ES2286632T3 - Metodos en un cargador de baterias. - Google Patents
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Abstract
Método para cargar una batería mediante un cargador de baterías que comprende medios de conexión para conectar con los terminales de la batería que tenga que cargarse, medios para detectar la tensión entre los terminales de una batería conectada, y medios de control para inicial un ciclo de ráfagas, caracterizado porque comprende los pasos de: aplicar una tensión a una batería conectada; detectar la tensión de la batería conectada, y, en su caso, un aumento de tensión en dicha batería, con el fin de identificar si la resistencia interna de la batería ha aumentado en relación con un estado normal; iniciar un ciclo de ráfagas si se identifica que dicha resistencia interna ha aumentado, aplicándose una pluralidad de ráfagas de tensión consecutivas a una batería conectada que tenga que cargarse, teniendo cada ráfaga una duración, al menos, del orden de ms, y entregando cada ráfaga cierta cantidad de carga a la batería y reduciendo así, sucesivamente, la resistencia interna de la batería; e iniciar un ciclo de carga para cargar la batería conectada cuando dicho ciclo de ráfagas haya terminado.
Description
Métodos en un cargador de baterías.
La presente invención se refiere a un método
para cargar una batería con una elevada resistencia interna debido
a la sulfatación durante la descarga de la batería, y a un método de
carga de mantenimiento de una batería. La invención se refiere,
también, a un medio utilizable por ordenador que comprende
instrucciones para hacer que un ordenador ponga en práctica tales
métodos, y a un cargador de baterías.
Durante la descarga de una batería recargable,
iones de dióxido de plomo y ácido sulfúrico se convierten en
sulfato de plomo en la placa o electrodo positivo del elemento de
batería, e iones de plomo y ácido sulfúrico se convierten en
sulfato de plomo en la placa o electrodo negativo.
Correspondientemente, durante la carga de la batería, el sulfato de
plomo se convierte en material activo, es decir, iones de dióxido de
plomo y ácido sulfúrico, en la placa positiva, e iones de plomo y
ácido sulfúrico en la placa negativa. Pero este sulfato de plomo
puede formar un revestimiento en las placas, lo que aumenta la
resistencia interna de la batería. Si la batería se ha descargado
mucho, es decir, la cantidad de material activo ha disminuido a un
nivel muy bajo, lo que puede ocurrir si la batería no ha sido usada
durante un periodo de tiempo largo, por ejemplo, durante un
almacenamiento de larga duración (caso de la batería del motor de un
barco, cuyo motor no haya sido usado durante el invierno), la
resistencia interna de la batería puede aumentar a un nivel que
impida que ésta pueda cargarse mediante un ciclo de carga normal.
Ello se debe al hecho de que la elevada resistencia interna lleva
consigo el rápido aumento de la tensión de carga al nivel máximo
normal, 2,3-2,5 V/elemento, o a una tensión total
de 14,4-14,9 V, incluso con corrientes de carga
pequeñas, que, a su vez, da lugar a que la conversión de sulfato de
plomo en material activo no pueda producirse, o que se convierta
una cantidad muy pequeña de material. Por esta razón, muchos
cargadores de baterías convencionales no pueden cargar baterías que
se encuentren en esta condición.
Se han realizado distintos intentos con el fin
de superar este severo problema que se produce frecuentemente con
baterías recargables. Un ejemplo son cargadores y métodos de
cargadores que intentan resolver este problema entregando una
corriente de carga muy baja y que, de ese modo, evitan este rápido
aumento de la tensión de carga. Pero, esta solución presenta el
inconveniente de que, inevitablemente, el periodo de carga será muy
largo debido a la pequeña intensidad de corriente.
Por otro lado, se han desarrollado cargadores y
métodos de cargadores que permiten una tensión de batería elevada,
superior, en algunas aplicaciones, a 20 V. En cambio, esta solución
tiene el inconveniente de que la batería tiene que desconectarse
del vehículo o aparato durante el periodo de carga, ya que una
tensión de carga elevada de este tipo puede dañar, por ejemplo, la
electrónica incluida en el vehículo o aparato.
Un dispositivo y un método para cargar una
batería de acuerdo con la técnica anterior se describen en el
documento US-A-5 592 068.
