ES2341456T3 - Procedimiento para la determinacion de caracteristicas para estados electricos de una bateria de almacenamiento y dispositivo de supervision para ello. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la determinación de la capacidad residual que se puede extraer todavía a una batería de almacenamiento, con las etapas: a) Ajuste del volumen de electrolito (v) de la batería de almacenamiento en al menos dos partes de volumen de electrolito (vi) dispuestas una sobre otra horizontalmente, con espacios de balance de electrolito (Si) asignados dispuestos uno sobre otro horizontalmente; b) Fijación de al menos dos espacios de balance de placas de electrodos (Pk) dispuestos uno sobre el otro en la misma división horizontal que los espacios de balance de electrolito (Si), y asignación de las resistencias de reja (RMk) existentes en las regiones de los espacios de balance de las placas de los electrodos de las rejillas de las placas de los electrodos a los espacios de balance de las placas de los electrodos (Pk) y división de la capacidad de almacenamiento total (KM) de las placas de los electrodos de la batería de almacenamiento en partes de capacidad de almacenamiento (KMk) para los espacios de balance de placas de los electrodos (Pk) fijados, estando unido respectivamente un espacio de balance de placas de los electrodos con un espacio de balance de electrolito asignado, si bien no con otros espacios de balance de electrolitos; c) Determinación de las concentraciones de electrolito (ri) de las partes de volumen de electrolito (vi) para los espacios de balance de electrolito (Si) fijados; d) Determinación de las cantidades de carga (KEMk) convertidas respectivamente en las placas de los electrodos de los espacios de balance de las placas de los electrodos (Pk); y e) Medición de la corriente total (I) que fluye en los bornes de conexión de la batería de almacenamiento, de la tensión en bornes (U) de la batería de almacenamiento y de la temperatura de la batería (T), caracterizado por medio de las etapas: f) Cálculo de las cantidades de carga (RKSi) que todavía se pueden extraer a las partes de los volúmenes de electrolito (vi) en los espacios de balance de electrolito (Si) individuales dependiendo de la concentración de electrolito (ri) actual y del volumen de electrolito (vi) en el espacio de balance de electrolito (Si) correspondiente y de la temperatura de la batería (T) con un modelo matemático para la descripción de un esquema equivalente eléctrico al menos con las magnitudes de las resistencias de rejilla de la rejilla de placas de electrodos (RMk) para los espacios de balance de las placas de los electrodos (Pk) fijadas a partir del paso b), de las partes de capacidad de almacenamiento (KMk) de las concentraciones de electrolito (ri) determinadas en la etapa c) de las partes de volumen de electrolito (vi), de las cantidades de carga KEMk convertidas determinadas en la etapa d), y la corriente (I) y la tensión (U) en bornes medidas en la etapa e) como magnitudes de entrada; g) Cálculo de las cantidades de carga (RKMk) que todavía se pueden extraer de las masas activas de los espacios de balance de las placas de electrodos (Pk), h) Cálculo de la capacidad residual (RKg) que todavía se puede extraer de la batería de almacenamiento, como valor característico dependiendo de las cantidades de carga (RKMk) determinadas para los espacios de balance de las placas de los electrodos (Pk), y de las cantidades de carga (RKSi) determinadas para los espacios de balance de electrolito (Si) que todavía se pueden extraer de las partes de volúmenes de electrolito (vi) en los espacios de balance de electrolito (Si) correspondientes.
Description
Procedimiento para la determinación de
características para estados eléctricos de una batería de
almacenamiento y dispositivo de supervisión para ello.
La invención se refiere a un procedimiento para
la determinación de la capacidad residual que todavía se puede
extraer de una batería de almacenamiento.
La invención se refiere además a un dispositivo
de supervisión para una batería de almacenamiento electroquímica
con una unidad de medición para la medición de la tensión en bornes
de la batería, de la corriente en bornes de la batería, y de la
temperatura de la batería, y con una unidad de evaluación.
Existe una necesidad se determinar de modo
actual o de preveer el estado de una batería de almacenamiento
electroquímica, como por ejemplo el estado de carga o la capacidad
de carga de gran amperaje. Por ejemplo, para la capacidad de una
batería de arranque de arrancar un automóvil con un motor de
combustión son determinantes el estado de carga y el estado de
envejecimiento, o bien la caída de capacidad que se consigne de la
batería, ya que se limita la intensidad de corriente que se puede
extraer de la batería de arranque o bien su entrega de potencia.
Especialmente importante es la determinación del estado de la carga
o bien la capacidad de arranque de la batería de arranque en los
casos en los que, por ejemplo, existe un funcionamiento intermitente
del motor, ya que entonces en los tiempos de reposo del motor se
sigue operando la red de a bordo del vehículo con sus consumidores,
si bien el generador no genera ninguna corriente. La supervisión del
estado de carga y de la capacidad de arranque de la batería de
arranque ha de garantizar en estos casos que el contenido de
energía de la batería de almacenamiento sea suficiente en todo
momento para arrancar el motor.
Para la medición del estado de carga y la
determinación del comportamiento de carga de las baterías de
almacenamiento se conocen los más diferentes procedimientos. De
este modo se usan, por ejemplo, aparatos de medición integrados
(contadores de Ah), teniéndose en cuenta la corriente de carga, dado
el caso, valorándose con un factor de carga fijo. Puesto que la
capacidad útil de una batería de almacenamiento de este tipo depende
fuertemente de la magnitud de la corriente de descarga y de la
temperatura, con estos procedimientos no se puede conseguir ninguna
información satisfactoria sobre la capacidad útil que todavía se
puede extraer de la batería.
Del documento DE 22 42 510 C1 se conoce, por
ejemplo, el hecho de evaluar en un procedimiento para la medición
del estado de carga la corriente de carga con un factor que depende
de la temperatura y el factor que depende del estado de la propia
batería.
En el documento DE 40 07 883 A1 se describe un
procedimiento en el que se determina la capacidad de arranque de
una batería de almacenamiento por medio de la medición de la tensión
en bornes de la batería y de la temperatura de la batería en
comparación con un haz de curvas de estado de carga que son válidas
para el tipo de batería que se quiere comprobar.
El documento DE 195 43 874 A1 es un
procedimiento de cálculo para extraer la característica de descarga
y para la medición de la capacidad residual de una batería de
almacenamiento, en la que se miden igualmente la corriente, la
tensión y la temperatura, aproximándose la característica de
descarga por medio de una función matemática con una superficie
curvada.
