Buenas,
quisiera abrir un pequeño debate y saber vuestra opinión acerca de la utilización de baterías de litio para un sistema de alimentación solar aislada. Realmente, el tamaño y peso de este tipo de baterías se reduce notablemente si lo comparamos con las monoblock AGM/Gel. En una aplicación que sea necesario reducir el tamaño del sistema de alimentación puede ser muy interesante.
En concreto, el sistema de alimentación que estoy planteando tiene un consumo pico diario de 100Wh/día, que a 12V, serían 8,3Ah/día. Si queremos tener una autonomía de 3 días con una profundidad de descarga del 30% necesitaría una batería de 40Ah aproximadamente.
Pero, en las baterías de litio es realmente necesario respetar el porcentaje de profundidad de descarga? Alguien del foro usa este tipo de baterías para sistemas aislados?
A debatir!
Un saludo
Oscar
Baterías de litio.
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- 10/04/2014, 09:43oscarvadyBaterías de litio.
- 10/04/2014, 13:35SerchRe: Baterías de litio.
Yo te puedo decir algo...
Actualmente existen vasos de LiFePo4 de 3,2V nominales y de 100Ah!!!!
En cuanto a la descarga, estas baterías están echas para que se descarguen bien bien, de echo, las puedes bajar a 2V y las vuelves a cargar perfectamente.
Yo creo, que más tarde o mas temprano, se impondrán. - 10/04/2014, 13:57PhotonRe: Baterías de litio.
De momento ni de palo una de litio, hoy por hoy son sumamente caras.
- 10/04/2014, 17:04oscarvadyRe: Baterías de litio.
En mi opinión (bastante novata) no son tan caras como para descartar la opción si lo que se desea es minimizar de manera significativa el tamaño del sistema que se quiera obtener. En mi caso, yo tengo un sistema de alimentación solar que me hace una falta una batería de 12V/50Ah.
Poniendo números, si me voy a una monoblock AGM/Gel que puede rondar los 130-150€ estamos hablando de unos 15Kg de peso. Con una LifePo4 de las mismas características pago el doble, pero el peso se reduce a unos 6-7kg y el tamaño a la mitad. Si se trata de un sistema aislado que pienso dejar fijo quizás me de igual, pero en mi caso se trata de un sistema móvil.
PD: Serch, según lo que dices, las baterías de litio no son necesarias reservar la profundidad de descarga de un 30%-50%? De ser así podría irme a una de 12V/40Ah - 10/04/2014, 17:09PhotonRe: Baterías de litio.
O cuatro/cinco veces el precio de una gel...
- 11/04/2014, 00:42SerchRe: Baterías de litio.
Oscar, sólo te puedo decir lo que he leído sobre estas pilas, y es eso, que las puedes descargar hasta los 2V y se recuperan perfectamente.
Si vas a hacer un sistema de LiFePO4 deberás añadir a estas baterias un sistema BMS para proteger a las baterías. El sistema BMS es una sistema que protega a las baterías de sobre tension, de profundidad de descarga y sobretodo, hace el balanceo.
EN cuanto a los precios, he visto módulos de LiFePO4 de 100Ah por unos 125€. Considerar que este tipo de baterías es capaz de descargarse a 30C... es decir, un chorro de amperios - 11/04/2014, 08:31oscarvadyRe: Baterías de litio.
El sistema BMS va aparte del controlador de carga, no? De todas maneras, muchas baterías lo traen ya integrado el BMS, o eso creo...
Lo tendré en cuenta, gracias - 11/04/2014, 14:24mjrosgRe: Baterías de litio.Querido compañero, eso a mí personalmente no me dice nada, pues 10.000AH a 0,003V es bastante menos que 10AH a 12V.Cita:
Iniciado por Serch
Recuerda, hay que especificar junto a los amperios el voltaje para que sepamos la “chicha” que almacena eso. - 12/04/2014, 14:47SerchRe: Baterías de litio.
No entiendo muy bien esa convesión... Solo sé que hay módulos de 100Ah 3,2V nominales.