Un modo para evitar que la batería se descargue
durante su almacenamiento a largo plazo hasta el punto de que la
recarga de la batería resulte difícil o imposible, consiste en
mantener la batería en carga de mantenimiento durante el periodo de
almacenamiento. Habitualmente, un procedimiento de carga de
mantenimiento se realiza de acuerdo con dos métodos diferentes,
carga flotante y carga por impulsos o histéresis.
De acuerdo con el primer método, carga flotante,
la tensión de la batería se ajusta a un nivel inferior, típicamente,
13,2-13,9 V, y la batería se mantiene,
aproximadamente, a un nivel de carga del 100%. Pero este método
adolece de un aumento de la segregación de agua, lo que afecta
negativamente a la duración de la batería. Además, en una batería
con válvula de regulación, puede aumentarse el contenido de sulfato
de plomo en el electrodo negativo, lo que puede aumentar el
revestimiento de sulfato de plomo del electrodo, y, por tanto,
aumentar la resistencia interna de la
batería.
batería.
De acuerdo con el segundo método, se vigila la
tensión de la batería, y si cae por debajo de un nivel de umbral
predeterminado, típicamente 12,6-13 V, se aplica un
impulso de tensión. Normalmente, el nivel de carga de una batería
sometida a tal método de carga de mantenimiento será inferior al
100%, es decir, la batería no se carga completamente.
Así, es un problema difícil encontrar un método
de un cargador que proporcione una carga rápida, fiable y segura a
una batería descargada, independientemente de los niveles de
material activo de la batería, es decir, independientemente de la
resistencia interna de la batería.
Además, hay problemas para encontrar un método y
un cargador que proporcionen una carga de mantenimiento que
mantenga la batería a un nivel de capacidad del 100%, o cerca del
100%, al mismo tiempo que se evite el aumento de la segregación de
agua y el contenido de sulfato de plomo se mantenga a un nivel
reducido.
Un objeto de la presente invención consiste en
ofrecer un método para cargar baterías de manera rápida, fiable y
segura, independientemente de los niveles de material activo de la
batería.
Otro objeto de la presente invención consiste en
ofrecer un método mejorado para la carga de mantenimiento de una
batería, en particular, durante el almacenamiento a largo plazo de
la misma.
Estos objetos se consiguen de acuerdo con la
invención ofreciendo métodos y cargadores con las características
definidas en las reivindicaciones independientes. Las realizaciones
preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención, se proporciona un método para cargar una batería
mediante un cargador de baterías que comprende medios de conexión
para conectar con los terminales de una batería que tenga que
cargarse, y medios de control. El método se caracteriza porque
comprende los pasos de: iniciar un ciclo de ráfagas, en el que una
pluralidad de ráfagas de tensión consecutivas se apliquen a una
batería conectada que tenga que cargarse, entregando cada ráfaga
cierta cantidad de carga a la batería, y reduciendo así,
sucesivamente, la resistencia interna de la batería; e iniciar un
ciclo de carga para cargar la batería conectada cuando dicho ciclo
de ráfagas haya terminado.
De acuerdo con un segundo aspecto, se
proporciona un método de carga de mantenimiento de una batería
mediante un cargador de baterías que comprende medios de conexión
para conectar con los terminales de una batería que tenga que
cargarse, medios para detectar la tensión de una batería conectada,
y medios de control. El método de acuerdo con el segundo aspecto se
caracteriza por los pasos de: detectar la tensión de la batería
conectada; mantener la tensión de la batería en un nivel
predeterminado durante un periodo de tiempo predeterminado; vigilar
un parámetro de capacidad de batería cuando dicho periodo de tiempo
predeterminado haya transcurrido; y aplicar, al menos, un impulso
de tensión si dicho parámetro cae por debajo de un nivel de umbral
predeterminado.
De acuerdo con un tercer aspecto de la presente
invención, se ofrece un medio informático que comprende
instrucciones para hacer que un ordenador lleve a la práctica un
método de acuerdo con el primero o el segundo aspec-
tos.
tos.
De acuerdo con otro aspecto de la invención se
proporciona un cargador de baterías que comprende medios de
conexión para conectar con los terminales de una batería que tenga
que cargarse, medios para detectar la tensión de una batería
conectada y medios de control. El cargador se caracteriza porque
dichos medios de control están conectados con los medios para
detectar, y están destinados a ejecutar los métodos de acuerdo con
el primero o el segundo aspectos.
