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¿Es viable la carga de baterías LiPo en paralelo?

Baterías LiPo cargando en paralelo
Baterías LiPo cargando en paralelo.

Siempre he mirado con recelo la carga de baterías LiPo en paralelo por desconocer si las corrientes que se causan entre ellas al conectarlas pueden ser dañinas para las baterías o incluso entrañan peligro para el usuario.

Con el uso de micro modelos, rápidamente se juntan una buena cantidad de pequeñas LiPo que se gastan rápido y el cargador no da a basto cargando de una en una. Pese a no buscar mucho, el único cable hecho que encontré para acoplar las micro baterías a un cargador microprocesado, tiene por una lado un JST y por el otro 6 conectores para otras tantas baterías, permitiendo su carga en paralelo. Si bien el problema aparece con helicópteros y prácticamente cualquier modelo de avión que no sea planeador, parto del caso de las LiPo de alrededor de 150mAh de los microaviones, pues los cálculos son similares.

Nada como unas mediciones y cálculos para conocer la realidad y poder tomar una decisión razonada.

Resistencia interna de las baterías.

La resistencia interna de las LiPo depende entre otras cosas de la calidad de la batería, que si los fabricantes fueran todos igual de serios (o igual de mentirosos) estaría relacionada principalmente con las tasas de carga y descarga (C) permitidas. Una buena batería es capaz de entregar mayor corriente debido a su menor resistencia interna, y se calienta menos durante su uso por el mismo motivo. El evejecimiento de las baterías, causa una mayor resistencia interna, lo que las hace menos capaces tanto de entregar corriente como de aceptarla para la carga.

He medido la resistencia interna de unas cuantas baterías de una celda, principalmente nuevas de entre 138 y 160mAh. Los valores observados están entre 289mΩ y 359mΩ. Como valor para los cálculos tomaré 300mΩ, por estar dentro de lo común y acercarse al caso que más inconvenientes nos causa.

Esquema del circuito de baterías en paralelo
Circuito de baterías en paralelo.

Circuito.

Al conectar dos baterías en paralelo, tenemos dos fuentes de corriente contínua que pueden tener diferente tensión -de ahí vienen casi todos los problemas- y que al conectarse sólo limitan la corriente por su resistencia interna. A más diferencia de tensión entre ellas, mayor será la corriente que circule de una a otra, y a mayor resistencia interna, menor será la corriente.

El circuito que se cierra al conectar las dos baterías en paralelo, es un circuito con dos fuentes de tensión y dos resistencias en serie. Las dos fuentes de tensión van con su polaridad opuesta, al quedar conectado positivo con positivo y negativo con negativo.

Cálculos.

Es necesario poco más que sumar las resistencias internas y restar las tensiones de las dos baterías para reducir al circuito a una sola fuente de tensión con una sola resistencia y ya podemos aplicar la ley de Ohm:

Caso 1: Una batería al 100% de carga (4,20V) y otra al 0% (3V)

Empezamos por el peor de los casos, el ilógico, pero posible por despiste, en que una LiPo esté vacia al 0%, lo que son 3V pues por debajo de esa tensión hay riesgo ya en su carga, y la otra está totalmente cargada, lo que significa que tendrá 4,20V.

R = 300mΩ + 300mΩ = 0,6Ω
V = 4,20V - 3,00V = 1,20V
I = V / R = 1,20V / 0,6Ω = 2,0A

La corriente que circulará de una LiPo a otra inicialmente, hasta que empiece a igualarse su carga, es de 2 amperios. Si consideramos baterías de 150mAh, llamaremos Q a su capacidad de carga máxima (los mAh), y T a la tasa de carga/descarga que se producirá (los C de carga de la vacía y de descarga de la llena), que resultará ser:

T = I / Q = 2A / 0,15Ah = 13,33/h = 13,33C

Caso 2: Una batería al 50% de carga (3,85V) y otra al 0% (3V)

Este es un caso menos extremo y mucho más probable, una batería la hemos dejado a media carga y la otra está vacía.

R = 300mΩ + 300mΩ = 0,6Ω
V = 3,85V - 3,00V = 0,85V
I = V/R = 0,85V / 0,6Ω = 1,42A
T = I / Q = 1,42A / 0,15Ah = 9,47/h = 9,47C

El resultado.

En ambos casos, la corriente que inicialmente circula de una batería a otra supera los 5C de carga que admiten la mayoría de baterías de carga rápida actuales según sus especificaciones. Algunas menciones a posibilidades de carga a 10C son, cuanto menos, dudosas.

Para obtener valores que nos permitieran la conexión con seguridad, deberíamos asegurar tensiones parecidas entre las LiPo antes de la conexión, y luego esperar unos minutos hasta que su carga se vaya igualando antes de empezar a cargar el conjunto, pues la corriente aplicada por el cargador se suma o resta de la que está circulando por la conexión que hemos realizado con las LiPo, y esto sólo sería viable cuando las LiPo permitan una tasa de carga elevada.

Hacer equilibrismo -que no equilibrado- con las LiPo no es precisamente una buena idea teniendo en cuenta los riesgos inherentes a esta tecnología, de modo que no parecen recomendables las cargas en paralelo de forma genérica al ser fácil superar los límites de carga de las LiPo desde el momento de la conexión en paralelo, antes siquiera de empezar el proceso de carga.

Los casos en que se conectan más de dos baterías son de una complejidad de cálculo poco mayor, y en determinadas combinaciones presentan situaciones todavía más difíciles para las LiPo, por lo que no considero por ahora oportuno calcularlos. En un futuro, mediré baterías mayores y reharé los cálculos con ellas, pudiendo ver si el caso es extrapolable o si hay diferencias notorias.

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