asociarse con un único monobloque (véase la batería 100), como se ilustra en la figura 1A. En otra realización ilustrativa, un único circuito de supervisión de batería 120 puede acoplarse a y asociarse con un único monobloque (véase la batería 100), como se ilustra en la figura 1B. En otra realización ilustrativa, múltiples baterías 100, teniendo cada una un circuito de supervisión de batería 120 dispuesto en la misma, puede disponerse dentro de y comprender una porción de una única batería 200, como se ilustra en la figura 2A. En otra realización ilustrativa, un único circuito de supervisión de batería 120 puede acoplarse externamente a y asociarse con una única batería 200, como se ilustra en la figura 2B. En otra realización ilustrativa más, más de un circuito de supervisión de batería 120 se dispone dentro de y se conecta a una o más porciones de una única batería. Por ejemplo, un primer circuito de supervisión de batería podría disponerse dentro de un primer monobloque de la batería y conectarse al mismo, y un segundo circuito de supervisión de batería podría disponerse dentro de un segundo monobloque de la batería y conectarse al mismo. Se puede emplear un enfoque similar para asociar múltiples circuitos de supervisión de batería 120 que se acoplan externamente a una batería.
El circuito de supervisión de batería 120 puede comprender un sensor de voltaje 130, un sensor de temperatura 140, un procesador 150, un transceptor 160, una antena 170 y un medio de almacenamiento o memoria (no mostrado en las figuras). En una realización ilustrativa, un circuito de supervisión de batería 120 está configurado para detectar un voltaje y una temperatura asociados con un monobloque o batería 100/200, para almacenar el voltaje y la temperatura detectados en la memoria junto con un tiempo asociado de estas lecturas, y para transmitir los datos de voltaje y de temperatura (con su tiempo asociado) desde el circuito de supervisión de batería 120 a una o más ubicaciones externas.
En una realización ilustrativa, el sensor de voltaje 130 puede conectarse eléctricamente mediante un hilo a un terminal positivo 101/201 de la batería 100/200 y mediante un hilo a un terminal negativo 102/202 de la batería 100/200. En una realización ilustrativa, el sensor de voltaje 130 está configurado para detectar un voltaje de la batería 100/200. Por ejemplo, el sensor de voltaje 130 puede configurarse para detectar el voltaje entre el terminal positivo 101/201 y el terminal negativo 102/202. En una realización ilustrativa, el sensor de voltaje 130 comprende un convertidor de analógico a digital. Sin embargo, se puede usar cualquier dispositivo adecuado para detectar el voltaje de la batería 100/200.
En una realización ilustrativa, el sensor de temperatura 140 está configurado para detectar una medición de temperatura de la batería 100/200. En una realización ilustrativa, el sensor de temperatura 140 puede configurarse para detectar una medición de temperatura en una ubicación en, o dentro de, la batería 100/200. La ubicación en la que se toma la medición de temperatura se puede seleccionar de tal modo que la medición de temperatura refleje la temperatura de la batería 100/200 que comprende celdas electroquímicas. En otra realización ilustrativa, el sensor de temperatura 140 puede configurarse para detectar una medición de temperatura en una ubicación sobre, o fuera de, la batería 100/200. La ubicación en la que se toma la medición de temperatura se puede seleccionar de tal modo que la medición de temperatura refleje principalmente la temperatura de la propia batería 100/200 que comprende celdas electroquímicas y solo de forma indirecta, secundaria o menos significativa, se vea afectada por baterías vecinas o por la temperatura del entorno. En diversas realizaciones ilustrativas, el circuito de supervisión de batería 120 está configurado para ubicarse dentro de la batería 100/200. Además, en diversas realizaciones ilustrativas, la presencia del circuito de supervisión de batería 120 dentro de la batería 100/200 puede no ser visible o detectable a través de una inspección visual externa de la batería 100/200. En otras realizaciones ilustrativas, el circuito de supervisión de batería 120 está configurado para ubicarse fuera de la batería 100/200, por ejemplo, fijado a una batería 100/200, conectado eléctricamente por hilo a la batería 100/200, y/o configurado para moverse con la batería 100/200 para permanecer conectado eléctricamente a los terminales positivo y negativo de la batería 100/200.
En una realización ilustrativa, el sensor de temperatura 140 puede configurarse para detectar la medición de temperatura en una ubicación sobre, o fuera de, la batería 100/200. La ubicación en la que se toma la medición de temperatura se puede seleccionar de tal modo que la medición de temperatura refleje principalmente la temperatura de la propia batería 100/200 y solo de forma indirecta, secundaria o menos significativa, se vea afectada por monobloques vecinos o por la temperatura del entorno. En una realización ilustrativa, el sensor de temperatura 140 comprende un termopar, un termistor, un circuito integrado de detección de temperatura, y/o similares. En ciertas realizaciones ilustrativas, el sensor de temperatura 140 se integra en la conexión del circuito de supervisión de batería 120 al terminal positivo o negativo de la batería 100/200.
En una realización ilustrativa, el circuito de supervisión de batería 120 comprende una placa de circuito impreso para soportar y acoplar eléctricamente un sensor de voltaje, un sensor de temperatura, un procesador, un medio de almacenamiento, un transceptor, una antena y/u otros componentes adecuados. En otra realización ilustrativa, el circuito de supervisión de batería 120 incluye una carcasa (no mostrada). La carcasa puede hacerse de cualquier material adecuado para proteger la electrónica en el circuito de supervisión de batería 120, por ejemplo, un plástico duradero. La carcasa se puede hacer en cualquier forma o factor de forma adecuado. En una realización ilustrativa, la carcasa del circuito de supervisión de batería 120 está configurada para fijarse externamente o disponerse dentro de la batería 100/200, y puede afianzarse, por ejemplo, a través de adhesivo, material de encapsulación, pernos, tornillos, abrazaderas y/o similares. Además, se puede usar cualquier dispositivo o método de fijación adecuado para mantener el circuito de supervisión de batería 120 en una posición y/u orientación deseada sobre, cerca y/o dentro de la batería 100/200. De esta manera, cuando la batería 100/200 se transporta, se instala, se utiliza, y así sucesivamente, el circuito de supervisión de batería 120 permanece dispuesto de forma segura en la misma y/o acoplado a la misma y, por lo tanto, operativo en conexión con la misma. Por ejemplo, el circuito de supervisión de batería 120 puede no fijarse directamente a la batería 100/200, sino que puede situarse adyacente a la misma de tal modo que se mueva con la batería. Por ejemplo, el circuito de supervisión de batería 120 puede acoplarse al bastidor o cuerpo de una carretilla elevadora industrial que contiene la batería 100/200.
En una realización ilustrativa, el circuito de supervisión de batería 120 comprende además un reloj en tiempo real capaz de mantener el tiempo referenciado a un tiempo normalizado tal como el Tiempo Universal Coordinado (UTC), independiente de cualquier conexión (cableada o inalámbrica) a una norma de tiempo externa, tal como una señal de tiempo accesible a través de una red pública tal como Internet. El reloj está configurado para proporcionar la hora/fecha actual (o un tiempo relativo) al procesador 150. En una realización ilustrativa, el procesador 150 está configurado para recibir la medición de voltaje y de temperatura y para almacenar, en el medio de almacenamiento, los datos de voltaje y de temperatura asociados con el tiempo en el que se detectaron/almacenaron los datos. En una realización ilustrativa, los datos de voltaje, de temperatura y de tiempo pueden almacenarse en un medio de almacenamiento en forma de base de datos, archivo plano, blob de datos binarios, o cualquier otro formato o estructura adecuado. Además, el procesador 150 puede configurarse para almacenar datos adicionales en un medio de almacenamiento en forma de registro. Por ejemplo, el procesador puede registrar cada vez que el voltaje y/o la temperatura cambian en una cantidad establecible. En una realización ilustrativa, el procesador 150 compara los últimos datos medidos con los datos medidos más recientes y registra los datos medidos recientes solo si estos difieren de los últimos datos medidos en al menos esta cantidad establecible. Las comparaciones se pueden hacer en cualquier intervalo adecuado, por ejemplo, cada segundo, cada 5 segundos, cada 10 segundos, cada 30 segundos, cada minuto, cada 10 minutos, y/o similar. El medio de almacenamiento puede ubicarse en el circuito de supervisión de batería 120, o puede ser remoto. El procesador 150 puede configurarse adicionalmente para transmitir (de forma inalámbrica o por conexión cableada) los datos de temperatura/voltaje registrados a un dispositivo remoto para realizar análisis, informes y/o acciones adicionales. En una realización ilustrativa, el dispositivo remoto puede configurarse para empalmar el registro de datos transmitido junto con los registros transmitidos previamente, para formar un registro que es continuo en el tiempo. De esta manera, puede minimizarse el tamaño del registro (y la memoria requerida para almacenar el mismo) en el circuito de supervisión de batería 120. El procesador 150 puede configurarse adicionalmente para recibir instrucciones desde un dispositivo remoto. El procesador 150 también puede configurarse para transmitir datos de tiempo, de temperatura y de voltaje fuera del circuito de supervisión de batería 120 proporcionando los datos en una señal al transceptor 160.
En otra realización ilustrativa, el circuito de supervisión de batería 120 está configurado sin un reloj en tiempo real. En cambio, los datos se muestrean en un intervalo de tiempo acorde controlado por el procesador 150. Cada intervalo se numera secuencialmente con un número de secuencia para identificar el mismo de forma singular. Todos los datos muestreados pueden registrarse; como alternativa, solo se pueden registrar los datos que cambian más de una cantidad establecible. Periódicamente, cuando el circuito de supervisión de batería 120 se conecta a una norma de tiempo, tal como la señal de tiempo de red accesible a través de Internet, el tiempo del procesador se sincroniza con el tiempo real representado por la norma de tiempo. Sin embargo, en ambos casos, el número de secuencia del intervalo durante el cual se muestrearon los datos también se registra con los datos. Esto fija entonces el intervalo de tiempo entre muestras de datos sin necesidad de un reloj en tiempo real en el circuito de supervisión de batería 120. Tras la transmisión del registro de datos a un dispositivo remoto, los intervalos se sincronizan con el dispositivo remoto (descrito adicionalmente en el presente documento), que mantiene el tiempo real (por ejemplo, UTC), por ejemplo, sincronizado a través de una conexión a Internet. Por lo tanto, el dispositivo remoto está configurado para proporcionar tiempo a través de la sincronización con el circuito de supervisión de batería 120 y el procesador 150. Los datos almacenados en el circuito de supervisión de batería 120 o en el dispositivo remoto pueden incluir la cantidad de tiempo acumulativa que un monobloque ha pasado a una temperatura y/o voltaje particular. El procesador 150 también puede configurarse para transmitir datos de tiempo, de temperatura y de voltaje acumulativos desde el circuito de supervisión de batería 120 proporcionando los datos en una señal al transceptor 160.
En una realización ilustrativa, los datos de tiempo, de temperatura y de voltaje de una batería pueden almacenarse en un archivo, base de datos o matriz que, por ejemplo, comprende un rango de voltajes en un eje y un rango de temperaturas en un segundo eje, en donde las celdas de esta tabla están configuradas para incrementar un contador en cada celda para representar la cantidad de tiempo que una batería ha pasado en un estado de voltaje/temperatura particular (es decir, para formar una matriz de historial de funcionamiento de batería). La matriz de historial de funcionamiento de batería se puede almacenar en la memoria del circuito de supervisión de batería 120 y/o en un dispositivo remoto. Por ejemplo, y con una breve referencia a la figura 4C, una matriz de historial de funcionamiento de batería 450 de ejemplo puede comprender las columnas 460, representando cada columna un voltaje particular o un rango de mediciones de voltaje. Por ejemplo, la primera columna puede representar un rango de voltaje de 0 voltios a 1 voltio, la segunda columna puede representar un rango de voltaje de 1 voltio a 9 voltios, la tercera columna puede representar un rango de voltaje de 9 voltios a 10 voltios, y así sucesivamente. La matriz de historial de funcionamiento de batería 450 puede comprender además las filas 470, representando cada fila una temperatura (+/-) o rango de mediciones de temperatura particular. Por ejemplo, la primera fila puede representar una temperatura menor que 10 °C, la segunda fila puede representar un rango de temperatura de 10 °C a 20 °C, la tercera fila puede representar un rango de temperatura de 20 °C a 30 °C, y así sucesivamente. Se puede usar cualquier escala y número de columnas/filas adecuado. En una realización ilustrativa, la matriz de historial de funcionamiento de batería 450 almacena un historial acumulativo de la cantidad de tiempo que la batería ha estado en cada estado de voltaje/temperatura designado. Dicho de otra forma, la matriz de historial de funcionamiento de batería 450 agrega (o correlaciona) la cantidad de tiempo que la batería ha estado en un rango de voltaje/temperatura particular. En particular, un sistema de este tipo es particularmente ventajoso debido a que el tamaño de almacenamiento no aumenta (o aumenta solo una cantidad marginal) independientemente de cuánto tiempo esté registrando datos. La memoria ocupada por la matriz de historial de funcionamiento de batería 450 suele tener el mismo tamaño el primer día en el que comienza a agregar datos de voltaje/temperatura que años más tarde o cerca del final de la vida útil de la batería. Se apreciará que esta técnica reduce, en comparación con las implementaciones que no usan esta técnica, el tamaño de la memoria y la potencia requerida para almacenar estos datos, mejorando de este modo significativamente el funcionamiento del dispositivo informático del circuito de supervisión de batería 120. Además, los datos de voltaje/temperatura de batería pueden transmitirse a un dispositivo remoto de forma periódica. Esto bloquea y desbloquea periódicamente en la práctica los datos y, en relación con las técnicas sin bloqueo y desbloqueo periódico, reduce la potencia requerida para almacenar datos y transmitir datos, reduce el tamaño de la memoria y reduce el tiempo de transmisión de datos.