La solución de acuerdo con el primer aspecto de
la presente invención proporciona varias ventajas en relación con
las soluciones existentes. El método para cargar una batería de
acuerdo con la presente invención, con una elevada resistencia
interna debido a la sulfatación durante la descarga de la batería,
es, por un lado, más rápido en comparación con el método de carga
de corriente baja, y, por otro lado, de uso más sencillo en
comparación con el método de carga de tensión alta. En comparación
con el método de carga de corriente baja, el método de carga de la
presente invención es significativamente más rápido, puesto que usa
la intensidad de corriente convencional y utiliza el tiempo de
aumento de la tensión de la batería para, sucesivamente, aumentar
la carga de la batería hasta que ésta pueda ser sometida a un ciclo
de carga normal. Consiguientemente, cada intervalo corto entre
conexión y desconexión de la tensión se usa para convertir una
pequeña cantidad de material activo. Cuando se usa el método de
carga de tensión alta, la batería tiene que desconectarse del
vehículo o aparato debido al riesgo de daño de la electrónica. En
este caso, en comparación con el método de carga de tensión alta,
el método de acuerdo con la presente invención es más fácil de usar,
puesto que la batería puede seguir conectada con el vehículo o
aparato durante la carga, ya que se usa una tensión moderada para
la carga, preferiblemente, entre 14,4 y 14,9 V.
Así, el segundo aspecto se basa en la idea de
combinar carga flotante y carga por histéresis durante la carga de
mantenimiento de una batería. Al aplicar carga flotante sólo durante
un periodo inicial seleccionado cuidadosamente e iniciar la carga
por histéresis después del periodo predeterminado de carga flotante,
la batería puede ser puesta en carga de mantenimiento durante un
periodo de tiempo muy largo, por ejemplo, varios meses, con una
segregación de agua muy baja y un nivel de capacidad muy
elevado.
Consiguientemente, la solución de acuerdo con el
segundo aspecto ofrece varias ventajas en relación con las
soluciones existentes. Una ventaja es que la batería se mantiene con
un nivel de carga cercano al máximo, es decir, casi al 100% de su
carga máxima, y puede ser usada durante la carga de mantenimiento
para aplicaciones que requieran capacidad plena. Otra ventaja es
que la vida útil de la batería se prolonga, puesto que la
segregación de agua, que afecta negativamente a la vida útil de la
batería, se minimiza.
Una ventaja adicional consiste en que el riesgo
de aumento de contenido de sulfato de plomo en el electrodo
negativo, que puede aumentar el revestimiento de sulfato de plomo
del electrodo, se reduce, significativamente, cuando se usa el
método de carga de mantenimiento de una batería de acuerdo con la
presente invención.
Como advertirán los expertos en la técnica, los
métodos de la presente invención, así como las realizaciones
preferidas de la misma, son adecuados para su puesta en práctica a
modo de programa o medio utilizable por ordenador, preferiblemente,
incluido en un cargador de baterías.
Estas ventajas de la presente invención y otros
aspectos de la misma resultarán evidentes a partir de la descripción
detallada que sigue y de los dibujos adjuntos.
En la descripción que sigue de una realización
de la invención, se hará referencia a los dibujos adjuntos, en los
que:
la figura 1 muestra, esquemáticamente, el diseño
de una realización de un cargador de baterías adecuado para uso con
la presente invención;
la figura 2a muestra, esquemáticamente, gráficos
de tensión/corriente en función del tiempo, y carga en función del
tiempo, respectivamente, durante un ciclo de carga normal de una
batería;
la figura 2b muestra, esquemáticamente, gráficos
de tensión/corriente en función del tiempo y carga en función del
tiempo, respectivamente, durante un ciclo de carga de una batería
con una tensión interna aumentada;
la figura 2c muestra, esquemáticamente, gráficos
de tensión/corriente en función del tiempo y carga en función del
tiempo, respectivamente, durante un ciclo de carga de una batería
con una tensión interna aumentada usando el método para cargar una
batería de acuerdo con la presente invención;
la figura 3 muestra, esquemáticamente, una
realización de un método para cargar una batería con una tensión
interna alta;
la figura 4 muestra, esquemáticamente, un
gráfico de tensión/corriente en función del tiempo durante la carga
de mantenimiento de una batería usando el método de carga de
mantenimiento de una batería de acuerdo con la presente invención;
y
la figura 5 muestra, esquemáticamente, una
realización de un método de carga de mantenimiento de una batería
de acuerdo con la presente invención.