En el documento DE 39 01 680 C1 se describe un
procedimiento para la evaluación de la capacidad de arranque en
frío de una batería de arranque, en la que la batería de arranque se
carga temporalmente con una resistencia. La tensión que cae en la
resistencia se mide, y a partir de ello se constata, en comparación
con los valores empíricos, si la capacidad de arranque en frío de
la batería de arranque sigue siendo suficiente. Para la carga de la
batería de arranque sirve en este caso el proceso de arranque.
Adicionalmente, del documento DE 43 39 568 A1 se
puede extraer un procedimiento para la determinación del estado de
carga de una batería de arranque de un automóvil en el que se miden
la corriente de la batería y la tensión en circuito abierto, y a
partir de éstas se concluye el estado de carga. En este caso también
se considera adicionalmente la temperatura de la batería. Las
corrientes de carga medidas durante diferentes espacios temporales
se comparan entre ellas, y a partir de ellas se determina una
capacidad residual.
En el documento DE 198 47 648 A1 se describe un
procedimiento para aprender una relación entre la tensión en
circuito abierto y el estado de carga de una batería de
almacenamiento con la finalidad de la estimación de la capacidad de
almacenamiento. A partir de la relación de la diferencia de tensión
en circuito abierto respecto a la cantidad de corriente convertida
durante la fase de carga se determina una medida para la capacidad
electrolítica del electrolito en la batería de almacenamiento. En
este caso se aprovecha el hecho de que la tensión en circuito
abierto sube aproximadamente de un modo lineal con el estado de
carga en los intervalos elevados relevantes en la práctica del
estado de carga.
El problema en la determinación del estado de
una batería de almacenamiento electroquímica con el procedimiento
ya conocido es que, en particular en el caso del funcionamiento de
descarga y de carga de baterías de almacenamiento recargables, pero
también en el caso de un almacenamiento sin carga, se produce un
desgaste, no teniéndose en cuenta todos los factores de desgaste
relevantes.
En el caso de un acumulador de plomo, el
electrolito está formado por ácido sulfúrico disuelto, es decir una
solución de H_{2}SO_{4} en agua. Típicamente, en un estado
completamente cargado se trata de una solución con una molaridad
aproximada de 4 a 5. En la reacción de descarga se, de modo
correspondiente la ecuación de reacción
- \quad
- Electrodo positivo: PbAO_{2}+H_{2}SO_{4}+2H^{+}+2e^{-}\rightarrowPbSO_{4}+2H_{2}O_{4}
- \quad
- Electrodo negativo: Pb+H_{2}SO_{4}\rightarrowPb+2H^{+}+2e^{-}
se consume en el electrolito
H_{2}SO_{4} en ambos electrodos, y adicionalmente se conforma
H_{2}O de un electrodo positivo. Gracias a ello se reduce en la
descarga la concentración y la densidad específica del electrolito,
mientras que en la reacción de carga que se ejecuta de modo inverso
vuelve a
aumentar.
\vskip1.000000\baselineskip
En caso de que en la reacción de carga el ácido
sulfúrico conformado tenga la posibilidad de una convección en el
campo gravitacional de la tierra, entonces ha de disminuir la
inclinación en impurezas hacia el suelo del vaso de la celda de las
celdas del acumulador de plomo. Gracias a ello existe en la región
inferior del vaso de la celda correspondiente un electrolito con
una concentración mayor que en la región superior del vaso de la
celda. Este estado se designa en el caso del acumulador de plomo
como revestimiento ácido.
Puesto que tanto la reacción de carga/descarga
como también las reacciones parasitarias, como por ejemplo el
desarrollo de gas, corrosión, etc., se ven influenciadas por regla
general por la concentración de electrolitos, un revestimiento ácido
lleva a un homogeneización del estado de la celda.
D.U. Sauer: Modelling of Local Conditions in
flooded Lead/Acid Batteries in Photovoltaic Systems, en: Journal of
Power Sources 64 (1997), 181-187 describe un
procedimiento para el modelado de una batería de plomo-ácido con la
ayuda de un esquema equivalente para los electrodos divididos en
tres regiones para simular una relación de
corriente-tensión que tenga en cuenta la influencia
del revestimiento ácido. Adicionalmente, el espacio de electrolito
está dividido en un gran número de espacios de balance de
electrolito dispuestos horizontal y verticalmente.
El objetivo de la invención, así pues, es crear
un procedimiento mejorado para la determinación de características
para estados eléctricos de una batería de almacenamiento.
El objetivo se consigue según la invención por
medio de los pasos según la reivindicación 1.
Por medio de la división de la batería de
almacenamiento en espacios de balance de electrolitos y en espacios
de balance de placas de electrodos es posible registrar los
complejos procesos físicos y químicos en una batería de
almacenamiento incluyendo el revestimiento ácido con un modelo
matemático para la descripción de un esquema equivalente eléctrico
de la batería de almacenamiento, para determinar características
para estados eléctricos de la batería de almacenamiento.
En este caso, la densidad de ácido puede ser una
cota para la concentración de electrolito.
Representa una ventaja el hecho de que las
tensiones en circuito abierto se determinen en los espacios de
balance de las placas fijadas de electrodos dependiendo de la
concentración de electrolito o de la densidad de ácido en un
espacio de balance de electrolito asignado. En este caso es válido
que un espacio de balance de las placas de electrodos esté
conectado con un espacio de balance de electrolito asignado, y no,
por el contrario, con el resto de espacios de balance de
electrolito. En el cálculo de la tensión en circuito abierto en un
espacio de balance de las placas de electrodos se tiene en cuenta
que éste está influenciado fundamentalmente por medio de la
concentración de electrolito en el espacio de balance de electrolito
asignado, la cantidad de carga convertida, así como, dado el caso,
por medio de la temperatura de la batería.
Especialmente ventajoso es cuando se calculan
las corrientes para los espacios de balance de electrolitos a
partir de la corriente total que fluye en los bornes de conexión de
la batería de almacenamiento y una relación de división que depende
de la concentración de electrolitos en el espacio de balance de
electrolito correspondiente. Del mismo modo se pueden calcular
corrientes para los espacios de balance de las placas de electrodos
a partir de la corriente total que fluye en los bornes de conexión
de la batería de almacenamiento y una relación de división que
depende de la tensión en circuito abierto en el espacio de balance
de placas de electrodos correspondiente y en las partes
resistivas.
La distribución de la corriente en los espacios
de balance de placas de electrolito y de electrodos se evalúa
preferentemente en la dirección de carga independiente de la
distribución de la corriente, correspondiéndose, en caso de una
descarga, las corrientes para los espacios de balance de electrolito
con las corrientes que se han calculado para los espacios de balance
de las placas de electrodos.
