Energetica 213 enero febrero 2022

Seleccionar el equipo adecuado para probar y supervisar temperatura en baterías En las aplicaciones electrónicas actuales, las baterías alimentan prácticamente todos nuestros dispositivos electrónicos portables. Las baterías también se utilizan como sistemas de respaldo de emergencia en instalaciones grandes. Además, todos los vehículos eléctricos utilizan grandes paquetes de baterías para alcanzar la potencia esperada para las prestaciones requeridas. BERNARD ANG PRODUCT MARKETING MANAGER KEYSIGHT TECHNOLOGIES L os paquetes de baterías necesitan la potencia específica requerida (W/ kg) para ser capaces de suministrar suficiente corriente para alcanzar las presta- ciones de velocidad del vehículo. También necesitan disponer de la energía específi- ca requerida (Wh/kg) para lograr un mayor tiempo de funcionamiento o autonomía de viaje. ¿Por qué es tan importante supervisar la temperatura de la batería? La mayoría de las baterías recargables actua- les utilizan ion litio y tienen una temperatura de funcionamiento de entre 15 ºC y 35 ºC a pleno rendimiento y capacidad. Si la batería funciona a temperatura am- biente por debajo de los 15 ºC, puedes ex- perimentar reacciones electroquímicas len- tas en la batería, con el resultado de peores prestaciones y menor capacidad de carga. Si la batería, o el paquete de baterías, fun- ciona por encima de 35 ºC de temperatura ambiente, la degradación de la batería con el tiempo se verá acelerada. Con el resultado de menor duración de la batería, envejeci- miento no uniforme debido a los gradientes térmicos, mayor exposición a problemas de seguridad, y mayores costes de ciclo de vida. A temperaturas extremadamente elevadas, las baterías pueden romperse ocasionando fugas, humo, fuego, o incluso explosiones. La gráfica de potencia (figura 1) muestra los límites de potencia de celdas, módulos o paquetes de baterías de ion litio a diferentes rangos de temperatura. En el rango entre 15 ºC y 35 ºC, que es el rango óptimo de tempe- ratura de funcionamiento, las baterías logran susmáximas prestaciones. Este rango de tem- peratura también es el más eficiente, fiable y seguro para el funcionamiento de la batería. ¿Cuándo utilizar un sistema de adquisición de datos (DAQ) para supervisar temperatura de baterías? Un sistema de adquisición de datos (DAQ) es uno de los instrumentos más versátiles para medir la temperatura de uno o varios objetos. Un DAQ supervisa la temperatura en varios puntos del sistema de baterías de un produc- to. Típicamente, se realizan pruebas funciona- les de los bloques de diseño de forma indivi- dual, y posteriormente se prueban bloques de diseño integrados durante el diseño del pro- ducto y la etapa de desarrollo. Las pruebas en laboratorio de paquetes de baterías y de siste- mas ocurre en una etapa temprana del ciclo de diseño del producto, utilizando varios ins- trumentos comunes en un laboratorio de I+D. Un sistema DAQ puede utilizarse para mo- nitorizar la temperatura en diferentes puntos del sistema de baterías, cargar el sistema de baterías con una fuente de alimentación DC, y utilizar una carga electrónica para descar- gar el sistema de baterías. La figura 2 muestra una configuración co- mún en un laboratorio utilizando un sistema DAQ. Si además se dispone de una fuente de alimentación bidireccional que pueda ge- nerar y drenar corriente, es posible sustituir la carga electrónica y la fuente de alimenta- ción DC por una fuente de alimentación DC bidireccional. En la figura 3 se muestra un software de ad- quisición de datos basado en PC que com- plementa al hardware DAQ para mejorar la productividad. Utilizando este tipo de apli- caciones software de adquisición de datos, es posible configurar y ejecutar pruebas rá- pidamente, obteniendo resultados más rápi- do. Algunas aplicaciones software de adqui- sición de datos permiten construir de forma gráfica pruebas automatizadas, y reducen significativamente el tiempo de desarrollo de las pruebas. El software básicamente Figura 1. Mapa de potencia que muestra los límites de potencia de su batería o paquete de baterías en diferentes rangos de temperatura (Fuente: Kandler Smith, NREL milestone report, 2008). Figura 2. Confuración de laboratorio de pruebas para un sistema de prueba de ba- terías utilizando un DAQ, una fuente de alimentación DC, y una carga electrónica. 40 ENERGÉTICA XXI · 213 · ENE/FEB 22