En una realización ilustrativa, el transceptor 160 puede ser cualquier transmisor y/o receptor adecuado. Por ejemplo, el transceptor 160 puede configurarse para convertir en sentido ascendente la señal para transmitir la señal a través de la antena 170 y/o para recibir una señal desde la antena 170 y convertir en sentido descendente la señal y proporcionar la misma al procesador 150. En una realización ilustrativa, el transceptor 160 y/o la antena 170 pueden configurarse para enviar y recibir de forma inalámbrica señales entre el circuito de supervisión de batería 120 y un dispositivo remoto. La transmisión inalámbrica se puede realizar usando cualquier norma de comunicación adecuada, tal como la comunicación por radiofrecuencia, Wi-Fi, Bluetooth®, Bluetooth de Baja Energía (BLE), Bluetooth de Baja Potencia (IPv6/6LoWPAN), una norma de comunicación de radio celular (2G, 3G, 4G, LTE, 5G, etc.) y/o similares. En una realización ilustrativa, la transmisión inalámbrica se realiza usando señales de corto alcance y de baja potencia, para mantener baja la energía consumida por el circuito de supervisión de batería. En una realización ilustrativa, el procesador 150 está configurado para activarse, comunicarse de forma inalámbrica y volver al estado de reposo siguiendo una programación adecuada para minimizar o reducir el consumo de energía. Esto es deseable para evitar que la supervisión de la batería a través del circuito de supervisión de batería 120 agote prematuramente la batería. Las funciones del circuito de supervisión de batería 120, tales como las funciones de activación/reposo y de bloqueo y desbloqueo periódico de datos, facilitan la detección precisa y la notificación de los datos de temperatura y de voltaje sin agotar la batería 100/200. En diversas realizaciones ilustrativas, el circuito de supervisión de batería 120 es alimentado por la batería dentro de la cual se dispone y/o a la cual se acopla para su supervisión. En otras realizaciones ilustrativas, el circuito de supervisión de batería 120 es alimentado por la red eléctrica u otra fuente de alimentación, por ejemplo, una batería local, un panel solar, una celda de combustible, circuitería de captación de energía de RF inductiva y/o similares.
En algunas realizaciones ilustrativas, el uso de un protocolo de Bluetooth facilita que un único dispositivo remoto reciba y procese una pluralidad de señales correlacionadas con una pluralidad de baterías (cada una equipada con un circuito de supervisión de batería 120), y hacer esto sin interferencia de señal. Esta relación de uno a muchos entre un dispositivo remoto y una pluralidad de baterías, cada una equipada con un circuito de supervisión de batería 120, es una marcada ventaja para la supervisión de baterías en los canales de almacenamiento y de envío.
En una realización ilustrativa, el circuito de supervisión de batería 120 se ubica internamente a la batería. Por ejemplo, el circuito de supervisión de batería 120 puede disponerse dentro de una carcasa de la batería 100. En diversas realizaciones, el circuito de supervisión de batería 120 se ubica internamente a un monobloque o a una batería. El circuito de supervisión de batería 120 puede estar oculto a la vista/ser inaccesible desde el exterior de la batería 100. Esto puede evitar la manipulación indebida por un usuario y, por lo tanto, mejorar la fiabilidad de la notificación realizada. El circuito de supervisión de batería 120 se puede situar justo por debajo de una tapa de la batería 100, cerca de las correas de interconexión (la barra de interconexión de conductores), o similar. De esta manera, la temperatura de un monobloque debido a las celdas electroquímicas y la salida de calor de las correas de interconexión se pueden medir con precisión.
En otra realización ilustrativa, el circuito de supervisión de batería 120 se ubica externamente a la batería. Por ejemplo, el circuito de supervisión de batería 120 se puede fijar al exterior de la batería 100/200. En otro ejemplo, el circuito de supervisión de batería 120 se ubica cerca de la batería 100/200, con el sensor de voltaje 130 cableado a los terminales positivo y negativo de la batería 100/200. En otra realización ilustrativa, el circuito de supervisión de batería 120 se puede conectar a la batería 100/200 para moverse con la batería 100/200. Por ejemplo, si el circuito de supervisión de batería 120 se conecta al bastidor de un vehículo y la batería 100/200 se conecta al bastidor del vehículo, ambos se moverán conjuntamente, y los sensores de supervisión de voltaje y de temperatura 130 y 140 pueden continuar realizando sus funciones apropiadas mientras el vehículo se mueve.
En una realización ilustrativa, el sensor de temperatura 140 puede configurarse para detectar una temperatura de uno de los terminales de un monobloque. En otra realización ilustrativa, el sensor de temperatura 140 puede configurarse para medir la temperatura en una ubicación o espacio entre dos monobloques en una batería, la temperatura del aire en una batería que contiene múltiples monobloques, la temperatura en una ubicación dispuesta generalmente en el medio de una pared de un monobloque y/o similar. De esta manera, la temperatura detectada por el circuito de supervisión de batería 120 puede ser más representativa de la temperatura de la batería 100/200 y/o de las celdas electroquímicas en la misma. En algunas realizaciones ilustrativas, el sensor de temperatura 140 puede ubicarse sobre y/o acoplarse directamente a la placa de circuito impreso del circuito de supervisión de batería 120. Además, el sensor de temperatura 140 puede ubicarse en cualquier ubicación adecuada dentro de un monobloque o una batería para detectar una temperatura asociada con el monobloque o la batería. Como alternativa, el sensor de temperatura 140 puede ubicarse en cualquier ubicación adecuada fuera de un monobloque o una batería para detectar una temperatura asociada con el monobloque o la batería.
Por lo tanto, con referencia a la figura 3, un método 300 ilustrativo para supervisar una batería 100/200 que comprende al menos una celda electroquímica comprende: detectar un voltaje de la batería 100/200 con un sensor de voltaje 130 cableado a los terminales de batería (la etapa 302), y registrar el voltaje y el tiempo en el que se detectó el voltaje en un medio de almacenamiento (la etapa 304); detectar una temperatura asociada con la batería 100/200 con un sensor de temperatura 140 dispuesto dentro de y/o sobre la batería 100/200 (la etapa 306), y registrar la temperatura y el tiempo en el que se detectó la temperatura en el medio de almacenamiento (la etapa 308); y transmitir de forma cableada o inalámbrica los datos de voltaje, de temperatura y de tiempo registrados en el medio de almacenamiento a un dispositivo remoto (la etapa 310). Los datos de voltaje, de temperatura y de tiempo, junto con otros datos relevantes, pueden evaluarse, analizarse, procesarse y/o utilizarse como entrada a diversas aplicaciones, recursos y/o sistemas informáticos (la etapa 312). En un método ilustrativo, el sensor de voltaje 130, el sensor de temperatura 140 y el medio de almacenamiento se ubican dentro de la batería 100 en un circuito de supervisión de batería 120. En otro método ilustrativo, el sensor de voltaje 130, el sensor de temperatura 140 y el medio de almacenamiento se ubican fuera de la batería 100/200 en un circuito de supervisión de batería 120. Además, el método 300 puede comprender emprender diversas acciones en respuesta a los datos de voltaje, de temperatura y/o de tiempo (la etapa 314), por ejemplo, cargar una batería, descargar una batería, sacar una batería de un almacén, reemplazar una batería por una batería nueva, y/o similares.
Con referencia a continuación a las figuras 4A y 4B, en una realización ilustrativa, el circuito de supervisión de batería 120 está configurado para comunicar datos con un dispositivo remoto. El dispositivo remoto puede configurarse para recibir datos desde una pluralidad de baterías, estando equipada cada batería con un circuito de supervisión de batería 120. Por ejemplo, el dispositivo remoto puede recibir datos desde unas baterías 100 individuales, conectada cada una a un circuito de supervisión de batería 120. Y, en otra realización ilustrativa, el dispositivo remoto puede recibir datos desde unas baterías 200 individuales, conectada cada batería 200 a un circuito de supervisión de batería 120.
Se divulga un sistema 400 de ejemplo para recolectar y usar datos asociados con cada batería 100/200. En general, el dispositivo remoto es un dispositivo electrónico que no es físicamente parte de la batería 100/200 o del circuito de supervisión de batería 120. El sistema 400 puede comprender una porción local 410 y/o una porción remota 420. La porción local 410 comprende componentes ubicados relativamente cerca de la batería o baterías 100/200. "Relativamente cerca", en una realización ilustrativa, significa dentro del alcance de las señales inalámbricas de la antena del circuito de supervisión de batería. En otra realización de ejemplo, "relativamente cerca" significa dentro del alcance de Bluetooth, dentro del mismo armario, dentro de la misma sala, y similares. La porción local 410 puede comprender, por ejemplo, una o más baterías 100/200, un circuito de supervisión de batería 120 y, opcionalmente, un dispositivo remoto ubicado localmente 414 ubicado en la porción local 410. Además, la porción local puede comprender, por ejemplo, una pasarela. La pasarela puede configurarse para recibir datos desde cada batería 100/200. La pasarela también puede configurarse para transmitir instrucciones a cada batería 100/200. En una realización de ejemplo, la pasarela comprende una antena para una transmisión/recepción inalámbrica en la pasarela y/o para comunicarse con un dispositivo remoto ubicado localmente 414. El dispositivo remoto ubicado localmente 414, en una realización ilustrativa, es un teléfono inteligente, una tableta u otro dispositivo móvil electrónico. En otra realización ilustrativa, el dispositivo remoto ubicado localmente 414 es un ordenador, una red, un servidor o similar. En una realización ilustrativa adicional, el dispositivo remoto ubicado localmente 414 es un sistema electrónico de a bordo de un vehículo. Lo que es más, en algunas realizaciones, la pasarela puede funcionar como el dispositivo remoto ubicado localmente 414. Las comunicaciones ilustrativas, por ejemplo, entre la pasarela y el dispositivo remoto ubicado localmente 414, pueden realizarse a través de cualquier enfoque cableado o inalámbrico adecuado, por ejemplo, a través de un protocolo de Bluetooth.
En algunas realizaciones ilustrativas, el dispositivo remoto no se ubica en la porción local 410, sino que se ubica en la porción remota 420. La porción remota 420 puede comprender cualquier sistema de extremo posterior adecuado. Por ejemplo, el dispositivo remoto en la porción remota 420 puede comprender un ordenador 424 (por ejemplo, un ordenador de escritorio, un ordenador portátil, un servidor, un dispositivo móvil, o cualquier dispositivo adecuado para usar o procesar los datos como se describe en el presente documento). La porción remota puede comprender además servicios de computación y/o de almacenamiento basados en la nube, recursos informáticos bajo demanda, o cualquier componente similar adecuado. Por lo tanto, el dispositivo remoto, en diversas realizaciones ilustrativas, puede ser un ordenador 424, un servidor, un sistema de extremo posterior, un escritorio, un sistema en la nube, o similar.
En una realización ilustrativa, el circuito de supervisión de batería 120 puede configurarse para comunicar datos directamente entre el circuito de supervisión de batería 120 y el dispositivo remoto ubicado localmente 414. En una realización ilustrativa, la comunicación entre el circuito de supervisión de batería 120 y el dispositivo remoto ubicado localmente 414 puede ser una transmisión inalámbrica, tal como a través de una transmisión de Bluetooth. Además, se puede usar cualquier protocolo inalámbrico adecuado. En algunas realizaciones en las que el circuito de supervisión de batería 120 es externo a la batería 100/200, la comunicación puede ser por hilo, por ejemplo, por cable de Ethernet, cable de USB, par trenzado y/o cualquier otro hilo adecuado y un protocolo de comunicación cableada correspondiente.
En una realización ilustrativa, el circuito de supervisión de batería 120 comprende además un módem celular para comunicarse a través de una red celular 418 y otras redes, tales como Internet, con el dispositivo remoto. Por ejemplo, se pueden compartir datos con el ordenador 424 o con el dispositivo remoto ubicado localmente 414 a través de la red celular 418. Por lo tanto, el circuito de supervisión de batería 120 puede configurarse para enviar datos de temperatura y de voltaje al dispositivo remoto y recibir comunicaciones desde el dispositivo remoto, a través de la red celular 418 a otras redes, tales como Internet, para su distribución en cualquier parte del mundo conectado a Internet.
En diversas realizaciones ilustrativas, los datos de la porción local 410 se comunican a la porción remota 420. Por ejemplo, los datos y/o instrucciones desde el circuito de supervisión de batería 120 pueden comunicarse a un dispositivo remoto en la porción remota 420. En una realización ilustrativa, el dispositivo remoto ubicado localmente 414 puede comunicar datos y/o instrucciones con el ordenador 424 en la porción remota 420. En una realización ilustrativa, estas comunicaciones se envían a través de Internet. Las comunicaciones pueden asegurarse y/o cifrarse, según se desee, para preservar la seguridad de las mismas.
En una realización ilustrativa, estas comunicaciones pueden enviarse usando cualquier protocolo de comunicación adecuado, por ejemplo, a través de TCP/IP, WiFi, a través de ethernet, Wi-Fi, radio celular, o similares. En una realización ilustrativa, el dispositivo remoto ubicado localmente 414 se conecta a través de una red local mediante un hilo a Internet y, por lo tanto, a cualquier dispositivo remoto ubicado remotamente deseado. En otra realización ilustrativa, el dispositivo remoto ubicado localmente 414 se conecta a través de una red celular, por ejemplo, la red celular 418, a Internet y, por lo tanto, a cualquier dispositivo remoto ubicado remotamente deseado.
En una realización ilustrativa, estos datos pueden recibirse en un servidor, recibirse en un ordenador 424, almacenarse en un sistema de almacenamiento basado en la nube, en servidores, en bases de datos, o similares. En una realización ilustrativa, estos datos pueden ser procesados por el circuito de supervisión de batería 120, el dispositivo remoto ubicado localmente 414, el ordenador 424 y/o cualquier dispositivo remoto adecuado. Por lo tanto, se apreciará que el procesamiento y el análisis descritos como que tienen lugar en el circuito de supervisión de batería 120 también pueden tener lugar total o parcialmente en el circuito de supervisión de batería 120, el dispositivo remoto ubicado localmente 414, el ordenador 424 y/o cualquier otro dispositivo remoto.
La porción remota 420 puede configurarse, por ejemplo, para mostrar, procesar, utilizar o emprender acciones en respuesta a, información con respecto a muchas baterías 100/200 que están dispersas geográficamente unas con respecto a otras y/o que incluyen diversos o diferentes tipos, grupos y/o conjuntos de las baterías 100/200. La porción remota 420 puede mostrar información acerca de, o basándose en, temperatura y/o voltaje de batería individual específico. Por lo tanto, el sistema puede supervisar un gran grupo de baterías 100/200 ubicadas a grandes distancias una de otra, pero haciéndolo a un nivel de batería individual.