En lo que sigue se describirán realizaciones
preferidas de los métodos de acuerdo con la presente invención.
Con referencia primero a la figura 1, en ella se
muestra un diagrama esquemático de una realización de un cargador
de baterías adecuado para uso con la presente invención, y, como se
describirá en lo que sigue, la invención es susceptible de
realizaciones en muchas formas diferentes. Puesto que el uso y la
estructura de un cargador de baterías son bien conocidos por los
expertos en la técnica, solamente se describirán con detalle partes
o componentes relevantes en relación con la invención.
El cargador de baterías mostrado en la figura 1
es un cargador de primario conmutado que comprende, de manera
conocida, un circuito 8 de potencia de CC conectable con la red. El
circuito 8 de potencia de CC comprende, a su vez, un puente de
diodo y un condensador de filtrado (no mostrados). Además, el
cargador comprende un transformador 14 de alta frecuencia con un
devanado primario 14_{a}, conectado con el circuito 8 de potencia
de CC, y un devanado secundario 14_{b}. El condensador de filtrado
almacena energía a modo de alta tensión de CC. El transformador
transforma la alta tensión en una tensión de carga. Una unidad 16 de
control que comprende, entre otras cosas, un conmutador electrónico
(no mostrado), por ejemplo, un transistor de efecto de campo FET,
prevista entre el circuito de potencia de CC y el transformador,
capaz de trocear la potencia de CC del circuito de potencia de CC
para formar impulsos y controlar y modular la señal. Además, la
unidad 16 de control comprende circuitería de modulación (no
mostrada) destinada a modular la señal.
En el lado de salida del transformador 14 de
alta frecuencia hay dos conductores, positivo 18 y negativo 20,
dotados de medios para conectar con una batería 21. Un elemento
rectificador (no mostrado), tal como un diodo, está previsto en el
conductor positivo, y un condensador de filtrado (no mostrado) está
previsto entre los conductores positivo y negativo.
Medios 29 de control, que se describirán con más
detalle en lo que sigue, para controlar el proceso de carga y el
proceso de mantenimiento del cargador de baterías, están conectados
con la unidad 16 de control y con una circuitería 30 de medición y
amplificación, con el fin de medir, detectar y realimentar
tensión/corriente. Además, la circuitería 30 de medición y
amplificación para medir, detectar y realimentar tensión/corriente
está conectada con el conductor positivo 18 y el conductor negativo
20. Un conductor 32 de realimentación está previsto entre la
circuitería 30 de medición y amplificación y una circuitería de
modulación incluida en la unidad 16 de control con fines de
modulación. Los detalles de la circuitería de modulación no se
describirán con detalle en este caso, porque no forman parte de la
presente invención y su función y su diseño son bien conocidos por
los expertos en la técnica. Preferiblemente, la señal es modulada
usando modulación por anchura de impulsos (PWM). Desde luego, la
presente invención puede usarse con otros métodos de modulación
distintos, por ejemplo, modulación por posición de impulsos (PPM) o
modulación por frecuencia de impulsos (PFM). En tales casos,
cualesquiera modificaciones necesarias de los circuitos del
dispositivo actual de la presente invención con el fin de adaptarlo
al método de modulación usado pueden ser realizadas fácilmente por
los expertos en la técnica y, por tanto, no se describen en este
documento. La circuitería 30 de medición y amplificación está
conectada, también, con los medios de control, para transmitir
información en relación con, por ejemplo, la tensión de los
terminales de la batería.
Opcionalmente, los medios 29 de control
comprenden medios para obtener información de tensión de la batería
y/o la corriente entregada a la batería conectada con la circuitería
30 de medición y amplificación para medir, detectar y realimentar
tensión/corriente. Como alternativa, los medios 29 de control pueden
obtener la información de tensión de la batería y/o la corriente
directamente a partir de la circuitería 30 de medición y
amplificación para medir, detectar y realimentar tensión/corriente.
Además, los medios 29 de control están destinados a hacer que la
unidad 16 de control actúe o responda en función de órdenes de
control basándose en la información obtenida y los medios de
memoria (no mostrados). Los medios de memoria pueden comprender un
chip de memoria no volátil (por ejemplo, un chip de memoria EEPROM
o FLASH) susceptible de almacenar datos. Los detalles de los medios
de control no se describirán con más detalle en este documento,
porque las funciones y el diseño de sus partes son bien conocidos
por los expertos en la técnica.
