Emulador de descarga de baterías de plomo-ácido con un sistema de hardware en el lazo para aplicaciones generales en baja potencia

Abstract

Este estudio se centra en abordar la necesidad crítica de métodos eficientes para probar el rendimiento de las baterías en laboratorios, identificada a través de un análisis bibliométrico sobre la tendencia de investigación en baterías, sus tecnologías, los desafíos de integración, la vida útil y la recuperación, culminando en una exploración detallada de las baterías de plomo-ácido y los emuladores de baterías mediante aplicaciones electrónicas. Se destaca la importancia de los emuladores de descarga de baterías de plomo-ácido como herramientas alternativas a las baterías reales para las pruebas en laboratorio, debido a su capacidad para replicar condiciones de prueba controladas, mejorar la seguridad y reducir costos. Se desarrolló un sistema, seleccionando específicamente una batería de 12V 7Ah 20Hr con un sistema de monitoreo para el análisis. El comportamiento del sistema se validó mediante un módulo de carga resistiva y comparaciones con los datos del fabricante. Usando este sistema y un módulo de carga resistiva, se verificó su comportamiento comparándolo con los datos proporcionados por el fabricante. La siguiente fase de este trabajo consistió en seleccionar componentes para emular el comportamiento de la batería utilizando una fuente de alimentación conmutada controlada por una fuente de corriente y un modelo matemático elegido desde la herramienta Matlab-Simulink a través de un sistema Hardware-in-the-loop (HIL) que interpreta el estado de carga (SoC) de la batería para que la respuesta del modelo preconfigurado coincida con los datos del fabricante de la batería de plomo-ácido. El circuito emulador fue evaluado exhaustivamente en comparación con las respuestas esperadas del modelo a diferentes niveles de carga, culminando en la implementación de un prototipo integrado que simula la descarga de baterías de plomo-ácido en aplicaciones de bajo consumo y presenta una interfaz fácil de usar, facilitando su aplicación en estudios de ingeniería en general. El trabajo ofrece una herramienta valiosa para la investigación y el desarrollo de baterías, promoviendo avances en el estudio de la descarga de baterías de plomo-ácido en aplicaciones de bajo consumo.