El dispositivo de la porción remota 420 puede conectarse en red de tal modo que sea accesible desde cualquier parte del mundo. Los usuarios pueden recibir credenciales de acceso para permitir su acceso, solo a datos pertinentes, a baterías propiedad de u operadas por los mismos. En algunas realizaciones, el control de acceso se puede proporcionar asignando un número de serie al dispositivo remoto y proporcionando este número de forma confidencial al propietario u operador de la batería para que inicie sesión con el mismo.
Los datos de voltaje, de temperatura y de tiempo almacenados en un sistema basado en la nube pueden presentarse en diversas pantallas para transmitir información acerca del estado de una batería, su condición, su(s) requisito(s) operativo(s), condiciones inusuales o anómalas, y/o similares. En una realización, los datos desde una batería o grupo de baterías pueden analizarse para proporcionar información adicional, o pueden correlacionarse con datos desde otras baterías, grupos de baterías, o condiciones exógenas para proporcionar información adicional.
Los sistemas y métodos divulgados en el presente documento proporcionan un medio económico para supervisar el desempeño y el estado de baterías ubicadas en cualquier lugar del mundo conectado a Internet o a la radio celular. Debido a que los circuitos de supervisión de batería 120 dependen solo de datos de voltaje, de temperatura y de tiempo para realizar (o habilitar la ejecución de) estas funciones, el coste es significativamente menor que el de diversos sistemas de la técnica anterior que también deben supervisar corriente de batería. Además, la ejecución de cálculos y análisis en un dispositivo remoto, que es capaz de recibir datos de voltaje, de temperatura y de tiempo desde una pluralidad de circuitos de supervisión conectados a una pluralidad de baterías, en lugar de realizar estas funciones en cada batería en la pluralidad de baterías, minimiza el coste por batería de supervisar una batería cualquiera, analizar su desempeño y estado, y mostrar los resultados de tales análisis. Esto permite una supervisión eficaz de las baterías, críticas para diversas operaciones, pero hasta la fecha no supervisadas debido a que no se disponía de un sistema de supervisión remoto eficaz y/o a que el coste de supervisar las baterías localmente y de recopilar datos manualmente era prohibitivo. Los sistemas de ejemplo permiten la supervisión remota agregada de baterías en aplicaciones de ejemplo tales como fuerza motriz industrial (carretillas elevadoras, elevadores de tijera, tractores, bombas y luces, etc.), vehículos eléctricos de baja velocidad (vehículos eléctricos de barrio, carros de golf eléctricos, bicicletas eléctricas, escúteres, monopatines, etc.), fuentes de alimentación de respaldo de energía de la red eléctrica (ordenadores, iluminación de emergencia y cargas críticas ubicadas remotamente), aplicaciones marinas (baterías de arranque de motores, fuentes de alimentación de a bordo), aplicaciones automotrices y/u otras aplicaciones de ejemplo (por ejemplo, baterías de arranque de motor, energía a bordo de camiones de carretera y vehículos recreativos, y similares). Esta supervisión remota agregada de baterías semejantes y/o dispares en aplicaciones semejantes y/o dispares permite el análisis del desempeño y el estado de la batería (por ejemplo, estado de carga de la batería, tiempo de reserva de la batería, modo de funcionamiento de la batería, condiciones térmicas adversas, y así sucesivamente), que no era posible hasta la fecha. Usando datos de voltaje y de temperatura simultáneos, datos de voltaje y de temperatura almacenados, y/o parámetros específicos de la aplicación y de batería (pero excluyendo datos con respecto a la corriente de la batería 100/200), los cambios a corto plazo en el voltaje y/o la temperatura, los cambios a más largo plazo en el voltaje y/o la temperatura, y los umbrales para el voltaje y/o la temperatura pueden usarse individualmente o en combinación para llevar a cabo análisis ilustrativos, tal como en el circuito de supervisión de batería 120, el dispositivo remoto ubicado localmente 414, el ordenador 424 y/o cualquier dispositivo adecuado. Los resultados de estos análisis, y las acciones emprendidas en respuesta a los mismos, pueden aumentar el desempeño de la batería, mejore la seguridad de la batería y reducir los costes operativos de la batería.
Aunque muchas de las realizaciones en el presente documento se han centrado en una(s) celda(s) electroquímica(s) que son celdas electroquímicas de tipo plomo-ácido, en otras realizaciones, las celdas electroquímicas pueden ser de diversas químicas, incluyendo, pero sin limitación, litio, níquel, cadmio, sodio y zinc. En tales realizaciones, el circuito de supervisión de batería y/o el dispositivo remoto pueden configurarse para realizar cálculos y análisis pertinentes a esa química de batería específica.
En algunas realizaciones de ejemplo, a través de la aplicación de los principios de la presente divulgación, las baterías atípicas pueden ser identificadas, y pueden ser proporcionados avisos o alertas, por el circuito de supervisión de batería 120 y/o el dispositivo remoto, para hacer que se tomen medidas para mantener y asegurar las baterías. Las baterías 100/200 pueden ser hechas por diferentes fabricantes, hacerse usando diferentes tipos de construcción o diferentes tipos de celdas. Sin embargo, en donde múltiples baterías 100/200 se construyen de manera similar y están situadas en condiciones del entorno similares, el sistema puede configurarse para identificar baterías atípicas, por ejemplo, baterías que están devolviendo datos de temperatura y/o de voltaje diferentes y/o sospechosos. Estos datos atípicos se pueden usar para identificar baterías que fallan o para identificar condiciones locales (alta carga o similares) y para proporcionar alertas o avisos para mantener y asegurar tales baterías. De forma similar, las baterías 100/200 en aplicaciones dispares o de fabricantes dispares se pueden comparar para determinar qué tipos de batería y/o productos de fabricantes presentan el mejor desempeño en cualquier aplicación particular.
En una realización ilustrativa, el circuito de supervisión de batería 120 y/o el dispositivo remoto pueden configurarse para analizar los datos y emprender acciones, enviar notificaciones y tomar determinaciones basándose en los datos. El circuito de supervisión de batería 120 y/o el dispositivo remoto pueden configurarse para mostrar una temperatura actual para cada batería 100/200 y/o un voltaje actual para cada batería 100/200. Además, esta información se puede mostrar con las mediciones individuales agrupadas por rangos de temperatura o de voltaje, por ejemplo, para hacer que se tomen medidas de mantenimiento y de seguridad proporcionando notificaciones de baterías que están fuera de un(os) rango(s) predeterminado(s) o que están cerca de estar fuera de tal rango.
Además, el circuito de supervisión de batería 120 y/o el dispositivo remoto pueden mostrar la ubicación física de cada batería 100/200 (según sea determinado por el circuito de supervisión de batería 120) para proporcionar una gestión de inventario de las baterías o para asegurar las baterías. En una realización ilustrativa, la información de ubicación física es determinada por el circuito de supervisión de batería 120 usando una red celular. Como alternativa, esta información puede ser proporcionada por el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) a través de un receptor de GPS instalado en el circuito de supervisión de batería 120. Esta información de ubicación se puede almacenar con los datos de voltaje, de temperatura y de tiempo. En otra realización ilustrativa, los datos de ubicación se comparten de forma inalámbrica con el dispositivo remoto, y el dispositivo remoto está configurado para almacenar los datos de ubicación. Los datos de ubicación pueden almacenarse junto con el tiempo, para crear un historial de desplazamiento (historial de ubicaciones) para el monobloque que refleje en dónde ha estado el monobloque o la batería a lo largo del tiempo.
Además, el dispositivo remoto se puede configurar para crear y/o enviar notificaciones basándose en los datos. Por ejemplo, se puede mostrar una notificación si, basándose en el análisis en el circuito de supervisión de batería y/o el dispositivo remoto, un monobloque específico tiene sobrevoltaje, la notificación puede identificar el monobloque específico que tiene sobrevoltaje y el sistema puede hacer que se tomen medidas de mantenimiento. Las notificaciones pueden enviarse a través de cualquier sistema o medio adecuado, por ejemplo, a través de correo electrónico, mensaje de SMS, llamada telefónica, aviso dentro de la aplicación, o similar.
En una realización ilustrativa, en donde el circuito de supervisión de batería 120 se ha dispuesto dentro de (o se ha acoplado externamente) y se ha conectado a una batería 100/200, el sistema proporciona servicios de inventario y de mantenimiento para la batería 100/200. Por ejemplo, el sistema puede configurarse para detectar la presencia de un monobloque o batería en almacenamiento o en tránsito, sin tocar el monobloque ni la batería. El circuito de supervisión de batería 120 se puede configurar, en una realización ilustrativa, para el seguimiento de inventario en un almacén. En una realización ilustrativa, el circuito de supervisión de batería 120 transmite datos de ubicación al dispositivo remoto ubicado localmente 414 y/o a un dispositivo remoto ubicado remotamente y a un sistema de extremo posterior configurados para identificar cuándo una batería específica 100/200 ha salido del almacén o camión, por ejemplo, inesperadamente. Esto puede detectarse, por ejemplo, cuando el circuito de supervisión de batería 120 asociado con la batería 100/200 deja de comunicar datos de voltaje y/o de temperatura con el dispositivo remoto ubicado localmente 414 y/o con el sistema de extremo posterior, cuando la ubicación de la batería deja de estar en donde está señalada en una base de datos de ubicaciones, o cuando la conexión cableada entre el monobloque o la batería y el circuito de supervisión de batería 120 se corta de otro modo. El sistema de extremo posterior remoto está configurado, en una realización ilustrativa, para desencadenar una alerta de que una batería puede haber sido robada. El sistema de extremo posterior remoto puede configurarse para desencadenar una alerta de que una batería está en proceso de ser robada, por ejemplo, a medida que monobloques sucesivos en una batería detienen (o pierden) la comunicación o dejan de notificar información de voltaje y de temperatura. En una realización ilustrativa, un sistema de extremo posterior remoto se puede configurar para identificar si la batería 100/200 sale de un almacén inesperadamente y, en ese caso, para enviar una alarma, alerta o notificación. En otra realización en la que el circuito de supervisión de batería 120 se comunica a través de una red celular con un dispositivo remoto, se puede rastrear la ubicación real de la batería y generar una notificación si la batería se desplaza fuera de un área geo-cercada predefinida. Estas diversas realizaciones de detección de robo y de seguimiento de inventario son singulares en comparación con los enfoques anteriores, por ejemplo, debido a que pueden tener lugar a una distancia mayor que la consulta de tipo RFID de objetos individuales y, por lo tanto, pueden reflejar la presencia de objetos que no son fácilmente observables (por ejemplo, inventario apilado en múltiples capas sobre estantes o palés) en donde la RFID no sería capaz de proporcionar una funcionalidad similar.
En algunas realizaciones ilustrativas, el dispositivo remoto (por ejemplo, el dispositivo remoto ubicado localmente 414) está configurado para recibir remotamente datos con respecto al voltaje y la temperatura de cada batería 100/200. En una realización ilustrativa, el dispositivo remoto está configurado para recibir remotamente datos de voltaje, de temperatura y de tiempo desde cada circuito de supervisión de batería 120 asociado con cada batería 100/200 de una pluralidad de baterías. Estas baterías pueden, por ejemplo, estar inactivas o no operativas. Por ejemplo, puede que estas baterías aún no se hayan instalado en una aplicación, conectado a una carga, o puesto en servicio. El sistema puede configurarse para determinar qué baterías necesitan recarga. Estas baterías pueden estar, o no, contenidas en un embalaje de envío. Sin embargo, debido a que los datos se reciben y a que la determinación se hace remotamente, las baterías embaladas no necesitan ser desembaladas para recibir estos datos o para tomar la determinación. Siempre que el circuito de supervisión de batería 120 se disponga dentro de (o se acople externamente a) y se conecte a estas baterías, estas baterías pueden ubicarse en un almacén, en una instalación de almacenamiento, en un estante, o en un palé, pero los datos pueden recibirse, y la determinación tomarse, sin desembalar, desapilar, tocar o mover ninguna de la pluralidad de baterías. Estas baterías pueden incluso estar en tránsito, como en un camión o en un contenedor de envío, y los datos pueden recibirse, y la determinación tomarse, durante tal tránsito. Después de esto, en un momento apropiado, por ejemplo, tras desembalar un palé, la batería o baterías que necesitan recarga puede(n) identificarse y cargarse.
En una realización ilustrativa adicional, el proceso de "comprobar" una batería puede describirse en el presente documento como recibir datos de voltaje y datos de temperatura (y potencialmente, datos de tiempo) asociados con una batería, y presentar información a un usuario basándose en estos datos, en donde la información presentada es útil para hacer una determinación o evaluación acerca de la batería. En una realización ilustrativa, el dispositivo remoto está configurado para "comprobar" remotamente cada batería 100/200 de una pluralidad de baterías equipadas con un circuito de supervisión de batería 120. En esta realización ilustrativa, el dispositivo remoto puede recibir señales inalámbricas desde cada una de la pluralidad de baterías 100/200 y comprobar el voltaje y la temperatura de cada batería 100/200. Por lo tanto, en estas realizaciones ilustrativas, el dispositivo remoto se puede usar para interrogar rápidamente a un palé de baterías que están esperando su envío para determinar si es necesario recargar alguna batería, cuánto tiempo transcurrirá hasta que sea necesario recargar una batería particular, o si algún problema de estado es evidente en una batería particular, todo ello sin desembalar o tocar de otro modo el palé de baterías. Esta comprobación se puede realizar, por ejemplo, sin escanear, hacer ping, mover o interrogar individualmente el embalaje o las baterías, sino más bien basándose en el circuito de supervisión de batería 120 asociado con cada batería 100/200 que informa de forma inalámbrica los datos al dispositivo remoto (por ejemplo, 414/424).
