Uso de corriente constante y carga de voltaje constante para cargar completamente una batería

No encontré un hilo que responda adecuadamente a esta pregunta, así que espero que al preguntar esto aquí pueda obtener algo de comprensión y estaría aquí para su uso posterior.

Por lo que entiendo, la carga de corriente constante es cuando fija la corriente suministrada a una batería y el voltaje variaría según la batería. La carga de voltaje constante es cuando conecta un cierto voltaje a través de los terminales de una batería, el OCV (voltaje de circuito abierto).

Mi pregunta radica en tratar de usar una combinación de los dos para intentar cargar completamente una batería. Dejame explicar.

Carga de corriente constante

He podido replicar la carga de corriente constante conectando un cable USB de 5V como entrada a un SMPS. El SMPS está conectado a un arduino que controla la corriente que ingresa a la batería. Esto se hace estableciendo una corriente de referencia y luego un controlador PID mantiene la corriente alrededor de esta corriente de referencia.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Esto fue para una batería LiFePO4 que se cargó a una corriente constante.

El ciclo de carga estuvo controlado por los siguientes estados: Cargar hasta 3.6V, descansar unos segundos, descargar hasta 2.5V, descansar unos segundos y luego repetir el ciclo.

Si observa en el gráfico, después de que la batería se carga a 3,6 V y entra en una etapa de reposo en la que no se carga ni se descarga, cae inmediatamente a alrededor de 3,4 V (esto se puede ver alrededor de 3900 segundos). He contribuido con esto a la ESR y la capacitancia parásita en la batería.

Mi pregunta

He leído anteriormente que es posible cargar completamente una batería a 3,6 V cambiando a carga de voltaje constante después de 3,4 V y simplemente observándola hasta que la batería consuma cantidades muy pequeñas de corriente, lo que significaría que está completamente cargada. ¿Es esto cierto?

La razón por la que no he probado esto es porque no tengo una fuente de carga de voltaje constante. Si de alguna manera pudiera implementar esto, ¿qué voltaje constante debería elegir?

Además, ¿la razón por la que se produce esta caída se debe a la ESR y la capacitancia y, si este es el caso, no sucedería esto también con la carga de voltaje constante?

Batería que estoy cargando: https://www.ampsplus.co.uk/ampsplus-14500-3-2v-500mah-battery-button

@jsotola ampsplus.co.uk/ampsplus-14500-3-2v-500mah-battery-button Esta es la batería que estoy cargando
Este enlace de la universidad de la batería puede ser de gran ayuda. batteryuniversity.com/learn/article/…

Respuestas (2)

Por lo que entiendo, la carga de corriente constante es cuando fija la corriente suministrada a una batería y el voltaje variaría según la batería. La carga de voltaje constante es cuando conecta un cierto voltaje a través de los terminales de una batería

No exactamente. La verdadera carga de 'voltaje constante' correría el riesgo de explotar la batería o el cargador, porque no hay un límite de corriente definido. Los cargadores reales de 'voltaje constante' también son de 'corriente constante', en otras palabras, tienen limitación simultánea de corriente y voltaje.

He leído anteriormente que es posible cargar completamente una batería a 3,6 V cambiando a carga de voltaje constante después de 3,4 V y simplemente observándola hasta que la batería consuma cantidades muy pequeñas de corriente, lo que significaría que está completamente cargada. ¿Es esto cierto?

No, eso no tiene sentido. Si se 'cambia' a voltaje constante a 3,4 V, permanecería en 3,4 V o saltaría instantáneamente a 3,6 V (posiblemente consumiendo una corriente muy grande) si elevara el voltaje a ese valor.

Un cargador LiFePO4 práctico simplemente se configuraría para una salida de voltaje de 3,6 V, y simultáneamente la corriente se limitaría a la corriente de carga deseada. En uso, el voltaje de la batería seguiría subiendo hasta que alcanzara los 3,6 V, luego la corriente disminuiría exponencialmente hasta que el cargador se cortara en, p. 10% del límite actual. Durante este tiempo, el cargador mantendría su voltaje de salida a 3,6 V mientras el voltaje interno de la batería lo alcanzaba, y la corriente se determinaba por la caída de voltaje en la resistencia interna de la batería.

Por cierto, su gráfico no muestra un momento en el que el voltaje deja de aumentar durante la carga, lo que sugiere que nunca entró en la fase de 'Voltaje constante' y, por lo tanto, no recibió una carga completa (aunque puede haber estado cerca).

He leído anteriormente que es posible cargar completamente una batería a 3,6 V cambiando a carga de voltaje constante después de 3,4 V y simplemente observándola hasta que la batería consuma cantidades muy pequeñas de corriente, lo que significaría que está completamente cargada. ¿Es esto cierto?

Si eso es verdad.

Si de alguna manera pudiera implementar esto, ¿qué voltaje constante debería elegir?

El voltaje para la carga de CV suele ser cualquiera que sea el voltaje 100% cargado de la batería.

Además, ¿la razón por la que se produce esta caída se debe a la ESR y la capacitancia y, si este es el caso, no sucedería esto también con la carga de voltaje constante?

Sucederá en ambos modos, pero dado que la corriente es menor en la fase CV, la caída de voltaje debido a ESR también es menor y se aproxima a cero a medida que la batería está completamente cargada.

¿Cómo me aseguro de que me acerque al 100 % de SOC, sin sobrecargar ni agotar la batería?

Sobrecargar la batería requerirá que aplique un voltaje más alto que el que produce la batería cuando está completamente cargada. La carga de corriente constante puede potencialmente hacer esto, por lo que cambia a voltaje constante, que no lo hace.

Puede ser útil considerar que un cargador de corriente constante, cuando se restringe a un voltaje seguro máximo, naturalmente comenzará en modo CC y luego cambiará al modo CV cuando la batería esté casi cargada. El modo CV es esencialmente solo la tasa de carga que se acerca a cero y luego se detiene cuando la batería está completamente cargada.

¿Cómo me aseguro de que me acerque al 100 % de SOC, sin sobrecargar ni agotar la batería? ¿Simplemente observa la corriente y deja de cargar cuando se convierte en un valor pequeño?
@fred Ver editar.