Como lo prometido es deuda, aquí esta la segunda parte del tema de la vida de las baterías Lipo y por que no duran o si duran.
Bueno para empezar voy a explicar como se haya la potencia máxima de una batería o al menos como lo hacemos nosotros, digo esto ya que no existe un procedimiento definido standard que digamos unifique criterios.
Hace tiempo lo propuse en diferentes foros de baterías pero no tuvo éxito ya que cada fabricante de elementos quiere optar por el suyo y ser flexible en las áreas donde falla...
Como nosotros no somos fabricantes de elementos pero probamos gran cantidad de elementos, diferentes fabricantes y químicas no teníamos otra opción mas que crear un criterio único con el que poder medir todas los elementos bajo un mismo criterio. Ademas hace 6 años que empezamos con el no existía otro ni esta demanda ni problemática, por lo cual lo tuvimos que crear desde cero, los otros que hay por hay se basan en este o similar.
Este criterio lo llevamos aplicando con pequeñas modificaciones desde hace unos 6 años (de hecho su ultima modificación fue en Enero del 2008) y por ahora creo que de los que he visto es el mas completo si alguno conoce o ha visto uno mejor que me lo diga que siempre esta bien aprender.
Os copio aquí el texto original parcial que enviamos a cualquier fabricante que desea enviarnos elementos de su producción para que los probemos (esta en ingles, después su traducción)
Technical and Quality requirements for Lithium Polymer high discharge bare cells.
For bare Lipoly cells from 1000mAh to 2000mAh capacity:
1. Capacity density: > 175Wh/Kg
2. Continuous discharge power density: > 2500W/Kg
3. Minimum capacity discharged at 12C: > 90% of nominal capacity
4. Life cycles at 1C charge/5C discharge: > 300 cycles (80% of nominal capacity retained after 300 cycles)
5. Life cycles at 1C charge/10C discharge: > 200 cycles (80% of nominal capacity retained after 200 cycles)
6. Temperature resistance: no deformation up to 75ºC
Remarks:
This requirements are for 1000mAh to 2000mAh bare cells.
Nominal capacity will be defined on first 5 cycles at 1C charge/2C discharge (Cut off voltage for all discharges 3V)
Minimum voltage under load 3V at this point discharge will be considered ended at any discharge rate.
Cell starting temperature for discharge tests 20/22ºC.
Maximum cells surface temperature allowed during discharge: 50º at this point discharge will be considered ended at any discharge rate and considered not supported.
So the maximum continuous discharge power of the cell is defined by the highest one that the cells is able to discharge > 80% of nominal capacity and not over pass 50ºC on surface. (Discharging cut off voltage for all discharges is 3V)
Traducción:
Requerimientos técnicos y de calidad para elementos desnudos de Polímero de Litio.
Para elementos desnudos de Lipo desde 1000mAh a 2000mAh de capacidad:
1- Densidad de capacidad: >175Wh/Kg
2- Densidad de potencia de descarga continua: >2500W/Kg
3- Mínima capacidad descargada a 12C: >90% de la capacidad nominal
4- Ciclos de vida a 1C carga / 5C descarga: >300 ciclos (reteniendo 80% de la capacidad nominal después de 300 ciclos)
5- Ciclos de vida a 1C carga / 10C descarga: >200 ciclos (reteniendo 80% de la capacidad nominal después de 200 ciclos)
6- Resistencia de temperatura: Sin deformación hasta 75ºC
Notas:
Estos requerimientos son para elementos desnudos de 1000mAh a 2000mAh.
La capacidad nominal será definida por los primeros 5 ciclos a 1C carga / 2C descarga (Voltaje de corte para todas las descargas 3V)
El voltaje mínimo bajo carga es 3V en este punto la descarga se considerara finalizada a cualquier ratio de descarga.
Temperatura de inicio para tests de descarga 20/22ºC
Máxima temperatura de la superficie de la celda permitida durante la descarga 50ºC en este punto la descarga se considerara finalizada a cualquier ratio de descarga y considerada no soportada.
Por lo cual la máxima continua descarga del elemento vendrá definida por la mas alta en la cual el elemento es capaz de descargar mas del 80% de su capacidad nominal y no superar los 50º en superficie. (voltaje de corte para todas las descargas 3V)
Bueno ahora resumiendo, la potencia máxima de un elemento seria aquella en la que el elemento es capaz de entregarnos al menos un 80% de su capacidad nominal antes de bajar de 3V y no superar 50º en su superficie.
