MX2014005200A - Procedimientos de clasificacion de baterias. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento de clasificación de una batería incluye proporcionar una pluralidad de valores números retirando unidades de clasificaciones o pruebas estandarizadas para la batería; asignar un factor de escala de unidad calculado previamente a cada valor numérico de la pluralidad de valores numéricos; y calcular una clasificación global multiplicando cada factor de escala de unidad calculado previamente por cada valor numérico correspondiente de la pluralidad de valores numéricos para obtener un valor normalizado para cada valor numérico de la pluralidad de valores numéricos, y añadir cada valor normalizado.

Description

PROCEDIMIENTO DE CLASIFICACIÓN DE BATERÍAS Esta solicitud se presenta el 30 de octubre de 2012, como una solicitud de patente internacional PCT y reivindica la prioridad a la solicitud provisional US Número de Serie 61/553,516, presentada el 31 de octubre de 2011 , el objeto de la cual se incorpora por referencia en su totalidad.

CAMPO DE LA INVENCION La presente descripción se refiere en general al campo de las baterías, y más específicamente, a procedimientos de clasificación de baterías.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la actualidad, las baterías usadas en aplicaciones de automoción se clasifican y se publicitan por los "amperios de arranque en frío" (CCA) y la "capacidad de reserva" (RC). Las pruebas que se usan para estas clasificaciones están estandarizadas y se rigen por diversas organizaciones de baterías de automóviles (por ejemplo, la Sociedad de Ingenieros del Automóvil (SAE), el Consejo de Baterías International (BCI), y Verband der Automobileindustrie (VDA)). El CCA se define como la corriente que una batería puede suministrar a 0 grados Fahrenheit (°F) (18 °C (grados Celsius)) durante 30 segundos y manteniendo por lo menos 1 ,2 voltios por celda (7,2 voltios para una batería de 12 voltios). El RC se define como el tiempo (en minutos) que una batería a 80°F (27 °C) suministrará de forma continua 25 amperios antes de qe la tensión caiga por debajo de 10,5 voltios.

Aunque el CCA y RC proporcionan una cierta información a un comprador potencial de baterías sobre el rendimiento de la batería, para nuevas aplicaciones, como las aplicaciones de parada-arranque emergentes para vehículos eléctricos micro-híbridos (µ?-IEVs), estas clasificaciones no pueden proporcionar información sobre el desempeño general necesario de la batería para estas nuevas aplicaciones. Los vehículos micro híbridos son diferentes a los vehículos convencionales, ya que están diseñados para apagar el motor cuando el vehículo se detiene. El motor a continuación se reinicia inmediatamente antes de que el vehículo empiece a moverse de nuevo. Como resultado, la batería se ve obligada a cumplir durante el período en el que el motor está apagado para proporcionar soporte a las cargas eléctricas en el vehículo y también descargarse a una alta velocidad para arrancar el vehículo. Esto sucederá muchas veces durante un viaje normal, en lugar de una sola vez para un vehículo convencional. Por lo tanto, la batería se descargará muchas veces y será necesario que se recargue rápidamente para reponer la carga agotada durante el evento de parada para permitir que el vehículo complete los eventos de parada-arranque posteriores.

De acuerdo con ello, se ha desarrollado la necesidad de un procedimiento de clasificación de baterías para definir un rendimiento general de las baterías para ayudar a los usuarios en la selección de las baterías.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Se divulgan aquí procedimientos de clasificación de baterías que se usan para definir un rendimiento total de la batería.

En una realización, un procedimiento de clasificación de una batería comprende proporcionar una pluralidad de valores numéricos mediante la retirada de unidades de puntuaciones o pruebas estandarizadas para la batería; asignar un factor de escala a una unidad calculada previamente a cada valor numérico de la pluralidad de valores numéricos; y calcular una clasificación global multiplicando cada factor de escala unidad calculada previamente por cada valor numérico correspondiente de la pluralidad de valores numéricos para obtener un valor normalizado para cada valor numérico de la pluralidad de valores numéricos, y añadir cada valor normalizado.

