Study and Analysis of the of charge and discharge state of lead-acid batteries using moving average filter techniques

Authors

DOI:

https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v29n2a02

Keywords:

filter, voltage, current, battery, charge, discharge, energy, noise

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.

Author Biography

  • Miguel Ángel Hernández Epigmenio, Universidad Autónoma del Estado de México

    1. Doctor en Ciencias de la computación con la especialidad en sistemas electrónicos por la Unidad Académica Profesional Tianguistenco de la Universidad Autónoma del Estado de México, 10 de  junio de 2022.
    2. Maestro en Ciencias de la computación con la especialidad en sistemas electrónicos por la Unidad Académica Profesional Tianguistenco de la Universidad Autónoma del Estado de México, 27 de septiembre de 2018.
    3. Ingeniero en Producción Industrial por la Unidad Académica Profesional Tianguistenco de la Universidad Autónoma del Estado de México, 24 de abril de 2015.
    -Actualmente  está realizando una catedra COMECYT desde el año 2023, con el tema de  “Vehículos  eléctricos y su eficiencia en baterías”.
    -Actualmente profesor invesyigador de asignatura en la Unidad académica profesional Tianguistenco de la Universidad Autónoma del Estado de México, a partir del 2018.
    -Participación en el siguiente programa de la Unidad Académica Profesional Tianguistenco de la Universidad autónoma del Estado de México:
    (Maestría en electrificación Automotriz)
    El Dr. Miguel Ángel  ha sido revisor y/o co-asesor de tesis de licenciatura y posgrado, ha sido autor y coautor de artículos científicos publicados en revistas internacionales indexadas. Ha sido evaluador  de proyectos de investigación y artículos científicos.

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Published

10-10-2025

How to Cite

Study and Analysis of the of charge and discharge state of lead-acid batteries using moving average filter techniques. (2025). Científica, 29(2), 1-14. https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v29n2a02