Aunque las baterías de iones de litio tienen la mayor densidad de energía, pueden ser vulnerables a condiciones que puedan dañar la batería. Es por eso que necesitamos un sistema de gestión de baterías para ayudar a prevenir condiciones tan dañinas.
Definición
A sistema de gestión de batería (BMS) Es un circuito electrónico que monitorea y regula la carga y descarga de una batería recargable.
Garantiza que la batería funcione dentro de los límites de seguridad, lo cual es fundamental para el rendimiento y la longevidad de la batería.
Tipos de sistemas de gestión de baterías
Los sistemas de gestión de baterías abarcan una gama que va desde lo simple hasta lo complejo, incorporando diversas tecnologías para cuidar las baterías. Estos sistemas se pueden clasificar por su topología. – cómo se instalan y funcionan en las celdas o módulos del paquete de baterías.
Arquitectura BMS centralizada
Un BMS centralizado en un paquete de baterías ofrece ventajas, como ser más compacto y económico.
Sin embargo, también tiene inconvenientes.
Con todas las baterías conectadas directamente, el BMS requiere numerosos puertos, lo que genera cableado complejo en paquetes de baterías de gran tamaño. Esto complica la resolución de problemas y el mantenimiento.
Topología BMS modular
Para este tipo de BMS, el sistema se divide en módulos duplicados, cada uno de ellos conectado a una parte asignada de la pila de baterías.
Un módulo BMS primario puede supervisar los submódulos, monitorear su estado y comunicarse con otros equipos. Esta modularidad duplicada simplifica la resolución de problemas, el mantenimiento y la expansión a paquetes de baterías más grandes.
Sin embargo, este enfoque aumenta ligeramente los costos generales y puede dar lugar a funciones no utilizadas duplicadas, según la aplicación.
BMS primario/subordinado
De manera similar a la topología modular, en este caso los esclavos transmiten principalmente información de medición, mientras que el maestro maneja el cálculo, el control y la comunicación externa.
La funcionalidad esclava es más simple, lo que potencialmente reduce los costos debido a menos gastos generales y menos funciones no utilizadas, como ocurre con los tipos modulares.
Arquitectura BMS distribuida
Los diseños de BMS distribuidos difieren de otras topologías.
Incorporan todo el hardware electrónico en un tablero de control colocado directamente sobre la celda o módulo monitoreado. Esto reduce el cableado a unos pocos sensores y cables de comunicación entre los módulos BMS. Cada BMS es más autónomo y maneja cálculos y comunicaciones según sea necesario.
Sin embargo, esta forma integrada puede dificultar la resolución de problemas y el mantenimiento, ya que el BMS reside dentro de un módulo blindado.
Los costos también son más altos debido al mayor número de unidades BMS en el paquete de baterías.
¿Cuál es la función de un sistema de gestión de baterías?
El sistema de gestión de baterías monitorea y gestiona los parámetros de las celdas de la batería, midiendo la corriente, el voltaje y la temperatura según las demandas del sistema. Equilibra las celdas y calcula el estado de carga (SoC) y el estado de salud (SoH) de la batería.
El BMS previene la sobretensión, el exceso de temperatura y otros riesgos al controlar los procesos de carga y descarga. Es esencial para garantizar la seguridad tanto de la batería como del usuario.
La función de comunicación transmite señales entre los componentes internos del BMS y los dispositivos externos. Un BMS puede mostrar datos en paneles o interfaces hombre-máquina (HMI). Las conexiones con cargadores, ya sean integrados o separados, pueden ser cableadas o inalámbricas.
Por qué es importante un sistema de gestión de baterías para las baterías de iones de litio
Las baterías de iones de litio tienen un electrolito líquido inflamable, por lo que deben funcionar de manera óptima y dentro de los límites de seguridad para evitar incendios.
¿Cómo funciona un sistema de gestión de baterías?
El sistema de gestión de la batería, conectado a sensores, monitorea el voltaje, la corriente y la temperatura de cada celda. Analiza los datos para garantizar que las células funcionen dentro de los parámetros establecidos y toma medidas para resolver los problemas.
El BMS controla el sistema de enfriamiento para reducir la temperatura del paquete de baterías si las celdas se sobrecalientan. También equilibra las celdas transfiriendo energía entre ellas para mantener voltajes iguales.
El BMS registra datos para evaluar la energía que entra y sale del paquete de baterías y el estado general. Las baterías de iones de litio utilizan estos datos para detectar cuándo se agota la batería y luego se apagan. Por eso no muestran los mismos signos de agotamiento que las baterías de plomo-ácido, sino que simplemente se apagan.
¿Cuáles son los beneficios de un sistema de gestión de baterías?
Los beneficios de BMS incluyen:
- Seguridad funcional especialmente para grandes paquetes de baterías de iones de litio, previniendo incendios y daños
- Ampliar la vida útil y la confiabilidad de la batería mediante la gestión de las celdas dentro de límites operativos seguros
- Optimización del rendimiento y la autonomía de la batería equilibrio celular
- Proporcionar diagnóstico, recopilación de datos y comunicación sobre el estado de la batería.
- Reducir los costos generales y los reclamos de garantía al proteger el sistema de batería
Protecciones que ofrece un sistema de gestión de baterías
Las protecciones de un sistema de gestión de baterías son las siguientes:
Subtensión y sobretensión
El BMS protege las celdas de la batería de iones de litio de los daños causados por la sobrecarga (el voltaje de la celda aumenta demasiado) o la sobredescarga (el voltaje de la celda baja demasiado). Previene situaciones de sub y sobretensión que podrían dañar la batería.
Temperaturas extremas
La seguridad y estabilidad de las baterías de iones de litio dependen del control de la temperatura. Exceder los límites críticos puede causar fuga térmica y fuegos inextinguibles.
El BMS monitorea la temperatura, controla los ventiladores de enfriamiento y puede apagar las celdas para mantener las condiciones adecuadas.
Protección contra pantalones cortos
La fuga térmica también puede ocurrir debido a cortocircuitos internos y externos.
Por lo tanto, la protección contra cortocircuitos es una parte vital de un sistema de gestión de baterías.
Sistema de gestión de batería incorporado Holo Battery
Holo Battery ofrece opciones de BMS personalizadas para proteger contra causas comunes de fallas de la batería, como cortocircuitos, corrientes altas, temperaturas extremas y problemas de voltaje.
Nuestros BMS vienen en varios tamaños para adaptarse a su configuración, optimizan la duración de la batería y proporcionan datos de rendimiento.
Ya sea que alimentemos dispositivos pequeños o grandes sistemas de energía, ofrecemos soluciones BMS confiables y fáciles de usar.
Conclusión
Las baterías de iones de litio ofrecen muchos beneficios, pero requieren monitoreo, administración y equilibrio para garantizar la seguridad y una longevidad óptima. El sistema de administración de baterías es clave, ya que mantiene las baterías funcionando de manera segura y eficiente para que pueda usarlas con confianza.
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