Ciertamente, pueden concebirse distintos diseños
para los medios de control, por ejemplo, los medios de control
pueden ponerse en práctica mediante un procesador que incluya, entre
otras cosas, instrucciones programables para ejecutar los métodos
de acuerdo con la presente invención.
En lo que antecede se ha descrito un cargador de
primario conmutado, pero los métodos de acuerdo con la presente
invención pueden llevarse a la práctica fácilmente con otros
cargadores de baterías, tales como cargadores lineales.
En la figura 2a se muestran gráficos de
tensión/corriente en función del tiempo, y carga en función del
tiempo, respectivamente, durante un ciclo de carga "normal" de
una batería. Las líneas 50 y 51 indican la tensión y la corriente,
respectivamente durante un ciclo de carga de una batería con
resistencia interna "normal", y la línea 52 indica la
acumulación o aumento de carga, es decir, la conversión de material
activo durante el mismo ciclo de carga. Como puede verse, cuando se
inicia la carga, la tensión 50 aumenta suavemente y la corriente 51
se mantiene casi constante, y, de manera correspondiente, la carga
se acumula de manera suave. Aunque la línea 51 indica que la
corriente es casi constante o, de hecho, ligeramente creciente, la
corriente, en ciertos casos, puede disminuir durante este periodo
de tiempo inicial, indicado mediante t_{1}. El primer periodo de
tiempo se denota como periodo principal y durante este periodo la
tensión de carga aumenta hasta el nivel de carga, que, normalmente,
es de, aproximadamente, 14,0-14,9 V, y la carga
contenida en la batería se acumula de manera sucesiva.
Subsiguientemente, cuando la tensión haya aumentado hasta el nivel
de carga, se inicia el periodo de absorción, indicado mediante
t_{2}, durante el cual la tensión se mantiene a este nivel.
Durante este periodo se continúa la acumulación de la carga. Con el
fin de conseguir que la carga alcance el 100%, o casi el 100%, de
la capacidad de batería teórica, puede aplicarse un refuerzo de
tensión, durante un periodo t_{3}, en el la tensión se aumenta
hasta, por ejemplo, 16 V, aproximadamente. Después de ello, la
batería está cargada casi completamente y se inicia el periodo de
mantenimiento, indicado mediante t_{4}. Preferiblemente, el
periodo t_{1} tiene una duración del orden de entre,
aproximadamente, 1 h y, aproximadamente, 20 h, el periodo t_{2}
tiene una duración del orden de entre, aproximadamente, 1 h y,
aproximadamente, 40 h, el periodo t_{3} tiene una duración del
orden de entre, aproximadamente, 15 min. y, aproximadamente, 6 h y
el periodo t_{4} es ilimitado.
A modo de comparación, en la figura 2b se
muestran gráficos de tensión/corriente en función del tiempo y carga
en función del tiempo, respectivamente, durante un ciclo de carga
de una batería con una tensión interna aumentada. Las líneas 53 y
54 indican la tensión y la corriente, respectivamente, durante el
ciclo de carga, y la línea 55 indica la acumulación de carga. Como
puede verse, el tiempo de aumento de la tensión (véase la línea 53)
es muy corto cuando la tensión de carga se aplica a una batería con
una tensión interna aumentada. En otros términos, el lapso del
aumento de la tensión es casi instantáneo debido a la elevada
tensión interna. De hecho, el tiempo de aumento será del orden de
pocos cientos de microsegundos. En consecuencia, la tensión 53
aumenta rápidamente al nivel máximo de la batería y,
correspondientemente, la corriente 52 disminuye rápidamente, lo que
lleva consigo que se entregue una cantidad de carga muy pequeña a la
batería, como se indica mediante la línea 55. Así, como puede verse
en la figura 2b, este rápido proceso causado por la elevada
resistencia interna hace difícil, o incluso imposible, cargar la
batería usando un cargador de baterías convencional.
Volviendo ahora a la figura 2c, en ella se
muestran gráficos de tensión/corriente en función del tiempo y
carga en función del tiempo, respectivamente, durante un ciclo de
carga de una batería con una tensión interna aumentada, usando el
método para cargar una batería de acuerdo con la presente invención.
