Comprender la longevidad de las baterías con los equilibradores de iones de litio

Es posible que alguna vez hayas visto cómo una batería de iones de litio pierde energía más rápido de lo esperado. Esto suele ocurrir porque las celdas del interior de la batería se desequilibran. Cuando usas un equilibrador de baterías, ayudas a que cada celda trabaje junta. El equilibrado de baterías mantiene células más débiles se degraden rápidamente. Si no se equilibra, una célula débil puede reducir la vida útil de la batería y provocar un fallo prematuro. Las investigaciones demuestran que un equilibrador puede aumenta hasta seis veces la duración de la batería en comparación con las baterías no equilibradas. El equilibrado también mejora la seguridad y mantiene el buen funcionamiento de la batería. El equilibrado de baterías y un buen equilibrador protegen su inversión y le dan tranquilidad.

Consejo: Utilizar un equilibrador de baterías con un sistema de gestión de baterías (BMS) le ayuda a evitar costosas sustituciones y garantiza la seguridad.

Ventajas de la longevidad de la batería

Alargar la vida de la batería

Quieres que tu batería de iones de litio dure lo máximo posible. El uso de un equilibrador de batería le ayuda a conseguir este objetivo. Cuando todas las celdas están equilibradas, se evita que una celda débil lastre toda la batería. Esto significa que se consiguen más ciclos de carga y una mayor vida útil de la batería.

Los estudios científicos demuestran que las estrategias de equilibrado de la batería, como dividir el pack de baterías en diferentes rangos de estado de cargapuede optimizar cuando se produce el equilibrado. Estas estrategias ayudan a que cada célula alcance una carga completa y reducen la necesidad de equilibrado durante la descarga. Como resultado, se prolonga la longevidad de la batería al reducir el desgaste provocado por el desequilibrio.

Los investigadores también han desarrollado algoritmos de equilibrado activo que aumentan la capacidad utilizable de la batería hasta un 16%. Estos métodos garantizan que todas las celdas se carguen y descarguen por completo, lo que significa que se obtiene un mayor rendimiento de la batería con el paso del tiempo. Las técnicas de equilibrado pasivo, como el uso de un regulador proporcional-integralTambién ayudan a corregir las diferencias de tensión entre las celdas. Esto mantiene la batería en buen estado, mejora la eficiencia energética y reduce la frecuencia de sustitución.

Puede ver cómo la tensión de carga afecta a la duración del ciclo en la tabla siguiente:

Nota: La reducción de la tensión de carga y el uso conjunto de un equilibrador de batería pueden aumentar considerablemente el número de ciclos que puede soportar su batería.

Un equilibrador de batería también reduce el coste total de propiedad. Al mantener la batería equilibrada, se evitan las sustituciones prematuras y se ahorra dinero. Los equilibradores activos utilizan la energía de forma más eficiente y reducen el calor, lo que ayuda a que la batería dure aún más.

Aumentar el rendimiento

Las baterías equilibradas no sólo duran más, también funcionan mejor. Cuando utilizas un equilibrador de baterías, te aseguras de que cada celda suministre energía de manera uniforme. Esto significa que la batería puede proporcionar más energía y mantener un buen rendimiento durante toda su vida útil.

Uniformidad de la tensión de la célula es clave para el rendimiento de la batería. Incluso pequeñas diferencias en el voltaje o la resistencia de las celdas pueden provocar un flujo de corriente desigual. Esto hace que algunas celdas envejezcan más rápido y pierdan capacidad. Si mantiene las celdas equilibradas, evitará estos problemas y obtendrá el máximo rendimiento de su batería.

Simulaciones estadísticas con miles de desequilibrios de carga aleatorios muestran que las técnicas de equilibrado activo, como las topologías célula a célula y célula a/desde el pack, reducen el tiempo de equilibrado y la pérdida de energía. Estos métodos ayudan a que la batería tenga más capacidad útil y prolongan su vida útil. En cambio, el equilibrado pasivo es sencillo y barato, pero puede desperdiciar más energía en forma de calor, sobre todo en sistemas grandes o de alto rendimiento.