Yo, personalmente, he comprado 8 pilas (4s2p) para quitar la batería de la moto y poner una batería de estas. Algunos compañeros de un foro de motos la llevan un año y sin problemas. Otro en Valencia tiene su coche con 12 pilas (4s3p) y otro en Cádiz con una SR250 lleva una 4s1p (4 pilas) sin problemas. He de decir, que para hacer las baterías he comprado pilas, no esos bloques que mencionaba antes de 100Ah. En concreto, las pilas son de 2,3Ah.
Amplio datos.
No lo sabía, pero acabo de ver un bloque de 1000Ah!!!! Eso si es una burrada!!!
Operation voltage of cell is: 2,8 V - 4,0 V
Max charge current: <= 3 C
Max discharge current (constant): <= 3 C
Max discharge current (impulse): <= 20 C
Standard charge/discharge current (for long life time): <= 0,5 C
Cycle life (estimated):
3000 charging cycles at 80% Depth Of Discharge
5000 charging cycles at 70% Depth Of Discharge
Operating temperature: -45 - +85 Celsius
Self discharge rate: <=3% - 14/04/2014, 15:34oscarvadyRe: Baterías de litio.
Yo he visto bancos de baterias de 12V/50Ah de Li-ion (500 ciclos) a unos 120-140€.
- 14/04/2014, 16:44segalionRe: Baterías de litio.
Al fin, veo un hilo hablando de baterias de litio en este foro...
El litio es actualmente el mejor material para confeccionar baterias.
Es diferente a las baterias convencionales por varios motivos. Voy a tratar de hacer un resumen muy rápido...
- Si se carga mucho, explota.
- Si se descarga mucho se estropea para siempre.
- Por eso requieren BMS (sistemas electrónicos que los mantengan entre 4,3V y 2,5V)
- Trabaja a voltajes superiores (3.6-3.7V nominales, entre 4,2 y 2,5)
Se fabrican en porciones pequeñas (pilas). Para hacer baterias de mucho voltaje y muchos Ah, se ponen muchas en paralelo y en serie. Lo que complica muuucho el BMS. Este formato parece ser el que está dando las mejores baterías (p.e. los 80KWH de los Tesla, hechos con más de 7.000 pilas 18650 iguales a las de los portátiles).
- Son mejores en todo: son mucho más duraderas que el resto (>1000 recargas sin mucha pérdidas). No tienen memoria. Se pueden descargar casi por completo (máxima profundidad). Capaces de dar mucha corriente (gran velocidad de descarga).
- Bajan de precio continuamente. Y más que van a bajar con la explosión de los coches electricos...
¡¡¡ Hoy podeis comprar pilas chinas a menos de 50€/KWH ( 18650 6000mAh: Multipurpose Batteries & Power | eBay )!!!
- Constante evolución. Cada semana se publican varios avances en la química que mejoran todas las prestaciones... Son mejoras que llevan produciéndose hace ya varios años y que empezamos a verlas en los móviles y demás dispositivos electrónicos. Así que estámos ante 5 años de mejora continua garantizada.
Sin lugar a dudas, si algún invento mejor no lo evita, en las próximas decadas, la batería de litio será el depósito de energía por antonomasia. Y me atrevo a decir que en 2030 superará al depósito de gasolina/gasoil.
Y ahora lo que corresponde en este foro...
Mientras estas baterías llegan, se pueden hacer baterias caseras de muy bajo coste. Hay muchísimo por hacer y probar.... Podemos empezar aquí a abrir un foro de debate acerca de las posibilidades (los foreros de las bicis electricas tiene bastante experiencia al respecto), creación de packs, cada vez más grandes, cómo soldarlas, mantenerlas, BMSs, packs, etc. etc.
Así que, como ha propuesto el forero que abre el hilo, mi total apoyo a este debate. - 14/04/2014, 19:22SerchRe: Baterías de litio.
Una cosa segalion. El enlace que has puesto es de pilas Li-ion (que me imagino que serán de Lipo). Digo esto sabándome en dos cosas: que trabajan a 3,7V y que explotan.
De las que yo hablo son de LiFePO4, éstas tienen 3,2V de tensión nominal y sobretodo NO explotan. Es cierto que si se usan un sistema BMS se alarga la vida de las baterías.