Las líneas 56 y 57 indican la tensión y la corriente,
respectivamente, durante el ciclo de carga, y la línea 58 indica la
acumulación de carga durante el ciclo de carga. De acuerdo con el
método de acuerdo con la presente invención para cargar una batería
con una elevada resistencia interna como consecuencia de la
sulfatación durante la descarga de la batería, se aplican a la
batería varios impulsos o ráfagas 56_{a} de tensión consecutivos,
con una duración de t_{5}, t_{6} y t_{7}, respectivamente. En
la figura 2c se entregan solamente tres impulsos 56_{a}, pero
ello tiene sólo carácter ilustrativo, y en una aplicación práctica
puede ser necesario entregar un número mayor de impulsos 56_{a},
con el fin de hacer a la batería susceptible de un procedimiento de
carga normal. Como puede verse en la figura 2c, la carga de la
batería, indicada mediante la línea 58, aumenta sucesivamente con
cada impulso entregado, y, eventualmente, la carga de las placas de
batería puede ser lo bastante grande, es decir, puede haberse
convertido carga en cantidad suficiente como para aplicar un ciclo
de carga normal durante el periodo de tiempo t_{8}. De modo
concurrente con la disminución de resistencia interna de la
batería, los tiempos de subida de los impulsos también disminuyen,
y, sucesivamente, la duración de los impulsos se hace mayor. Así,
t_{5} es más corto que t_{6}, que, a su vez, es más corto que
t_{7}. Cada uno de los periodos t_{5}-t_{7}
puede tener una duración del orden de entre, aproximadamente, 50 ms
y varios segundos. Además, puede introducirse un tiempo de desfase
de una duración predeterminada entre ráfagas de tensión
consecutivas, es decir, un periodo de tiempo de intervalo entre dos
ráfagas de tensión consecutivas. Como alternativa, los intervalos
pueden presentar, sucesivamente, duraciones crecientes o
decrecientes. Debe hacerse notar que las figuras
2a-2c sólo son esquemáticas y que, por ejemplo, los
valores de tensión, corriente y carga no están representados a
escala.
Con referencia ahora a la figura 3, se
describirá una realización de un método para cargar una batería con
una tensión interna elevada. En el paso 60, una batería se conecta
con un cargador de baterías, por ejemplo, el cargador mostrado en
la figura 1. Entonces, durante el paso 62, se inicia el ciclo de
carga, pero debido a una elevada resistencia interna de las placas
de electrodo de la batería, la tensión de la batería aumenta
rápidamente, lo que se detecta merced a los medios 29 de control a
través de la circuitería 30 de medición y detección. Ello hace que
los medios 29 de control activen un periodo de ciclo de ráfagas, o,
en otros términos, una secuencia de ráfagas de tensión
consecutivas, durante el paso 64, como se indica mediante 56_{a}
en la figura 2c. De hecho, cada ráfaga es el inicio de una carga
"normal", seguida de una desconexión de la tensión cuando la
corriente haya caído por debajo de un nivel predeterminado.
Preferiblemente, este nivel predeterminado es de, aproximadamente,
0,5 A. De ese modo se entrega una pequeña cantidad de carga a la
batería, es decir, durante cada ráfaga se convierte una pequeña
cantidad de material activo. En consecuencia, la cantidad de
material activo convertido aumenta sucesivamente. De modo
subsiguiente, durante el paso 68, se detecta que la cantidad de
material convertido ha aumentado hasta el punto de que puede
aplicarse un ciclo de carga normal y los medios 29 de control
inician un ciclo de carga "normal". Ello se indica por el hecho
de que la corriente no cae por debajo del nivel predeterminado una
vez aplicada la tensión de carga.
