Cientifica, ISSN 2594-2921, vol. 29, no. 2, July-December 2025.
DOI: 10.46842/ipn.cien.v29n2a02
Estudio y análisis del estado de carga y descarga de baterías de plomo-ácido usando técnicas de filtro promedio móvil
Study and analysis of the of charge and discharge state of lead-acid batteries using moving average filter techniques
Recibido 13-06-2025, aceptado 15-09-2025.
Resumen
Las baterías de plomo-ácido se han convertido en los módulos de almacenamiento de energía más populares, siendo utilizadas en diferentes aplicaciones desde una simple calculadora hasta en vehículos eléctricos, robots y satélites controlados por la inteligencia artificial. Su alta capacidad de almacenamiento energético, junto con el número de ciclos de carga y descarga durante su vida útil, han respondido satisfactoriamente a los requerimientos energéticos de los dispositivos electrónicos modernos. Sin embargo, estas baterías comerciales comparten un cierto número de componentes específicos dependiendo del tipo de aplicación para las que fueron diseñadas. Esta versatilidad ha favorecido su uso frecuente, gracias a su alta eficiencia energética y prolongado tiempo de vida. Este trabajo tiene la finalidad de analizar, cuantificar y estudiar el proceso de carga y descarga de una batería de plomo-ácido en función de su señal de voltaje y corriente, durante un consumo energético en tiempo real, mediante la operación de un motor de corriente directa (DC). Además, se analiza la densidad espectral de la relación entre el consumo y el estado original de carga de la batería. La principal contribución de este estudio es la validación experimental de la atenuación de los modos de frecuencia presentes en las señales de voltaje y corriente obtenidas, mediante la implementación de un filtro promedio móvil. Este filtro permite eliminar el ruido no deseado de las señales originales, lo que mejora la calidad de los datos y permite una evaluación más precisa del rendimiento de carga y descarga de la batería, proporcionando información cuantificable sobre su desempeño y vida útil.
Abstract
The lead-acid batteries have become the most popular energy storage modules, being used in a wide range of applications, from calculators to electric vehicles, robots, and satellites controlled by artificial intelligence. Their high energy storage capacity, along with the number of charge and discharge cycles throughout their service life, has successfully met the energy demands of modern electronic devices. However, these commercial batteries share certain specific components depending on the type of application for which they were designed. This versatility has favored their frequent use due to their high energy efficiency and extended lifespan. The aim of this work is to analyze, quantify, and study the charging and discharging process of a lead-acid battery based on its voltage and current, under real-time energy consumption conditions through the operation of a DC motor. In addition, the spectral density of the relationship between energy consumption and the battery's original state of charge is analyzed. The main contribution of this study is the experimental validation of the frequency mode attenuation in the voltage and current signals obtained, through the implementation of a moving average filter. This filter effectively removes unwanted noise from the original signals, enhancing data quality and allowing for a more accurate evaluation of the battery’s charge and discharge performance, providing quantifiable information on its efficiency and state of health.
Palabras clave: filtro, voltaje, corriente, batería, carga, descarga, energética, ruido.
Index terms: filter, voltage, current, battery, charge, discharge, energy, noise.
ISO 690 reference:
Hernández Epigmenio, Miguel Ángel;
Martínez Carrillo, Irma;
Juárez Toledo, Carlos;
Camacho Altamirano, Ulices,
2025,
Estudio y análisis del estado de carga y descarga de baterías de plomo-ácido usando
técnicas de filtro promedio móvil,
Científica, vol. 29, no. 2,
ISSN 2594-2921, e290202,
DOI: 10.46842/ipn.cien.v29n2a02