El valor de 3V esta elegido ya que este como todos sabéis es el valor mínimo de voltaje dejando un margen de seguridad. (algunos fabricantes bajan este valor hasta 2,5V por lo cual su forma de medir la potencia de las baterías es diferente y los resultados son diferentes lógicamente)
El valor de 50ºC quizás os parezca un poco bajo ya que todos los fabricantes dicen 60ºC pero nosotros hemos puesto este valor como máximo por dos razones. Uno esos requerimientos son para elementos desnudos cuando el elemento esta montado en un pack no puede disipar tanto calor. Dos nuestro mercado principal es España, Portugal, Italia y Francia, todos ellos países con una climatología bastante cálida lo cual hace que en muchas ocasiones los packs deban de funcionar en temperaturas ambientes superiores a 20ºC (Igualmente hay fabricantes que permiten hasta 60ºC o incluso mas y lógicamente los resultados de potencia son diferentes)
Ademas de estos requerimientos hay otro que también influye pero esta en otra parte del documento, y es que no se admiten descargas anormales, una descarga anormal es aquella que separa al menos un 10% de la normal teórica estimada para esa curva de descarga, de estas descargas anormales hay diferentes "deformaciones" pero ya es otro tema aparte que no es ahora el momento.
Como veis estos limites y requerimientos no están puestos por casualidad si no los superan cualquier utilización fuera de los limites "petaran" la batería.
Bueno ahora que sabéis como se calcula la potencia máxima para nuestras baterías vamos a ver que quiere decir.
Que significa esta potencia máxima en términos mas comunes: Es como la potencia máxima de un motor ósea lo máximo que te puede dar si sacar la "biela por el costado"
Si por ejemplo un coche normal da su potencia máxima nos la da a 20.000rpm así será, pero hacer funcionar ese motor a 20.000rpm hará que su vida sea muy corta, posiblemente ni siquiera sea capaz de mantener ese ritmo de funcionamiento durante mucho tiempo en continuo. (posiblemente el sistema de refrigeración u otro no lo aguante...)
Pues lo mismo con las baterías, tienen una potencia máxima que te pueden dar sin digamos explotar, pero lógicamente hacerlas funcionar a ese ritmo siempre hará que mueran muy rápido.
Ahora para que quede mas claro, fijaos que por un lado esta la potencia máxima y por otro lado la vida.
La vida que requerimos de las baterías esta basado en la utilización media de las baterías en RC que hemos tomado como de 5C a 10C que corresponde a vuelos de 12 a 6 minutos si el ritmo de utilización es mas largo o mas corto influirá en la vida de la batería sobre todo si es inferior a 8 minutos ya que como comente en el anterior post la curva de vida es exponencial.
Para aclararlo un poco mas, cuando utilizamos la batería en un modelo de RC el consumo no es continuo y si el funcionamiento es de unos 5 minutos quiere decir que el ritmo MEDIO de descarga en una utilización correcta será de mas o menos 10C (dejamos un margen del 15-20% de capacidad para no sobre-descargar ni arriesgar el modelo) pero los picos de corriente llegaran en depende que utilizaciones hasta 20C he incluso hasta mas de 50C en algunos casos como los coches RC. Por lo que si este tiempo de funcionamiento se reduce a por ejemplo 4 minutos como ocurre en algunas disciplinas de RC como veleros de trepada o vuelos 3D de helicópteros estos picos pueden ser de escándalo y aunque pongamos un amperímetro y no los marque, ya que para verlos es necesario un osciloscopio. Y lógicamente estos súper picos de corriente dañan en extremo la batería.
Otro punto muy importante que no me canso de explicar una y otra vez: Fijaos en el texto de requerimientos, que cuando se pide capacidad y potencia no decimos mAh ni "Cs" sino de Wh/Kg y W/kg, por que:
Por que de nada sirve tener una batería de 100C si no es del peso adecuado, es preferible una batería de 200Wh/kg y 15C que una de 140Wh/kg y 25C ya que con la primera tendremos con el mismo peso la misma potencia y la ventaja de tiempo de funcionamiento mas largo.
En un modelo de RC o cualquier otro sistema que requiera baterías y su peso total influya en el funcionamiento del sistema, se debe de intentar ahorrar peso en cualquier cosa excepto en batería, instalar una batería mas pequeña y/o menos potente con la idea de intentar ahorrar peso en el sistema solo lleva a resultados decepcionantes posiblemente a corto plazo y indefectiblemente a malos resultados a largo plazo.
Como ayuda a calcular los packs tenemos disponible esta calculadora sencilla que os podéis descargar de aquí:
http://www.rcmaterial.com/pdfs/LiPoCalcES.xls
Y con esto y un bizcocho hasta mañana a las ocho.
Un saludo.
Gonzalo Chomòn