En cuanto a las pruebas, pues tienes razón!! El problema es a ver quien es el chulo que se gasta una pasta en probarlas en su instalación... Yo de momento, las estoy probando en lugar de las baterías de Pb de los coches/motos. Sólo puedo hablar de la experiencia que tengo con ellas y por ahora, perfectas. - 15/04/2014, 15:07segalionRe: Baterías de litio.Efectivamente hablo de pilas LI-ION. Las LiFePO4 son mas seguras, pero tambien más caras y con menores prestaciones, pero a los efectos tambien valen.Cita:
Iniciado por Serch
La idea es empezar a probarlas en construcciones de pequeños packs de 3s4P, 4s5p, etc. para trastear y evaluar, sin mucho coste. Estos packs requieren mucha electrónica (BMS) que es si cabe tan importante como las pilas en sí (controlar los voltajes, corrientes de descarga, balanceos, temperaturas, etc..., tanto en la carga como en la descarga).
Desde luego hay mucho por hacer. El mejor foro que he encontrado hasta la fecha es:
Endless-sphere.com • View forum - Battery Technology
Y en especial, el hilo de construcción de baterias caseras...
Endless-sphere.com • View topic - Homemade Battery Packs
Aquí se puede aprender... cómo soldarlas, testearlas, cargarlas, reutilizar pilas 18650 de portatiles viejos, cámaras infrarojas superbaratas para testear el estado de packs grandes de un solo vistazo... y un sinfin de ideas superingeniosas que van a permitirnos crear muestras propias baterias mucho mejores que las famosas estacionarias a costes muy inferiores.
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Otra cosilla más que tenía por ahi y que me ha parecido muy interesante es este articulo, para conectar cualquier tipo baterías de diferentes capacidades y tipologías mediante transistores que hacen de diodos...
Desgraciadamente, el articulo ya no aparece dispobible, y solo lo he encontrado en la cache de google. Por lo que lo reproduzco aqui (desgraciadamente, sin imágenes...)
Articulo original...
www.alargador.org/NOTICIAS.CLIC%3FIDNOTICIA%3D000426&strip=1
cache:
http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:www.alargador.org/NOTICIAS.CLIC%3FIDNOTICIA%3D000426&strip=1
Aqui reproducido....
Esta es la versión en caché de http://www.alargador.org/NOTICIAS.CLIC?IDNOTICIA=000426 de Google. Se trata de una captura de pantalla de la página tal como esta se mostraba el 10 Abr 2014 02:35:35 GMT. Es posible que la página haya sufrido modificaciones durante este tiempo. Más información
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Packs de baterías escalables y mixtos
A menudo se suele comentar entre los aficionados, entusiastas y manitas de los vehículos eléctricos, que todas las baterías de un pack para vehículo eléctrico, tienen que ser iguales y contemporáneas.
Bien. Sin dejar de ser correcta esta afirmación desde determinado punto de vista, desde otro punto de vista diferente este "principio de diseño" es completamente irrelevante y no-aplicable.
En este artículo definimos un modelo de pack de baterías NO PATENTABLE que, además de ser escalable (puedes agregar mas baterías o menos según te interese), no solo permite mezclar baterías mas viejas o mas nuevas, sino que incluso permite usar diferentes tipos de baterías con distintas propiedades electroquímicas dentro del mismo pack con cero problemas.
El "truco" consiste en usar muchas baterías pequeñas, en lugar de unas pocas grandes, y conectarlas convenientemente con unos cuantos "transistores y diodos de control", que no les añaden peso, sino "inteligencia".
Importante: Cualquier innovación que haya en el presente documento, queda declarada NO PATENTABLE.
El porqué "todas deben ser iguales y contemporáneas"
Este principio de "igualdad de tipo y edad" para packs de baterías de vehículos eléctricos, se basa en el hecho de que la mayoría de los packs suelen estar formados por unas pocas grandes celdas conectadas en serie.
