En uno de nuestros recientes artículos técnicos sobre el «Neodimio en los altavoces» ya tratamos sobre la importancia de los materiales en cualquier equipo electrónico, por ejemplo, los altavoces “convencionales” se construyen con imanes de ferrita de hierro que ofrece un buen rendimiento, pero son más pesados y voluminosos que los altavoces de neodimio. 

En el sector audiovisual, las baterías que siguen proporcionando alimentación a cámaras, grabadores, antorchas, etc., siguen siendo en su mayoría, de Iones de Litio (Li-Ion), aportando en su momento aportaron frente a las de Níquel-Cadmio (Ni-Cd), Níquel-Metal-Hidruro (Ni-MH) aspectos como:

• Una mayor ligereza:  ya que son capaces de acumular mucha más energía en el mismo espacio/peso.
• Descarga lineal a la vez que una gran capacidad de descarga rápida.
• Alto voltaje por célula
• Larga vida
• Baja autodescarga

Un factor fundamental para que se cumplan todas estas características positivas, es que en el interior se produzca un buen equilibrio de carga entre las celdas que componen el conjunto al que llamamos batería.

Para que se alcance el voltaje necesario que permita alimentar una cámara Broadcast, las baterías de “Li-Ion” necesitan ser construidas con 4 células montadas en serie. Con el fin de lograr un mayor tiempo de uso (carga), cada una de estas células es conectada en paralelo con una o más de una.

La disposición final de estas baterías es una combinación de células que puede no resultar tan eficiente como debería, normalmente por su reducida capacidad o un corto tiempo de vida. Esto se debe a que cualquier diferencia, por mínima que sea, entre las células conectadas en serie o paralelo, resulta en una reducción general de capacidad ya que durante la carga y descarga, estas diferencias provocan voltajes diferentes en cada grupo de células.

Esta situación es difícil de detectar sobre el conjunto de la batería ya que todos los cargadores monitorizan únicamente el conjunto, no el estado individual de las células resultando en sobrecarga de algunas, mientras que otras quedarán por debajo de su nivel óptimo. Las células con falta de carga ocasionan una pérdida de capacidad general, pero en las sobrecargadas se producirán daños irreversibles e incluso corremos peligro de explosión.

Veamos lo que sucede cuando cargamos una batería de 4 células en serie cuando, incluso partiendo del mismo estado de carga, una de las células se carga más que el resto debido a una menor capacidad total:

Una carga de tensión y corriente constantes debería hacer llegar al pack a 4,20V x 4 = 16,8V, sin embargo, los voltajes de las células individuales no permanecen igualados durante la carga ya que la célula con baja capacidad alcanzara una tensión mayor que las otras, que estarán a 4,2V. La tensión total llegará a 16,8V y el cargador parará.

Si la célula con menor capacidad tiene una deficiencia por encima del 10%, su voltaje se incrementará llegando a la peligrosa zona de los 4,25V, lo que resultaría en degradación de la misma e incluso, con riesgo de explosión de la batería.

Los problemas de seguridad pueden ser prevenidos con medidas adicionales de las que disponen las baterías de buena calidad, entre otras, dando fin a su operación de carga cuando cualquiera de sus células individuales llega al umbral programado. Sin embargo, finalizar la carga en este punto significa que dejamos el pack apreciablemente descargado, lo que puede hacernos pensar que la batería está al final de su vida útil.

Por si esto fuera poco, este defecto es acumulativo, ya que una vez que tenemos una célula de baja capacidad, cada ciclo de carga-descarga la degrada más y más, reduciendo su capacidad y acortando su vida útil.

Visto lo anterior, podemos afirmar que el secreto de una batería de calidad está en la adecuada selección de células, lo más similares posible, dentro de una alta calidad de las mismas. Después de la selección que el propio fabricante de células hace, cada fabricante de baterías debe hacer una selección específica para el montaje del pack y por supuesto, descartar las que excedan de un rango prefijado, que nunca debería exceder de 40mV de diferencia entre células individuales.

Cada fabricante ha desarrollado su propio sistema de balanceo de carga entre elementos, pero el que mejores resultados está dando es la incorporación a la batería de un pequeño circuito que limita la corriente carga que reciben las células con mayor voltaje. Se evita de esta forma su carga excesiva y permite al resto de celdas alcanzarlas y lograr de este modo un estado de carga uniforme. Este sistema trabaja automáticamente en cada ciclo de carga y no influye sobre el tiempo que tarda la batería en estar completamente cargada.

Si se aplica este procedimiento a una batería bien balanceada de cargas, opera como un supervisor, previendo cualquier desbalanceo. Como resultado, la batería siempre logra su máxima carga en cada ciclo, alargándose el tiempo de vida útil al máximo y evitando un deterioro prematuro del pack.

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