\newpage
Para procesos de carga, por el contrario, las
relaciones de división para el cálculo de las corrientes para el
espacio de balance de electrolitos se diferencian de las relaciones
de división para el cálculo de las corrientes para los espacios de
balance de placas de electrodos.
Adicionalmente es ventajoso que se calcule la
cantidad de carga extraída en el espacio temporal en un espacio de
balance de placas de electrodos, sustrayendo para eso de la cantidad
de carga convertida directamente antes de este espacio temporal en
este espacio de balance de las placas de electrodos la carga que
fluye en el espacio temporal observado a través del espacio de
balance de placas de electrodos.
La cantidad de carga que todavía se puede
extraer a las placas de electrodos en los espacios de balance de
placas de electrodos individuales se puede calcular reducida, así
pues, a partir de la parte de capacidad de almacenamiento del
espacio de balance de las placas de electrodos en la cantidad de
carga extraída hasta el espacio temporal conservado de las placas
de electrodos en el espacio de balance de las placas de electrodos,
y se reducida en la carga extraída en el espacio temporal de las
placas de los electrodos en el espacio de balance de las placas de
los electrodos.
Adicionalmente se pueden calcular las cantidades
de carga que todavía se pueden extraer de las partes de volumen del
electrolito en los espacios de balance de electrolito individuales
dependiendo de la concentración de electrolito actual y del volumen
de electrolito en el espacio de balance de electrolito
correspondiente, y de la temperatura de la batería.
Como valor característico se usa la capacidad
residual que todavía se puede extraer de la batería de
almacenamiento, dependiendo de las cantidades de carga determinadas
para los espacios de balance de placas de electrodos que todavía se
pueden extraer de las placas de electrodos de los espacios de
balance correspondientes de las placas de electrodos, y de las
cantidades de cargas determinadas para los espacios de balance de
electrolito que todavía se pueden extraer de las partes de volumen
de electrolito en los espacios de balance de electrolito
correspondientes.
También la tensión en circuito abierto de la
batería de almacenamiento se puede calcular como valor
característico como función de la cantidad de carga convertida,
dado el caso, referida a la capacidad de almacenamiento en los
espacios de balance de placas de electrodos individuales, las
tensiones en circuito abierto en los espacios de balance de las
placas de electrodos, las partes de resistencia, las resistencias de
polarización y la corriente de inversión de carga por medio de la
inversión de carga en una placa de electrodo individual. La
corriente de inversión de carga que se ha de tener en cuenta se
origina gracias al hecho de que en el lugar de una tensión elevada
en circuito abierto se descargue el material activo, y en el lugar
de una tensión reducida en circuito abierto se lleve a cabo una
carga. Conjuntamente con esto está representada una caída de tensión
a través de la resistencia de polarización, que representa la
resistencia de polarización en la superficie de las placas con
corrientes reducidas, y las resistencias de rejilla de las rejillas
de placas de los electrodos. A través de ello resulta una tensión
en circuito abierto cuyo valor está entre las tensiones en circuito
abierto de los espacios de balance individuales (potencial
mixto).
Con ello, es ventajoso determinar el valor
característico dependiendo de la corriente de inversión de carga en
las placas de los electrodos entre lugares de una mayor tensión en
circuito abierto y lugares de una menor tensión en circuito
abierto, calculándose la corriente de inversión de carga a partir de
la resistencia de polarización en la superficies de las placas de
los electrodos y de la suma de las resistencias de rejilla entre los
lugares según la
fórmula:
fórmula:
Además es ventajoso determinar la temperatura
crítica para la inserción de una conformación de cristales de hielo
en los espacios de balance dependiendo de la concentración de
electrolito en los espacios de balance de electrolito, de la
temperatura y de las proporciones de volumen de electrolito. En este
caso, el volumen de cristal de hielo en los espacios de balance de
electrolito se puede calcular a partir de una relación definida
entre la concentración en equilibrio de los ácidos en el electrolito
y la temperatura, así como la concentración de ácidos en el
electrolito según la fórmula:
La evaluación de la conformación de hielo para
diferentes zonas, con ello, es posible por medio de la observación
de espacios de balance individuales, y por medio del cálculo de la
densidad de ácido en estos espacios de balance. Con la información
sobre el volumen de hielo en cada espacio de balance de electrolito
se puede realizar una afirmación sobre si el hielo perjudica la
batería de almacenamiento en su capacidad. Esto se puede realizar,
por ejemplo, de manera que al producirse cristales de hielo sólo en
el espacio de balance de electrolito superior se tome toda la
capacidad de la batería, y por el contrario, al producirse cristales
de hielo en el espacio de balance de electrolito más inferior se
tome la batería como no eficaz.
\newpage
Adicionalmente es ventajoso adaptar los valores
de estado para la concentración de electrolitos en los espacios de
balance de electrolitos dependiendo de la diferencia entre la
tensión en circuito abierto real y la tensión en circuito abierto
calculada. Gracias a ello se tiene en cuenta, por ejemplo, una
mezcla de los ácidos ocasionada por medio del movimiento de la
batería que no se puede tener en cuenta en el modelo, ya que sólo se
miden la corriente en bornes de la batería y la tensión en bornes de
la batería.
Como consecuencia de una relación posiblemente
diferente de las regiones exteriores de la batería de almacenamiento
es ventajoso, además, cuando se asignan regiones exteriores de
espacios de balance de electrolitos separados, que se evalúan
separadamente respecto a los espacios de balance de
electrolitos.
El objetivo de la invención es crear
adicionalmente un dispositivo de evaluación mejorado.
El objetivo se soluciona con el dispositivo de
supervisión conforme a la invención gracias al hecho de que una
unidad de evaluación para la realización del procedimiento descrito
anteriormente esté conformada, por ejemplo, por medio de la
programación de una unidad de microprocesador.