Desde la batería mas mundana, hasta el pack de un autobus eléctrico, los diseñadores han tendido siempre a pensar "ande o no ande, burro grande", lo que les lleva a diseñar sus packs de baterías con unas pocas celdas grandes con muchos Ah (amperios-hora) de capacidad para gestionar corriente.
Esto hace que si por ejemplo, coges 10 baterías grandes típicas de 12V y 100Ah de plomo ácido (la típica batería de arrranque de un coche fosil), y las conectas en serie, obtengas un pack de 120V-100Ah (es decir 12 Kwh) capaz de mover cualquier coche pequeño-mediano entre 60 y 80 Km de autonomía.
El problema es que, las baterías "envejecen", y esto significa que cuando una de ellas falle y muera, tendrás que cambiar el pack entero, dado que si solo sustituyes la muerta por una nueva, y esta la conectas con las viejas, las viejas se van a "comer a la nueva".
El efecto es similar a cuando llega un nuevo currito a la oficina: Todos los veteranos le gastan bromas y novatadas, y el trabajo duro ya se sabe para quien va...
"... ¡Y de paso traete unos cafés...! "
Esto es debido a que el grado de sulfatación (envejecimiento en el caso de las baterías de plomo-ácido, que no es igual pero si similar en otros tipos de baterías electroquímicas) hace que aumente la resistencia interna de las viejas baterías.
Este envejecimiento y aumento de resistencia interna hace que las viejas baterías admitan menos corriente en la carga y en la descarga, pero como van conectadas en serie con la nueva, la corriente para todas debe ser la misma, lo cual significa que la nueva debe tener mas voltaje (al tener menos resistencia interna) y puede llegar a calentarse en exceso, e incluso a evaporar electrolito.
Las baterías viejas se comen a la nueva.
Digamos que, en los packs de baterías "tradicionales" conectadas en serie, todas las baterías forman una cadena, y el punto de ruptura de la cadena es el punto de ruptura del eslabón mas debil de la misma.
Veamos como solucionar esto...
Grupos de celdas pequeñas conectadas en serie, e interconectados entre si en paralelo
Como sabe todo aficionado a la electricidad, la capacidad energética de un pack de baterías es independiente de si estas están conectadas en serie o en paralelo.
Da igual sumar los voltajes de todas las baterías y multiplicarlo por la capacidad de corriente (Ah) de una de ellas, que sumar todas las capacidades de corriente y multiplicarlo por el voltaje de una de ellas.
Es decir si tenemos N baterías todas con el mismo voltaje (V) y capacidad de corriente (Ah), su capacidad energética (E) total es:
E = N * V * Ah
Y esta capacidad energética es independiente de como las conectemos entre si (en serie o en paralelo).
Por tanto, pensemos en un pack de baterías de 12 Kwh (como el de 10 baterías de coche fósil), pero construido con una infinidad de pequeñas baterías tipo pila cilíndrica, agrupadas convenientemente en serie y paralelo.
Por ejemplo, podemos usar pequeñas baterías recargables de litio tipo 18650. Estas baterías tienen un voltaje de 3.2 o 3.7V (dependiendo de la electroquímica concreta) y una capacidad de entre 1.8 y 2.4 Ah.
¿Cuantas de estas necesitamos para hacer un pack de 12 Kwh?
Pues facil: Cada una de ellas tiene (pongamos el peor de los casos electroquímicos) 3.2V x 1.8Ah = 5.76 wh.
Necesitamos por tanto 12000 wh / 5.76 wh = 2084 baterías recargables pequeñas.
La manera de conectarlas depende del voltaje final que necesite nuestro motor. Hay motores para vehículos elećtricos desde 48V hasta 144V e incluso mas.
Imaginemos que usamos un motor de 100 V. Esto significa que hay que agrupar 100V / 3.2V = 32 baterías en serie para alimentar el motor.
Claro que con solo 32 pequeñas baterías de 5.76 wh de estas no llegamos ni a la vuelta de la esquina, (bueno, en realidad nos daría para hacer mas o menos un kilometro con un coche mediano), pero el caso es que serían suficientes para mover el motor, aunque lo mas probable es que no con suficiente potencia como para mover el coche.
