¿Cómo cargar una batería Lifepo4 de manera segura?

Las baterías de fosfato de hierro y litio (LiFePO4) han ganado popularidad por su alta densidad energética y su larga vida útil. Para garantizar la seguridad y el rendimiento óptimo de las baterías LiFePO4, es fundamental seguir los métodos y las pautas de carga adecuados.

Este artículo examina los métodos de carga , los algoritmos , los voltajes de carga recomendados para varios sistemas de batería en diferentes etapas de carga y consejos de seguridad para cargar baterías LiFePO4.

 

Métodos de carga de LiFePO4

En esta sección, profundizamos en los métodos óptimos de carga de LiFePO4. Independientemente del método de carga elegido (solar, alimentación de CA o CC-CC), es fundamental confirmar la compatibilidad entre el cargador seleccionado y las baterías de LiFePO4. Esto garantiza un rendimiento óptimo, una mayor duración y seguridad durante el proceso de carga.

 

Carga con energía solar

Incorporar energía solar para cargar baterías LiFePO4 es un enfoque sostenible y ecológico . Mediante el uso de un controlador de carga solar , este método administra de manera eficiente la energía generada por los paneles solares, regulando el proceso de carga y asegurando una transferencia de energía óptima a las baterías LiFePO4. Esta aplicación es ideal para configuraciones fuera de la red , ubicaciones remotas y soluciones energéticas respetuosas con el medio ambiente .

 

Cargar con alimentación de Red

La carga de baterías LiFePO4 con una fuente de alimentación de CA proporciona versatilidad y fiabilidad . Para optimizar la carga de baterías LiFePO4 con una fuente de alimentación de CA, se recomienda el inversor híbrido . Este tipo de inversor, además de integrar un controlador de carga solar, incluye un cargador de CA que puede cargar la batería tanto desde el generador como desde la red eléctrica. Este método es adecuado tanto para sistemas de energía en red como de respaldo, ofreciendo flexibilidad en las opciones de carga.

 

Algoritmo de carga de LiFePO4

Las baterías LiFePO4 utilizan la técnica de carga CCCV , cuyo proceso consta de dos etapas: carga de corriente constante (carga masiva) y carga de voltaje constante (carga de absorción) . Esta es similar a las dos primeras etapas de carga de las baterías de plomo-ácido, con diferencias solo en los parámetros de voltaje.

En la etapa de carga de corriente constante (carga masiva) , el cargador de batería LiFePO4 suministra una corriente específica a la batería mientras aumenta gradualmente el voltaje hasta alcanzar el voltaje masivo. Tanto la corriente de carga como el voltaje masivo los configura el usuario.

En la etapa de carga de voltaje constante (absorción) , el cargador reduce gradualmente la corriente mientras mantiene el voltaje objetivo. En esencia, tanto la etapa de carga masiva como la de absorción tienen como objetivo alcanzar y mantener el mismo voltaje objetivo.

En comparación con las baterías de plomo-ácido , que tienen tres etapas de carga y requieren una carga diaria completa para evitar la sulfatación de los materiales activos, las baterías de fosfato de hierro y litio, debido a su menor tasa de autodescarga, no requieren carga lenta ni carga flotante.

 

¿Cargar la batería LiFePO4 en modo flotante o no?

Sin embargo, en los escenarios de aplicación práctica, surge con frecuencia una pregunta: ¿carga flotante de LiFePO4 o no? La respuesta es no. Esta confusión a menudo se debe al hecho de que muchos controladores de carga ofrecen múltiples opciones en función de la composición química de la batería, como las baterías de plomo-ácido, que sí requieren carga flotante. Por lo tanto, no sorprende que los controladores de carga incluyan un parámetro ajustable relacionado con este proceso de carga.

Si no puede desactivar la etapa de "carga de flotación", debe configurar el voltaje de flotación a un nivel más bajo . Este ajuste ayuda a evitar que el estado de carga (SOC) de la batería sea demasiado alto, lo que podría reducir la vida útil de la batería.

 

Tabla de voltaje de carga de LiFePO4

Si se comprenden los métodos de carga de las baterías de LiFePO4, se puede ver que sus voltajes de carga en masa y de absorción son los mismos. Además, para garantizar la seguridad y la longevidad de la batería, las baterías de LiFePO4 tienen parámetros de voltaje críticos , a saber, el límite de voltaje bajo (el voltaje en el que la batería deja de descargarse) y el límite de voltaje alto (el voltaje en el que la batería deja de cargarse).

Estos parámetros suelen estar detallados en la hoja de datos de la batería. También puedes supervisar y controlar los niveles de carga y descarga de la batería consultando el gráfico de voltaje del SOC de LiFePO4 dentro de los rangos permitidos.

Por ejemplo, para las baterías LiFePO4 de 12 V y 100 Ah de PowMr, el voltaje de carga debe establecerse entre 10,8 V y 14,6 V. El límite de voltaje bajo debe ser superior a 10,8 V y el límite de voltaje alto debe ser inferior a 14,6 V. De manera similar, para las baterías de 24 V , el voltaje de carga debe establecerse entre 21,6 V y 29,2 V, con el límite de voltaje bajo en 21,6 V y el límite de voltaje alto en 29,2 V.

Además, es fundamental no exceder la corriente de carga máxima especificada por el fabricante, ya que esto puede afectar el rendimiento y la seguridad de la batería.

