Embora as baterias de íon de lítio tenham a maior densidade de energia, eles podem ficar vulneráveis a condições que podem danificar a bateria. É por isso que precisamos de um sistema de gerenciamento de bateria para ajudar a prevenir tais condições prejudiciais.
Definição
UM sistema de gerenciamento de bateria (BMS) é um circuito eletrônico que monitora e regula a carga e descarga de uma bateria recarregável.
Ele garante que a bateria opere dentro dos limites de segurança, o que é fundamental para o desempenho e a longevidade da bateria.
Tipos de sistemas de gerenciamento de bateria
Os sistemas de gerenciamento de baterias variam do simples ao complexo, incorporando diversas tecnologias para cuidar das baterias. Esses sistemas podem ser categorizados por sua topologia – como eles são instalados e operam nas células ou módulos da bateria.
Arquitetura BMS Centralizada
Um BMS centralizado em uma bateria oferece vantagens, como ser mais compacto e econômico.
No entanto, também tem desvantagens.
Com todas as baterias conectadas diretamente, o BMS requer inúmeras portas, resultando em fiação e cabeamento complexos em conjuntos de baterias grandes. Isso complica a solução de problemas e a manutenção.
Topologia BMS Modular
Para este tipo de BMS, o sistema é dividido em módulos duplicados, cada um conectado a uma parte designada da pilha de baterias.
Um módulo BMS primário pode supervisionar submódulos, monitorando seu status e comunicando-se com outros equipamentos. Essa modularidade duplicada simplifica a solução de problemas, a manutenção e a expansão para conjuntos de baterias maiores.
No entanto, esta abordagem aumenta ligeiramente os custos globais e pode resultar na duplicação de funcionalidades não utilizadas, dependendo da aplicação.
BMS primário/subordinado
Semelhante à topologia modular, neste caso, os escravos transmitem principalmente informações de medição, enquanto o mestre cuida da computação, do controle e da comunicação externa.
A funcionalidade escrava é mais simples, reduzindo potencialmente os custos devido a menos sobrecarga e menos recursos não utilizados, como acontece com os tipos modulares.
Arquitetura BMS Distribuída
Os projetos de BMS distribuídos diferem de outras topologias.
Eles incorporam todo o hardware eletrônico em uma placa de controle colocada diretamente na célula ou módulo monitorado. Isto reduz o cabeamento a alguns sensores e fios de comunicação entre os módulos BMS. Cada BMS é mais independente, lidando com cálculos e comunicações conforme necessário.
No entanto, esta forma integrada pode dificultar a resolução de problemas e a manutenção, uma vez que o BMS reside dentro de um módulo blindado.
Os custos também são mais elevados devido ao aumento do número de unidades BMS na bateria.
Qual é a função de um sistema de gerenciamento de bateria?
O sistema de gerenciamento de bateria monitora e gerencia os parâmetros da célula da bateria, medindo corrente, tensão e temperatura com base nas demandas do sistema. Ele equilibra as células e calcula o estado de carga (SoC) e o estado de saúde (SoH) da bateria.
O BMS evita sobretensão, temperatura excessiva e outros riscos, controlando os processos de carga e descarga. É essencial para garantir a segurança da bateria e do usuário.
A função de comunicação transmite sinais entre componentes internos do BMS e dispositivos externos. Um BMS pode exibir dados em painéis ou interfaces homem-máquina (HMIs). As conexões com carregadores, integrados ou separados, podem ser com ou sem fio.
Por que um sistema de gerenciamento de bateria é importante para baterias de íons de lítio
As baterias de íons de lítio possuem um eletrólito líquido inflamável, portanto devem operar de maneira ideal e dentro dos limites de segurança para evitar incêndios.
Como funciona um sistema de gerenciamento de bateria?
O sistema de gerenciamento de bateria, conectado a sensores, monitora a tensão, corrente e temperatura de cada célula. Ele analisa os dados para garantir que as células operem dentro dos parâmetros definidos e toma medidas para resolver os problemas.
O BMS controla o sistema de resfriamento para diminuir a temperatura da bateria se as células superaquecerem. Também equilibra as células, transferindo energia entre elas para manter tensões iguais.
O BMS regista dados para avaliar a energia que entra e sai da bateria e o estado geral. As baterias de íon de lítio usam esses dados para detectar quando a bateria está descarregada e depois desligada. É por isso que elas não apresentam os mesmos sinais de morte que as baterias de chumbo-ácido, mas simplesmente desligam.
Quais são os benefícios de um sistema de gerenciamento de bateria?
Os benefícios do BMS incluem:
- Segurança funcional especialmente para grandes baterias de íon de lítio, evitando incêndios e danos
- Estendendo a vida útil e a confiabilidade da bateria gerenciando células dentro de limites operacionais seguros
- Otimizando o desempenho e o alcance da bateria equilíbrio celular
- Fornecimento de diagnóstico, coleta de dados e comunicação sobre o status da bateria
- Reduzindo custos gerais e reclamações de garantia protegendo o sistema de bateria
Proteções oferecidas por um sistema de gerenciamento de bateria
As proteções de um sistema de gerenciamento de bateria são as seguintes:
Sub e sobretensão
O BMS protege as células da bateria de íons de lítio contra danos causados por sobrecarga (tensão da célula ficando muito alta) ou descarga excessiva (tensão da célula ficando muito baixa). Evita situações de sub e sobretensão que podem danificar a bateria.
Extremos de temperatura
A segurança e a estabilidade da bateria de íons de lítio dependem do controle de temperatura. Exceder os limites críticos pode causar fuga térmica e incêndios inextinguíveis.
O BMS monitora a temperatura, controla os ventiladores de resfriamento e pode desligar as células para manter as condições adequadas.
Proteção contra Shorts
A fuga térmica também pode ocorrer devido a curtos internos e externos.
Portanto, a proteção contra curtos é uma parte vital de um sistema de gerenciamento de bateria.
Sistema de gerenciamento de bateria integrado da bateria Holo
A Holo Battery oferece opções personalizadas de BMS para proteção contra causas comuns de falha de bateria, como curtos-circuitos, altas correntes, temperaturas extremas e problemas de tensão.
Nossos BMS vêm em vários tamanhos para se adequar à sua configuração e otimizam a vida útil da bateria e fornecem dados de desempenho.
Seja alimentando pequenos dispositivos ou grandes sistemas de energia, fornecemos soluções BMS confiáveis e fáceis de usar.
Conclusão
As baterias de íons de lítio oferecem muitos benefícios, mas exigem monitoramento, gerenciamento e balanceamento para garantir segurança e longevidade ideal. O sistema de gerenciamento de bateria é fundamental, mantendo as baterias operando de forma segura e eficiente para que você possa usá-las com confiança.
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