La invención se explica a continuación con más
detalle a modo de ejemplo a partir de los dibujos anexos:
Figura 1. Esquema equivalente eléctrico de una
batería de almacenamiento dividida en espacios de balance de ácidos
y espacios de balance de placas de electrodos para el caso de la
descarga;
Figura 2. Esquema equivalente eléctrico de la
batería de almacenamiento de la Figura 1 con corrientes asignadas a
los espacios de balance de ácido y espacios de balance de placas de
electrodos para el caso de la carga;
Figura 3. Diagrama de una función f_{L}
dependiendo de la cantidad de carga extraída referida a una parte de
la capacidad de almacenamiento en un espacio de balance de las
placas de electrodos para el cálculo de la distribución de corriente
de carga en los espacios de balance de las placas de electrodos;
Figura 4. Diagrama de una función f_{E}
dependiente de la cantidad de carga extraída referida a una parte de
la capacidad de almacenamiento para el cálculo de la distribución de
corriente de descarga;
Figura 5. Diagrama del estado de carga
calculado a partir del balance de carga de una batería de
almacenamiento a lo largo del tiempo;
Figura 6. Diagrama de la tensión en circuito
abierto calculada a partir del modelo de la batería de
almacenamiento con el esquema equivalente eléctrico y de la tensión
no cargada medida real de una batería de almacenamiento a lo largo
del tiempo;
Figura 7. Diagrama de la densidad de ácido en
los espacios de balance de ácido de una batería de almacenamiento a
lo largo del tiempo;
Figura 8. Diagrama de la pérdida de la
capacidad de almacenamiento de una batería de almacenamiento a lo
largo del tiempo;
Figura 9. Diagrama de la capacidad residual en
los espacios de balance de las placas de electrodos asignados a lo
largo del tiempo;
Figura 10. Diagrama de la capacidad de
almacenamiento que se puede extraer a lo largo del tiempo.
Las Figuras 1 y 2 dejan reconocer un esquema
equivalente eléctrico de una batería de almacenamiento para el caso
de la carga y de las descarga, que está dividida en tres espacios de
balance de electrolitos S_{1}, S_{2} y S_{3} que están
dispuestos horizontalmente uno sobre otro con las partes de volumen
de electrolito v_{1}, v_{2} y v_{3} correspondientes.
Adicionalmente, la batería de almacenamiento está dividida en la
misma división horizontal en tres espacios de balance de placas de
electrodos P_{1}, P_{2} y P_{3} que se encuentran uno sobre
otro de las placas de electrodos. Para ello la capacidad de
almacenamiento total K^{M} de las placas de electrodos de la
batería de almacenamiento se divida en tres partes de capacidad de
almacenamiento K^{M}_{1}, K^{M}_{2} y
K^{M}_{3}. Adicionalmente, a los espacios de balance de las
placas de electrodos P_{1}, P_{2} y P_{3} se les asignan las
resistencias de rejilla R_{1}, R_{2} y R_{3} de las rejillas
de las placas de los electrodos existentes en estas regiones. La
resistencia R representa la resistencia del descargador.
En la división de los espacios de balance de
electrolito S_{i} y de los espacios de balance de placas de
electrodos P_{k}, con i = 1 a 3 y k = 1 a 3, se da que sólo el
espacio de balance de las placas de electrodos P_{1} está unido
con el espacio de balance de electrolito S_{1}. De modo
correspondiente, sólo el espacio de balance de las placas de
electrodos P_{2} está unido con el espacio de balance de
electrolito S_{2} y el espacio de balance de placas de electrodos
P_{3} con el espacio de balance de electrolito S_{3}.
Además se puede reconocer que a cada uno de los
espacios de balance de electrolito y de placas de electrodos
S_{i}, P_{k} se puede asignar una corriente de carga y de
descarga I_{1}, I_{2} e I_{3}, cuya suma se corresponde con
la corriente total I que fluye en los bornes de conexión de la
batería de almacenamiento. Esta corriente total I, así como la
tensión en bornes U de la batería de almacenamiento se puede medir
de un modo muy sencillo durante la vida útil de la batería de
almacenamiento, y se puede usar como magnitud de entrada para la
determinación de los parámetros para los estados eléctricos de la
batería de almacenamiento.
Las Figuras 1 y 2 dejan reconocer, además, que
del espacio de balance de las placas de electrodos P_{k} se pueden
retirar, respectivamente, cantidades de carga KE^{M}_{k},
que pueden tomar como máximo el valor de la parte de capacidad de
almacenamiento correspondiente K^{M}_{k}.
Para el caso de una carga de la batería de
almacenamiento se realiza, tal y como está esquematizado en la
Figura 1, la distribución de la corriente total I en la dirección de
carga para los espacios de balance de electrolito S_{i} y los
espacios de balance de las placas de los electrodos P_{k} de modo
separado. Esto está basado en el hecho de que por medio de la
reducción del ácido sulfúrico altamente concentrado en la batería
de almacenamiento se origina hacia abajo una carga adicional de las
proporciones de volumen de electrolito v_{1}, v_{2} en los
espacios de balance de electrolito S_{1}, S_{2}. Esto se puede
observar matemáticamente como un flujo de corriente adicional. Por
razones de simplicidad, este efecto se trata de manera como si los
espacios de balance de electrolito S_{i} fueran admitidos con otra
corriente de carga I^{S}_{i}.
Para los espacios de balance de electrolito
S_{i} se calculan las partes de la corriente de carga
I^{S}_{i} de la siguiente manera:
siendo N el número de los espacios
de balance de electrolito y q factores de
división.
\vskip1.000000\baselineskip
Para los tres espacios de balance de electrolito
S_{1}, S_{2} y S_{3} representados a modo de ejemplo resulta
el siguiente sistema de ecuaciones:
Para los factores de división q_{i} se dan las
siguientes ecuaciones:
Las magnitudes c_{1} a c_{3} son constantes
empíricas que se han determinado con experimentos para un tipo de
batería de almacenamiento correspondiente. La magnitud r_{L} es la
densidad de ácido que se conforma en la carga en las placas de los
electrodos. Se tomas, de modo simplificado, como constante. Un valor
típico es 1,46 g/cm^{3}.
Los valores r_{1} a r_{3} son las
concentraciones de electrolito en los espacios de balance de
electrolito S_{1}, S_{2} y S_{3}. Los valores
(KE^{M}_{k}) son las cantidades de carga retiradas al
espacio de balance de placas de electrodos P_{k} correspondiente,
que puede adoptar, como máximo, el valor de las partes de capacidad
de almacenamiento K^{M}_{k} fijadas en la división de la
batería de almacenamiento.
Las cantidades de carga KE^{M}_{k}
retiradas se reducen para un espacio temporal observado dt en la
parte de corriente I^{M}_{k} integrada en el espacio de
tiempo dt del espacio de balance de placas de electrodos P_{k}
correspondiente. Cuando la parte de corriente I^{M}_{k} se
toma constante para el espacio temporal dt, entonces resulta como
valor para la cantidad de carga KE^{M}_{k} retirada:
siendo t1 el comienzo del espacio
temporal dt. En el estado de comienzo después de que se haya
producido la puesta en marcha de la batería de almacenamiento, se
calcula la cantidad de carga retirada
con
Estas partes de corriente I^{M}_{k}
para los espacios de balance de las placas de los electrodos
P_{k}, es decir, las corrientes que fluyen en las placas de los
electrodos, o bien las masas activas, se describen de la siguiente
manera:
y
siendo N el número de los espacios
de balance de las placas de los electrodos P_{k} y siendo
d^{L}_{n} factores de
división.
