Cargadores de baterías de polímero de litio existen en extensa variedad, para cada gusto y monedero, desde que este tipo de batería irrumpe cada vez más en este hobby por su estupenda relación entre la densidad de energía y peso. Entre esta extensa gama encontré la LiPoCard de Schulze que me fascinó por su simplicidad y su balanceador activo incorporado.

Atención especial a las LiPos

La gran ventaja de la favorable relación energía/peso de las LiPos, sin embargo tiene su inconveniente: requieren una especial atención a la hora de cargarlas y usarlas. Son muy susceptibles a la sobrecarga y a una descarga por debajo de una tensión de 2,3V. Si el límite de carga inferior se sobrepasa la batería se descomponte interiormente causando un cortocircuito con aumento de temperatura y consecuente riesgo de explosión. A su vez, en ningúna caso se deberá de sobrepasar una tensión de 4,235V a la hora de cargarla, cosa que también causaría la destrucción irremediable de la célula.

Con estas condiciones especiales no es posible usar los cargadores corrientes de NiCd o NiMH para cargar una batería de polímero de litio!

Cómo se carga una LiPo

La técnica de la carga es un tanto más compleja. Se conoce como CC/CV (constant current / constant voltage):

Constant Current significa que durante todo el proceso de carga la corriente empleada se mantiene a un nivel constante que nunca deberá de sobrepasar 1C (1C= una vez la capacidad de la batería). Normalmente la corriente de carga se encuentra entre 0,5C y 1C. En células descargadas que tengan una tensión de menos de 2,9V, la corriente de carga no deberá sobrepasar 0,1A. (una célula LiPo cargada tiene un voltage de 3,7V)

Constant Voltage significa que la tensión de carga se debe mantener a un nivel constante que no sobrepasará los 4,235V bajo ningún concepto.

Generalmente, al comienzo del proceso de carga la corriente eléctrica se aumenta paulatinamente hasta que la célula tenga una tensión de 3,6V, a partir de cuando la corriente alcanza su máximo. Hacia el final del proceso de carga se disminuye paulatinamente la corriente para aprovechar el máximo de la capacidad de la batería. Para ello se espera a que se alcance el límite de tensión de 4,235V y se reduce la corriente de tal forma que no se sobrepase este límite. Cuando la corriente haya disminuido hasta 0,1A generalmente se finaliza el proceso de carga.

La necesidad de un balanceador

Si nos configuramos un pack de baterías de 11,1V, es decir tres células en serie (3S) y las sometemos a ciclos de carga y descarga, dado que las células nunca serán idénticas, aparecerán diferencias de tensión entre ellas. Asi, si se suman los voltajes y el cargador calcula la tensión partiendo el valor medido entre tres células de las que se compone el pack, saldrá una media que no reflejará correctamente el estado real de cada célula. Si recordamos que bajo ningún concepto se deben sobrepasar los 4,235V, justo hacia el final de la carga, cuando la corriente se comienza a disminuir para evitar la sobrecarga, la célula con mayor tensión saldrá perjudicada.

Para evitar esto en las sensibles células de LiPo se emplean los denominados balanceadores. La gran mayoría de estos balanceadors funcionan "pasivamente", se conectan en paralelo a cada célula y "destruyen" (=consumen) la carga que sobrepase el límite de la célula a la que están conectados. La ventaja de este tipo de balanceadores es su simplicidad y consecuente relativo bajo coste. Sin embargo tienen el inconveniente de que por su modo de funcionamiento a base de consumir energía, originan despilfarros y alargan el tiempo de carga. Por otro lado hay que ir con ojito, no vaya a ser que el poder consumo del balanceador sea inferior a la corriente carga de la bateria, que puede ser bastante alto en en células de alta capacidad y no cumplan su cometido, lo cual llevaría a dañar la batería.

"Activar" el balanceador

Una forma mucho más elegante de evitar una carga desigual entre las células de un pack, es la de ir adaptando activamente la tensión durante todo el proceso de carga. Evidentemente este tipo de balanceador deberá de estar integrado en el cargador que irá controlando cada celula y optimizando las tensiones separadamente, siendo asi al contrario de los balanceadores "pasivos", una solución más compleja.

Para mi el tema estaba claro y a fecha de febrero 2006 sólo habían en el mercado dos cargadores con balanceador activo: el Robbe "Equalizer" y la Schulze LiPoCard en tres tamaños: una para un máximo de cuatro, ocho o catorce células. Me decidí por la LiPoCard más pequeña, para cuatro células, que a la misma fecha tenía un precio de 79,00EUR en Alemania.

