¿Qué tipos de cargador de baterías existen?

Un cargador de baterías se encarga de suministrar, a una batería recargable, una corriente eléctrica en sentido opuesto al de la corriente de descarga. Ésta energía debe ser algo superior a la extraída ya que el rendimiento del cargador no es “ideal” y siempre habrá alguna pérdida.

Por lo tanto, es de vital importancia conocer de qué tipo es la batería (plomo, litio, níquel…) para que el cargador sepa a qué tensión debe “cortar” la carga.

Aunque no siempre se cumple, normalmente el voltaje de las baterías suele ser:

Ni-Cd Ni-Mh Li-Ion Li-Po Li-FePO4 Plomo
Voltaje Nominal 1,2 1,2 3,7 3,7 3,2 2
Tensión máx. de carga 1,4 1,4 4,2 4,2 3,6 2,4
Tensión de descarga 1 1 3,2 3,2 2,8 1,75

Métodos de carga

Dependiendo del tipo de tecnología de las baterías, existen varios métodos de carga.

Las baterías de Ni-Cd, NiMh y litio se cargan a corriente constante. Éste método consiste en cargar la batería con una corriente fija hasta que la batería casi llegue hasta su tensión de carga y, en ese punto, la corriente irá disminuyendo paulatinamente a medida que el voltaje llega a su máximo.

Ejemplo: Gráfica de carga de una batería de litio-ion

Por el contrario, las baterías de plomo se cargan a tensión constante. El proceso de carga de estas baterías se denomina IUI, el cual tiene varias etapas. A groso modo, podemos definir tres etapas básicas:

Inicialmente, la batería se carga a una intensidad constante hasta que la tensión alcanza el “primer límite” de voltaje. Esta etapa se denomina “etapa bulk”.

En ese momento, el cargador cambia a tensión constante limitando la cantidad de corriente que absorbe la batería hasta el segundo límite establecido. A esta fase se le denomina “etapa de absorción”, y finaliza cuando la batería se ha cargado completamente.

En una tercera etapa, el cargador pasa de nuevo a corriente constante y la tensión sigue aumentando hasta el límite superior, y posteriormente se apaga.

En Fullwat, tenemos una gama de cargadores de plomo la cual realiza 7 etapas muy bien definidas. Esta gama se llama: “CMF”, podéis encontrar toda la información aquí

Elección

A la hora de cargar una batería, debemos tener en cuenta varios puntos:

Tensión: La tensión del cargador debe ser superior a la tensión máxima de la batería. En caso contrario, nunca conseguiremos cargar completamente la célula.

Intensidad: La corriente de carga se escoge en función de la capacidad de la batería. En las baterías de nickel, la carga ideal es una décima parte de su capacidad total: C/10. Por ejemplo, para una célula de 2600mAh, la corriente de carga ideal será 260mA.

Aunque no siempre se cumple, normalmente la corriente de carga ideal es:

Ni-Cd Ni-Mh Li-Ion Li-Po Li-FePO4 Plomo
Corriente de carga ideal C/10 C/10 C/5 C/5 C/5 C/10

¿Se puede cargar más rápido para hacerlo en menos tiempo? Sí, pero si es demasiado elevada podemos llegar a quemar la célula. Además, contra mayor sea la corriente de carga, la célula se calentará más, por lo que tendrá más perdidas. Por ello, las fichas técnicas de las baterías indican la corriente máxima a la que se puede cargar la batería.

Tiempo: El tiempo que va a tardar en cargar una célula depende de la capacidad de ésta y de la corriente de carga elegida.

Ejemplo:

Tenemos un pack de 15 baterías en serie de NiMh y 13000mAh. Características del pack:

  Tensión: 15 * 1.2V = 18V
Corriente: 13Ah
¿Qué corriente de carga podemos elegir?
La carga ideal es 1,3A (13Ah / 10 = 1.3A).

Uno de los cargadores que más se aproxima a éste valor es el FU-C2000-9-18 (catálogo), el cual tiene una corriente de carga de 2A.

¿Cuánto se tarda en cargar un pack?
Horas de carga = 9.1h

Tipos de cargadores más habituales

  • Cargador simple
  • Cargador de mantenimiento
  • Cargadores inteligentes

El cargador simple:

Un cargador simple suministra una corriente o tensión constante por la batería sin tener en cuenta el tiempo de carga de ésta. No tienen un control de “fin de carga”, es decir, el cargador sigue suministrando corriente a pesar de que la tensión haya llegado “a su máximo”. Por este motivo, la corriente de carga de este tipo de cargadores es muy baja, intentando así evitar una sobrecarga. Este tipo de carga no es conveniente ya que, con el paso del tiempo, la batería se va debilitando.