En una realización, un procedimiento de clasificación de una batería comprende proporcionar un primer valor numérico mediante la retirada de unidades de arranque en frío para la clasificación de amperios obtenidos de acuerdo con SAEj537; proporcionar un segundo valor numérico mediante la retirada de unidades para una clasificación de la capacidad de reserva obtenida de acuerdo con SAEj537; proporcionar un tercer valor numérico mediante la retirada de unidades para la aceptación de la carga obtenida de acuerdo con SAEj537; asignar un factor de escala de unidad calculada previamente para cada uno del primer, segundo y tercer valores numéricos; y calcular una clasificación global multiplicando cada factor de escala de unidad calculada previamente por cada uno correspondiente del primer, segundo y tercer valor numérico para obtener un valor normalizado para el primer, segundo y tercer valor numérico, y añadir cada valor normalizado.

En una realización, un procedimiento de clasificación de una batería comprende proporcionar un primer valor numérico mediante la retirada de unidades de arranque en frío para la clasificación de amperios obtenidos de acuerdo con SAEj537; proporcionar un segundo valor numérico mediante la retirada de unidades para una capacidad nominal de reserva obtenida de acuerdo con SAEj537; proporcionar un tercer valor numérico mediante la retirada de unidades para la prueba de aceptación de carga obtenida de acuerdo con SAEj537; proporcionar un cuarto valor numérico mediante la retirada de unidades de acuerdo con SAEj2801 ; asignar una escala de unidad calculada previamente a cada uno del primer, segundo, tercer y cuarto valores numéricos; y calcular una clasificación global multiplicando cada factor de escala de unidad calculado previamente asignado para cada uno correspondiente del primer, segundo, tercero y cuarto valores numéricos para obtener un valor normalizado para el primer, segundo, tercer y cuarto valores numéricos, y añadir cada valor normalizado.

Las características descritas anteriormente y otras serán apreciadas y entendidas por los expertos en la materia a partir de la siguiente descripción detallada, el dibujo y las reivindicaciones adjuntas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento de clasificación de baterías de acuerdo con una realización de ejemplo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Se describen aquí procedimientos de clasificación de baterías que se usan para definir un rendimiento total de la batería. Aunque se hace referencia en toda esta descripción a aplicaciones de automocion y clasificaciones estandarizadas de automocion, debe entenderse que la invención reivindicada se puede aplicar a otras aplicaciones de baterías (por ejemplo, potencia motriz y aplicaciones industriales). Además, se debe entender que como nuevas clasificaciones y/o pruebas estandarizadas se desarrollan por diversas organizaciones, se prevé que la invención reivindicada también incluya esas clasificaciones y/o pruebas.

El término "estandarizado" o "estándar" se usa en toda esta descripción en referencia a diversas valoraciones y/o protocolos de prueba. El término estandarizado o estándar pretende referirse a cualquier clasificación generalmente aceptada y/o protocolo de prueba de una organización que publica protocolos de clasificación o prueba para la capacidad o prueba de la batería que proporciona un marco para la clasificación o la prueba de una batería. Ejemplos de organizaciones que publican clasificaciones o protocolos de prueba incluyen, pero no se limitan a, la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE), el Consejo de Baterías International (BCI), y Verband der Automobileindustrie (VDA).

Haciendo referencia ahora a la figura, se ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de realización de un procedimiento de clasificación de baterías 100. En el bloque 12, se proporcionan una pluralidad de valores numéricos. Los valores numéricos se obtienen mediante la retirada de unidades de una pluralidad de puntuaciones o pruebas estandarizadas (por ejemplo, amperios retirados de clasificación CCA). En el bloque 14, un factor de escala de unidad calculado previamente se asigna a cada valor numérico de la pluralidad de valores numéricos desde el bloque 12 para normalizar la magnitud de los números de varias clasificaciones (por ejemplo, algunas clasificaciones tienen números con sólo dígitos correspondientes a las decenas, mientras que otros tienen dígitos de las centenas). En el bloque 16, se calcula una clasificación global. En una realización, se calcula una clasificación global multiplicando cada factor de escala de unidad calculado previamente por cada valor numérico correspondiente de la pluralidad de valores numéricos para obtener un valor normalizado para cada valor numérico de la pluralidad de valores numéricos, y se añade cada valor normalizado.

