Baterías Punto de inflexion

Muchos son los que me preguntan por el motor, por el regulador, etc pero el kit de la cuestión están en las baterías que puedan dar la suficiente potencia que demanda el grupo motor-hélice sino se vendrán abajo de tensión sin poder suministrar toda la potencia que demanda el motor ademán de estropearlas.

Esto teóricamente es sencillo de solucionar ya que en el mercado hay suficientes baterías de Plomo, Litio-ion, LifeP04 y Litio Polimero y en diferentes configuraciones que nos puedan dar al menos los 15000w que yo en mi grupo propulsor necesito aunque solo sea para el despegue y solo necesite para un vuelo más o menos relajado de los 3000w a 10000w de potencia, pero hay amigo ¿Cuanto pesan? este es el gran problema al que nos enfrentamos al menos para el vuelo en paramotor. No voy dar datos técnicos porque no vienen al caso, lo que queremos es saber al final la relación peso-potencia-autonomía que al final es lo que nos importa

Hasta ahora las mejores configuraciones se consiguen con las baterías de Litio-Polimero y del prestigioso fabricante Koreano Kokam http://www.kokam.com/english/index.html de hecho son los suministradores de baterías para Flytec y alimentar sus motores Brushless HPD 10 y HPD 13.5 http://www.flytec.ch/e-drive/hdp10_e.htm que monta Razebuss, Sky, PAP, etc pero vamos a las baterías usadas hasta ahora y concretamente son estas http://www.flytec.ch/e-drive/accumulators_data.htm por lo que yo he podido investigar con la batería más pequeña de 26,4ah ( 1,33kwh ) se consiguen vuelos de 15 a 20 minutos y con la de 40Ah ( 2kwh) hasta los 35 minutos. En los consumos o autonomías también depende del grupo propulsor ya dependiendo de la eficiencia del motor y consumos en la gestión de las células podría aumentar o disminuir la autonomía siempre en comparación para misma de relación de empuje.

Mi grupo propulsor tiene una potencia Max de 15000w punta de 10 a 30 Seg "short time" ( con una buena configuración y hélice adecuada sino a lo mejor no llegarás ni a verlos ) y mantenidos a unos 10000w ( continuos que llaman ) y el motor concretamente de la casa Plettemberg http://www.plettenberg-motoren.com/industrie/index_e.htm uno de los mejores fabricantes de motores brushless que existen.

Ahora bien podemos tener el mejor motor del mundo con más eficiencia, mayor relación peso-potencia y la potencia que nos pueda hacer volar que sí la batería no suministrar toda potencia no te valdrá para nada.

¿Que fue lo que me llevó a intentar esta aventura? El conocimiento de las nuevas baterías o células más potentes y segura que ya existen que en unos años hará revolucionar el sector automovilístico gracias a mi trabajo personal y contactar con un fabricante en Korea del Grupo A123 Systems y al preguntarles por las nuevas baterías LifePo4 Prismatic 20Ah que son usadas para proyectos de automoción. Estás son solo están disponibles para automoción de momento pero sí unas Litio-Polimero con mejores prestaciones a las de Kokam que son las que estoy volando actualmente junto a un pequeño Pack de LifePo4 de 2,3Ah en 16S5P 51,2 Voltios y 11.5Ah ( 0,59Wh) http://www.a123systems.com/a123/products

Especificaciones técnicas

Las LifePo4 de A123 Systems que tengo me da en picos de 10-11000w y en continuo los 8-9000w, con lo que es la potencia que tengo cuando vuelo con ellas y estas .me duran de 8 a 10 minutos y es con la que hago diferentes pruebas de empuje en vuelo comprobando las revoluciones de las hélices y reductoras. Este pack me tan solo me pesa 6,3 kg y así me quedo en una configuración de unos 22kg total del Paracell, estas baterías están en el mercado, yo de hecho las he comprado por ebay.

Las Litio-Polimero que tengo van en configuración de 14S4P 51,8 Voltios y 54Ah ( 2,8 kwh) y están unos 6C en continuo ( 16500wh ) y picos de 10C ( 28000wh) para un peso total con conectores y fundas de 16,2 kgs con unas prestaciones superiores al 30% peso-potencia respecto a las kokam.

El problema de estas son que no vienen un pack ya formado sino que al ser el fabricante nos las manda en células por separado con lo que me toca equilibrarlas, montarlas y hacer la deshibernación que traen de fábrica, lo bueno que sabemos que nos aseguraremos de que el Pack está bien hecho aunque adelantar que hacer esto no es nada sencillo y hay que ser muy meticuloso con las soldadura ya que un fallo en la unión de cualquiera de sus polaridades te hacer llegar a destruir por completo la batería.

Sobre la seguridad y cuidados de estas baterías hay que decir que las dos químicas infinitamente diferentes las LifePo4 de las Litio-Polimero siendo estás últimas las que tienen el potencial de arder o llegar incluso a explotar eso es algo que hay saberlo, en cambio las LifePo4 son seguras al 100%.