\vskip1.000000\baselineskip
Para tres espacios de balance de las placas de
los electrodos P_{1}, P_{2}, P_{3} resulta el siguiente
sistema de ecuaciones:
\newpage
En este caso, los factores de división
d^{L}_{k} son de la siguiente manera:
siendo U la tensión total de la
batería referida a una celda medida en los bornes de conexión de la
batería de
almacenamiento.
\vskip1.000000\baselineskip
Las tensiones en circuito abierto U_{\infty,k}
en los espacios de balance de las placas de los electrodos P_{k}
resultan como función de la concentración de electrolitos r_{i} en
los espacios de balance de electrolito S_{i} correspondientes y de
la temperatura de la batería T.
Una función f_{L} a modo de ejemplo
dependiendo de la cantidad de carga KE^{M}_{k} en la parte
de capacidad de almacenamiento K^{M}_{k} referida a un
espacio de balance de placas de electrodos P_{k} está
esquematizada en la Figura 3. La función f_{L} crece fuertemente
de modo lineal hasta una relación de KE^{M}_{k} de 0,1 al
valor 0,9. A continuación, el valor de la función f_{L} aumenta
hasta alcanzar una relación \frac{KE^{M}_{k}}{K^{M}_{k}}
lentamente de modo lineal al valor 1.
Para el caso de la descarga, la corriente total
I se calcula en los espacios de balance de las placas de los
electrodos P_{k} de modo similar a lo descrito anteriormente, si
bien con otra función f_{E} para la dependencia de la cantidad de
carta KE^{M}_{k} retirada y las partes de capacidad de
almacenamiento K^{M}_{k}:
En este caso, los factores de división
d^{E}_{k} son de la siguiente manera:
Los valores para las cantidades de carga
KE^{M}_{k} retiradas se calculan, tal y como se ha descrito
anteriormente, por medio de la reducción en la parte de corriente
I^{M}_{k} integrada a lo largo del espacio temporal dt para
los espacios de balance de las placas de los electrodos P_{k}.
La función f_{E} en dependencia de la cantidad
de carga retirada KE^{M}_{k} referida a la parte de la
capacidad de almacenamiento K^{M}_{k} se muestra a modo de
ejemplo en la Figura 4. El valor para f_{E} es igual a uno hasta
una relación de
\frac{KE^{M}_{k}}{K^{M}_{k}} = 0,9. Para la región de \frac{KE^{M}_{k}}{K^{M}_{k}} = 0,9 a 1, el valor para f_{E} cae linealmente desde uno hasta el valor cero.
\frac{KE^{M}_{k}}{K^{M}_{k}} = 0,9. Para la región de \frac{KE^{M}_{k}}{K^{M}_{k}} = 0,9 a 1, el valor para f_{E} cae linealmente desde uno hasta el valor cero.
En el caso de la descarga, la parte de corriente
I^{S}_{i} para los espacios de balance de electrolito
S_{i} se corresponde con el valor de la parte de corriente
I^{M}_{k} para el espacio de balance de las placas de los
electrodos P_{k} asignado.
La concentración de electrolito r_{i} después
de haberse realizado el intercambio de corriente para un espacio de
balance de electrolito S_{i} se calcula como la función
En este caso r_{i} es la concentración de
electrolito existente antes del espacio de tiempo dt en el espacio
de balance de electrolito S_{i}, v_{i} es la parte de volumen de
electrolito en el espacio de balance de electrolito S_{i}, T es la
temperatura de la batería de almacenamiento, e
I^{S}_{i}\cdotdt es la carga convertida en el espacio de
balance del electrolito S_{i} en el espacio de tiempo dt.
Como valor característico para estados de la
batería de almacenamiento se puede calcular, por ejemplo, la
cantidad de carga que todavía se puede extraer de la batería de
almacenamiento, para estimar la capacidad residual de la batería de
almacenamiento.
Para ello, para cada espacio de balance de la
placa de electrodos P_{k} se calcula la cantidad de carga
RK^{M}_{k} que todavía se puede extraer de la masa activa
(capacidad residual) por medio de:
A continuación se realiza el cálculo de la
cantidad de carga RK^{S}_{i} que se puede extraer del
espacio de balance de electrolito S_{i} correspondiente
dependiendo del volumen del electrolito v_{i} y de la densidad de
ácido actual r_{i} en el espacio de balance de electrolito S_{i}
y de la temperatura T de la batería de almacenamiento según la
función:
La cantidad de carga RK_{g} que se puede
extraer de la batería de almacenamiento se calcula a partir de la
cantidad de carga RK^{M}_{k} que se puede extraer en los
espacios de balance de las placas de electrodos P_{k} y de la
cantidad de carga RK^{S}_{i} que se puede extraer en los
espacios de balance de electrolito S_{i} con la siguiente
diferenciación de casos, que es necesario para tener en cuenta la
"caída" de ácidos de mayor densidad desde un espacio de balance
superior a un espacio de balance inferior. En este caso se presupone
que tiene lugar en primer lugar una descarga completa en la región
inferior de la batería de almacenamiento, a continuación en la
región central y finalmente arriba.
\vskip1.000000\baselineskip
a) Cuando RK^{S}_{1} <
RK^{M}_{1}:
La capacidad de ácido que falta se toma del
volumen de electrolito v_{2} como máximo hasta que el ácido en el
volumen de electrolito v_{2} ha sido consumido. La capacidad de
ácido RK^{S}_{2} en el volumen de electrolito v_{2} se
reduce de modo correspondiente al ácido consumido en el volumen de
electrolito v_{1}. Con ello se incrementa RK^{S}_{1}.
\vskip1.000000\baselineskip
b) Cuando RK^{S}_{2} <
RK^{M}_{2}:
La capacidad de ácido que falta se toma del
volumen de electrolito v_{3} como máximo hasta que el ácido en el
volumen de electrolito v_{3} se ha consumido. La capacidad de
ácido RK^{S}_{3} en el volumen de electrolito v_{3} se
reduce de modo correspondiente al ácido consumido en el volumen de
electrolito v_{2}. Con el paso a) se puede calcular entonces el
nuevo valor para RK^{S}_{2}. Se tiene entonces:
Como otro valor característico para un estado de
la batería de almacenamiento se puede calcular la tensión en
circuito abierto U_{\infty,g} de la batería de almacenamiento a
partir de los valores individuales de las tensiones en circuito
abierto U_{\infty,k} de los espacios de balance S_{i}, P_{k}.