En una realización ilustrativa, la batería 100/200 está configurada para identificarse a sí misma electrónicamente. Por ejemplo, la batería 100/200 puede configurarse para comunicar un identificador electrónico singular (número de serie singular, o similar) desde el circuito de supervisión de batería 120 al dispositivo remoto, la red celular 418 o el dispositivo remoto ubicado localmente 414. Este número de serie puede correlacionarse con un identificador de batería visible (por ejemplo, una etiqueta, un código de barras, un código QR, un número de serie o similar) visible sobre la parte exterior de la batería, o electrónicamente visible por medio de un lector capaz de identificar una única batería en un grupo de baterías. Por lo tanto, el sistema 400 puede configurarse para asociar datos de batería desde una batería específica con un identificador singular de esa batería específica. Además, durante la instalación de un monobloque, por ejemplo, la batería 100, en una batería 200, un instalador puede introducir, en una base de datos asociada con el sistema 400, información diversa acerca del monobloque, por ejemplo, posición relativa (por ejemplo, qué batería, qué cadena, qué posición en un estante, la orientación de un armario, etc.). Se puede introducir información similar en una base de datos con respecto a una batería 100/200.
Por lo tanto, si los datos indican una batería de interés (por ejemplo, una que presenta un desempeño inferior al promedio, con calentamiento excesivo, descargada, etc.), esa batería particular se puede singularizar para cualquier acción apropiada. Dicho de otra manera, un usuario puede recibir información acerca de una batería específica (identificada por el identificador electrónico singular), e ir directamente a esa batería (identificada por el identificador de batería visible) para atender cualquier necesidad que pueda tener la misma (realizar un "mantenimiento"). Por ejemplo, este mantenimiento puede incluir retirar del servicio la batería identificada, reparar la batería identificada, cargar la batería identificada, etc. En una realización ilustrativa específica, una batería 100/200 se puede señalar como que necesita ser recargada, un empleado del almacén podría escanear las baterías en los estantes del almacén (por ejemplo, escaneando un código QR en cada batería 100/200) para encontrar la batería de interés y, entonces, recargar la misma. En otra realización ilustrativa, a medida que las baterías se mueven para su envío, y el embalaje que contiene la batería se mueve a lo largo de un transportador, más allá de un lector, el dispositivo remoto ubicado localmente 414 se puede configurar para recuperar los datos de esa batería específica, incluyendo el identificador electrónico singular, voltaje y temperatura, y alertar si es necesario emprender alguna acción con respecto al mismo (por ejemplo, si es necesario recargar la batería antes del envío).
En una realización ilustrativa, el propio circuito de supervisión de batería 120, el dispositivo remoto y/o cualquier dispositivo de almacenamiento adecuado se pueden configurar para almacenar el historial de funcionamiento de batería de la batería 100/200 individual durante más de una fase de la vida útil de la batería. En una realización ilustrativa, se puede registrar el historial de la batería. En una realización ilustrativa, la batería puede registrar adicionalmente datos después de que esta se integre en un producto o se ponga en servicio (sola o en una batería). La batería puede registrar datos después de ser retirada, reutilizada en una aplicación de segunda vida y/o hasta que finalmente sea reciclada o desechada.
Aunque a veces se describe en el presente documento como el almacenamiento de estos datos en el circuito de supervisión de batería 120, en una realización ilustrativa específica, los datos históricos se almacenan remotamente desde el circuito de supervisión de batería 120. Por ejemplo, los datos descritos en el presente documento se pueden almacenar en una o más bases de datos remotamente al circuito de supervisión de batería 120 (por ejemplo, en una oferta de almacenamiento basada en la nube, en un servidor de extremo posterior, en la pasarela y/o en uno o más dispositivos remotos).
El sistema 400 puede configurarse para almacenar, durante uno o más de los períodos de tiempo mencionados anteriormente, el historial de cómo se ha hecho funcionar la batería, las condiciones del entorno en las que se ha hecho funcionar, y/o la sociedad que ha mantenido con otras baterías, según se pueda determinar basándose en los datos almacenados durante estos períodos de tiempo. Por ejemplo, el dispositivo remoto puede configurarse para almacenar la identidad de otras baterías que estaban asociadas eléctricamente con la batería 100/200, tal como si dos baterías se usaran conjuntamente en una aplicación. Esta información de sociedad compartida puede basarse en el identificador electrónico singular descrito anteriormente y en datos que identifican en dónde (geográficamente) está ubicada la batería. El dispositivo remoto puede almacenar adicionalmente cuándo las baterías compartieron un funcionamiento particular.
Esta información histórica, y los análisis que se realizan usando la misma, pueden basarse únicamente en los datos de voltaje, de temperatura y de tiempo. Dicho de otra manera, no se utilizan datos actuales. Como se usa en el presente documento, "tiempo" puede incluir la fecha, la hora, el minuto y/o el segundo de una medición de voltaje/temperatura. En otra realización ilustrativa, "tiempo" puede significar la cantidad de tiempo durante la cual existió la condición de voltaje/temperatura. En particular, el historial no se basa en datos derivados de las corrientes de carga y descarga asociadas con la(s) batería(s). Esto es particularmente significativo debido a que sería muy prohibitivo conectar e incluir un sensor para medir la corriente para todos y cada uno de los monobloques, y el tiempo asociado en el que se detectó cada uno desde la batería individual, en donde hay un gran número de monobloques.
En diversas realizaciones ilustrativas, el sistema 400 (y/o componentes del mismo) puede estar en comunicación con un sistema de gestión de batería (BMS) externo acoplado a una o más baterías 100/200, por ejemplo, a través de una red común, tal como Internet. El sistema 400 puede comunicar información con respecto a una o más baterías 100/200 al BMS y el BMS puede emprender acciones en respuesta a ello, por ejemplo, controlando o modificando la corriente que entra en y/o que sale de una o más baterías 100/200, para proteger las baterías 100/200.
En una realización ilustrativa, a diferencia de las soluciones anteriores, el sistema 400 está configurado para almacenar datos de voltaje simultáneos y/o de temperatura simultáneos relativos a baterías dispersas geográficamente. Esta es una mejora significativa con respecto a las soluciones pasadas en las que no hay datos de voltaje simultáneos y/o de temperatura simultáneos disponibles en múltiples monobloques o baterías ubicados en diferentes ubicaciones y funcionando en diferentes condiciones. Por lo tanto, en la realización ilustrativa, se usan datos de voltaje y de temperatura históricos para evaluar la condición de los monobloques o baterías y/o hacer predicciones y comparaciones de la condición futura del monobloque o batería. Por ejemplo, el sistema puede configurarse para realizar evaluaciones basándose en la comparación de los datos entre los diversos monobloques en una batería 200. Por ejemplo, los datos almacenados pueden indicar el número de veces que un monobloque ha realizado una excursión fuera de rango (sobrecarga, sobrevoltaje, exceso de temperatura, etc.), cuando tal cosa tuvo lugar, durante cuánto tiempo persistió, y así sucesivamente.
A modo de contraste, se observa que el circuito de supervisión de batería 120 puede ubicarse internamente al monobloque o dentro del monobloque. En una realización ilustrativa, el circuito de supervisión de batería 120 se ubica de tal modo que no puede verse/ser accesible desde el exterior de la batería 100. En otro ejemplo, el circuito de supervisión de batería 120 se ubica dentro de la batería 100 en una ubicación que facilita la medición de una temperatura interna de la batería 100. Por ejemplo, el circuito de supervisión de batería 120 puede medir la temperatura entremedias de dos o más monobloques, la temperatura de la cubierta exterior de un monobloque, o la temperatura del aire en una batería que contiene múltiples monobloques. En otras realizaciones ilustrativas, el circuito de supervisión de batería 120 puede ubicarse externamente al monobloque o sobre el monobloque. En una realización ilustrativa, el circuito de supervisión de batería 120 se ubica de tal modo que es visible/accesible desde el exterior de la batería 100.
Con referencia a continuación a la figura 4D, en diversas realizaciones ilustrativas, una batería o baterías 100/200 que tienen un circuito de supervisión de batería 120 dispuesto en las mismas (o acoplado externamente a las mismas) pueden acoplarse a una carga y/o a una fuente de alimentación. Por ejemplo, la batería 100/200 se puede acoplar a un vehículo para proporcionar energía eléctrica para la fuerza motriz. Adicionalmente y/o como alternativa, la batería 100/200 se puede acoplar a un panel solar para proporcionar una corriente de carga para la batería 100/200. Además, en diversas aplicaciones, la batería 100/200 puede acoplarse a una red eléctrica. Se apreciará que la naturaleza y el número de sistemas y/o componentes a los que se acopla la batería 100/200 pueden afectar a los enfoques deseados para supervisar la batería 100/200, por ejemplo, a través de la aplicación de diversos métodos, algoritmos y/o técnicas como se describe en el presente documento. Lo que es más, en diversas aplicaciones y métodos divulgados en el presente documento, la batería 100/200 no se acopla a ninguna carga externa o a una fuente de carga, sino que está desconectado (por ejemplo, cuando se encuentra almacenado en un almacén).
Por ejemplo, diversos sistemas y métodos pueden utilizar información específica de las características de la batería 100/200 y/o de la aplicación específica en la que está funcionando la batería 100/200. Por ejemplo, la batería 100/200 y las características específicas de la aplicación pueden incluir la fecha de fabricación, la capacidad de la batería y parámetros de funcionamiento recomendados, tales como los límites de voltaje y de temperatura. En una realización de ejemplo, las características específicas de la batería y de la aplicación pueden ser la química de la batería 100/200, por ejemplo, plomo-ácido de fibra de vidrio absorbente, plomo-ácido de electrolito gelificado, plomo-ácido inundado, óxido de litio y manganeso, óxido de litio y cobalto, fosfato de hierro y litio, litio, níquel, manganeso y cobalto, litio, cobalto y aluminio, níquel y zinc, zinc y aire, níquel-hidruro metálico, níquel y cadmio, y/o similares.
En una realización de ejemplo, las características específicas de la batería pueden ser el fabricante de la batería, número de modelo, capacidad de batería en amperios-hora (Ah), voltaje nominal, voltaje de flotación, estado de carga frente a voltaje de circuito abierto, estado de carga, voltaje en la carga y/o voltaje ecualizado, y así sucesivamente. Además, las características pueden ser cualquier característica específica adecuada de la batería 100/200.
En diversas realizaciones ilustrativas, las características específicas de la aplicación pueden identificar la aplicación como una estación base de radio celular, una carretilla elevadora eléctrica, una bicicleta eléctrica, y/o similares. Más en general, las características específicas de la aplicación pueden distinguir entre aplicaciones acopladas a la red eléctrica y aplicaciones móviles.
En diversas realizaciones de ejemplo, la información que caracteriza la batería 100/200 se puede introducir: tecleando a mano la información: en un programa de software que se ejecuta en un dispositivo móvil, en una interfaz web presentada por un servidor a un ordenador o dispositivo móvil, o cualquier otro método de entrada de datos manual adecuado. En otras realizaciones de ejemplo, la información que caracteriza la batería 100/200 se puede seleccionar de un menú o lista de comprobación (por ejemplo, seleccionando de un menú el proveedor o modelo de una batería). En otras realizaciones de ejemplo, la información se puede recibir escaneando un código QR en la batería. En otras realizaciones de ejemplo, la información que caracteriza la batería 100/200 se puede almacenar en una o más bases de datos (por ejemplo, al proporcionar los usuarios un identificador que enlaza con una base de datos que almacena esta información). Por ejemplo, bases de datos tales como las bases de datos del Departamento de Vehículos Motorizados, de fabricantes de baterías y de OEM, bases de datos de flotas y otras bases de datos adecuadas pueden tener parámetros y otra información útil para caracterizar la aplicación de una batería o baterías 100/200. Además, las características pueden ser cualquier característica específica de la aplicación adecuada.
En una realización de ejemplo, si la batería 100/200 está configurada con un circuito de supervisión de batería 120 dentro de la misma o acoplado externamente a la misma, la batería y las características específicas de la aplicación se pueden programar en la circuitería (por ejemplo, en una tabla de parámetros de batería). En este caso, estas características para cada batería 100/200 se desplazan con la batería 100/200 y se puede acceder a las mismas mediante cualquier sistema adecuado que realice el análisis descrito en el presente documento. En otra realización de ejemplo, la batería y las características específicas de la aplicación se pueden almacenar remotamente a la batería 100/200, por ejemplo, en el dispositivo remoto. Además, puede usarse cualquier método adecuado para recibir información que caracterice la batería 100/200. En una realización de ejemplo, la información se puede almacenar en un dispositivo móvil, en un dispositivo de recopilación de datos (por ejemplo, una pasarela), o en la nube. Además, los sistemas y métodos ilustrativos pueden configurarse adicionalmente para recibir, almacenar y utilizar características específicas relacionadas con un cargador de batería (por ejemplo, el fabricante del cargador, el modelo, la salida de corriente, el algoritmo de carga, y/o similares).
Los diversos componentes de sistema analizados en el presente documento pueden incluir uno o más de los siguientes: un servidor anfitrión u otros sistemas informáticos que incluyen un procesador para procesar datos digitales; una memoria acoplada al procesador para almacenar datos digitales; un digitalizador de entrada acoplado al procesador para introducir datos digitales; un programa de aplicación almacenado en la memoria y accesible por el procesador para dirigir el procesamiento de datos digitales por el procesador; un dispositivo de visualización acoplado al procesador y la memoria para visualizar información derivada de datos digitales procesados por el procesador; y una pluralidad de bases de datos. Diversas bases de datos usadas en el presente documento pueden incluir: datos de temperatura, datos de tiempo, datos de voltaje, datos de ubicación de batería, datos de identificador de batería y/o datos semejantes útiles en el funcionamiento del sistema. Como apreciarán los expertos en la materia, un ordenador puede incluir un sistema operativo (por ejemplo, Windows, ofrecido por Microsoft Corporation, MacOS y/o iOS, ofrecidos por Apple Computer, Linux, Unix y/o similares), así como diversos controladores y software de soporte convencionales habitualmente asociados con ordenadores.
El presente sistema o cierta(s) parte(s) o función(es) del mismo pueden implementarse usando hardware, software, o una combinación de los mismos, y pueden implementarse en uno o más sistemas informáticos u otros sistemas de procesamiento. Sin embargo, a menudo se hacía referencia a las manipulaciones realizadas por realizaciones en términos, tales como emparejar o seleccionar, que se asocian comúnmente con operaciones mentales realizadas por un operador humano. No hay necesidad de tal capacidad por parte de un operador humano, ni ello es deseable en la mayoría de los casos, en ninguna de las operaciones descritas en el presente documento. Más bien, las operaciones pueden ser operaciones de máquina, o cualquiera de las operaciones puede realizarse o potenciarse mediante inteligencia artificial (IA) o aprendizaje automático. Las máquinas útiles para realizar ciertos algoritmos de diversas realizaciones incluyen ordenadores digitales de propósito general o dispositivos similares.
