Descubrimiento en Pruebas Rápidas de Baterías

Isidor Buchmann
Cadex Electronics Inc.
Isidor.buchmann@cadex.com
www.buchmann.ca

February 2001

Cuándo le pregunté a un gran fabricante de baterías, "¿Es factible realizar
pruebas rápidas en baterías?", el ingeniero contestó con tono firme: "No." Su conclusión se basó en la dificultad de usar un método universal de prueba aplicable a todas las aplicaciones de batería, desde comunicaciones inalámbricas a la informática móvil hasta herramientas de potencia en montacargas y vehículos eléctricos.

Varias universidades y compañías, incluso Cadex Electronics, están
esforzándose por encontrar una solución manejable a la verificación rápida de baterías. Se han probado muchos métodos, y algunos han fallado por ser inexactos e impracticables.

Al estudiar las características relacionadas con el estado de salud y el estado de carga (SoH y SoC respectivamente) de las baterías se pueden observar algunos efectos interesantes. Desgraciadamente, estas propiedades son irregulares y no lineales, y lo peor de todo, los parámetros son únicos para cada tipo de batería. Esto hace que sea difícil crear una fórmula que se aplique en todas las baterías.

A pesar de estas complejidades aparentemente insuperables, la verificación
rápida de baterías es posible. Pero la pregunta que uno se hace es, "¿Qué
exactitud tendrá, y cómo se adaptará a composiciones químicas
permanentemente cambiantes en las baterías?"

El secreto de las verificaciones rápidas de batería yace en entender cómo se utiliza la energía de la misma. Las cargas de la batería varían desde picos cortos de corriente para un teléfono mobil digital (PCS, GSM), a cargas importantes intermitentes en herramientas de poder, y alimentación de una corriente constante en las computadoras portátiles.

El primer paso para obtener lecturas de verificación rápida es medir la
resistencia interna de la batería, a menudo llamada impedancia. Las mediciones de impedancia toman sólo unos segundos y proporcionan una indicación bastante exacta de la condición de la batería, especialmente si se tiene una lectura de referencia de una buena batería para compararla.

Desgraciadamente, la medición de impedancia proporciona nada más una idea aproximada del rendimiento de la batería. Las lecturas se ven afectadas por distintas condiciones de la batería que no siempre pueden controlarse. Por ejemplo, una batería totalmente cargada que acaba de ser retirada del cargador muestra una impedancia más alta que una que ha quedado inmóvil durante unas horas después de la carga. La impedancia elevada se debe al ruido electro-químico que existe después de la carga. El permitir que la batería descanse una o dos horas, la normalizará. La temperatura también afecta las lecturas. Además, el proceso químico, el número de celdas conectadas en serie y la capacidad de una batería, tienen influencia sobre los resultados. Muchas baterías también contienen un circuito de protección que distorsiona otras lecturas.

La cambiante batería de litio

En una reciente conversación con un fabricante importante de baterías de
Litio-ion, aprendí que los procesos químicos de las baterías de litio cambian
cada seis meses. Se van descubriendo nuevas composiciones químicas que brindan mejores características de carga, capacidad más elevada y vida de almacenamiento más prolongada. Aunque son beneficiosas para los
usuarios, estas mejoras hacen estrago en los equipos de pruebas de baterías, los cuales basan sus algoritmos de prueba rápida en parámetros fijos. Permítanme explicar porqué estos cambios en la composición de la batería afectan los resultados de las pruebas con probadores rápidos.

Las primeras baterías de Litio-ion mostraban una caída gradual de tensión
durante la descarga. Con las baterías más nuevas de litio, se puede lograr un voltaje más plano. Dichas baterías proporcionan un voltaje más estable durante la mayor parte del ciclo de descarga. La caída rápida de voltaje sólo ocurre hacia el final de la descarga.