La potencia de este grupo de baterías en serie, depende de la corriente de descarga que admitan. Típicamente, las baterías de litio admiten corrientes de descarga de entre 1C y 10C.
Esto es: Para las de 1C, admiten 1.8 Amperios de descarga y para las de 10C, tendríamos 18 Amperios. Traducido: entre 180 vatios y 1800 vatios, ya que estamos hablando de una ristra en serie de 100V en total.
Con esta potencia puedes mover una bicicleta o un scooter, pero ni por asomo un coche.
Aún así, vamos por el buen camino con nuestro grupo de 32 baterías pequeñas... ¡Ampliemos la potencia!...
Puesto que cada grupo-serie de baterías contiene 32 baterías y nuestro pack completo tiene 2084 baterías, podemos hacer 2084/32 = 65 grupos-serie de 32 baterías cada uno.
Conectando estos 65 grupos de baterías en paralelo obtenemos entre 180*65= 11700 vatios y 117000 vatios. Es decir entre 12 Kw y 120 Kw. Recordemos que los kilovatios "son mejores" que los caballos de vapor, de forma que tendríamos una potencia de entre 15 CV y 150 CV (calculados a ojo), depediendo del tipo de baterías que usemos (1C o 10C).
Resumiendo: Agrupamos celdas pequeñas en serie para formar grupos del voltaje necesario, y estos grupos los conectamos en paralelo para obtener la potencia que queremos.
Como hacerlo físicamente
Para construir un grupo-serie de 32 baterías tipo 18650 (que son pequeñas, cilíndricas, con un diámetro de 18 mm y una longitud de 65 mm) podemos usar muchos trucos.
Uno sencillo y efectivo es meterlas en un tubo de plástico (del riego, por ejemplo) y poner tapas en los extremos con los conectores y un muelle para asegurar el buen contacto entre ellas. Pero este tubo tendría 6.5x32= 208 cm de largo.
Demasiado largo para un coche... ¡Habria que meter los tubos-serie de baterías a lo largo de todo el suelo del vehículo!... ¿Es esto descartable?...
Tambien podemos hacer tubos de 16 baterias (de un metro de longitud) y conectarlos en series de dos en dos. O tubos de medio metro y conectarlos de cuatro en cuatro...
En cualquier caso, estos tubos son interesantes pero los humanos preferimos diseñar con una estética "mas cubista": Preferimos los prismas rectangulares, que se pueden apilar.
Si diseñamos nuestros grupos-serie de 32 baterías tipo 18650 en plan rectangular, lo ideal es usar contenedores 18650 soldados en una placa de circuito impreso. Esto nos permite extraer las baterias para cambiarlas en cualquier momento.
Si ponemos las baterías una al lado de la otra (con los polos alternados), su anchura total sería de 32x1.8 = 58 cm (que si, que ya se que constantemente meto errores de cálculo, pero es que quiero que pienses y visualizes, y calcules rápido y de cabeza, y la precisión la dejes para el final, estimado lector...).
Tambien podemos colocarlas en filas de 2, y todo el grupo tendría 29 cm de largo.
El ancho sería de 2x6.5 = 12cm y el grueso de 1.8 cm, de forma que este grupo-serie sería mas o menos del tamaño y forma de una tableta de turrón.
Las combinaciones son infinitas. Se pueden hacer grupos-serie del tamaño y forma que se desee. Hay variedad para elegir...
Personalmente me gustan estos últimos grupos-serie con forma y tamaño de tableta de turrón: Son facilmente apilables, pesan poco para manejarlos, se puede hacer un "rack" para agregar grupos-serie facilmente con inserción y conexión facil, puedes tener un rack en el coche y otro en casa cargando, etc...
Sin embargo, al conectar varios grupos de estos en paralelo, sobre todo si son de distinta edad, podemos volver a encontrarnos con el problema de que unos grupos-serie se coman a otros...
Volvamos al problema original
Para evitar que un grupo-serie se coma a otro (por ejemplo, si uno esta mas cargado que el otro, el primero se pondrá a cargar al segundo absurdamente y si tenemos varios, el efecto será que hasta que se estabilice y reparta la carga entre todos, los tendremos transfiriendose carga unos a otros absurdamente), vamos a usar transistores y/o diodos.