Los parámetros de carga de las baterías LiFePO4 pueden variar según el fabricante. La siguiente tabla muestra los parámetros de carga para baterías de 3,2 V, 12 V, 24 V y 48 V.

PARÁMETRO	SISTEMA DE 12 V	SISTEMA 24V	SISTEMA DE 48 V
Voltaje a granel	14 V – 14,6 V	28 V – 29,2 V	56 V – 58,4 V
Voltaje de absorción	14 V – 14,6 V	28 V – 29,2 V	56 V – 58,4 V
Tiempo de absorción	0-6 minutos	0-6 minutos	0-6 minutos
Tensión de flotación	13,8 V ± 0,2 V	27,6 V ± 0,2 V	55,2 V ± 0,2 V
Corte por bajo voltaje	10 V	20 V	40 V
Corte de alto voltaje	14.6	29,2 V	58,4 V

 

Consejos para cargar LiFePO4 de forma segura

Consejos para cargar lifepo4 en paralelo

• Asegúrese de que las baterías sean de la misma marca, del mismo tipo y del mismo tamaño .
• Al conectar baterías LiFePO4 en paralelo, asegúrese de que cada batería esté a 0,1 V una de la otra antes de colocarlas en paralelo. Esto limitará la posibilidad de incomodidad entre las baterías.
• Resistencia interna inferior a 0,05 Ω de diferencia entre dos celdas o baterías. Asegúrese de que todos los cables y conectores tengan la misma longitud y tamaño para garantizar que las conexiones internas tengan la misma resistencia.
• Al cargar baterías en paralelo, la corriente de carga derivada de la energía solar se divide a la mitad, mientras que la capacidad de carga máxima se duplica . Por ejemplo, considere dos baterías de 48 V 100 Ah conectadas en paralelo, cada una con una corriente de carga máxima de 50 A. En esta configuración, el banco de baterías combinado se puede cargar con una corriente total de hasta 100 A. Esto se traduce en una tasa de carga efectiva de 50 A para cada batería, suponiendo que tengan el mismo estado de carga (SOC).

 

Consejos para cargar lifepo4 en serie

• Antes de cargar en serie, asegúrese de que el tipo, la marca y la capacidad de cada batería sean los mismos; de lo contrario, se producirá un desequilibrio de voltaje entre las baterías, lo que provocará una sobrecarga o una carga insuficiente, lo que afectará el rendimiento y la vida útil de las baterías.
• Al interconectar baterías en serie, asegúrese de que cada batería esté a 50 mV (0,05 V) entre sí antes de colocarlas en serie . Esto limitará la posibilidad de que se produzcan interferencias entre las baterías. Suponiendo que sus baterías no estén equilibradas, el voltaje de alguna batería es >50 mV (0,05 V) de otra batería en el conjunto, debe cargar cada batería por separado para reequilibrarlas.

 

¿Es posible cargar la batería directamente con un panel solar?

No es aconsejable cargar la batería directamente con el panel solar, porque el voltaje de salida y la corriente de los paneles solares variarán dependiendo de la intensidad y el ángulo de la luz solar, lo que puede exceder el rango de carga de las baterías LiFePO4, resultando en una sobrecarga o subcarga, afectando el rendimiento y la vida útil de las baterías.

Por lo tanto, para utilizar de forma segura un panel solar para cargar una batería LiFePO4, es necesario agregar un controlador de carga entre el panel solar y la batería.

 

Preguntas frecuentes sobre la carga de LiFePO4

Preguntas frecuentes sobre la carga de LiFePO4

Con una autodescarga mínima, ni siquiera un período de inactividad de seis meses reducirá mucho la carga. Por lo tanto, es recomendable recargar una batería LFP antes de que se agote hasta el punto de carga del 20 % (80 % de profundidad de descarga), para garantizar que el BMS funcione correctamente.

 

¿Cuántos amperios se necesitan para cargar una batería LiFePO4?

La corriente de carga de una batería de LiFePO4 (fosfato de hierro y litio) depende de su capacidad y de las especificaciones del fabricante. En general, se recomienda cargar una batería de LiFePO4 con una corriente de entre 0,5 C y 1 C, donde C es la capacidad de la batería en amperios-hora.

Como se mencionó anteriormente, en los escenarios de carga en paralelo, la capacidad máxima de carga es acumulativa y la corriente de carga derivada de la energía solar se distribuye de manera uniforme, lo que da como resultado una reducción de la tasa de carga de las baterías individuales. Por lo tanto, es imperativo realizar ajustes de acuerdo con la cantidad de baterías involucradas y los requisitos específicos de cada batería.

 

¿Puedo cargar LiFePO4 con un cargador de plomo-ácido?

Si podemos utilizar un cargador de batería corrosivo para plomo para cargar LiFePO4. La respuesta breve es, de hecho, la misma longitud que el voltaje se establece dentro de los límites aceptables para baterías de fosfato de hierro y litio.

 

¿Cuánto tiempo se tarda en cargar una batería LiFePO4?

Las baterías LiFePO4 generalmente admiten velocidades de carga más rápidas y el tiempo de carga puede variar desde unas pocas horas hasta varias horas, dependiendo de las condiciones específicas, como la capacidad de la batería, la velocidad de carga y el método de carga utilizado.