El cargador de mantenimiento:

Los cargadores de mantenimiento cargan la batería a la velocidad de auto-descarga. De esta forma, pueden dejarse conectados indefinidamente sin riesgo de sobrecarga. El uso más habitual son sistemas de alarma.

El cargador inteligente:

Los cargadores inteligentes, además de cargar la batería, llevan un control durante el proceso de carga: controlan el voltaje de la batería, su temperatura, el tiempo de carga… suministrando la corriente adecuada en relación a estos tres factores.

Un cargador típico carga la batería hasta un 85% de su capacidad máxima en aproximadamente una hora. En ese momento, cambia a “carga de mantenimiento”, mencionado anteriormente.

Tomando como ejemplo el cargador de Fullwat FUC-004 (catálogo), para baterías de consumo NiMh:

A medida que la batería se carga, el voltaje de la célula aumenta y luego se mantiene prácticamente constante hasta finalizar la carga, tal y como hemos explicado en el apartado de “métodos de carga”.

Cuando la carga se completa, el voltaje comienza a disminuir y las células se calientan. El cargador inteligente debe reconocer este sobre-calentamiento de las células y la disminución del voltaje, momento en el que detendrá la carga. Este aumento, mantenimiento y disminución del voltaje se le denomina “delta peak” ∆V. Éste valor viene definido en las fichas técnicas de los cargadores.

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6 comentarios

  1. Hola, llevo un rato intentando averiguar si puedo usar un cargador de baterias de LiFePO4 para cargar una de Li-Ion.

    Me parece entender que si se podria, solo que no cargaria a la tension maxima que soportaria la bateria de Li-Ion, pero no se si esto seria malo o contraproducente de algun modo para la bateria de Li-Ion.

    Podrian confirmarmelo? Gracias.

    1. Buenos días. Muchas gracias por contactar con nosotros.
      En respuesta a tu consulta,

      Una batería de LiFePO4 tiene una tensión nominal de 3.2V y se carga a 3.6~3.7V.
      Una batería de Li-ión tiene una tensión nominal de 3.7V y se carga a 4.1~4.2V.

      Lo que puede ocurrir es lo siguiente:
      Una batería de Li-ión totalmente descargada tendrá una tensión alrededor de 2.75V (depende del modelo de la batería, habría que ver el datasheet del modelo concreto).
      Si le aplicamos un cargador para LiFePO4, que carga a 3.6V, como tenemos una diferencia de tensión (3.6V – 2.75V = 0.85V) fluiría corriente y empezaría a cargar.
      Pero en cuanto empieza a cargar, la tensión en la batería de Li-ión va subiendo, con ello va desapareciendo la diferencia de tensión y se deja de cargar la batería.
      En el mejor de los casos podríamos haber cargado la batería de Li-ión un pequeño porcentaje, pero la batería estaría sin cargar.

      Un saludo,
      Soporte técnico Fullwat

  2. Que puede pasar si:

    1 – Se usa un cargador de patinete de 48V para baterias de plomo (Serie 4×12), No es tipo transformador es tipo cargador de movil pero mas grande, lleva algo de electronica, para cargar una bateria de 48v de litio de patinete

    2 -Se usa un cargador de 36V para baterias de litio de patinete para cargar una bateria dce plomo de 36V (Serie 3×12)

    1. Buenos días,

      Tal y como hemos visto en el artículo, el proceso de carga de las baterías de litio y las de plomo son completamente diferentes. Los cargadores de litio cargan a corriente constante y los de plomo a tensión constante. Por tanto, no se pueden mezclar ambas tecnologías.

      Además, el punto final de carga no es igual para ambas tecnologías:
      48V de litio –> 54.6V en carga
      48V de plomo –> 58.5 V en carga
      36V de litio –> 42V en carga
      36V de plomo –> 44V en carga

      Por tanto, no solo el proceso de carga es diferente, sino que nunca se terminaría de efectuar la carga de la batería de plomo. Como sabemos, lo mejor para la vida de la batería de plomo no es solo que el proceso de carga sea el adecuado, en 7 fases, sino que al llegar al punto final de carga se mantenga continuamente cargando. Con un cargador de Litio se cortará la carga y la batería no obtendrá energía nuevamente hasta que se use, un estado nada positivo para una batería de plomo.

      Soporte técnico Fullwat

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