Consejo: Utilice un equilibrador de baterías con un buen sistema de gestión de baterías (BMS) para controlar y ajustar los voltajes de las celdas. De este modo, la batería funcionará de forma segura y eficiente.

La temperatura también influye en el funcionamiento del equilibrador de la batería.. Si algunas células se calientan más que otras, envejecen más rápido y se desequilibran. Las estrategias avanzadas de equilibrado que tienen en cuenta las diferencias de temperatura pueden reducir las diferencias de temperatura hasta 50%. Esto ayuda a que su batería se mantenga segura y rinda bien, incluso en condiciones difíciles.

Las baterías equilibradas muestran una degradación más lenta y uniforme. Después de 2.000 ciclos, las baterías desequilibradas pueden perder hasta 25% de su capacidad.mientras que las equilibradas sólo pierden unos 5%. Esto significa que obtendrás una potencia más fiable y una mayor duración de la batería.

Un equilibrador de baterías protege su inversión mejorando tanto la vida útil de la batería como su rendimiento. Obtendrá más energía, un funcionamiento más seguro y menos preocupaciones por un fallo prematuro.

Explicación del equilibrado de baterías

Por qué es importante el equilibrio

Quizá se pregunte por qué es tan importante equilibrar una batería multicelular. Cada célula de la batería puede actuar de forma diferente. Incluso si empieza con celdas nuevas, pequeñas diferencias del proceso de fabricación pueden provocar desequilibrios. Con el tiempo, los ciclos de carga y descarga, el almacenamiento e incluso los cambios de temperatura hacen que estas diferencias aumenten. Las celdas pueden acabar teniendo voltajes y capacidades diferentes. Esto hace que algunas celdas trabajen más que otras, lo que puede acortar la vida útil de tu batería.

He aquí algunas causas comunes del desequilibrio celular en una batería multicelda:

• Variaciones de fabricación, como diferencias de material o montaje
• Diferencias químicas y de envejecimiento entre las células
• Variaciones de la resistencia interna y de las conexiones
• Factores de diseño, como la disposición o conexión de las células
• Factores ambientales, como una exposición desigual al calor o a la luz solar.

Cuando se utiliza un equilibrador de batería, se ayuda a que cada célula alcance el mismo nivel de carga. El equilibrado de la batería mantiene todas las celdas sanas y trabajando juntas. Si se salta el equilibrado, la batería puede perder capacidad más rápidamente, y puede enfrentarse a riesgos de seguridad. Los métodos activos de equilibrio mueven la energía de las células más fuertes a las más débilesque reduce la tensión y el calor. Esto hace que la batería sea más segura y dure más. El equilibrado también mejora la precisión de las predicciones sobre el estado de la batería, para que pueda planificar el mantenimiento antes de que empiecen los problemas.

Consejo: El equilibrado regular de la batería con un buen equilibrador puede ralentizar el envejecimiento de las celdas y mantener su batería funcionando al máximo.

BMS y equilibradores

A sistema de gestión de baterías, o BMSfunciona con su equilibrador de batería para proteger su batería. El BMS vigila el voltaje, la corriente y la temperatura de cada célula.. Utiliza esta información para controlar la carga y la descarga, manteniendo la batería dentro de unos límites seguros. El equilibrador, como parte del sistema de equilibrado, se asegura de que todas las celdas de la batería multicelda se mantengan en el nivel de carga adecuado.

El BMS y el equilibrador trabajan juntos para evitar la sobrecarga y la infracarga. Este trabajo en equipo ayuda a que tu batería proporcione más potencia y dure más. El sistema de equilibrado puede utilizar un equilibrado pasivo o activo. El equilibrado pasivo elimina la energía sobrante en forma de calor, mientras que el equilibrado activo mueve la energía entre las células. El equilibrado activo es más eficiente y genera menos calorque es mejor para baterías grandes o sensibles.

Los sistemas de gestión de baterías también ofrecen funciones de seguridad. Protegen contra cortocircuitos, sobrecalentamiento y otros peligros. Al utilizar un equilibrador de batería con su BMSCon el uso de la batería, obtendrá el máximo rendimiento y seguridad. Puede confiar en el buen funcionamiento de su batería, tanto si la utiliza en un vehículo eléctrico como para almacenar energía en casa.