En una realización, los valores numéricos de la pluralidad de valores numéricos del bloque 12 se seleccionan mediante la retirada de las unidades a partir de al menos dos de las siguientes clasificaciones o pruebas estandarizadas de: amperios de arranque en frío (CCA) de acuerdo con SAE j537, Capacidad de reserva (RC) de acuerdo con SAE j537; Aceptación de carga (CA) de acuerdo con SAE j537; Prueba de ciclo de vida del 17,5 % del Departamento de Defensa de acuerdo con VDA 2010-03; prueba de Capacidad de Reserva Repetida (RRC) de acuerdo con VDA 2010-03; y SAE j2801. Actualmente, el protocolo de prueba para VDA 2010-3 es en forma de proyecto de VDA y no está fácilmente disponible para el público, pero está disponible para fabricantes de equipos originales en forma de borrador. La obtención de valores numéricos de las pruebas j2801 y DOD 17,5 % puede ser particularmente beneficiosa en la creación de una clasificación útil para vehículos con las ubicaciones de la batería bajo el capó y baja o ninguna hibridación. En otras realizaciones, la obtención de valores numéricos de pruebas DOD 17,5 % y RRC puede ser particularmente beneficiosa en la creación de una clasificación útil en vehículos eléctricos híbridos (HEV) y aplicaciones en ubicaciones de vehículos.

Una ventaja del procedimiento de clasificación global descrito en este documento es que se basa en valores numéricos de protocolos de las pruebas estandarizadas. En concreto, los clientes potenciales de baterías han crecido acostumbrados a las clasificaciones estandarizadas de diversas organizaciones. Se cree que la aceptación del consumidor y la comprensión del procedimiento de valoración global divulgado para baterías se ha mejorado en comparación con un sistema de clasificación que se basa en clasificaciones no estandarizadas. Además, los procedimientos generales de clasificación descritos en este documento pueden permitir que un cliente potencial de baterías compare las baterías a través de diversos fabricantes y diferentes químicas de baterías (por ejemplo, iones de litio en comparación con baterías de plomo). Además, como una clasificación estandarizada pierde su relevancia (por ejemplo, CCA) en la selección de una batería, seguirá existiendo una necesidad para una clasificación goblal de la batería. La invención reivindicada proporciona flexibilidad al permitir nuevas clasificaciones estandarizadas que se introducirán en el algoritmo para crear una nueva clasificación global.

Volviendo ahora al factor de escala de la unidad calculado previamente empleado en el bloque 14. Dado que el sistema global de clasificación se basa en los valores numéricos de clasificaciones estandarizadas, la magnitud del número relativo (escala) de cada clasificación puede variar de forma significativa. Por ejemplo, CCA se presenta como un número con un dígito de centenas (por ejemplo, 925), mientras que CRR se presenta como un número con sólo una dígito de decenas (por ejemplo, 15). El factor de escala es un medio de normalización de la magnitud relativa para proporcionar una clasificación con el número deseado de dígitos. En algunas realizaciones, es deseable tener un factor de escala que normalizará la escala a dígitos de cientos. Sin querer limitarse a una teoría, se cree que, dado que los consumidores están familiarizados con clasificaciones como CCA que se encuentran en la escala de dígitos de centenas, una clasificación con dígitos de centenas puede ayudar a la aceptación y la comprensión del procedimiento de la clasificación global.

Sin embargo, en una realización, para evitar la confusión del consumidor con las clasificaciones actuales de CCA, la clasificación global debe normalizarse para ser al menos de 200 menos que el valor numérico de la clasificación CCA de baterías. Un ejemplo de una realización de calcular el factor de escala se describe en la sección de Ejemplos a continuación. Debe entenderse que aunque un factor de ponderación se usa para "resolver" el factor de escala, la propia escala es diferente de un factor de ponderación.