En el caso de las Lipo hay que tener una serie de cuidados fundamentales y estos hacerlos especialmente en las cargas que es cuando existe la verdadera posibilidad de alguna incidencia no deseada por contra en las descarga que es cuando se vuela el único cuidado es el de no bajarlas de 3,0 Voltios por célula, o descargas profundas no por riesgo de explosión o incendio sino por estropearlas ya que cada vez que esto ocurra habrás perdido de un 10 al 15% de capacidad de la célula afectada. Para evitar esto existen unos circuitos llamados BMS o PCM que actúan sobre la propia célula limitando tanto en intensidad como en tensión en descarga o carga a fin de no llegar a las tensiones de corte.

Principales elementos a valorar en una batería y que se debe conocer a la hora de saber con que batería estamos trabajando o como nosotros diríamos ¿Cuál es mejor? Y eso solo se sabe conociendo varios datos:

Densidad de capacidad : Hace relación a la capacidad nominal y el peso de la célula/pack de baterías y se mide en Wh/Kg.

Densidad de pontencia : Hace relación a la máxima descarga continua que una célula/pack de baterías da y el peso del mismo y se mide W/Kg.

Capacidad descargada en alta y media descarga : Es el porcentaje de la capacidad nominal de la célula/pack baterías en alta y media descarga. La capacidad útil que se ha utilizado en la descarga.

Ejemplos de diferentes tipos de baterías, evidentemente puede variar estos datos por cada modelo o marca de la batería dentro de una misma química es algo orientativo.

Den. Capacidad Den. Potencia Porc. A.D. Porc. M.D.

NiCd 44Wh/Kg 700W/ Kg 85% 100%

NiMh 66Wh/Kg 700W/kg 75% 95%

A123 ( Cell 26650M1 2,3Ah ) 108,4Wh/Kg 3252W/Kg 85% 95%

A123 ( Cell Prismatic 20Ah ) 133,2 Wh/Kg 4000W/Kg 80% 95%

Li-Po SLPB 100216216H Utilizada por Flytec 134,5 Wh/Kg 672,7W/kg N.C N.C

Li-Po Paracell 174,8 Wh/Kg 1048,8W/kg 85% 90%

Li-Po Rc Model de las mejores 130,24 Wh/Kg 5860,8Wh/Kg 75% 80%

En Descarga

Para nuestro deporte supone un peso más añadir a las ya pesadas baterías, con lo que yo he probado hasta ahora es un TAMCC ( Cruise Control and Monitor Active Throtlle) que es un circuito que monitoriza todas las células midiendo su tensión y mediante configuración impide que baje en descarga por debajo de 3,0 , 3,1, 3,2 o 3,3 voltios y que en el momento de que alguna de ella llegue a la tensión indicada hará reducir el porcentaje de acelerador sin cortar tan solo lo aliviará pudiendo llegar al corte en caso de necesitarlo por bajada de la tensión. En paralelo todos los regulados sino la mayoría también tienen un corte o bajada de gas pero por tensión total de la batería algo que puede ser efectivo pero que en la práctica no lo és ya que pueden existir desequilibrios de las células en descarga.

En Carga

Como he dicho anteriormente hay que tener especial cuidado y esto solo se consiguen con unas cargadores-balanceadores apropiados para estás baterías y con unas programaciones de corte que puedan ayudarte a la longevidad del pack sino se acortarán en ciclos.

Quiero explicar que mi idea es poder volar con cierta autonomía con baterías de LifePo4 y no Litio-Polimero pero la actual realidad es que en la relación capacidad/kg y descarga densidad/ kg las Lipo no tienen rival y para nuestro deporte el peso es fundamental a lo mejor si tan solo fuese para una bici, moto o coche es evidente que la respuesta es LifePo4 y eso no hay más que verlo la dimensión que están adquiriendo estás baterías en el mercado

Detalles del Pack 14S4P 51,8 Voltios y 54Ah ( 2,8 kwh)

Así me llegan de Fedex en células independientes con un nº de serie, la capacidad total y tensión de hibernación de cada una de ellas directamente de fábrica.

Test de tensión y estado

En función de cada tensión de cada una de ellas se agrupan en 4P para dar los 54Ah.
Equilibrado hay que tratar que todas tenga la misma tensión para hacer el pack y así evitar las cargas balanceadoras.

Después de cada equilibrado se pasa a una tensión de 3,8V ( Tensión de reposo o de almacenamiento ), se procede a hacer un pack completo de 1S 56P dejándolas todas en paralelo el cual tras unos días dejará todas equilibradas hasta en 0,001V.


Construcción del pack, yo las agrupo en dos packs separados 7S4P y acolchadas con un neopreno de célula cerrada de 3 mm en varias capas y una final de 6 mm de espesor. Anteriormente le ponemos una base en DM y corcho para la base del pack.

Se sueldan los cables de potencia, los de carga y el las conexiones IDC para el balanceado y carga.
Así nos queda la batería 14S4P de Litio-Polimero de 54ah y tan solo 16,2 kg completa.

Para un mejor ajuste y transporte al paramotor le vamos hacer un contenedor con asas.

Saludos

Javier Hernández