De hecho, en diversas realizaciones, las realizaciones están dirigidas hacia uno o más sistemas informáticos capaces de realizar la funcionalidad descrita en el presente documento. El sistema informático incluye uno o más procesadores, tales como un procesador para gestionar monobloques. El procesador se conecta a una infraestructura de comunicación (por ejemplo, un bus de comunicaciones, una barra cruzada o una red). Se describen diversas realizaciones de software en términos de este sistema informático. Después de leer la presente descripción, será evidente para los expertos en la o las técnicas relevantes cómo implementar diversas realizaciones usando otras arquitecturas y/o sistemas informáticos. Un sistema informático puede incluir una interfaz de visualización que reenvía gráficas, texto y otros datos desde la infraestructura de comunicación (o desde una memoria intermedia de tramas no mostrada) para su visualización en una unidad de visualización.
Un sistema informático también incluye una memoria principal, tal como, por ejemplo, una memoria de acceso aleatorio (RAM), y también puede incluir una memoria secundaria o unidades de disco duro (no giratorias) en memoria. La memoria secundaria puede incluir, por ejemplo, una unidad de disco duro y/o una unidad de almacenamiento extraíble, que representa una unidad de disco, una unidad de cinta magnética, una unidad de disco óptico, etc. La unidad de almacenamiento extraíble lee desde y/o escribe en una unidad de almacenamiento extraíble de una forma bien conocida. La unidad de almacenamiento extraíble representa un disco, una cinta magnética, un disco óptico, una memoria de estado sólido, etc., que es leído por, y en el que escribe, la unidad de almacenamiento extraíble. Como se apreciará, la unidad de almacenamiento extraíble incluye un medio de almacenamiento utilizable por ordenador que tiene, almacenado en el mismo, software y/o datos informáticos.
En diversas realizaciones, la memoria secundaria puede incluir otros dispositivos similares para permitir que se carguen programas informáticos u otras instrucciones en el sistema informático. Tales dispositivos pueden incluir, por ejemplo, una unidad de almacenamiento extraíble y una interfaz. Los ejemplos de tales cosas pueden incluir un cartucho de programa y una interfaz de cartucho (tal como la hallada en dispositivos de videojuegos), un chip de memoria extraíble (tal como una memoria de solo lectura programable y borrable (EPROM) o una memoria de solo lectura programable (PROM)) y el conector asociado, y otras unidades de almacenamiento extraíbles e interfaces, que permiten transferir software y datos desde la unidad de almacenamiento extraíble a un sistema informático.
Un sistema informático también puede incluir una interfaz de comunicaciones. La interfaz de comunicaciones permite transferir software y datos entre un sistema informático y unos dispositivos externos. Los ejemplos de interfaz de comunicaciones pueden incluir un módem, una interfaz de red (tal como una tarjeta Ethernet), un puerto de comunicaciones, una ranura y una tarjeta de la Asociación Internacional de Tarjetas de Memoria para Ordenadores Personales (PCMCIA), etc. Software y datos transferidos a través de la interfaz de comunicaciones pueden estar en forma de señales, que pueden ser electrónicas, electromagnéticas, ópticas u otras señales capaces de ser recibidas por una interfaz de comunicaciones. Estas señales se proporcionan a una interfaz de comunicaciones a través de una trayectoria de comunicaciones (por ejemplo, un canal). Este canal porta señales y puede implementarse usando hilo, cable, fibra óptica, una línea telefónica, un enlace celular, un enlace de radiofrecuencia (RF), canales de comunicación inalámbricos y de otro tipo.
Las expresiones "medio de programa informático" y "medio utilizable por ordenador" y "medio legible por ordenador" se usan para referirse, en general, a medios tales como una unidad de almacenamiento extraíble y un disco duro. Estos productos de programa informático proporcionan software a un sistema informático.
Los programas informáticos (también denominados lógica de control informático) se almacenan en una memoria principal y/o en una memoria secundaria. Los programas informáticos también pueden recibirse a través de una interfaz de comunicaciones. Tales programas informáticos, cuando se ejecutan, habilitan que el sistema informático realice ciertas características como se analiza en el presente documento. En particular, los programas informáticos, cuando se ejecutan, habilitan que el procesador realice ciertas características de diversas realizaciones. En consecuencia, tales programas informáticos representan controladores del sistema informático.
En diversas realizaciones, el software puede almacenarse en un producto de programa informático y cargarse en el sistema informático usando una unidad de almacenamiento extraíble, una unidad de disco duro o una interfaz de comunicaciones. La lógica de control (software), cuando es ejecutada por el procesador, hace que el procesador realice las funciones de diversas realizaciones como se describe en el presente documento. En diversas realizaciones, se pueden utilizar componentes de hardware, tales como circuitos integrados específicos de la aplicación (ASIC), en lugar de una lógica de control basada en software. La implementación de una máquina de estado de hardware con el fin de realizar las funciones descritas en el presente documento será evidente para los expertos en la(s) técnica(s) relevante(s).
Un cliente web incluye cualquier dispositivo (por ejemplo, un ordenador personal) que se comunique a través de cualquier red, por ejemplo, tal como los analizados en el presente documento. Tales aplicaciones de navegación comprenden software de navegación por Internet instalado dentro de una unidad informática o un sistema para realizar transacciones y/o comunicaciones en línea. Estas unidades o sistemas informáticos pueden adoptar la forma de un ordenador o un conjunto de ordenadores, aunque se pueden usar otros tipos de unidades o sistemas informáticos, incluyendo portátiles, ultraportátiles, tabletas, ordenadores de mano, asistentes personales digitales, descodificadores de salón, estaciones de trabajo, servidores informáticos, ordenadores centrales, miniordenadores, servidores de PC, ordenadores ubicuos, conjuntos de red de ordenadores, ordenadores personales, quioscos, terminales, dispositivos y/o terminales de punto de venta (POS), televisores o cualquier otro dispositivo capaz de recibir datos a través de una red. Un cliente web puede ejecutar Internet Explorer o Edge, ofrecidos por Microsoft Corporation, Chrome, ofrecido por Google, Safari, ofrecido por Apple Computer, o cualquier otro de los innumerables paquetes de software disponibles para acceder a Internet.
Los profesionales apreciarán que un cliente web puede estar, o no, en contacto directo con un servidor de aplicaciones. Por ejemplo, un cliente web puede acceder a los servicios de un servidor de aplicaciones a través de otro servidor y/o componente de hardware, que puede tener una conexión directa o indirecta a un servidor de Internet. Por ejemplo, un cliente web puede comunicarse con un servidor de aplicaciones a través de un equilibrador de carga. En diversas realizaciones, el acceso es a través de una red o Internet a través de un paquete de software de navegador web disponible comercialmente.
Un cliente web puede implementar protocolos de seguridad tales como Capa de Conexiones Segura (SSL) y Seguridad de Capa de Transporte (TLS). Un cliente web puede implementar varios protocolos de capa de aplicación, incluyendo http, https, ftp y sftp. Además, en diversas realizaciones, componentes, módulos y/o motores de un sistema de ejemplo pueden implementarse como microaplicaciones o micro-apps. Las microaplicaciones normalmente se implantan en el contexto de un sistema operativo móvil, incluyendo, por ejemplo, iOS, ofrecido por Apple Computer, Android, ofrecido por Google, Windows Mobile, ofrecido por Microsoft Corporation, y similares. La microaplicación se puede configurar para aprovechar los recursos del sistema operativo más grande y el hardware asociado a través de un conjunto de reglas predeterminadas que rigen las operaciones de diversos sistemas operativos y recursos de hardware. Por ejemplo, cuando una microaplicación desea comunicarse con un dispositivo o red que no sea el dispositivo móvil o el sistema operativo móvil, la microaplicación puede aprovechar el protocolo de comunicación del sistema operativo y el hardware de dispositivo asociado según las reglas predeterminadas del sistema operativo móvil. Además, cuando la microaplicación desee una entrada de un usuario, la microaplicación puede configurarse para solicitar una respuesta desde el sistema operativo que supervisa diversos componentes de hardware y, entonces, comunica una entrada detectada desde el hardware a la microaplicación.
Como se usa en el presente documento, un "identificador" puede ser cualquier identificador adecuado que identifique de manera singular un elemento, por ejemplo, una batería 100/200. Por ejemplo, el identificador puede ser un identificador globalmente singular.
Como se usa en el presente documento, el término "red" incluye cualquier nube, sistema de computación en la nube o sistema o método de comunicaciones electrónicas que incorpore componentes de hardware y/o de software. La comunicación entre las partes puede lograrse a través de cualquier canal de comunicación adecuado, tal como, por ejemplo, una red telefónica, una extranet, una intranet, Internet, un dispositivo de punto de interacción (dispositivo de punto de venta, un teléfono inteligente, un teléfono celular, un quiosco, etc.), comunicaciones en línea, comunicaciones por satélite, comunicaciones fuera de línea, comunicaciones inalámbricas, comunicaciones por transpondedor, una red de área local (LAN), una red de área extensa (WAN), una red privada virtual (VPN), dispositivos en red o vinculados, un teclado, un ratón y/o cualquier modalidad de entrada de datos o de comunicación adecuada. Además, aunque el sistema se describe frecuentemente en el presente documento como implementado con protocolos de comunicaciones de TCP/IP, el sistema también se puede implementar usando IPX, APPLE®talk, IP-6, NetBIOS®, OSI, cualquier protocolo de tunelización (por ejemplo, IPsec, SSH), o cualquier número de protocolos existentes o futuros. Si la red tiene la naturaleza de una red pública, tal como Internet, puede ser ventajoso suponer que la red es insegura y que está abierta a escuchas clandestinas. Información específica relacionada con los protocolos, las normas y el software de aplicación utilizados en conexión con Internet es generalmente conocida por los expertos en la materia y, en este sentido, no es necesario que se detalle en el presente documento. Véanse, por ejemplo, Dilip Naik, Internet Standards and Protocols (1998); JAVA® 2 Complete, diversos autores, (Sybex 1999); Deborah Ray y Eric Ray, Mastering HTML 4.0 (1997); y Loshin, TCP/IP Clearly Explained (1997) y David Gourley y Brian Totty, Ht Tp , The Definitive Guide (2002), cuyos contenidos se incorporan por la presente por referencia (excepto en lo que respecta a cualquier renuncia o rechazo de la materia objeto, y excepto en la medida en la que el material incorporado no sea coherente con la divulgación expresa en el presente documento, en cuyo caso prevalece la redacción en esta divulgación). Los diversos componentes del sistema pueden acoplarse adecuadamente, de forma independiente, separada o colectiva, a la red a través de enlaces de datos.
La "nube" o "computación en la nube" incluye un modelo para habilitar un acceso de red conveniente bajo demanda a una agrupación compartida de recursos informáticos configurables (por ejemplo, redes, servidores, almacenamiento, aplicaciones y servicios) que se pueden aprovisionar y liberar rápidamente con un mínimo esfuerzo de gestión o interacción con proveedores de servicios. La computación en la nube puede incluir computación independiente de la ubicación, de modo que servidores compartidos proporcionan recursos, software y datos a ordenadores y a otros dispositivos bajo demanda. Para obtener más información con respecto a la computación en la nube, véase la definición del NIST (Instituto Nacional de Normas y Tecnología) para la computación en la nube, disponible en https://doi.org/10.6028/NIST.SP.800-145 (visitada por última vez en julio de 2018), que se incorpora por la presente por referencia en su totalidad.
Como se usa en el presente documento, "transmitir" puede incluir el envío de datos electrónicos desde un componente del sistema a otro a través de una conexión de red. Adicionalmente, como se usa en el presente documento, "datos" puede incluir información inclusiva tal como órdenes, consultas, archivos, datos para el almacenamiento, y similares, en forma digital o de cualquier otra forma.
El sistema contempla usos en asociación con servicios web, computación de servicios públicos, computación ubicua e individualizada, soluciones de seguridad e identidad, computación autónoma, computación en la nube, computación de productos básicos, soluciones de movilidad e inalámbricas, código abierto, biometría, computación en red y/o computación en malla.
Cualquier base de datos analizada en el presente documento puede incluir configuraciones de base de datos de tipo relacional, jerárquico, gráfico, de cadena de bloques, de estructura orientada a objetos y/o cualquier otra. Los productos de bases de datos comunes que se pueden usar para implementar las bases de datos incluyen DB2 de IBM® (Armonk, Nueva York), diversos productos de base de datos disponibles de ORACLE® Corporation (Redwood Shores, California), MICROSOFT® Access® o MICROSOFT® SQL Server® de MICROSOFT® Corporation (Redmond, Washington), MySQL de MySQL AB (Upsala, Suecia), MongoDB®, Redis®, Apache Cassandra®, HBase de APACHE®, MapR-DB, o cualquier otro producto de base de datos adecuado. Además, las bases de datos pueden organizarse de cualquier manera adecuada, por ejemplo, como tablas de datos o tablas de consulta. Cada registro puede ser un único archivo, una serie de archivos, una serie enlazada de campos de datos o cualquier otra estructura de datos.
Cualquier base de datos analizada en el presente documento puede comprender un libro mayor distribuido mantenido por una pluralidad de dispositivos informáticos (por ejemplo, nodos) a través de una red entre pares. Cada dispositivo informático mantiene una copia y/o copia parcial del libro mayor distribuido y se comunica con otros uno o más dispositivos informáticos en la red para validar y escribir datos en el libro mayor distribuido. El libro mayor distribuido puede usar características y funcionalidades de la tecnología de cadena de bloques, incluyendo, por ejemplo, validación basada en el consenso, inmutabilidad y bloques de datos encadenados criptográficamente. La cadena de bloques puede comprender un libro mayor de bloques interconectados que contienen datos. La cadena de bloques puede proporcionar una seguridad potenciada debido a que cada bloque puede contener transacciones individuales y los resultados de cualquier ejecutable de cadena de bloques. Cada bloque puede vincularse al bloque previo y puede incluir una indicación de tiempo. Los bloques pueden vincularse debido a que cada bloque puede incluir el código de troceo del bloque anterior en la cadena de bloques. Los bloques enlazados forman una cadena, con solo un bloque sucesivo al que se le permite vincularse a otro bloque predecesor para una única cadena. Las bifurcaciones pueden ser posibles cuando se establecen cadenas divergentes a partir de una cadena de bloques previamente uniforme, aunque normalmente solo una de las cadenas divergentes se mantendrá como la cadena de consenso. En diversas realizaciones, la cadena de bloques puede implementar contratos inteligentes que imponen flujos de trabajo de datos de manera descentralizada. El sistema también puede incluir aplicaciones implantadas en dispositivos de usuario tales como, por ejemplo, ordenadores, tabletas, teléfonos inteligentes, dispositivos de Internet de las cosas (dispositivos "de IoT"), etc. Las aplicaciones pueden comunicarse con la cadena de bloques (por ejemplo, directamente o a través de un nodo de la cadena de bloques) para transmitir y recuperar datos. En diversas realizaciones, un consorcio u organización rectora puede controlar el acceso a los datos almacenados en la cadena de bloques. El registro con la(s) organización(es) de gestión puede habilitar la participación en la red de cadena de bloques.
