jueves, 16 de julio de 2015

REGULADOR DE CARGA DE LAS BATERÍAS

La causa más importante de envejecimiento (pérdida de capacidad) de las baterías sujetas a regímenes de descarga profundos es la degradación de la masa activa (incluyendo la pérdida de adherencia a la reijlla, la sulfatación o formación irreversible de sulfato de plomo en la masa activa, la estratificación del electrolito...), siendo muy dependiente de la corriente, del tiempo entre cargas completas, de la profundidad de descarga y del tiempo que permanece a bajo estado de carga, además de otros factores.

Por el contrario, en las baterías estacionarias, que operan normalmente en carga de flotación (sistemas de alimentación ininterrumpida, etc.) la causa más importante de envejecimiento es la corrosión (sobre todo de la placa positiva), muy dependiente de la tensión (potencial del electrodo positivo) y de la temperatura.

Para alargar en la medida de lo posible la vida útil de las baterías, su carga y descarga se realiza a través del regulador o controlador de carga. El regulador previene frente a sobrecargas y sobredescargas y, dependiendo de la tecnología (on/off o PWM), puede controlar mejor o peor los procesos de carga/descarga, alargando la vida útil. Los mejores reguladores son los PWM, cuyos parámetros suelen ser programables para ajustarse a cada tipo de batería.

Prevención de la sobrecarga:

Muchos reguladores PWM realizan la carga en tres etapas: "bulk", absorción y flotación. La primera fase es la "bulk" (intensidad máxima, aumentando la tensión conforme se carga). Cuando la batería alcanza la tensión "boost", BV, se pasa a la fase de absorción ("boost", a tensión constante y disminuyendo la corriente). Cuando la corriente disminuye hasta cierto valor o ha transcurrido cierto tiempo, se pasa a la etapa de flotación ("float", permitiendo una pequeña corriente de carga, manteniendo la carga completa y evitando excesivo gaseo).

Algunos controladores PWM sobrecargan las baterías intencionadamente a intervalos regulares (por ejemplo, cada 30 días), proceso denominado ecualización, que dura un determinado tiempo (por ejemplo 2 horas), asegurando la mezcla del electrolito (desestratificándolo) y asegurando que todas las celdas de la batería se "ecualizan" a carga completa.

Algunos controladores PWM también disponen de un algoritmo de cálculo del estado de carga (SOC), de forma que pueden estimar con cierta precisión el SOC al que se encuentran las baterías y se puede conseguir alargar la vida útil. Estos reguladores aplican "setpoints" de SOC, de forma que si el SOC desde la última carga completa ha bajado de un determinado "SOC para absorción", en la siguiente carga se incluye la fase de absorción, en caso contrario dicha fase no se aplicaría. Si el SOC desde la última carga completa ha bajado de un determinado "SOC para ecualización", en la siguiente carga se aplica la ecualización, en caso contrario no se aplicaría.

Prevención de la sobre-descarga

Durante el proceso de descarga, si la tensión de la batería baja de un determinado valor denominado "Low Voltage Disconnect" (LVD), la carga (el consumo) se desconecta de la batería para prevenir la sobredescarga. Si, a continuación se recarga la batería, tras alcanzar la tensión de "Low Voltage Reconnect” (LVR) la carga (el consumo) se reconecta.
Dado que la tensión de las baterías depende de la corriente (corrientes elevadas implican baja tensión en terminales), los LVD y LVR no son válidos para cualquier régimen de descarga, por lo que su aplicación en algunos casos no es satisfactoria. Algunos reguladores PWM que incluyen el algoritmo para estimar el SOC usan un setpoint de SOC para desconectar la carga (el consumo) y otro setpoint de SOC para reconectar la carga (el consumo), obteniéndose mejores resultados. 

Los parámetros del regulador explicados anteriormente son modelados por el software iHOGA, de forma que el funcionamiento del regulador está incluido en las simulaciones y la estimación de la vida útil de las baterías es mucho más precisa que en otros software que no incluyen estos parámetros.


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