En efecto, vamos a suponer que nuestro pack final de baterías no solo tiene dos polos (positivo y negativo), sino ademas, algunos elementos adicionales de control y medida.
Podemos por ejemplo, pensar en que con un bit TTL podemos controlar si el pack de baterías está en modo carga o en modo descarga. Si no sabes lo que es un bit TTL, deberías estar leyendo otra cosa, o puedes averiguarlo buscando que coño es un bit TTL y seguir leyendo esto.
Este bit, claramente debe venir de un "ordenador de control" o similar, y determina cuando el pack-paralelo de grupos-serie debe cargarse o descargarse en función de la situación.
Por ejemplo, en una frenada el motor funciona como alternador y puede cargar las baterías, asi que el bit estará en "modo carga". Igualmente cuando estamos cargando en el enchufe (o por telepatía trascendente de inducción electromagnetica), este bit esta en "modo carga".
Pero cuando estamos circulando y acelerando, este bit está en "modo descarga" y transfiere energía de las baterías al motor.
Si en cada grupo-serie de nuestro pack-paralelo de baterías tenemos un par de transistores (uno para la carga y el otro para la descarga), que vayan invertidos (cada uno se activa cuando se desactiva el otro y viceversa), podremos controlar el sentido de la corriente que entra o sale de nuestro grupo-serie de baterías sin partes móviles.
Esto se ve bien en el siguiente esquema de un grupo-serie con control de carga-descarga por transistores:
Grupo-serie de baterías con control de carga y descarga por transistores.
Si el transistor de carga esta activo y el de descarga no, la corriente circulará en el sentido de la flecha del transistor carga, cargando las baterias. Puesto que el transistor de descarga esta cerrado, no puede salir carga de las baterias.
Si por el contrario el transistor de carga esta inactivo y el de descarga activado, entonces las baterias entregan la corriente al motor, pero no puede entrar corriente de carga a las baterias.
La conexión en paralelo de varios grupos-serie para formar un pack completo es igual que si fueran baterías normales conectadas en paralelo.
Eso si: Hacen falta cables mas gruesos pues la corriente total será la suma de corrientes de cada grupo-serie. Esto se ve en el siguiente esquema:
Pack-paralelo formado por 4 grupos-serie
Los transistores normales solo dejan pasar la corriente cuando su base está polarizada y solo en un sentido. Pero por si tuviesemos dudas de si permiten circular la corriente en sentido contrario (hay algunos "transistores" como los triacs que si lo permiten), no tenemos mas que añadir unos diodos en serie con los transistores.
De esta forma, podemos poner todos los grupos-serie en modo carga, desactivando los transistores de descarga y activando los de carga (en este orden), y puesto que, en esta situación, la corriente solo puede fluir hacia las baterías (pero no salir de ellas), ningún grupo-serie cargará a sus vecinos.
Esto se ve bien en el siguiente esquema, en el que hemos eliminado los transistores de descarga, ya que están desactivados:
Pack-paralelo en modo de carga
Por el contrario, si desactivamos los transistores de carga y activamos los de descarga, la corriente solo podrá salir de las baterías pero no entrar en ellas, con lo que tampoco ningún grupo-serie estará cargando a sus vecinos inútilmente:
Pack-paralelo en modo de descarga
Las corrientes solo circulan en el sentido de las flechas de los transistores activados y no pueden pasar por los transistores desactivados.
Con lo cual hemos resuelto nuestro problema original de baterías viejas que se comen a las nuevas.
Ahora ya podemos conectar en paralelo grupos-serie de distinta edad sin problemas. Incluso podemos conectar algunos mas cargados que otros: La corriente solo irá por donde deba ir en cada caso, y cada grupo-serie colaborará con mas o menos corriente según sus circunstancias.
Ojo: Jamas hay que permitir que los dos juegos de transistores estén activados a la vez.
Esto tiraría por tierra toda la discusión precedente y permitiría que unas baterías se comieran a otras en una voragine de canibalismo electróñico sin precedentes...