Las transferencias de datos realizadas a través del sistema basado en cadena de bloques pueden propagarse a los pares conectados dentro de la red de cadena de bloques dentro de una duración que puede ser determinada por el tiempo de creación del bloque de la tecnología de cadena de bloques específica implementada. El sistema también ofrece un aumento en la seguridad, al menos en parte, debido a la naturaleza relativamente inmutable de los datos que se almacenan en la cadena de bloques, reduciendo la probabilidad manipular indebidamente diversas entradas y salidas de datos. Además, el sistema también puede ofrecer un aumento en la seguridad de los datos al realizar procesos criptográficos sobre los datos antes de almacenar los datos en la cadena de bloques. Por lo tanto, al transmitir, almacenar y acceder a datos usando el sistema descrito en el presente documento, se mejora la seguridad de los datos, lo que disminuye el riesgo de que el ordenador o la red se vean comprometidos.
En diversas realizaciones, el sistema también puede reducir los errores de sincronización de base de datos al proporcionar una estructura de datos común, mejorando de este modo al menos parcialmente la integridad de los datos almacenados. El sistema también ofrece una fiabilidad y tolerancia a errores aumentada en comparación con las bases de datos tradicionales (por ejemplo, bases de datos relacionales, bases de datos distribuidas, etc.) debido a que cada nodo trabaja con una copia completa de los datos almacenados, reduciendo de este modo, al menos parcialmente, el tiempo de inactividad debido a fallos de hardware e indisponibilidades de red localizadas. El sistema también puede aumentar la fiabilidad de las transferencias de datos en un entorno de red que tenga pares fiables y no fiables, debido a que cada nodo transmite mensajes a todos los pares conectados y, debido a que cada bloque comprende un enlace a un bloque previo, un nodo puede detectar rápidamente un bloque faltante y propagar una solicitud del bloque faltante a los otros nodos en la red de la cadena de bloques.
El dispositivo remoto puede configurarse para determinar el modo de funcionamiento de la batería basándose en los datos de voltaje y en datos de modo de funcionamiento históricos de la batería, junto con información de desencadenamiento y de confirmación almacenada correspondiente a los diversos modos. Comprender el modo de funcionamiento de la batería es útil para establecer el estado de carga de la batería, rastrear la intensidad del funcionamiento de la batería y el equipo que esta está alimentando, o cualquiera de múltiples otros usos.
La presente divulgación proporciona una forma novedosa para determinar el modo de funcionamiento de una batería, por ejemplo, usando solo el voltaje de la batería en funcionamiento. Convencionalmente, el modo de funcionamiento de las baterías se determina basándose en las mediciones actuales o presentes de la batería. Sin embargo, los sistemas y métodos novedosos presentados en el presente documento proporcionan una forma de determinar el modo de funcionamiento sin el uso de corriente de batería. Más bien, el modo de funcionamiento se determina en el presente documento usando solo voltaje de batería. Esto simplifica y minimiza el coste del hardware para la recopilación de datos y minimiza la cantidad de datos que debe ser procesada por el circuito de supervisión de batería. Aunque la detección del modo de funcionamiento se analizará en términos de una batería, debe apreciarse que el modo de funcionamiento puede determinarse de manera similar para un único monobloque así como para una pluralidad de monobloques que están eléctricamente conectados en serie o en paralelo. En una realización de ejemplo, el modo de funcionamiento puede incluir cualquiera de los siguientes modos: Reposo, Carga, Flotación, Descarga, Ecualización y Arranque.
El Modo de Reposo indica que la batería está desconectada de cualquier fuente de alimentación, fuente de energía o cualquier carga. Por ejemplo, una batería que está desconectada del voltaje de red eléctrica y de cualquier carga está en el Modo de Reposo. Asimismo, una batería que está almacenada en un almacén o durante el envío está en el Modo de Reposo. El Modo de Reposo se puede caracterizar como un modo en el que la batería no está en el Modo de Carga ni en el Modo de Descarga. En el Modo de Reposo, dV/dt puede ser casi igual a cero (por ejemplo, < 1 mV/1000 s).
El Modo de Carga indica que la batería se está cargando. Esto puede tener lugar, por ejemplo, cuando se restablece la energía de la red eléctrica a una batería en una aplicación de reserva y esta comienza a recibir energía desde la red eléctrica, o cuando un motor está funcionando en una aplicación automotriz y la batería de arranque está recibiendo energía desde un alternador, o cuando una batería de fuerza motriz industrial se enchufa físicamente a su cargador para restablecer su energía después de su uso. La carga se puede caracterizar por un incremento escalonado (por ejemplo, > 200 mV) en Vpdave.
El Modo de Flotación indica que la batería está conectada a una fuente de alimentación, tal como a una red eléctrica y/o a una carga, pero ha alcanzado la carga completa. Esto puede tener lugar, por ejemplo, cuando una batería en una aplicación de reserva está cargada completamente y la red eléctrica está proporcionando toda la energía necesitada por la carga. En otro ejemplo, un modo de flotación puede tener lugar cuando una batería de automóvil, previamente en el Modo de Carga, queda completamente cargada y la corriente restante desde el alternador del motor no esté aumentando la energía almacenada de la batería. El modo flotante puede caracterizarse por que dVpDAVE/dt se aproxime a cero (por ejemplo, < 20 mV/1000 s). En el Modo de Flotación, un voltaje de dominio de energía puede permanecer a un valor constante. Inevitablemente, se puede entrar en el Modo de Flotación después de un período de funcionamiento en el Modo de Carga.
El Modo de Descarga indica que la batería está suministrando energía a una carga. Por ejemplo, el Modo de Descarga puede tener lugar cuando se pierde la energía de la red eléctrica y se requiere una batería de energía de reserva para proporcionar energía a la carga, o cuando se proporciona energía de la red eléctrica pero proporciona electricidad insuficiente para alimentar la carga. Puede tener lugar un modo de descarga, por ejemplo, cuando se pierde la alimentación principal y se usa una batería para alimentar un dispositivo. El Modo de Descarga puede caracterizarse por una disminución escalonada (por ejemplo, V) en Vpdave. Los algoritmos de mantenimiento y de compensación de temperatura de rectificador pueden, en la práctica, crear disminuciones de voltaje que pueden diferenciarse del inicio del Modo de Descarga.
El Modo de Ecualización es un modo diseñado específicamente en el que una pluralidad de monobloques que componen una batería se sobrecargan deliberadamente para asegurar que todos los monobloques de la pluralidad de monobloques que componen la batería presenten carga completa. El Modo de Ecualización se implementa por diversos medios, dependiendo de la química de la batería. En algunas realizaciones, para las baterías de plomo-ácido, una batería, previamente en el Modo de Flotación, puede aumentar el voltaje de su fuente de alimentación conectada durante un período de tiempo para sobrecargar la batería, asegurando que todos los monobloques que componen la batería hayan alcanzado la carga completa. El Modo de Ecualización puede tener lugar cuando la batería está en el Modo de Carga y el voltaje de carga aumenta durante un período de tiempo para sobrecargar e igualar los voltajes en múltiples baterías. El Modo de Ecualización se puede caracterizar por un voltaje de dominio de energía que es mayor que un voltaje de flotación durante un período de tiempo sostenido. El retorno al Modo de Carga o al Modo de Flotación no debe confundirse con una transición al Modo de Descarga.
El Modo de Arranque solo es aplicable a las baterías que funcionan en aplicaciones de arranque de motor. En esta aplicación, una batería puede estar en el Modo de Arranque mientras suministra la alta potencia necesaria para arrancar y poner en marcha el motor.
A una batería solo le es posible realizar transiciones específicas entre modos de funcionamiento. Por ejemplo, El Modo de Flotación no se puede alcanzar desde un modo de funcionamiento que no sea el Modo de Carga o el Modo de Ecualización, debido a que, en primer lugar, la batería se debe cargar completamente antes de que la energía procedente de la fuente de energía deje de contribuir a la energía almacenada del dominio de energía. Por razones similares, la batería no puede realizar una transición desde el Modo de Descarga al Modo de Ecualización. La Tabla A a continuación detalla las posibles transiciones entre modos de funcionamiento para una batería.
Tabla A
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En esta Tabla A, una "X" indica que es posible una transición desde el modo de funcionamiento de la fila correspondiente al modo de funcionamiento de la columna correspondiente. Una "O" indica que tal transición no es posible. La determinación del modo de funcionamiento de una batería usando solo datos de voltaje (sin datos acerca de la corriente) puede no ser posible usando solo una instantánea de datos; una determinación como esta del modo de funcionamiento puede basarse además en un historial del voltaje (por ejemplo, un suceso de desencadenamiento que se confirma a lo largo del tiempo).
En algunas realizaciones, un dispositivo remoto (ubicado localmente o ubicado remotamente), o incluso un procesador ubicado en un circuito de supervisión, puede configurarse para determinar el modo de funcionamiento, que está en uso en ese momento, identificando un suceso de desencadenamiento y observando entonces el cambio en el voltaje de la batería a lo largo de un período de tiempo específico para confirmar a qué modo de funcionamiento ha realizado una transición la batería. La transición a cada modo de funcionamiento puede indicarse mediante ciertas características de voltaje que se usan para determinar en qué modo está funcionando actualmente el dominio de energía. En algunas realizaciones, el modo de funcionamiento puede determinarse para una batería usando el voltaje desde un único monobloque. En algunas realizaciones, el modo de funcionamiento puede determinarse para una batería usando el promedio o la suma de los voltajes desde múltiples monobloques, ya se conecte en serie, en paralelo, o en una combinación de serie y paralelo. En algunas realizaciones, el modo de funcionamiento puede determinarse para una batería usando un promedio o una suma de voltajes de cualquier subconjunto de monobloques dentro de una batería que tiene múltiples monobloques. En algunas realizaciones, el modo de funcionamiento puede determinarse para una batería de energía usando un promedio o una suma de voltajes de todos los monobloques en una batería que tiene múltiples monobloques. En algunas realizaciones en las que se usan datos de voltaje de múltiples monobloques (por ejemplo, según sea recopilado por múltiples circuitos de supervisión de batería), los datos recopilados pueden alinearse en el tiempo dentro de una cantidad de tiempo predeterminada con signo positivo o negativo, tal como 1 segundo.
Las transiciones entre modos de funcionamiento se detectan inicialmente mediante un cambio en el voltaje (que puede denominarse "desencadenamiento") mientras se funciona en un modo de funcionamiento específico. Los desencadenamientos pueden definirse por un cambio en el voltaje, tanto en magnitud como en dirección, a lo largo de un período de tiempo predeterminado. En algunas realizaciones, el período de tiempo puede ser de treinta segundos. En algunas realizaciones, el período de tiempo puede ser de veinte segundos. En algunas realizaciones, el período de tiempo puede ser de diez segundos. Debe apreciarse que el período de tiempo puede ser de cualquier duración que permita la observación de la aparición de un desencadenamiento. Los cambios de voltaje que cumplan con los criterios de desencadenamiento se pueden almacenar como un suceso de desencadenamiento, o bien como un aumento o bien como una disminución en el voltaje que cumpla con los criterios como un suceso de desencadenamiento. No puede considerarse que ningún cambio de voltaje que no cumpla con el umbral de magnitud de cambio de voltaje dentro del criterio de duración de tiempo de cambio sea un cambio en el modo de funcionamiento y no puede evaluarse adicionalmente como un cambio en el modo de funcionamiento. La magnitud del cambio de voltaje requerido para provocar un suceso de desencadenamiento se puede ajustar a escala cuando múltiples monobloques en serie son supervisados por un procesador o dispositivo remoto.
Al tener los datos de voltaje y los datos de modo de funcionamiento históricos de la batería, los desencadenamientos se pueden usar para determinar a qué modo de funcionamiento está realizando una transición la batería. Por ejemplo, los datos de modo de funcionamiento históricos pueden indicar que la batería está actualmente en el Modo de Carga y el suceso de desencadenamiento puede indicar una disminución en el voltaje que indica que la batería está terminando de estar en el Modo de Carga, TVc . Como otro ejemplo, los datos de modo de funcionamiento históricos pueden indicar que la batería está actualmente en el Modo de Descarga y el suceso de desencadenamiento puede indicar un aumento en el voltaje que indica que la batería está terminando de estar en el Modo de Descarga, TVd. Como otro ejemplo, los datos de modo de funcionamiento históricos pueden indicar que la batería está actualmente en el Modo de Reposo y el suceso de desencadenamiento puede indicar cualquier cambio en el voltaje que indica que la batería está terminando de estar en el Modo de Reposo, TVr. Como otro ejemplo, los datos de modo de funcionamiento históricos pueden indicar que la batería está actualmente en el Modo de Flotación y el suceso de desencadenamiento puede indicar una disminución en el voltaje que indica que la batería está terminando de estar en el Modo de Flotación, TVf . Como otro ejemplo, los datos de modo de funcionamiento históricos pueden indicar que la batería está actualmente en el Modo de Ecualización y el suceso de desencadenamiento puede indicar una disminución en el voltaje que indica que la batería está terminando de estar en el Modo de Ecualización TVe . Estos ejemplos no caracterizan la transición de la batería a o fuera de ningún modo de funcionamiento específico. Estas transiciones tienen características singulares que se abordarán en una descripción y realizaciones separadas.