En la figura 4 se muestra un gráfico de
tensión/corriente en función del tiempo durante la carga de
mantenimiento de una batería que use el método de carga de
mantenimiento de una batería. Las líneas 80 y 82 indican la tensión
y la corriente, respectivamente, durante la carga de mantenimiento
de acuerdo con una realización del método de carga de mantenimiento
de una batería de acuerdo con la presente invención. Durante un
primer periodo de tiempo t_{9}, cuando la batería se encuentre en
carga de mantenimiento, una vez terminado el periodo de carga
normal, la tensión de la batería se mantiene a un nivel
predeterminado, de modo preferido, entre 13,2 y 13,9 V,
aproximadamente. Además, el nivel de tensión de la batería es de
casi el 100% durante este periodo, aproximadamente, entre el 97 y
el 98%. Este nivel de tensión se mantiene durante un periodo de
tiempo predeterminado, t_{9}, y si la batería no se usa durante
este periodo, se iniciará el estado de impulsos o histéresis,
t_{10}. Ello implica que si la tensión cae por debajo de un valor
umbral predeterminado o nivel de parámetro de capacidad de batería,
cuyo parámetro, preferiblemente, consiste en la tensión V_{0} de
la figura 4, se aplicarán o entregarán a la batería uno o más
impulsos de tensión, con el fin de aumentar la tensión en relación
con este nivel V_{0} de umbral predeterminado, lo que se indica
mediante un impulso con una duración t_{11}. La duración t_{11}
es función de, entre otras cosas, el tamaño del cargador, el tipo de
batería y la condición de la misma. Generalmente, el periodo
t_{11} es de, aproximadamente, 2-15 minutos, y el
nivel de tensión es de, preferiblemente, 12,6-13 V.
La corriente y la tensión durante el periodo t_{11} son, en
principio, similares a las de un ciclo de carga "normal", es
decir, en primer lugar, una corriente constante o casi constante
con una tensión creciente, y, subsiguientemente, una tensión
constante con una corriente decreciente. La parte de corriente
constante es corta o bien casi inexistente. En una realización
alternativa (véase la figura 2a) se inicia un ciclo de carga normal
si la tensión cae por debajo del nivel de umbral predeterminado del
parámetro de capacidad de la batería.
Además, puede ponerse en práctica una función
que establezca condiciones para que la corriente no pueda aumentar
por encima de un valor umbral, típicamente, 200 mA para una batería
de 100 Ah. Esta función es útil, entre otras cosas, para un sistema
auxiliar. En este caso el cargador puede permanecer en estado
flotante, puesto que una corriente superior a este umbral indica
que el dispositivo o aplicación conectado con la batería recibe
constantemente corriente de la batería.
Con referencia a la figura 5, se describirá una
realización de un método de carga de mantenimiento para una
batería. En el paso 90 se inicia la carga de mantenimiento merced a
los medios 29 de control, y la tensión de la batería se detecta y
se fija o mantiene, preferiblemente, en 13,2-13,9 V.
Esto puede ser iniciado manualmente, por el usuario del cargador de
baterías, o automáticamente. El periodo de carga de mantenimiento o
flotante se establece o predetermina en, por ejemplo, diez días.
Durante este periodo de flotación la carga de la batería se
mantiene, aproximadamente, al 100% del nivel de capacidad y la
batería puede usarse en aplicaciones que requieran capacidad
máxima. Si la batería no se usa durante este periodo de flotación,
se iniciará la carga por ventanas, es decir, un periodo de impulsos
o histéresis, durante el paso 92. Si la batería se usa durante este
periodo, el cargador retorna al modo de flotación. Luego, durante el
paso 94 se vigila o detecta la tensión de la batería y cuando, en
su caso, la tensión caiga por debajo de un nivel de umbral
predeterminado o del valor de un parámetro que indique la capacidad
de la batería, cuyo parámetro en esta realización consiste en la
tensión, se aplicarán, uno o más impulsos o ráfagas de tensión,
durante el paso 96, con el fin de aumentar la tensión de la batería
por encima de un nivel de umbral predeterminado del parámetro de
capacidad de batería. Como se ha descrito en lo que antecede, la
duración de estos impulsos es función de, entre otras cosas, el
tamaño del cargador, el tipo de batería y la condición de la misma.
Generalmente, un periodo dura, aproximadamente,
2-15 minutos, y el nivel de tensión es de,
preferiblemente, 12,6-13 V. Como alternativa, los
impulsos pueden aplicarse durante un periodo de tiempo
predeterminado. Este periodo de carga por ventanas se mantiene hasta
que la batería sea usada o sea apagada manualmente por el usuario
del cargador de baterías. Los expertos en la técnica advertirán que
existen distintas alternativas posibles al método descrito en lo que
antecede para la carga de mantenimiento de una batería. Por
ejemplo, el parámetro de capacidad de batería puede ser la
corriente, en lugar de la tensión. Las modificaciones requeridas en
los circuitos del cargador con el fin de adaptarlo a la vigilancia
de la corriente pueden ser realizadas fácilmente por los expertos en
la técnica. Por otro lado, en lugar de carga por ventanas puede
iniciarse un ciclo normal de carga (véase la figura 2a) cuando el
nivel del parámetro de capacidad de batería caiga por debajo del
nivel de umbral predeterminado.