Nota: Un buen plan de gestión de baterías incluye el equilibrado regular, la supervisión y el uso del equilibrador adecuado a sus necesidades.

Tipos de equilibradores de batería

Cuando vea un equilibrador de baterías, verá dos tipos principales: equilibrado pasivo y equilibrado activo. Ambos desempeñan un papel importante en el equilibrado de la batería, pero funcionan de formas distintas para mantenerla sana y segura.

Equilibrio pasivo

El equilibrado pasivo es el método más sencillo que encontrará en un equilibrador de baterías. Este tipo de equilibrado utiliza resistencias para eliminar la energía extra de las celdas con mayor voltaje. La energía extra se convierte en calor, lo que ayuda a igualar los voltajes de las celdas. El equilibrado pasivo se encuentra a menudo en las baterías más pequeñas o menos caras porque es fácil de usar y cuesta menos.

• El equilibrio pasivo incluye:
  • Equilibrado resistivo
  • Equilibrado en derivación
  • Equilibrio de la descarga

Estos métodos ayudan a equilibrar la batería asegurándose de que ninguna célula se sobrecarga. Sin embargo, el equilibrado pasivo desperdicia energía en forma de calor. Esto puede reducir la eficiencia de su batería y puede requerir refrigeración adicional en grandes paquetes de baterías. El sitio el calor también puede afectar a la seguridad si se acumula demasiado. El equilibrado pasivo funciona mejor durante la carga y es más lento que otros métodos. No mejora la vida útil de la batería tanto como otras opciones.

Nota: El equilibrio pasivo es como cortar la tabla más alta en un barril para que coincida con el más corto, pero se pierde la madera extra en lugar de utilizarla.

Equilibrio activo

El equilibrado activo es un método más avanzado que encontrará en un equilibrador de baterías moderno. Este tipo de equilibrado mueve la energía de las celdas con más carga a las que tienen menos. En lugar de desperdiciar energía, el equilibrado activo la redistribuye, lo que hace que la batería sea más eficiente y dure más.

• Usos activos de equilibrado:
  • Condensadores o inductores para transferir la carga
  • Electrónica de potencia para la redistribución de energía

En tipo buck-boost bidireccional es un equilibrador activo habitual en los sistemas de baterías comerciales. Puede equilibrar varios canales a la vez e incluye funciones de seguridad como protección contra sobretensión y subtensión. Equilibrado activo funciona tanto durante la carga como durante la descargapara que la batería se mantenga equilibrada en todo momento.

El equilibrado activo mejora el equilibrado de la batería reduciendo el calor, aumentando la eficiencia y prolongando la vida útil de la batería. Obtendrá un mayor rendimiento y seguridad, especialmente en baterías grandes o de alta potencia. Este método también ayuda a su equilibrador de baterías a mantener la batería en funcionamiento durante más tiempo y de forma más fiable.

Consejo: Si desea el mejor equilibrado de baterías, elija una equilibradora de baterías con equilibrado activo para una mayor eficacia y seguridad.

Cómo evitar problemas con la batería

Riesgos de desequilibrio

Cuando ignoras el equilibrado de la batería, la pones en peligro. Las celdas desequilibradas suelen perder carga a ritmos diferentes. Con el tiempo, esto hace que algunas celdas alcancen sus límites de tensión antes que otras. Su equilibrador de batería no puede proteger el pack si una celda baja demasiado o sube demasiado. Esto hace que toda la batería deje de funcionar antes de tiempo, reduciendo la capacidad de la batería y desperdiciando energía. Puede que notes que tu dispositivo se apaga antes o se carga más lentamente.

El desequilibrio también acelera el envejecimiento celular. Las células que alcanzan voltajes extremos envejecen más rápido y pueden fallar antes de tiempo. Si utiliza corrientes de carga o descarga elevadasel desajuste del estado de carga empeora. El flujo de corriente desigual genera calorque estresa las células y acorta la vida de la batería. En los packs en paralelo, algunas células transportan más corriente y se degradan más rápido. En los paquetes en serie, la célula más débil limita toda la batería.