De hecho, el ordenador de control, antes de activar un grupo de transistores, debe desactivar previamente el contrario, para evitar esta situación dantesca y propia de un cuadro del maestro Goya.
En cualquier caso, la activación y desactivación de los transistores se puede hacer a velocidades de vértigo (miles de veces en un segundo y mas) y sin partes móviles, falsos contactos, chispas, ni calentones, etc siempre que elijamos los transistores correctos.
A mi me gusta mucho el 2N3055, pero hay muchísimos aptos para este trabajo en el mercado.
Incluso, puesto que un transistor en si no es como un interruptor, sino mas bien como un grifo, podemos regular las corrientes de carga y descarga en función de diferentes circunstancias medibles, ya que podemos tener cada grifo completamente cerrado, medio abierto o completamente abierto, y con todas las posibilidades intermedias.
Pero recuerda: Si quieres abrir uno de los dos, aunque solo sea un poquito, antes debes haber cerrado completamente el otro.
Muchas opciones, que ya sale el Sol...
Este sistema de control de carga-descarga, como indicamos al principio, permite incluso mezclar distintos tipos de baterías con diferentes tipos de electroquímica: Podemos mezclar en un mismo pack, grupos-serie de PbSO4, o de LiFePO4, o de LiMnO, o de LiOCo o de Coco-Loco.
Da igual la electroquímica, la edad o el estado de carga de cada grupo-serie: La corriente solo circulará de las baterías al motor (modo descarga), o del motor (o cargador del enchufe) a las baterías (modo carga), pero nunca circulará entre ellas.
Así pues, podemos optimizar costes, ciclos de vida, potencias y capacidades, simplemente fijando el voltaje del pack-paralelo (y por tanto el de los grupos-serie) que normalmente viene determinado por las características del motor, y añadiendo suficientes grupos-serie de pequeñas baterías como para tener la potencia y autonomía deseadas.
Incluso podemos controlar diferentes grupos-serie en las frenadas: Algunos cargarán mas y otros cargarán menos, con solo controlar la corriente con los transistores de carga, con el fin de prolongar la vida del pack completo haciendo que las frenadas las absorban las baterías que mas rápido carguen o que tengan un ciclo de vida mas amplio.
Puesto que hay electroquímicas mas caras pero con mayor ciclo de vida (por ejemplo las LiFePO4) y otras mas baratas pero con menos ciclos de vida (por ejemplo las PbSO4 o las LiMnO), podemos ajustar el número y tipo de los grupos-serie para obtener la combinación óptima para lo que busquemos (reducción de coste, aumento de ciclo de vida, reducción de peso, optimización de espacio, optimización de potencia instantánea o de autonomía, etc).
Dudas???...
"Pero vamos a ver... Si mezclo baterias mas cargadas o menos cargadas, mas o menos viejas, o incluso diferentes tipos de químicas dispares... ¿Cual es el voltaje real de mi pack de baterias?..."
Si conectas en paralelo varias baterias (o grupos-serie) con diferentes voltajes protegidas y controladas con los transistores y/o diodos indicados en el esquema propuesto, las pones en modo descarga, y mides el voltaje global sin alimentar ningún circuito externo, el resultado será el de la que mas cargada esté.
Si ahora conectas una "carga" externa, como un motor (aquí el termino "carga" no se refiere a recargar sino a consumir), el resultado dependerá del consumo de esta carga externa, y la cooperación de las diferentes baterías en proveer la corriente necesaria, hará caer los voltajes de unas y otras de forma desigual.
Eso si: La intuición dice que no debes permitir que ninguna batería (o grupo-serie) se descargue mas allá de lo recomendable, ni mas deprisa tampoco. Pero esto lo puedes controlar con el transistor de descarga. Y algoritmos para hacerlo de forma óptima hay tantos como objetivos perseguibles (potencia, duración, etc).
Por tanto, antes de hacer cambalaches, debes medir bien y conocer las características de las baterias: Voltaje por celda (V), voltaje de carga máxima (Vmax), voltaje de carga mínima (Vmin), máxima corriente de descarga (IDmax), máxima corriente de carga (ICmax) y por supuesto densidad de carga (wh o Ah) y ciclos de vida.