Cualquiera que posea un conocimiento normal de
la técnica apreciará fácilmente que la presente invención podría
ponerse en práctica mediante una pluralidad de realizaciones,
incluyendo ejecuciones de equipos y lógica, o sus combinaciones. A
modo de ejemplo, muchas de las funciones descritas en lo que
antecede pueden conseguirse y ponerse en práctica mediante lógica
adecuada comprendida en un microchip o portador de datos similar. Se
pretende que esta aplicación incluya cualesquiera adaptaciones o
variaciones de las realizaciones preferidas descritas en este
documento. En consecuencia, la presente invención se define mediante
los términos de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (10)
1. Método para cargar una batería mediante un
cargador de baterías que comprende medios de conexión para conectar
con los terminales de la batería que tenga que cargarse, medios para
detectar la tensión entre los terminales de una batería conectada,
y medios de control para inicial un ciclo de ráfagas,
caracterizado porque comprende los pasos de:
aplicar una tensión a una batería conectada;
detectar la tensión de la batería conectada, y,
en su caso, un aumento de tensión en dicha batería, con el fin de
identificar si la resistencia interna de la batería ha aumentado en
relación con un estado normal;
iniciar un ciclo de ráfagas si se identifica que
dicha resistencia interna ha aumentado, aplicándose una pluralidad
de ráfagas de tensión consecutivas a una batería conectada que tenga
que cargarse, teniendo cada ráfaga una duración, al menos, del
orden de ms, y entregando cada ráfaga cierta cantidad de carga a la
batería y reduciendo así, sucesivamente, la resistencia interna de
la batería; e
iniciar un ciclo de carga para cargar la batería
conectada cuando dicho ciclo de ráfagas haya terminado.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
cada ráfaga tiene una duración del orden de entre, aproximadamente,
50 ms y varios segundos.
3. Método según las reivindicaciones 1 o 2, en
el que el paso de iniciar un ciclo de ráfagas comprende, además,
los pasos de:
aplicar una ráfaga de tensión a la batería
cuando dicha tensión de la batería haya alcanzado un primer nivel
predeterminado
desconectar dicha ráfaga de tensión cuando dicha
tensión de la batería haya alcanzado un segundo nivel
predeterminado;
volver a aplicar dicha ráfaga de tensión a la
batería cuando dicha tensión de la batería haya alcanzado el primer
nivel predeterminado.
4. Método según las reivindicaciones 1 o 2, en
el que el paso de iniciar un ciclo de ráfagas comprende el paso
de:
aplicar dichas ráfagas de tensión con un tiempo
de desfase determinado entre dos ráfagas consecutivas.
5. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque, además, comprende los pasos de:
mantener la tensión de la batería en un nivel
predeterminado durante un periodo de tiempo predeterminado;
vigilar un parámetro de capacidad de batería
cuando haya transcurrido dicho periodo de tiempo predeterminado;
y
aplicar, al menos, un impulso de tensión si
dicho parámetro cae por debajo de un nivel de umbral
predeterminado.
6. Método según la reivindicación 5, en el que
dicho parámetro de capacidad predeterminado consiste en la tensión
de la batería conectada.
7. Método según las reivindicaciones 5 o 6, en
el que el paso de aplicar comprende el paso de:
aplicar impulsos de tensión hasta que la tensión
de la batería haya alcanzado, al menos, dicho nivel
predeterminado.
8. Método según las reivindicaciones
5-7, en el que el paso de aplicar comprende el paso
de:
aplicar impulsos de tensión durante un periodo
de tiempo predeterminado.
9. Medio utilizable por ordenador que comprende
instrucciones para hacer que un ordenador ponga en práctica un
método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
10. Un cargador de baterías que comprende medios
de conexión conectados con los conductores de salida del cargador,
medios de conexión para conectar con los terminales de una batería
que tenga que cargarse, medios para detectar la tensión de una
batería conectada, y medios de control, caracterizado porque
dichos medios de control están conectados con dichos medios para
detectar y porque están previstos para ejecutar los métodos de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones
1-8.
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