Una realización del procedimiento de clasificación de una batería puede realizarse en forma de procesos y aparatos implementados por ordenador para la práctica de estos procesos. El procedimiento también se puede realizar en forma de un producto de programa informático que tiene un código de programa de ordenador que contiene instrucciones recogidas en soporte tangible, como disquetes, CD-ROM, DVD, discos duros, unidades bus serie universal (USB), o cualquier otro medio de almacenamiento legible por ordenador, como memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria de sólo lectura (ROM), o memoria de sólo lectura programable borrable (EPROM), por ejemplo, en el que, cuando el código de programa de ordenador se carga y se ejecuta por un ordenador, el ordenador se convierte en un aparato para la práctica del procedimiento. El procedimiento también puede realizarse en forma de código de programa informático, por ejemplo, si se almacena en un medio de almacenamiento, cargado y/o ejecutado por un ordenador, o transmitido a través de algún medio de transmisión, tal como en cableado eléctrico o cable, a través fibra óptica, o a través de radiación electromagnética, en el que cuando el código de programa de ordenador se carga y se ejecuta por un ordenador, el ordenador se convierte en un aparato para la práctica del procedimiento. Cuando se implementa en un microprocesador de propósito general, los segmentos de código de programa de ordenador configuran el microprocesador para crear circuitos lógicos específicos.

EJEMPLO En este ejemplo, el procedimiento de clasificación global de la batería se basó en cinco pruebas estandarizadas: clasificación de amperios de arranque en frío (CCA) obtenida de acuerdo con SAE j537; clasificación de capacidad de reserva (RC) obtenida de acuerdo con SAE j537; prueba de ciclo de vida DOD 17,5 % de acuerdo con VDA 2010-03 (protocolo de prueba que se encuentra en fase de proyecto y no ha sido aprobado formalmente, pero está disponible para diversos fabricantes de equipos originales en fase de proyecto); prueba de aceptación de carga estática obtenida de acuerdo con SAE j537; y SAE j2801.

A continuación, una clasificación global de base se estableció en 100. El número 100 de la clasificación de base fue seleccionado porque era menor que el valor típico CCA, para permitir que la escala de clasificación gobal sea distinguible a partir de una clasificación CCA a un consumidor. A cada uno de los cinco valores de las pruebas estandarizadas se le asignó una ponderación igual. Específicamente, un factor de ponderación del 20 % fue asignado a cada uno de los cinco valores de prueba normalizados para obtener un componente de clasificación individual de 20 (es decir, 0,2 x 100 = 20).

Los valores de base de cada una de las pruebas estandarizadas se determinan a continuación. Para CCA y RC, el valor de base se calcula mediante la obtención de la clasificación media del punto medio impreso en las baterías que representan los 10 tamaños de baterías basados en el volumen de ventas de unidades. Para DOD 17,5 %, el valor de base se determina por el requisito mínimo VDA de 6 semanas para una batería inundada. Para la aceptación de descarga estática, el valor de base se calculó usando el 3 % del promedio de punto medio, que es un valor esperado de acuerdo con lo determinado de acuerdo con SAE j537. Para j2801 , el valor de base se determinó contando el número de ciclos durante un período de 10 semanas de prueba.

A continuación, un factor de escala está "resuelto para" usar la clasificación de base y el componente de clasificación individual de la clasificación global. Por ejemplo, para CCA, el factor de escala se calculó usando la siguiente ecuación: CCA de base x factor de escala = 20 (donde el número 20 se ha calculado previamente como el 20 % de la clasificación global). Aquí el punto medio de CCA de base se calculó en 542. Resolviendo para el factor de escala desconocido resultó en un factor de escala de 0,369.

La Tabla 1 muestra los valores de entrada de base, el factor de clasificaicón calculado y los puntos de clasificación.

Tabla 1 Ahora que el factor de escala se ha calculado, una clasificación global del rendimiento de la batería se puede determinar en cualquier batería. Un caso de prueba se realizó como se ¡lustra en la Tabla 2 a continuación: Tabla 2 El beneficio determinado mediante el uso de un sistema como este crea una estimación de "uso general" de las capacidades, ya que las pruebas escogidas permiten una amplia gama de usos de la batería. Cuanto mayor sea el número de clasificación compuesto mayor es el rendimiento general durante la vida de la batería. Esto le da al consumidor una métrica que tendrá un efecto directo sobre cómo la batería funciona durante un período de tiempo, en lugar de buscar puramente el rendimiento inicial en sólo unas pocas de las categorías que afectan el usuario. El "uso general" permite que la métrica sea una medida eficaz de rendimiento para una amplia gama de consumidores.

