miércoles

Circuito de seguridad de la batería



Resultado de imagen de battery sparkingLos elevados voltajes que manejan nuestras baterías pueden dar lugar a descargas puntuales violentas en el momento de conectarlas al controlador, lo que se traduce en chispazos, deterioro de los conectores y riesgo de daños en el controlador o en el BMS de la propia batería, por no mencionar lo desagradable y poco profesional del asunto.

Hay baterías que incorporan interruptores de potencia para el encendido que reduce el problema pero no lo resuelve. Lo reduce porque desparecen los chispazos -al menos los visibles- pero no evita que el controlador se vea expuesto a una corriente muy elevada durante un instante.
La solución definitiva exige el diseño e instalación de un circuito de seguridad y precarga de los condensadores electrolíticos del controlador; un circuito que permite que estos se carguen sin riesgo y que tras ello, se cierre el circuito de la batería.

Los condensadores tienen la propiedad de que en el momento en el que cierra el circuito en el que están instalados, comienzan a adquirir carga, pero no limitan la intensidad como hacen las resistencias hasta que han adquirido un poco de carga, siendo en esos primeros instantes en los que corremos el riesgo.

En la siguiente imagen aparece la descripción de lo que sucede cuando un circuito con una batería, una resistencia y un condensador, se cierra:




Como puede observarse en las gráficas de carga e intensidad, la carga pasa de 0 al 63% del máximo en un tiempo característico del circuito que es fácil de obtener y la corriente cae hasta el 37% de su valor inicial en ese mismo tiempo. El problema es que en el circuito correspondiente a la batería y los condensadores de una bicicleta eléctrica, la resistencia es prácticamente cero, por lo que la corriente inicial es altísima, teóricamente tiende a infinito (en la práctica no porque el circuito posee su resistencia interna).



 Condensadores del controlador

El primer paso será seleccionar una resistencia de potencia y valor apropiados de acuerdo al valor de la capacidad de los condensadores que tenemos y con ella construir un circuito en paralelo con el cable de alimentación positivo de la batería, de modo que el controlador se precargue a través de la resistencia. Ese circuito de seguridad es altamente recomendable y va incluido en todas las baterías que fabricamos nosotros.


Mostrando IMG_20161114_115512.jpg
 Esquema del circuito de protección

Por ejemplo, si nuestro controlador posee dos condensadores en serie de 50V y 450µF y le dotamos de un circuito que posea una resistencia de 100Ω, la corriente inicial de precarga será de 360mA para una batería de 36V y al cabo de solamente 90ms habrá caído hasta los 133mA, valores que no darán ningún problema.


 Mostrando IMG_20161111_154734.jpg
 Batería con circuito de precarga instalado

Ese mismo circuito sin protección para precarga, si suponemos que cuenta con buenos cables y conectores de calidad y consideramos una resistencia interna de 0,5 Ω producirá una corriente inicial al conectar, de unos 70A, un valor altísimo y peligroso.

Recomendamos, por tanto, no instalar baterías sin circuito de precarga y en el peor de los casos, que cuente al menos con un interruptor de potencia adecuada.

Saludos
La energía más limpia es la que no se consume.