En este caso se ha de tener en cuenta la corriente de inversión de
carga I_{U} desde lugares de una mayor tensión en circuito
abierto U_{\infty} a lugares con una menor tensión en circuito
abierto U_{\infty} en la misma placa del electrodo. Esta
corriente de inversión de carga I_{U} se origina gracias al hecho
de que en el lugar de una mayor tensión en circuito abierto
U_{\infty} se descargue el material activo, y en el lugar de una
menor tensión de circuito abierto U_{\infty} se realice una carga.
Unido con esto está representada una caída de tensión a lo largo de
la resistencia de polarización R_{P}, que representa la
resistencia de polarización en la superficie de la placa con
pequeñas corrientes, y las resistencias de rejilla R_{k}
individuales. Gracias a ello resulta una tensión en circuito abierto
U_{\infty} cuyo valor se encuentra entre las tensiones en
circuito abierto U_{\infty,k} de los espacios de balance
individuales S_{i}, P_{k} (potencial mixto).
La corriente de inversión de carga I_{U} se
calcula de la siguiente manera:
\vskip1.000000\baselineskip
La tensión en circuito abierto total
U_{\infty,g} de la batería de almacenamiento se calcula de la
siguiente manera:
\vskip1.000000\baselineskip
Dado el caso, la corriente de inversión de carga
I_{U} y la tensión total en circuito abierto U_{\infty,g} se
refieren al número de las celdas.
Los índices x, y para la tensión en circuito
abierto U_{\infty,x}, U_{\infty,y} designan un espacio de
balance de las placas de los electrodos correspondientes P_{k},
realizándose una diferenciación de casos, ya que puede fluir una
corriente de inversión de carga I_{U} sólo cuando el lugar con una
mayor tensión en circuito abierto U_{\infty} tenga masa que
todavía se pueda descargar, y el lugar con una mayor tensión en
circuito abierto U_{\infty} tenga masa que todavía se pueda
cargar. La diferenciación entre casos es de la siguiente manera:
a) K^{M}_{1} está cargado parcialmente
o cargado totalmente, K^{M}_{3} está cargado parcialmente o
descargado, K^{M}_{2} es indiferente:
\vskip1.000000\baselineskip
b) K^{M}_{1} está cargado
parcialmente o cargado totalmente, K^{M}_{2} está cargado
parcialmente o descargado, K^{M}_{3} está cargado
totalmente:
\vskip1.000000\baselineskip
c) K^{M}_{2} está cargado
parcialmente o cargado totalmente, K^{M}_{3} está cargado
parcialmente o descargado, K^{M}_{1} está
descargado:
\vskip1.000000\baselineskip
d) K^{M}_{1} está cargado
totalmente o cargado parcialmente, K^{M}_{2} y
K^{M}_{3} están cargados
totalmente:
\newpage
e) K^{M}_{2} está cargado
totalmente o cargado parcialmente, K^{M}_{1} está
descargado, K^{M}_{3} está cargado
totalmente:
f) Para todos los demás
casos:
Como valor característico se puede calcular y
evaluar además la conformación de hielo. Esto es posible por medio
de la observación de espacios de balance de electrolito S_{i}
individuales, y por medio del cálculo de la densidad de ácido
r_{i} en estos espacios de balance de electrolito S_{i} para
diferentes zonas. A partir de la temperatura T y de la concentración
de electrolito r_{i} se puede calcular qué volumen de cristales de
hielo se conforma en los espacios de balance de electrolito S_{i}
individuales.
A cada temperatura T pertenece una concentración
de equilibrio CGG el ácido sulfúrico existente en el electrolito. En
caso de que no se llegue a ésta, entonces se separa por congelación
el agua pura, y se conforman cristales de hielo, hasta que en el
resto de la fase líquida del electrolito se haya ajustado esta
concentración de equilibrio CGG. El volumen de cristales de hielo se
calcula entonces sin tener en cuenta la dilatación de volumen del
agua, de la siguiente manera:
siendo la concentración de
equilibrio CGG una función definida de la temperatura en el espacio
de balance de electrolito
S_{i}:
C_{i} es la concentración de ácido sulfúrico
en el volumen de electrolito v_{i} y se puede calcular a partir de
la concentración de electrolito r_{i} y de la temperatura T_{i}
en el espacio de balance de electrolito S_{i} correspondiente.
Con la información sobre el volumen de hielo
v_{Eis} en cada espacio de balance de electrolito S_{i} se
puede realizar una afirmación de si por medio de los cristales de
hielo se perjudica la batería de almacenamiento en su capacidad.
Esto se puede realizar, por ejemplo, de tal manera que cuando se
produzcan cristales de hielo sólo en el espacio de balance de
electrolito S_{i} más superior se tome toda la capacidad de la
batería. Por el contrario, al aparecer cristales de hielo en el
espacio de balance de electrolito S_{i} más inferior se toma la
batería de almacenamiento como no eficaz.
En este caso se pueden determinar uno o varios
parámetros y/o magnitudes de estado del modelo de batería por medio
de un procedimiento de estimación de parámetros y/o de estados por
medio de la adaptación de los resultados del modelo.
Por ejemplo, se puede realizar una adaptación de
la densidad de ácido r_{i} a los valores de medición. Por medio
del cálculo de la tensión en circuito abierto U_{\infty,g} en el
modelo, y por medio de la comparación con la tensión en circuito
abierto U_{\infty,g} real que está proporcionara por otros
procedimientos, o que se puede determinar esperando durante una
larga pausa, existe una posibilidad de realizar una afirmación
sobre hasta qué punto el modelo representa el estado de la batería
actual. De este modo, por ejemplo, por medio del movimiento de la
batería se puede realizar una mezcla de los ácidos que el modelo no
puede tener en cuenta, ya que sólo se miden la corriente y la
tensión. En este tipo de casos es necesario entonces que se lleve a
cabo una adaptación. Ésta se realiza a partir de la diferencia entre
la tensión en circuito abierto U_{\infty,g} calculada en el
modelo por medio de una adaptación de la concentración de
electrolito r_{i} en los espacios de balance de electrolito
S_{i} de la siguiente manera:
Cuando, por ejemplo, la diferencia entre la
tensión en circuito abierta medida y la tensión en circuito abierto
calculada a partir del modelo es negativa, y la tensón en circuito
abierto U_{\infty,g} está determinada únicamente por medio de la
densidad de ácido r_{i} en el espacio de balance central S_{2}
con un modelo con tres espacios de balance de electrolito S_{i},
entonces la densidad de ácido r_{i} se reduce en el segundo
espacio de balance S_{i}. La concentración de electrolito r_{i}
en los otros espacios de balance S_{1}, S_{3} se ha de adaptar
de modo correspondiente a las condiciones de contorno
a) Cantidad de ácido permanece constante
b) La concentración de electrolito r_{i} de
arriba debajo de modo monótono
c) Determinados valores límite no se han de
superar por arriba o por abajo.