Los desencadenamientos se pueden usar, junto con el modo de funcionamiento histórico y los voltajes detectados, para determinar y/o confirmar si la batería puede haber cambiado de modo de funcionamiento. Este cambio puede ser a una diversidad de otros modos de funcionamiento, como se ilustra en la tabla A. Por lo tanto, el modo real al que ha realizado una transición la batería, de haber alguno, puede confirmarse observando el cambio en el voltaje a lo largo de un período de tiempo más largo que comienza en el momento inicial del desencadenamiento. Tal tiempo de confirmación puede incluirse en la información de desencadenamiento almacenada en una memoria. Por ejemplo, el período de tiempo puede ser de un minuto. Como otro ejemplo, el período de tiempo puede ser de dos minutos. Como otro ejemplo, el período de tiempo puede ser de cuatro minutos. Debe apreciarse que el período de tiempo puede ser de cualquier duración que permita la observación de la aparición de una confirmación. Este voltaje de confirmación indica entonces a qué modo de funcionamiento ha realizado una transición el monobloque o la batería, como se define a continuación:
CVcd = Confirmar el cambio de Modo de Funcionamiento de Carga a Descarga
CVrc = Confirmar el cambio de Modo de funcionamiento de Carga a Reposo
CVdc = Confirmar el cambio de Modo de Funcionamiento de Descarga a Carga
CVdr = Confirmar el cambio de Modo de Funcionamiento de Descarga a Reposo
CVdf = Confirmar el cambio de Modo de Funcionamiento de Flotación a Descarga
CVfr = Confirmar el cambio de Modo de Funcionamiento de Flotación a Reposo
CVed = Confirmar el cambio de Modo de Funcionamiento de Ecualización a Descarga
CVer = Confirmar el cambio de Modo de Funcionamiento de Ecualización a Reposo
CVrc = Confirmar el cambio de Modo de Funcionamiento de Reposo a Carga
CVrd = Confirmar el cambio de Modo de Funcionamiento de Reposo a Descarga
Valores ilustrativos para el voltaje de desencadenamiento de transición y el voltaje de confirmación subsiguiente (por ejemplo, información de desencadenamiento) para un único monobloque de 12 voltios se pueden ver a continuación en la Tabla B:
Tabla B
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La Tabla B proporciona información de desencadenamiento ilustrativa para los cambios de modo, incluyendo voltaje de desencadenamiento y voltaje de confirmación. Por ejemplo, si la batería estaba previamente en el Modo de Carga, el voltaje de desencadenamiento de transición para entrar en el Modo de Reposo es de 200 mV y el voltaje de confirmación (CVc r ) es de 400 mV después de 4 minutos. Toda esta información puede considerarse información de desencadenamiento.
La transición desde el Modo de Carga al Modo de Flotación, del Modo de Flotación al Modo de Ecualización y del Modo de Ecualización al Modo de Flotación pueden ser excepciones al método de suceso de desencadenamiento y de confirmación para determinar el modo de funcionamiento. El cambio del Modo de Carga al Modo de Flotación tiene lugar cuando la batería alcanza la carga completa. Esta transición no es detectable usando únicamente un desencadenamiento basándose en un cambio en el voltaje. El tiempo para alcanzar la carga completa y la transición al modo de flotación depende del voltaje usado para alcanzar la carga completa (Vto c), la corriente máxima disponible desde el sistema de carga, la temperatura y el estado de carga (SOC) de la batería al inicio del Modo de Carga. En algunas realizaciones, el SOC al final del Modo de Descarga (la transición al Modo de Carga) se puede determinar usando el voltaje al final de la descarga Veod como se calcula en la Ecuación 1 a continuación.
Ecuación 1: SOCeod — Veoda4 x EXPd4 + Veoda3 x EXPd3 - Veoda2 x EXPd2 Veod x EXPdi - EXPdo
En la Ecuación 1, EXPd4 , EXPd3, EXPd2 , EXPd1 y EXPd0 son parámetros derivados de la química de batería específica supervisada. En algunas realizaciones, la transición al Modo de Flotación puede determinarse basándose en el cálculo de una cantidad de tiempo entre la transición fuera del Modo de Descarga y al Modo de Carga, y la transición desde el Modo de Carga al Modo de Flotación, basándose en el SOC al final del Modo de Descarga. Usando el valor de SOC al final de la descarga de la Ecuación 1 anterior, el tiempo desde la transición fuera del Modo de Descarga y al Modo de Carga a la transición desde el Modo de Carga al Modo de Flotación se puede determinar usando la Ecuación 2 a continuación.
Ecuación 2: tFTRANS - EXPct2 x SOCeodA2 EXPc t1 x SOCeod + EXPcto
En la Ecuación 2, EXPct2, EXPcT-iy EXPcto pueden ser proporcionados por una Lista de Parámetros de Batería programada en el circuito de supervisión de batería o en el dispositivo remoto.
En algunas realizaciones, se estima que el tiempo para alcanzar una carga completa es un valor para el caso más desfavorable del tiempo hasta el Modo de Flotación después de que la batería haya alcanzado Vtoc, y es fijo para todas las operaciones de batería. En la tabla B, un Vtoc de ejemplo es de 13,6 voltios y el tiempo estimado hasta el Modo de Flotación es de 4 horas desde el tiempo en el que se alcanza Vtoc durante el Modo de Carga.
En algunas realizaciones, una transición desde el Modo de Flotación al Modo de Ecualización puede ser determinada por que el voltaje de la fuente de alimentación cargue la batería a un nivel de voltaje característico de la ecualización y que permanezca por encima de ese nivel durante un período de tiempo. En el ejemplo de la Tabla B, esto puede corresponder a 4 minutos. De forma similar, la transición desde el Modo de Ecualización al Modo de Flotación puede ser determinada por que el voltaje de la batería caiga por debajo de un nivel característico de ecualización y que permanezca por debajo de ese nivel durante un período de tiempo. De nuevo, en el ejemplo de la Tabla B, esta cantidad de tiempo puede ser de 4 minutos.
En algunas realizaciones, el modo de funcionamiento inicial de la batería puede determinarse supervisando el voltaje de batería en busca de un aumento de voltaje mayor que el desencadenamiento del Modo de Carga, o una disminución de voltaje mayor que el desencadenamiento del Modo de descarga. Entonces se puede supervisar el voltaje para las condiciones de confirmación para el Modo de Carga o el Modo de Descarga, respectivamente, para determinar el modo de funcionamiento actual.
En algunas realizaciones, el voltaje de batería se puede supervisar en busca de una transición al Modo de Ecualización, que depende solo de que el voltaje alcance un nivel umbral durante un período de tiempo establecido. Por ejemplo, usando los parámetros de la Tabla B, el modo de funcionamiento inicial puede determinarse esperando hasta que el voltaje de batería sea mayor que 14,0 voltios durante 4 minutos.
En algunas realizaciones, es posible que el cálculo del modo de funcionamiento sea incorrecto y que el modo determinado quede atascado en un estado inapropiado. En tales realizaciones, se puede incorporar un reinicio en la determinación del modo de funcionamiento. En algunas realizaciones, el modo de funcionamiento puede restablecerse al Modo de Flotación cuando la lectura de voltaje es mayor que o igual a un voltaje predeterminado, tal como 13,45 V, durante una cantidad de tiempo predeterminada, tal como 12 horas continuas. Como un ejemplo, el modo de funcionamiento puede restablecerse al Modo de Flotación cuando la lectura de voltaje es mayor que o igual a 13,45 V durante 10 horas continuas. Como otro ejemplo, el modo de funcionamiento puede restablecerse al Modo de Flotación cuando la lectura de voltaje es mayor que o igual a 13,45 V durante 15 horas continuas. La cantidad de tiempo predeterminada después de la cual el modo de funcionamiento se establece en el Modo de Flotación puede ser cualquier número adecuado de horas durante las cuales sería atípico que un dominio de energía permaneciera a un voltaje promedio de ese nivel, y el valor de voltaje predeterminado puede ser cualquier valor de voltaje adecuado basándose en las características de la batería.
En algunas realizaciones, se puede registrar el tiempo de transición entre los modos de funcionamiento y se puede calcular el tiempo total en cada modo de funcionamiento. En algunas realizaciones, estos valores pueden actualizarse en cada cambio de modo de funcionamiento acumulando, en el circuito de supervisión de batería o en el dispositivo remoto, el tiempo total en el modo de funcionamiento anterior. En algunas realizaciones, estos valores pueden ser mostrados por el dispositivo remoto o pueden proporcionarse como una notificación periódica mediante comunicaciones electrónicas adecuadas, por ejemplo, SMS, mensaje de texto o correo electrónico.
Las baterías que están en servicio de arranque de un motor de combustión interna, por ejemplo, una batería en un automóvil de pasajeros típico, puede entrar en el Modo de Arranque durante el período en el que la batería está proporcionando energía para rotar el motor. Determinar la frecuencia con la que la batería entra en el Modo de Arranque y la duración del Modo de Arranque puede ser importante para determinar la capacidad de la batería para arrancar apropiadamente el motor (el estado de la batería), así como para determinar el estado de carga de la batería. La transición a y fuera del Modo de Arranque puede caracterizarse por un cambio de voltaje relativamente grande que resulta de la alta potencia requerida para rotar un motor de combustión interna. Como resultado, la transición al Modo de Arranque puede ser determinada por una disminución súbita (tal como menos de un segundo) en el voltaje. En un ejemplo de una batería que comprende un único monobloque de 12 voltios (una configuración común para un automóvil de pasajeros), que el voltaje caiga súbitamente por debajo de 11,0 voltios puede indicar una transición al Modo de Arranque. De manera similar, en este ejemplo, que el voltaje suba súbitamente desde un valor por debajo de 11,0 voltios a más de 11,5 V puede indicar una transición fuera del Modo de Arranque. Aunque en este ejemplo se usaron voltajes específicos, el voltaje puede establecerse en el dispositivo remoto (ubicado remotamente o ubicado localmente, o incluso almacenado en una memoria o en otro dispositivo de memoria de un circuito de supervisión de batería) basándose en el tipo y en el tamaño de la batería y en las características del vehículo, asegurando de ese modo una determinación precisa de la transición a y fuera del Modo de Arranque.
Haciendo referencia a la Figura 5, se muestra un método 500 para determinar un modo de funcionamiento de una batería. El método 500 incluye, en 502, detectar un voltaje actual (por ejemplo, un voltaje medido de forma simultánea) entre terminales de una batería. Por ejemplo, se puede acoplar un sensor de voltaje a cada uno de los terminales de la batería (tal como un monobloque o un grupo de monobloques) o a cualquier punto de conexión positivo y negativo de la batería (lo que también se incluye en la expresión "entre terminales de la batería "). El sensor de voltaje se puede integrar en la batería o se puede fijar a la batería en cualquier momento después de que se haya fabricado la batería definitiva.
El método 500 puede incluir además, en 504, almacenar voltajes detectados previamente entre los terminales de la batería. Por ejemplo, un procesador puede controlar una memoria no transitoria para almacenar voltajes a medida que estos se detectan y se informan al procesador. El procesador puede controlar periódicamente la memoria para almacenar los voltajes, puede controlar la memoria para almacenar cualquier cambio en el voltaje solamente, puede controlar la memoria para almacenar un período de tiempo que la batería está cambiando de voltaje o tiene un voltaje constante, o similar.
El método 500 puede incluir además, en 506, transmitir el voltaje actual al procesador. En algunas realizaciones, uno o ambos del procesador y la memoria pueden ubicarse en el mismo dispositivo que el sensor de voltaje o pueden ubicarse remotamente al sensor de voltaje. Por ejemplo, si el procesador se ubica en el mismo dispositivo que el sensor de voltaje, la transmisión en el bloque 506 puede incluir que el procesador reciba niveles de voltaje directamente desde el sensor de voltaje a través de un hilo o cable. Como otro ejemplo, el procesador y la memoria pueden ubicarse en un dispositivo remoto, tal como un ordenador remoto, un dispositivo móvil, un servidor en la nube, o similar. A este respecto, un dispositivo de acceso de red (y/o una antena) acoplado al sensor de voltaje puede transmitir el voltaje al dispositivo remoto, que también puede incluir un dispositivo de acceso de red (y/o una antena) capaz de comunicarse con el dispositivo de acceso de red acoplado al sensor de voltaje y recibir la lectura de voltaje. En algunas realizaciones, el sensor de voltaje puede acoplarse localmente a un primer procesador que puede comunicarse con un segundo procesador en un dispositivo remoto. A este respecto, el procesador local puede determinar cuándo transmitir las lecturas de voltaje. Por ejemplo, el procesador local solo puede controlar el dispositivo de acceso de red para transmitir la lectura de voltaje cuando cambia el voltaje, cuando tiene lugar un desencadenamiento, o similar.
El método 500 también puede incluir, en 508, almacenar información de desencadenamiento. La información de desencadenamiento puede incluir, por ejemplo, uno o más valores de desencadenamiento de umbral, una o más direcciones de desencadenamiento, uno o más periodos de tiempo de desencadenamiento predeterminados, o similares. En algunas realizaciones, la información de desencadenamiento puede incluir información de desencadenamiento diferente para cada modo de funcionamiento de la batería, o cada cambio en el modo de funcionamiento. La información de desencadenamiento puede almacenarse en cualquier formato. Por ejemplo, la información de desencadenamiento puede incluir información tal como la mostrada en la Tabla B anterior. La información de desencadenamiento puede ser determinada por un procesador que supervisa el modo de muchas baterías y usa el aprendizaje automático para desarrollar la información de desencadenamiento. A este respecto, la información de desencadenamiento puede ser actualizada periódica o continuamente por el procesador usando un algoritmo de aprendizaje automático. En algunas realizaciones, la información de desencadenamiento puede ser determinada por un desarrollador después de la experimentación o basándose en el conocimiento de la batería específica que se está supervisando, y, entonces, puede preprogramarse en la memoria.
El método 500 también puede incluir, en 510, almacenar un modo de funcionamiento previo de la batería. Por ejemplo, el procesador puede controlar la memoria para almacenar una lista de cambios en el modo de funcionamiento y/o una cantidad de tiempo que la batería está en cada modo de funcionamiento. En algunas realizaciones, el procesador puede controlar la memoria para almacenar solo modos de funcionamiento durante una cantidad de tiempo predeterminada, tal como 24 horas, 48 horas), una semana, o similar para reducir el uso de memoria. En algunas realizaciones, el procesador puede controlar la memoria para almacenar solo el modo de funcionamiento previo de la batería.