Este sistema de medición fue diseñado para permitir un simple cálculo final que pueda ser interpretado por el usuario final en términos generales. La peor batería posible se convierte en una clasificación compuesta de cero y no hay un límite de qué alta pueda ser una clasificación compuesta, permitiendo así que las tecnologías del futuro sean calculadas y comparadas numéricamente.

Aunque la invención se ha descrito con referencia a una realización a modo de ejemplo, se entenderá por los expertos en la técnica que varios cambios se pueden realizar y los equivalentes pueden ser sustituidos por elementos de la misma sin apartarse del alcance de la invención. Además, se pueden hacer muchas modificaciones para adaptar una situación o material particular a las enseñanzas de la invención sin apartarse del alcance esencial de la misma. Por lo tanto, se pretende que la invención no esté limitada a la realización particular descrita como el mejor modo contemplado para llevar a cabo esta invención, sino que la invención incluirá todas las realizaciones que están dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para clasificar una batería, caracterizado porque comprende las etapas de: proporcionar una pluralidad de valores numéricos mediante la retirada de unidades de clasificaciones o pruebas estandarizadas para la batería; asignar un factor de escala de unidad calculado previamente a cada valor numérico de la pluralidad de valores numéricos; y calcular una clasificación global multiplicando cada factor de escala de unidad calculado previamente por cada valor numérico correspondiente de la pluralidad de valores numéricos para obtener un valor normalizado para cada valor numérico de la pluralidad de valores numéricos, y añadir cada valor normalizado.

2. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los valores numéricos se obtienen usando al menos dos clasificaciones o pruebas estandarizadas seleccionadas del grupo que consiste de: amperios de arranque en frío de acuerdo con SAE j537, capacidad de reserva de acuerdo con SAE j537, aceptación de carga de acuerdo con SAE j537, y SAE j2801.

3. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el factor de escala de unidad se selecciona de manera que la clasificación global es un valor numérico que tiene un dígito de centenas y es al menos 200 menos que un valor numérico calculado para los amperios de arranque en frío.

4. Un procedimiento de clasificación de una batería, caracterizado porque comprende las etapas de: proporcionar un primer valor numérico mediante la retirada de unidades para una clasificación de amperios de arranque en frío obtenida de acuerdo con SAEj537; proporcionar un segundo valor numérico mediante la retirada de unidades para una clasificación de la capacidad reserva obtenida de acuerdo con SAE j537; proporcionar un tercer valor numérico mediante la retirada de unidades de clasificación para la aceptación de carga obtenida de acuerdo con SAE j537; asignar un factor de escala de unidad calculado previamente para cada uno del primer, segundo y tercero valores numéricos; y calcular una clasificación global multiplicando cada factor de escala de unidad calculado previamente para cada uno correspondiente del primer, segundo y tercer valores numéricos para obtener un valor normalizado para el primer, segundo y tercero valores numéricos, y añadir cada valor normalizado.

5. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el factor de escala de unidad se selecciona de manera que la clasificación global es un valor numérico que tiene un dígito de centenares y es de al menos 200 menos que un primer valor numérico.

6. Un procedimiento de clasificación de una batería, caracterizado porque comprende los pasos de: proporcionar un primer valor numérico mediante la retirada de las unidades para una clasificación de amperios de arranque en frío obtenida de acuerdo con SAEj537; proporcionar un segundo valor numérico mediante la retirada de las unidades para una clasificación de capacidad de reserva obtenida de acuerdo con SAE j537; proporcionar un tercer valor numérico mediante la retirada de las unidades para la prueba de aceptación de carga obtenida de acuerdo con SAE j537; proporcionar un cuarto valor numérico mediante la retirada de las unidades de acuerdo con SAE j2801 ; asignar una escala de unidad calculada previamente a cada uno del primer, segundo, tercer y cuarto valores numéricos; y calcular una clasificación global multiplicando cada factor de escala de unidad calculado previamente asignado para cada uno correspondiente del primer, segundo, tercer y cuarto valores numéricos para obtener un valor normalizado para el primer, segundo, tercer y cuarto valores numéricos, y añadir cada valor normalizado.

7. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el valor de clasificación global es al menos 200 menos que el primer valor.