El procedimiento se ha verificado a partir de un
experimento real con mediciones en una batería de 110 Ah. En este
caso, la batería se puso cada vez más en un revestimiento ácido. La
realización del experimento consistió en una carga y descarga por
escalones, empezando el experimento en el estado descargado. Entre
medias se descargó la batería de almacenamiento hasta que la
tensión de finalización de descarga de 10,5 voltios se había
alcanzado.
En las Figuras 5 a 10 están representados los
datos de experimento y de comparación a lo largo del tiempo de
observación t.
La Figura 5 muestra el estado de carga SOC que
se ha determinado por medio del cálculo del caudal de carga. Se
puede reconocer que la batería de almacenamiento se ha descargado y
cargado en ciclos. Los ciclos de descarga se pueden reconocer por
medio del estado de carga SOC de caída, y los ciclos de carga por
medio del estado de carga SOC de subida.
La Figura 6 deja reconocer una comparación de la
tensión en bornes U no cargada medida de la batería de
almacenamiento con una corriente cero (I=0), y de la tensión en
circuito abierto U_{\infty,g} calculada a partir del modelo
descrito anteriormente. La tensión U no cargada medida está
simbolizada por medio de los puntos.
Puesto que la tensión U no cargada medida con
corriente cero no representa todavía la tensión en circuito abierto
U_{\infty}, que se ajusta por primera vez después de varias horas
de fase de reposo, los primeros valores de medición en la fase de
reposo son diferentes a los otros valores. Sin embargo, se puede ver
una buena coincidencia entre la medición y la tensión en circuito
abierto calculada a partir del modelo.
La Figura 7 deja reconocer las concentraciones
de electrolito r_{1}, r_{2} y r_{3} a lo largo del tiempo
calculadas para los tres espacios de balance de electrolito S_{1},
S_{2} y S_{3}. Se pone de manifiesto que la densidad de ácido
en la región inferior, es decir, en el espacio de balance de
electrolito S_{1} en la fase de carga aumenta con mayor fuerza de
lo que lo hace en los espacios de balance de electrolito S_{2} y
S_{3} dispuesto en frente.
La Figura 8 deja reconocer la pérdida de
capacidad de almacenamiento \DeltaK para el caso teórico de la
carga completa. Con ello, en cada instante t se puede determinar a
partir de la capacidad de almacenamiento K la batería de
almacenamiento en el estado nuevo la capacidad de almacenamiento
restante.
La Figura 9 deja reconocer la capacidad residual
RK_{K} existente en los espacios de balance de las placas de
electrodos P_{k} individuales a lo largo del tiempo. Se pone de
manifiesto que, ante todo, el espacio de balance de electrolito
S_{3} y el espacio de balance de las placas de electrodos P_{3}
determina la pérdida de capacidad de almacenamiento
fundamentalmente, ya que en este caso prácticamente no hay ningún
ácido después de la descarga de los espacios de balance S_{1},
S_{3} y P_{1}, P_{2}.
La Figura 10 deja reconocer la capacidad de
almacenamiento RK_{g} que se puede extraer como valor
característico para el estado de la batería de almacenamiento, que
se ha calculado a partir del modelo descrito anteriormente a lo
largo del tiempo. En el caso ideal, cuando el procedimiento descrito
funciona perfectamente, todos los procesos de descarga finalizan en
la línea del cero. Se puede ver que sólo hacia el final del
experimente hay un error de aproximadamente un 10% * RK_{g}. Con
ello se da una buena coincidencia entre el modelo y la medición.
Además se pueden predecir derivadas de las
magnitudes medidas y calculadas el comportamiento de gran amperaje y
otros valores característicos.
Claims (15)
1. Procedimiento para la determinación de la
capacidad residual que se puede extraer todavía a una batería de
almacenamiento, con las etapas:
a) Ajuste del volumen de electrolito (v) de la
batería de almacenamiento en al menos dos partes de volumen de
electrolito (v_{i}) dispuestas una sobre otra horizontalmente, con
espacios de balance de electrolito (S_{i}) asignados dispuestos
uno sobre otro horizontalmente;
b) Fijación de al menos dos espacios de balance
de placas de electrodos (P_{k}) dispuestos uno sobre el otro en la
misma división horizontal que los espacios de balance de electrolito
(S_{i}), y asignación de las resistencias de reja
(R^{M}_{k}) existentes en las regiones de los espacios de
balance de las placas de los electrodos de las rejillas de las
placas de los electrodos a los espacios de balance de las placas de
los electrodos (P_{k}) y división de la capacidad de
almacenamiento total (K^{M}) de las placas de los electrodos de la
batería de almacenamiento en partes de capacidad de almacenamiento
(K^{M}_{k}) para los espacios de balance de placas de los
electrodos (P_{k}) fijados, estando unido respectivamente un
espacio de balance de placas de los electrodos con un espacio de
balance de electrolito asignado, si bien no con otros espacios de
balance de electrolitos;
c) Determinación de las concentraciones de
electrolito (r_{i}) de las partes de volumen de electrolito
(v_{i}) para los espacios de balance de electrolito (S_{i})
fijados;
d) Determinación de las cantidades de carga
(KE^{M}_{k}) convertidas respectivamente en las placas de
los electrodos de los espacios de balance de las placas de los
electrodos (P_{k}); y
e) Medición de la corriente total (I) que fluye
en los bornes de conexión de la batería de almacenamiento, de la
tensión en bornes (U) de la batería de almacenamiento y de la
temperatura de la batería (T), caracterizado por medio de las
etapas:
f) Cálculo de las cantidades de carga
(RK^{S}_{i}) que todavía se pueden extraer a las partes de
los volúmenes de electrolito (v_{i}) en los espacios de balance de
electrolito (S_{i}) individuales dependiendo de la concentración
de electrolito (r_{i}) actual y del volumen de electrolito
(v_{i}) en el espacio de balance de electrolito (S_{i})
correspondiente y de la temperatura de la batería (T) con un modelo
matemático para la descripción de un esquema equivalente eléctrico
al menos con las magnitudes de las resistencias de rejilla de la
rejilla de placas de electrodos (R^{M}_{k}) para los
espacios de balance de las placas de los electrodos (P_{k})
fijadas a partir del paso b), de las partes de capacidad de
almacenamiento (K^{M}_{k}) de las concentraciones de
electrolito (r_{i}) determinadas en la etapa c) de las partes de
volumen de electrolito (v_{i}), de las cantidades de carga
KE^{M}_{k} convertidas determinadas en la etapa d), y la
corriente (I) y la tensión (U) en bornes medidas en la etapa e) como
magnitudes de entrada;
g) Cálculo de las cantidades de carga
(RK^{M}_{k}) que todavía se pueden extraer de las masas
activas de los espacios de balance de las placas de electrodos
(P_{k}),
h) Cálculo de la capacidad residual (RK_{g})
que todavía se puede extraer de la batería de almacenamiento, como
valor característico dependiendo de las cantidades de carga
(RK^{M}_{k}) determinadas para los espacios de balance de
las placas de los electrodos (P_{k}), y de las cantidades de carga
(RK^{S}_{i}) determinadas para los espacios de balance de
electrolito (S_{i}) que todavía se pueden extraer de las partes de
volúmenes de electrolito (v_{i}) en los espacios de balance de
electrolito (S_{i}) correspondientes.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la densidad de ácido de las partes de
volúmenes de electrolito (v_{i}) es una medida para la
concentración de electrolito.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por medio de la
determinación de las tensiones en circuito abierto (U_{\infty k})
en los espacios de balance de las placas de los electrodos (P_{k})
fijados dependiendo de la concentración de electrolitos (r_{i}) en
un espacio de balance de electrolito (S_{i}) asignado.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado por medio de la determinación de las tensiones
en circuito abierto (U_{\infty k}) en los espacios de balance de
las placas de electrodos (P_{k}) fijados en la etapa b) además
dependiendo de la temperatura de la batería (T) medida y de las
cantidades de carga (KE^{M}_{k}) convertidas determinadas
en la etapa d).
