Sistema de mesura de la càrrega de bateries

Abstract

En un món cada vegada més portàtil, les bateries han adquirit un paper fonamental en la societat, la industria i el comerç. La necessitat de desplaçar-se i comunicar-se arreu del món fa que la major part dels aparell elèctrics portàtils funcionin amb bateries. En el món aeronàutic també es fa palès l'ús de bateries amb la incursió dels anomenats UAV (Unmanned Aerial Vehicles), avions no tripulats alimentats per bateries. Als usuaris de tots aquests aparells els és necessari conèixer d'una manera exacta i en tot moment l'estat de càrrega de la bateria per saber quina durada de funcionament es pot esperar. Per aquest motiu es defineixen dos paràmetres bàsics en el funcionament de les bateries: l'estat de càrrega (SoC) i l'estat de salut (SoH), la càrrega disponible a la bateria i el seu grau d'envelliment, respectivament. Qualsevol aparell electrònic disposa d'un indicador del SoC, però aquest paràmetre depèn de molts factors com ara la tensió de la bateria, la tensió en circuit obert, el nombre de cicles, la impedància interna, etc. A més, les mesures d'estat de càrrega no són gaire fiables quan la bateria envelleix per la seva interrelació amb el SoH. La impedància interna és un valor intrínsec de cada bateria, que depèn del SoC i del SoH. El que es proposa en aquest projecte és el disseny d'un sistema de mesura que permeti obtenir la relació entre les variacions de fase de la impedància interna i l'estat de càrrega aplicat a bateries de liti-polímer. El mètode utilitzat consisteix a introduir un senyal sinusoïdal a la bateria i observar la diferència de fase entre els seus terminals durant un cicle de càrrega i descàrrega. El sistema de mesura es composa d'un circuit electrònic que permet connectar a la vegada un multímetre i un fasímetre a la bateria amb el propòsit d'adquirir mesures de tensió, corrent i fase simultàniament. A més, s'ha dissenyat un programa de control en LabVIEW per monitoritzar aquestes mesures en temps real i validar el sistema de mesura. El sistema permet corroborar la dependència de la fase amb el SoC i la freqüència, simplificant el que fins ara es feia amb un analitzador d'impedàncies.