El método 500 también puede incluir, en 512, almacenar información de modo de funcionamiento además de la información de modo de funcionamiento almacenada en 510. En algunas realizaciones, 510 y 512 pueden ser la misma etapa o proceso o pueden realizarse por separado. Por ejemplo, en el bloque 512, el procesador puede controlar la memoria para almacenar al menos uno de una cantidad de tiempo total que la batería ha funcionado en cada modo, o un porcentaje de tiempo que la batería ha funcionado en cada modo. En algunas realizaciones, el procesador puede controlar adicionalmente la memoria para almacenar un orden de los cambios de los modos de funcionamiento de la batería, o las horas del día en las que la batería entró en cada modo. Por ejemplo, el procesador puede controlar la memoria para almacenar información, tal como que la batería ha estado en un modo de carga desde las 10 a. m. hasta las 12 p. m., entonces cambió los modos de funcionamiento para estar en un modo de descarga desde las 12 p. m. hasta la 1 p. m., entonces cambió los modos de funcionamiento para volver a estar en el modo de descarga. Como otro ejemplo, el procesador puede controlar la memoria para almacenar información, tal como que la batería cambió del modo de carga al modo de descarga 52 veces, cambió del modo de descarga al modo de carga 51 veces, cambió del modo de carga al modo de flotación 16 veces, y similares.
En el bloque 514, el procesador puede determinar un modo de funcionamiento actual de la batería. Por ejemplo, el procesador puede determinar el modo de funcionamiento actual de la batería basándose en el voltaje actual de la batería, los voltajes previos de la batería, el modo de funcionamiento previo de la batería y la información de desencadenamiento. Por ejemplo, el procesador puede usar esta información junto con información de desencadenamiento, como se muestra en la Tabla B. Por ejemplo, el procesador puede determinar que la batería estaba previamente en un modo de descarga, entonces aumentó el voltaje en 200 mV (basándose en el voltaje actual y en los voltajes previos), entonces aumentó el voltaje en 400 mV (basándose de nuevo en el voltaje actual y en los voltajes previos) en un plazo de 4 minutos. Basándose en esta información y en la información de desencadenamiento ilustrativa mostrada en la Tabla B, el procesador puede determinar que la batería ha cambiado de un modo de descarga a un modo de carga.
Los principios de la presente divulgación pueden combinarse y/o utilizarse en relación con los principios divulgados en otras aplicaciones. Por ejemplo, los principios de la presente divulgación pueden combinarse con los principios divulgados en: el documento con n.° de serie de EE. UU. 16/046.777 presentado el 26 de julio de 2018 y titulado "Battery with internal monitoring system"; el documento con n.° de serie de EE. UU. 16/046.727 presentado el 26 de julio de 2018 y titulado "Energy storage device, systems and methods for monitoring and performing diagnostics on badenes"; el documento con n.° de serie de EE. UU. 16/046.883 presentado el 26 de julio de 2018 y titulado "Systems and methods for determining a state of charge of a disconnected battery'; el documento con n.° de serie de EE. UU.
16/046.671 presentado el 26 de julio de 2018 y titulado "Systems and methods for utilizing battery operating data"; el documento con n.° de serie de e E. UU. 16/046.709 presentado el 26 de julio de 2018 y titulado "Systems and methods for utilizing battery operating data and exogenous data"; el documento con n.° de serie de EE. UU. 16/046.747 presentado el 26 de julio de 2018 y titulado "Systems and methods for determining crank health of a battery '; el documento con n.° de serie de EE. UU. 16/046.774 presentado el 26 de julio de 2018 y titulada "Systems and methods for determining a reserve time of a monobloc"; el documento con n.° de serie de EE. Uu . 16/046.687 presentado el 26 de julio de 2018 y titulado "Systems and methods for determining an operating mode of a battery '; el documento con n.° de serie de e E. UU. 16/046.811 presentado el 26 de julio de 2018 y titulado "Systems and methods for determining a state of charge of a battery '; el documento con n.° de serie de EE. UU. 16/046.792 presentado el 26 de julio de 2018 y titulado "Systems and methods for monitoring and presenting battery information"; el documento con n.° de serie de EE. UU. 16/046.737 presentado el 26 de julio de 2018 y titulada "Systems and methods for determining a health status of a monobloc"; el documento con n.° de serie de EE. UU. 16/046.773 presentado el 26 de julio de 2018 y titulado "Systems and methods for detecting battery theft"; el documento con n.° de serie de EE. UU. 16/046.791 presentado el 26 de julio de 2018 y titulado "Systems and methods for detecting thermal runaway of a battery'; y el documento con n.° de serie de EE. UU. 16/046.855 presentado el 26 de julio de 2018 y titulado "Operating conditions information system for an energy storage device".
Al describir la presente divulgación, se usará la siguiente terminología: Las formas en singular "un", "una", "el" y "la" incluyen referentes en plural a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Por lo tanto, por ejemplo, una referencia a un elemento incluye una referencia a uno o más elementos. El término "unos" se refiere a uno, dos o más, y generalmente es de aplicación a la selección de una parte o la totalidad de una cantidad. El término "pluralidad" se refiere a dos o más de un elemento. El término "aproximadamente" significa que no es necesario que las cantidades, las dimensiones, los tamaños, las formulaciones, los parámetros, las formas y otras características sean exactas, sino que pueden ser aproximados y/o mayores o menores, según se desee, reflejando valores aceptables de tolerancias, factores de conversión, redondeos, error de medición y similares y otros factores conocidos por los expertos en la materia. Con el término "sustancialmente" no se pretende indicar que sea necesario lograr con exactitud la característica, parámetro o valor indicado, sino que pueden tener lugar desviaciones o variaciones, incluyendo por ejemplo, tolerancias, error de medición, limitaciones de precisión de medición y otros factores conocidos por los expertos en la materia, en unas cantidades que no excluyen el efecto que se pretendía proporcionar con la característica. Los datos numéricos pueden expresarse o presentarse en el presente documento en un formato de rango. Debe entenderse que un formato de rango de este tipo se usa simplemente por conveniencia y brevedad y, por lo tanto, debe interpretarse, de manera flexible, que incluye no solo los valores numéricos enumerados explícitamente como los límites del rango, sino también interpretarse que incluye todos los subrangos o valores numéricos individuales comprendidos dentro de ese rango como si cada valor numérico y subrango se enumerara explícitamente. Como ilustración, debe interpretarse que un rango numérico de "aproximadamente 1 a 5" incluye no solo los valores enumerados explícitamente de aproximadamente 1 a aproximadamente 5, sino que también incluye subrangos y valores individuales dentro del rango indicado. Por lo tanto, en este rango numérico se incluyen valores individuales tales como 2, 3 y 4 y subrangos tales como 1-3, 2-4 y 3-5, etc. Este mismo principio es de aplicación a los rangos que enumeran solo un valor numérico (por ejemplo, "mayor que aproximadamente 1") y debe ser de aplicación independientemente de la amplitud del rango o las características que se describen. Por conveniencia, se puede presentar una pluralidad de elementos en una lista común. Sin embargo, estas listas deben interpretarse como si cada miembro de la lista se identificara individualmente como un miembro separado y singular. Por lo tanto, ningún miembro individual de tal lista debe interpretarse como un equivalente de facto de ningún otro miembro de la misma lista basándose únicamente en su presentación en un grupo común sin indicaciones en sentido contrario. Además, en donde los términos "y" y "o" se usan junto con una lista de elementos, deben interpretarse en sentido amplio, en el sentido de que uno o más cualesquiera de los elementos enumerados pueden usarse solos o en combinación con otros elementos enumerados. La expresión "como alternativa" se refiere a la selección de una de dos o más alternativas, y no pretende limitar la selección a solo las alternativas enumeradas o a solo una de las alternativas enumeradas de cada vez, a menos que el contexto indique claramente lo contrario.
Debe apreciarse que las implementaciones particulares mostradas y descritas en el presente documento son ilustrativas y no pretenden, por lo demás, limitar el alcance de la presente divulgación en modo alguno. Además, las líneas de conexión que se muestran en las diversas figuras contenidas en el presente documento pretenden representar relaciones funcionales y/o acoplamientos físicos ilustrativos entre los diversos elementos. Cabe señalar que muchas relaciones funcionales o conexiones físicas alternativas o adicionales pueden estar presentes en un dispositivo o sistema práctico.
Debe comprenderse, sin embargo, que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican realizaciones ilustrativas, se dan solo para fines de ilustración y no de limitación. Se pueden realizar muchos cambios y modificaciones dentro del alcance de la presente divulgación sin apartarse del espíritu de la misma, y el alcance de esta divulgación incluye todas esas modificaciones. Las estructuras, materiales, actos y equivalentes correspondientes de todos los elementos en las reivindicaciones a continuación pretenden incluir cualquier estructura, material o actos para realizar las funciones en combinación con otros elementos reivindicados como se revindica específicamente. El alcance debe ser determinado por las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes legales, en lugar de los ejemplos dados anteriormente. Por ejemplo, las operaciones enumeradas en cualquiera de las reivindicaciones de método se pueden ejecutar en cualquier orden y no se limitan al orden presentado en las reivindicaciones. Además, ningún elemento es esencial a menos que se describa específicamente en el presente documento como "crítico" o "esencial".

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema (120) para determinar un modo de funcionamiento de una batería (100), comprendiendo el sistema: un sensor de voltaje (130) configurado para detectar un voltaje actual entre terminales (101, 102) de la batería; una memoria no transitoria configurada para almacenar voltajes detectados previamente entre los terminales de la batería, y un modo de funcionamiento previo de la batería; y
un procesador (150) acoplado al sensor de voltaje (130) y a la memoria no transitoria y configurado para: determinar el modo de funcionamiento de la batería comparando el voltaje actual entre los terminales de la batería con los voltajes detectados previamente de la batería y basándose en el modo de funcionamiento previo de la batería:
determinar que la batería está en cualquiera de los siguientes modos: un modo de descarga, un modo de carga, un modo de flotación, un modo de reposo, un modo de ecualización y un modo de arranque; y determinar que el modo de funcionamiento de la batería es el modo de flotación basándose en una cantidad de tiempo entre un primer cambio del modo de descarga al modo de carga y un segundo cambio del modo de carga al modo de flotación, y basándose en un estado de carga de la batería al final del modo de descarga.
2. El sistema de la reivindicación 1, en donde el procesador está configurado para determinar el modo de funcionamiento de la batería basándose en un suceso de desencadenamiento correspondiente a un cambio en el voltaje entre los terminales de la batería que es mayor que un voltaje de desencadenamiento de umbral de modo de funcionamiento predeterminado.
3. El sistema de la reivindicación 2, en donde el procesador está configurado adicionalmente para determinar el modo de funcionamiento de la batería basándose en una dirección de desencadenamiento que indica si el cambio en el voltaje es positivo o negativo.
4. El sistema de la reivindicación 2, en donde el procesador está configurado adicionalmente para determinar el modo de funcionamiento de la batería basándose en el suceso de desencadenamiento que tiene lugar durante al menos un período de tiempo de desencadenamiento predeterminado.
5. El sistema de la reivindicación 2, en donde el suceso de desencadenamiento incluye un primer cambio en el voltaje después de un primer período de tiempo de desencadenamiento predeterminado y un segundo cambio en el voltaje después de un segundo período de tiempo de desencadenamiento predeterminado.
6. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además un circuito de supervisión de batería acoplado físicamente a la batería, en donde el sensor de voltaje se ubica en el circuito de supervisión de batería, que puede integrarse en la batería o fijarse sobre la misma.
7. El sistema de la reivindicación 6, en donde el circuito de supervisión de batería incluye además un dispositivo de acceso de red configurado para transmitir el voltaje actual entre los terminales de la batería a un dispositivo remoto, y en donde la memoria no transitoria y el procesador se ubican en el dispositivo remoto.
8. El sistema de la reivindicación 1, en donde el procesador está configurado para determinar que el modo de funcionamiento de la batería es el modo de arranque en respuesta a que el voltaje actual entre los terminales de la batería disminuya en un voltaje de arranque predeterminado a lo largo de un período de tiempo de arranque predeterminado.
9. El sistema de la reivindicación 1, en donde la memoria no transitoria está configurada adicionalmente para almacenar al menos uno de una cantidad de tiempo total o un porcentaje de tiempo que la batería ha funcionado en cada modo.
10. El sistema de la reivindicación 1, en donde el procesador está configurado además para determinar el modo de funcionamiento de la batería basándose en una cantidad de tiempo específica que el voltaje actual entre los terminales de la batería permanece por encima o por debajo de un umbral de voltaje específico.
11. Un método para determinar un modo de funcionamiento de una batería (100), comprendiendo el método: almacenar, en una memoria no transitoria, voltajes detectados previamente entre terminales (101, 102) de la batería;
almacenar, en la memoria no transitoria, un modo de funcionamiento previo de la batería;
recibir, por un procesador (150), un voltaje actual entre los terminales de la batería;
determinar, por el procesador, el modo de funcionamiento de la batería comparando el voltaje actual entre los terminales de la batería con los voltajes detectados previamente de la batería y basándose en el modo de funcionamiento previo de la batería;
determinar, por el procesador, que la batería está en cualquiera de los siguientes modos: un modo de descarga, un modo de carga, un modo de flotación, un modo de reposo, un modo de ecualización y un modo de arranque; y determinar, por el procesador, que el modo de funcionamiento de la batería es el modo de flotación basándose en una cantidad de tiempo entre un primer cambio del modo de descarga al modo de carga y un segundo cambio del modo de carga al modo de flotación, y basándose en un estado de carga de la batería al final del modo de descarga.
12. El método de la reivindicación 11, en donde determinar el modo de funcionamiento incluye determinar el modo de funcionamiento basándose en un suceso de desencadenamiento correspondiente a un cambio en el voltaje entre los terminales de la batería que es mayor que un voltaje de desencadenamiento de umbral de modo de funcionamiento predeterminado.
13. El método de la reivindicación 12, en donde determinar el modo de funcionamiento incluye además determinar una dirección de desencadenamiento que indica si el cambio en el voltaje es positivo o negativo.
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