La seguridad se convierte en una preocupación real con las baterías desequilibradas. Las pilas sobrecargadas o muy descargadas pueden sobrecalentarse, cortocircuitarse o incluso incendiarse. Las células desequilibradas pueden provocar un desbordamiento térmicoliberando gases inflamables y provocando explosiones. El sitio el sistema de gestión de la batería y el equilibrador trabajan juntos para evitar estos peligrospero sólo si mantienes la batería equilibrada.

Nota: La detección precoz y el equilibrado periódico de las baterías pueden evitar averías peligrosas y ahorrar dinero.

Seguridad y mantenimiento

Puede prevenir la mayoría de los problemas de la batería siguiendo unos sencillos pasos de mantenimiento. Empiece por utilizar un equilibrador de baterías y un sistema de equilibrado fiable. Un control celular regular le ayuda a detectar problemas antes de que se agraven. Muchos sistemas modernos de gestión de baterías ofrecen un control avanzado de las celdas, con seguimiento de la tensión, la temperatura y la corriente de cada celda.

Siga la regla 20-80 para cobrar. Mantenga su batería entre 20% y 80% de carga para el uso diario. Esto reduce el estrés, el calor y el envejecimiento. Evite las descargas profundas por debajo de 20% y las cargas completas por encima de 80% a menos que sea necesario para la calibración o viajes largos. Esta práctica ayuda a mantener las células equilibradas y prolonga la vida útil de la batería.

He aquí algunos consejos prácticos para equilibrar la batería y garantizar la seguridad:

• Utiliza sólo cargadores homologados con lógica de carga inteligente.
• Cargue a velocidades moderadas y evite la carga nocturna.
• Guarde las pilas con una carga aproximada de 50% en un lugar fresco y seco.
• Limpie los terminales y manipule las pilas con cuidado para evitar daños.
• Supervisa el tiempo de funcionamiento y el estado de carga de la batería para detectar a tiempo los desequilibrios.
• Programe inspecciones periódicas y siga las directrices del fabricante.

Consejo: El mantenimiento regular y el equilibrado de la batería con una equilibradora de calidad mantienen su batería segura, fiable y duradera.

Si el equilibrado y el mantenimiento de la batería forman parte de su rutina, protegerá su inversión y evitará costosas reparaciones. Un buen equilibrador de baterías, junto con un sólido plan de gestión de baterías, garantiza que su batería se mantenga segura y rinda al máximo.

Puede maximizar la vida útil y la seguridad de su batería de iones de litio utilizando un equilibrador de baterías. El equilibrado regular mantiene sanas todas las celdas, evita la sobrecarga y ayuda a que la batería ofrezca un buen rendimiento durante años. Los expertos recomiendan balance cada seis meses para mantener bajo control las diferencias de tensión.

• Elija equilibrado pasivo para paquetes más pequeños o equilibrado activo para vehículos eléctricos y sistemas de alta demanda.
• Siga siempre un programa de mantenimiento y utilice circuitos de protección para mayor seguridad.

Siguiendo estos pasos, protegerá su inversión y disfrutará de una energía fiable todos los días.

PREGUNTAS FRECUENTES

¿Qué hace un equilibrador de baterías?

Un equilibrador de batería mantiene todas las celdas de la batería al mismo voltaje. Esto ayuda a que su batería dure más y funcione mejor. Evita problemas como fallos prematuros o riesgos para la seguridad.

¿Con qué frecuencia debe equilibrar su batería de iones de litio?

Debería equilibrar su batería cada seis meses. Si utiliza la batería con frecuencia o en condiciones difíciles, compruébela más a menudo. Un equilibrado regular ayuda a detectar los problemas a tiempo.

¿Se puede utilizar cualquier equilibrador con el pack de baterías?

Debe elegir un equilibrador que se adapte al tipo y tamaño de su batería. Consulta siempre el manual de tu batería o pregunta al fabricante. El uso de un equilibrador incorrecto puede dañar la batería.

¿Cuáles son los signos de una batería desequilibrada?

• La batería se carga lentamente.
• La autonomía disminuye rápidamente.
• Algunas células se calientan más que otras.

Consejo: utilice un sistema de gestión de baterías (BMS) para detectar estos problemas a tiempo.