Y procura nunca sobrecargar ni subcargar las baterías, así como nunca cargarlas o descargarlas demasiado rápido, para prolongar su vida al máximo.
Todo esto lo puedes hacer con los transistores de carga y descarga, y midiendo los voltajes (a ser posible de forma informatizada) de cada grupo-serie individual.
Lo ideal para conseguir los resultados óptimos es utilizar algún ordenador programable que mida los voltajes de las baterías individuales (o de los grupos-serie completos) y controle los transistores de carga y descarga, para poder experimentar muchas opciones en poco tiempo, simplemente cambiando y retocando el software.
... "Ya. Vale. Muy bien. Pero dentro de un grupo-serie, las diferentes baterías van conectadas en serie y si muere una de ellas, todo el grupo-serie morirá."
¡Correcto!, pero una cosa es que muera un grupo-serie (que en realidad no ha muerto mas que una de las pequeñas baterias y el resto se puede usar para otros grupos-serie que tengan mas o menos la misma edad y tipo) y otra cosa completamente distinta es que muera el pack-paralelo completo...
Por eso, cuanto mas pequeñas las baterias individuales y mas control informático de edades (márcalas con la fecha cuando las pongas), menos problemas, menos frecuencia de cambios de baterías y menos cantidad de baterías a cambiar.
En el límite, una batería óptima debería ser de tipo pila-botón, costar un céntimo y llevar integrados los transistores de control e incluso una referencia digital legible única y universal. Y un e-autobús debería llevar cientos de miles de estas, y ser intercambiables con las del teléfono movil...
¡La batería electroquímica y el circuito integrado se funden en una sola cosa!...
(Parte de mi sangre es andaluza y a veces exagero, pero la idea es clara y nítida...)
Conclusión
Este modelo NO PATENTABLE de packs de baterías mixtos para vehículos eléctricos con control de carga y descarga por transistores, permite hacer packs optimizados para diferentes usos (deportivos, de paseo, de carga pesada), etc.
Permite hacer "packs de baterías escalables" de forma que ante un viaje mas largo de lo normal, podamos poner mas baterías al vehículo para aumentar su autonomía de una manera sencilla.
También permite diseñar libremente los packs de baterías en forma y tamaño, y distribuirlos por el vehículo con mucha libertad. Se puede aprovechar cualquier hueco, aunque hay que tener en cuenta la simetría y poner el peso lo mas bajo y centrado posible.
Por último permite mezclar diferentes tipos de baterías en un mismo vehículo, incluso de distinta tipología electroquímica, o cargar y descargar algunas si y otras no en función de las circunstancias.
Recomendamos a todo aquel entusiasta, entendido, experto, manitas e incluso a los fabricantes (grandes y pequeños) de vehículos (grandes y pequeños), que lo tenga en cuenta, que experimente libremente con el, y lo use sin limitaciones, royalties, derechos de "propiedad intelectual", etc.
¡Y que publique libre y abiertamente sus conclusiones para que TODOS aprendamos!
Alejandro Bonet Gonzalez del Alba
Valdemorillo - Madrid - España
Miercoles 20 de Abril de 2011
- 23/04/2014, 10:53jamin89Re: Baterías de litio.
Quizas disperse un poco el foco del tema pero queria compartir esta informacion.
Consiste en una instalacion de almacenamiento de REE en Carmona, se trata de una bateria de ion litio de 3MWh y 3MW de potencia.
Quizas este proyecto (de investigacion) se base mas en proporcionar estabilidad ante fluctuaciones de duracion baja y media, mas que un almacenamiento intradiario (de un dia para otro).
Un saludo - 23/04/2014, 15:11UruguayitoRe: Baterías de litio.
yo tengo 2 bat de lifepo4 de 9v para los testers de mi taller,la recargo cada 15 dias en un cargador para nicd/nimh porque el de ellas se quemo y nunca mas lo consegui. Cargan bien. tienen 14 años ...doy fe que su uso es muy minimo pero son 14 años. Algunas de nimh ya quedaron por el camino.
Archivo adjunto 10205