Cable de carga con truco

Pero no sólo el hecho de tener integrado un balanceador real activo me interesó de este cargador. Schulze se ha ideado con este producto una forma de configurarle al cargador los parámetros principales de la batería que son el tipo (Li-Po, Li-Io, Li-Fe), la corriente de carga (50-3.850mA) y el número de células (1-4), de una forma poco usual pero simple y eficaz. La LiPoCard dispone de una clavija de 10 contactos en un extremo que aparte de servir como conector para los cables del balanceador también sirve de codificador de los parámeros de carga mencionados arriba.

Mediante una resistencia específica que se suelda entre los pines 4 y 6 se determina la corriente de carga. Es decir, si tenemos una LiPo con una capacidad de 640mAh que queremos cargar con la corriente máxima permitida de 1C=640mA le soldaremos entre dichos pines 4 y 6 una resistencia de 640 Ohmios.

Para comunicarle a la LiPoCard el tipo de batería que queremos cargar se suelda un puente determinado, que será entre los pines 6 y 8 para Li-Po, pines 4 y 8 para Li-Io. Si el pin 8 queda libre, codificará una batería de tipo Li-Fe.

En los pines restantes 1, 2, 3, 5, 7, 9 y 10 se conectan los cables que provienen de los polos de las células y que servirán para el balanceador.

En resumen, con esta técnica seremos capaces de confeccionarnos cables específicos para nuestras baterias y asi nos ahorramos la programación individual cada vez que cambiemos de batería. Naturalmente la codificación mediante el cable es opcional, puesto que la LiPoCard se puede configurar completamente mediante dos pulsadores integrados.

Si bien la confección de un cable la tendremos que hacer nosotros mismos, Schulze ofrece in "kit" con todos los componentes necesarios para tres cables. En mi caso he prescindido de este kit y he ido directamente a una tienda especializada de electrónica donde he encontrado todo lo necesario para hacerme un cable codificado a un precio casi ridículo.

La confección de un cable paso a paso

En el esquema de arriba se aprecian las conexiones que deberemos de realizar en el ejemplo de un pack de 3 células. Este esquema, y los alternativos para 2 ó 4 células se explican igualmente en las instrucciones que acompañan a la LiPoCard.

La clavija que trae la LiPoCard para máximo cuatro células es de 10 pines. El enchufe correspondiente con su cable plano de 10 vias antes de unirse.

Esta unión simplemente se realiza clavándo la parte superior. Esto se realiza de la forma más cómoda apretándo cuidadosamente con un tornillo de banco o unas alicates grandes.

Para fijar bien el cable y asegurarlo se dobla hacia arriba 180º y se coloca un puente que viene con el enchufe mismo.

En el otro extremos prepararemos el cable para las tareas de soldadura separándolos y pelándolos

El cable con los corresponientes números de los pins.

Codificación del tipo de batería. En este caso unión del pin 6 y 8 para una bataría de Li-Po (ver esquema de arriba).

Mediante un medidor de resistencia se ajusta la resistencia variable para codificar la corriente máxima de carga de la LiPoCard. En este caso para una batería de 1.800mAh. La resistencia ajustada en la foto es de 1.789 ohmios, que equivaldrá a una corriente de 1C. Más vale quedarse debajo que pasarse, ya que como vimos arriba no se debe sobrepasar la corriente de 1C en carga.

La resistencia se suelda entre los pines 6 y 4 (ver esquema de arriba).

Los cables 1 y 2, asi como 7, 9 y 10 se unen (ver esquema de arriba)

Este será el enchufe empleado para la conexión del balanceador a los polos de cada célula. Para que no moleste la resistencia, doblamos los cables cuidadosamente hacia atrás.

El segundo extremo del cable terminado con tubo retráctil para evitar cortocicuitos.

Asi queda definitivamente el cable terminado y codificado para una batería de Li-Po de 1.800mAh. Conviene identificarlo para evitar el uso equivocado en una batería de otra capacidad.

Conexión final a la LiPoCard. Obsérvese, que el cable recién configurado sólo se ha de servir para balancear las células, la corriente principal de carga pasa a través que los cables de alta tensión (ver esquema arriba). Sólo en baterías de poca capacidad como pueden ser para slow-flyer indoor con una capacidad de unos 600 mAh se puede prescindir de estos cables de mayor sección y cargar y balancear a través del mismo enchufe.