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por medio del
cálculo de las corrientes (I_{i}) para los espacios de balance de
electrolito (S_{i}) a partir de la corriente total (I) que fluye
en los bornes de conexión de la batería de almacenamiento y una
relación de división que depende de la concentración de electrolitos
(r_{i}) en el espacio de balance de electrolito (S_{i})
correspondiente.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por medio del
cálculo de las corrientes (I_{k}) para los espacios de balance de
las placas de los electrodos (P_{k}) a partir de la corriente
total (I) que fluye en los bornes de conexión de la batería de
almacenamiento y una relación de división que depende de la tensión
en circuito abierto (U_{\infty k}) en el espacio de balance de las
placas de los electrodos (P_{k}) correspondiente y las partes de
resistencia (R^{M}_{k}).
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque para las corrientes de descarga se toman
las corrientes (I_{i}) para los espacios de balance de electrolito
(S_{i}) igual a las corrientes (I_{k}) calculadas para los
espacios de balance de las placas de los electrodos asignadas
(P_{k}).
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por medio del
cálculo de la cantidad de carga (KE^{M}_{k}) convertida
después de un espacio temporal (dt) en un espacio de balance de las
placas de los electrodos (P_{k}) a partir de la capacidad de
almacenamiento (KE^{M}_{k}) convertida directamente antes
de este espacio temporal en este espacio de balance de las placas de
los electrodos (P_{k}) y la carga (I^{M}_{k} xdt) que
fluye en el espacio temporal (dt) a través del espacio de balance
(P_{k}) de las placas de los electrodos:
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por medio del
cálculo de la cantidad de carga (RK^{M}_{k}) que todavía se
puede extraer de las placas de los electrodos en los espacios de
balance de las placas de los electrodos (P_{k}) a partir de la
parte de capacidad de almacenamiento (K^{M}_{k}) del
espacio de balance de las placas de los electrodos (P_{k})
reducida en la cantidad de carga (KE^{M}_{k}) extraída
hasta el espacio de tiempo (dt) de la masa activa en el espacio de
balance de las placas de los electrodos (P_{k}) y reducida en la
carga (I^{M}_{k} xdt) extraída en el espacio temporal (dt)
en las placas de los electrodos en el espacio de balance (P_{k})
de las placas de los electrodos.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por medio de la
determinación de la capacidad residual dependiendo de la corriente
de inversión de carga (I_{U}) en las placas de los electrodos
entre lugares de mayor tensión en circuito abierto (U_{\infty,x})
y lugares de menor tensión en circuito abierto (U_{\infty,y}),
calculándose la corriente de inversión de carga (I_{U}) a partir
de la resistencia de polarización (R_{P}) en las superficies de
las placas de los electrodos y la suma de las resistencias de rija
(R_{n}) entre los lugares (x, y) según la fórmula:
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por medio del
cálculo de la tensión en circuito abierto (U_{\infty,g}) de la
batería de almacenamiento como valor característico como función del
estado de carga de los espacios de balance de las placas de los
electrodos (P_{k}) individuales, de las tensiones en circuito
abierto (U_{\infty,k}) en los espacios de balance de las placas de
los electrodos (P_{k}), de las partes de resistencia
(R^{M}_{k}), de la resistencia de polarización (R_{p}), y
de la corriente de inversión de carga (I_{U}) a través de la
inversión de carga en una placa de electrodos individuales.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por medio de la
determinación del volumen de cristales de hielo (v_{Eis}) en los
espacios de balance de electrolito (S_{i}) a partir de una
relación definida entre la concentración en equilibrio (CGG_{i})
del ácido en el electrolito y la temperatura (T), así como de la
concentración de ácido (C_{i}) en el electrolito según la
fórmula:
13. Procedimiento según la reivindicación 1,2
caracterizado por medio de la terminación de un valor
característico para la capacidad de la batería de almacenamiento
dependiendo de la proporción de volumen de cristales de hielo
(v_{Eis}) en el volumen de electrolito (v_{i}) en los espacios
de balance de electrolito (S_{i}) y del lugar (S_{i}) de la
aparición de la conformación de cristales de hielo.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por medio del
arranque de los valores de estado para la concentración de
electrolitos (r_{i}) en los espacios de balance de electrolitos
(S_{i}) dependiendo de la diferencia entre la tensión en circuito
abierto (U_{\infty}) real y la tensión en circuito abierto
(U_{\infty,g}) calculada.
15. Dispositivo de supervisión para una batería
de almacenamiento electroquímica con una unidad de medición para la
medición de la tensión en bornes de la batería (U), de la corriente
en bornes de la batería (I) y de la temperatura de la batería (T), y
con una unidad de evaluación, caracterizado porque la unidad
de evaluación para la realización del procedimiento está conformada
según una de las reivindicaciones anteriores por medio de la
programación de una unidad de microprocesador.
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