Controlador de carga

Un controlador de carga , regulador de carga o regulador de batería limita la velocidad a la que se agrega o extrae corriente eléctrica de las baterías eléctricas para proteger contra sobrecarga eléctrica , sobrecarga y puede proteger contra sobretensión . ^{[1] [2]} Esto evita condiciones que reducen el rendimiento o la vida útil de la batería y pueden representar un riesgo de seguridad. También puede evitar que se agote por completo ("descarga profunda") una batería o realizar descargas controladas, según la tecnología de la batería, para proteger la vida útil de la batería. ^{[3] [4]} Los términos "controlador de carga" o "regulador de carga" pueden referirse a un dispositivo independiente o a circuitos de control integrados dentro de un paquete de baterías, un dispositivo alimentado por batería y/o un cargador de batería . ^[5]

Los controladores de carga se venden a los consumidores como dispositivos separados, a menudo junto con generadores de energía solar o eólica , para usos como RV , botes y sistemas de almacenamiento de baterías domésticos fuera de la red . ^[1] En aplicaciones solares, los controladores de carga también pueden llamarse reguladores solares o controladores de carga solar. Algunos controladores de carga / reguladores solares tienen características adicionales, como una desconexión de bajo voltaje (LVD), un circuito separado que apaga la carga cuando las baterías se descargan demasiado (algunas químicas de baterías son tales que la descarga excesiva puede arruinar la batería). ^[6]

Un controlador o regulador de carga en serie impide que la corriente fluya hacia las baterías cuando están llenas. Un controlador o regulador de carga en derivación desvía el exceso de electricidad hacia una carga auxiliar o "en derivación", como un calentador de agua eléctrico, cuando las baterías están llenas. ^[7]

Los controladores de carga simples dejan de cargar una batería cuando superan un nivel de voltaje alto establecido y vuelven a habilitar la carga cuando el voltaje de la batería cae por debajo de ese nivel. Las tecnologías de modulación por ancho de pulso (PWM) y rastreador del punto de máxima potencia (MPPT) son más sofisticadas electrónicamente y ajustan las tasas de carga según el nivel de la batería para permitir una carga más cercana a su capacidad máxima. ^{[ cita requerida ]}

Un controlador de carga con capacidad MPPT libera al diseñador del sistema de tener que ajustar con precisión el voltaje fotovoltaico disponible al voltaje de la batería. Se pueden lograr ganancias de eficiencia considerables, en particular cuando el conjunto fotovoltaico está ubicado a cierta distancia de la batería. A modo de ejemplo, un conjunto fotovoltaico de 150 voltios conectado a un controlador de carga MPPT se puede utilizar para cargar una batería de 24 o 48 voltios. Un mayor voltaje del conjunto fotovoltaico significa una menor corriente del conjunto, por lo que los ahorros en costos de cableado pueden compensar con creces el controlador. ^{[ cita requerida ]}

Los controladores de carga también pueden controlar la temperatura de la batería para evitar el sobrecalentamiento. Algunos sistemas de controladores de carga también muestran datos, los transmiten a pantallas remotas y registran datos para realizar un seguimiento del flujo eléctrico a lo largo del tiempo.

Los circuitos que funcionan como un controlador regulador de carga pueden constar de varios componentes eléctricos o pueden estar encapsulados en un solo microchip, un circuito integrado (CI) generalmente llamado CI controlador de carga o CI de control de carga. ^{[3] [8]}

Los circuitos controladores de carga se utilizan para dispositivos electrónicos recargables, como teléfonos celulares, computadoras portátiles, reproductores de audio portátiles y sistemas de alimentación ininterrumpida, así como para sistemas de baterías más grandes que se encuentran en vehículos eléctricos y satélites espaciales en órbita ^[9].

Debido a las limitaciones de las corrientes que los cables de cobre pueden manejar de forma segura, se han desarrollado protocolos de carga que permiten que el dispositivo final solicite voltajes elevados para aumentar el rendimiento energético sin aumentar el calor en los cables. El voltaje que llega se convierte entonces en el voltaje de carga óptimo de la batería dentro del dispositivo final. ^[10]

Los dos estándares más utilizados son Quick Charge de Qualcomm y Pump Express de MediaTek.

Las versiones 2014 y 2015 de Pump Express, Pump Express Plus y Pump Express Plus 2.0 se diferencian en que comunican las solicitudes de voltaje al cargador utilizando señales de modulación de corriente a través de los carriles de alimentación USB principales ( VBUS ) en lugar de negociar a través de los carriles de datos USB 2.0. ^[11]

Pump Express Plus admite niveles de voltaje elevados de 7, 9 y 12 voltios, mientras que la especificación de Quick Charge 2.0 carece del nivel de 7 voltios. Se agregó un nivel de 20 voltios en una revisión denominada "clase B" de la especificación. ^{[12] [13]}

El rango de voltaje del sucesor Pump Express Plus 2.0 está entre 5 voltios y 20 voltios, con pasos de 0,5 voltios. El protocolo Quick Charge 3.0 admite niveles de voltaje de grano más fino con pasos de 0,2 voltios y tiene un voltaje mínimo más bajo de aproximadamente 3,3 voltios. Según PocketNow , Quick Charge 3.0 comienza en 3,2 voltios con 0,2 voltios entre cada paso y sube hasta 20 V (3,2 V, 3,4 V, 4,6 V, ..., 19,8 V, 20 V). ^{[14] [15] [16] [17]} El sitio "powerbankexpert.com" afirma que el protocolo tiene un voltaje mínimo de 3,6 voltios. ^[18]

Oppo VOOC , también conocido como "Dash Charge" para la subsidiaria " OnePlus ", así como SuperCharge de Huawei, han adoptado el enfoque contrario al aumentar la corriente de carga. Dado que el voltaje que llega al dispositivo final coincide con el voltaje de carga óptimo de la batería, no es necesaria ninguna conversión dentro del dispositivo final, lo que reduce el calor allí. Sin embargo, a diferencia de los protocolos de carga que solo elevan el voltaje, las corrientes más altas producirían más calor en los cables de cobre de los cables, lo que los haría incompatibles con los cables existentes y requeriría cables especiales de alta corriente con cables de cobre más gruesos. ^[19]

• Sistema de gestión de batería
• Equilibrado de la batería
• Inversor solar
• Regulador de voltaje
• Diodo Zener