¿Qué es un sistema de gestión de baterías (BMS)?

BMS significa diferentes cosas para diferentes personas. Para algunos, es simplemente el monitoreo de la batería, controlando los parámetros operativos clave durante la carga y descarga, como los voltajes y corrientes y la temperatura interna y ambiente de la batería. Los circuitos de monitoreo normalmente proporcionarían entradas a los dispositivos de protección que generarían alarmas o desconectarían la batería de la carga o del cargador si alguno de los parámetros se sale de los límites.

Para el ingeniero de energía o planta responsable de la energía de reserva, cuya batería es la última línea de defensa contra un apagón o una interrupción de la red de telecomunicaciones, BMS significa Sistemas de administración de baterías. Dichos sistemas abarcan no solo el monitoreo y la protección de la batería, sino también métodos para mantenerla lista para entregar plena potencia cuando se requiera y métodos para prolongar su vida útil. Esto incluye todo, desde el control del régimen de carga hasta el mantenimiento planificado.

Para el ingeniero automotriz, el sistema de gestión de la batería es un componente de un sistema de gestión de energía de acción rápida mucho más complejo y debe interactuar con otros sistemas a bordo, como la gestión del motor, los controles climáticos, las comunicaciones y los sistemas de seguridad.

Por tanto, existen muchas variedades de BMS.

Cómo funciona el BMS

El sistema de gestión de baterías Orion (BMS) realiza tres funciones principales:

1. Protege el paquete de baterías para que no se sobrecargue (los voltajes de las celdas sean demasiado altos) o se descarguen en exceso (los voltajes de las celdas sean demasiado bajos), lo que prolonga la vida útil del paquete de baterías. Para ello, supervisa constantemente cada celda del paquete de baterías y calcula exactamente cuánta corriente puede entrar (fuente, carga) y salir (carga, descarga) del paquete de baterías sin dañarlo. Estos límites de corriente calculados se envían luego a la fuente (generalmente un cargador de batería) y la carga (controlador de motor, inversor de potencia, etc.), que son responsables de respetar estos límites.

2. Calcula el estado de carga (la cantidad de energía restante en la batería) rastreando cuánta energía entra y sale del paquete de baterías y monitoreando los voltajes de las celdas. Este valor se puede considerar como un indicador de combustible que indica cuánta carga de batería queda en el paquete.

3. Controla la salud y la seguridad del paquete de baterías comprobando constantemente si hay cortocircuitos, conexiones sueltas, roturas en el aislamiento de los cables y celdas de batería débiles o defectuosas que deban reemplazarse.

También hay funciones secundarias que realiza el BMS:

1. Equilibra todas las celdas del paquete de baterías purgando inteligentemente el exceso de energía de las celdas que están cargadas más que otras. Esto proporciona la máxima cantidad de energía utilizable (capacidad) del paquete de baterías, ya que el paquete es tan fuerte como la celda más débil.

2. Supervisa la temperatura del paquete de baterías y controla un ventilador de batería para regular la temperatura del paquete. Además, monitorea constantemente la salida del ventilador para asegurarse de que esté funcionando correctamente.

3. Proporciona información y valores en tiempo real a otros dispositivos, como controladores de motor, cargadores, pantallas y registradores de datos mediante varios métodos diferentes (CANBUS, salidas analógicas y salidas digitales).

4. Almacena códigos de error e información de diagnóstico completa para ayudar a solucionar problemas con la batería en caso de que surja algún problema.

El BMS es parte de un sistema de seguridad multinivel con los siguientes objetivos y salvaguardas

Química celular intrínsecamente segura

Auditoría de diseño técnico celular

Auditoría de producción y proveedores de células

Competencia técnica del personal

Controles de proceso (instalados y en funcionamiento)

Dispositivos de seguridad (internos) a nivel de celda

Dispositivo de interrupción de circuito (CID) Corta el circuito si se exceden los límites de presión interna

Apagar el separador

Ventilación de presión

Dispositivos de circuito externo

Resistencias PTC (solo aplicaciones de baja potencia)

Fusibles

Aislamiento de pilas y baterías. Separación eléctrica y mecánica (contactores y separación física) para evitar la propagación de eventos

Software BMS

Seguimiento de todos los indicadores clave acoplados a acciones de control. (Refrigeración, desconexión de energía, gestión de carga)

Controlar acciones o apagar en caso de condición fuera de límites

Hardware BMS: copia de seguridad a prueba de fallos

Apague el hardware en caso de falla del software. Establecer límites ligeramente más altos

Desconexión de la batería en caso de que falle la fuente de alimentación BMS de bajo voltaje

Contención

Recipiente exterior robusto con ventilación controlada

Barreras físicas entre células

Conclusiones

El BMS es necesario para medir el estado de carga y el estado de la batería de litio debido a sus características de carga / descarga y consideraciones de seguridad. Realiza varias funciones clave para garantizar que la capacidad del paquete se pueda maximizar, como el equilibrio de las celdas y el control de los cargadores. Algunas compañías de baterías pueden pensar que no es necesario construir un bms en el interior. Pero en realidad, es una parte clave del paquete de baterías. El sistema de gestión BMS de la batería de iones de litio es una poderosa garantía para el uso seguro de la batería, de modo que la batería esté siempre en un proceso de carga y descarga seguro y controlable, lo que mejora en gran medida el ciclo de vida de la batería durante el uso real.