¿Cuál es la función del BMS?

La popularidad de los vehículos eléctricos ha aumentado en los últimos años y, en consecuencia, también lo ha hecho la demanda de sistemas de gestión de baterías (BMS) eficientes, fiables y seguros. Quizás haya oído el término, pero no esté completamente seguro de su significado o función. En este artículo, exploraremos el papel y la importancia de los BMS en los vehículos eléctricos y los sistemas de almacenamiento de baterías. Desglosaremos las diversas funciones de los BMS y su impacto en el rendimiento y la seguridad general del sistema.

Los conceptos básicos de BMS

Un sistema de gestión de baterías (BMS) es un sistema electrónico que gestiona una batería recargable, como las que se utilizan en vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de baterías. Monitorea el estado de la batería, controla su entorno y equilibra las celdas. El BMS suele incluir software, hardware y componentes electrónicos, y su función principal es garantizar la seguridad y el rendimiento óptimo de un paquete de baterías.

Las funciones principales de un BMS incluyen la monitorización del estado de carga (SoC), el estado de salud (SoH) y el estado de funcionamiento (SoF) de la batería. También supervisa la gestión de la temperatura, el equilibrio de voltaje y corriente, y el diagnóstico de fallos. Al realizar estas funciones, el BMS ayuda a prolongar la vida útil de la batería, mejorar su rendimiento y garantizar su funcionamiento seguro.

Monitoreo del estado de carga (SoC)

Una de las funciones esenciales de un BMS es monitorizar el estado de carga (SoC) de la batería. El SoC mide la capacidad disponible en la batería y representa la energía restante. El BMS utiliza diversos métodos, como el conteo de Coulomb, la medición de voltaje y el seguimiento de impedancia, para estimar el SoC.

La monitorización precisa del SoC es fundamental para aplicaciones alimentadas por batería, como los vehículos eléctricos, ya que permite al usuario calcular la autonomía restante. Además, la información del SoC es crucial para que el BMS regule la carga y descarga de la batería, evitando sobrecargas y prolongando su vida útil.

El BMS monitoriza continuamente el SoC de las celdas individuales o grupos de celdas dentro del paquete de baterías, garantizando que todas las celdas estén equilibradas y contribuyan equitativamente a la capacidad total. Al gestionar el SoC, el BMS desempeña un papel fundamental para optimizar el rendimiento de la batería y evitar el uso excesivo o insuficiente de celdas individuales, lo que puede provocar una degradación prematura.

Gestión de la temperatura

La gestión de la temperatura es otra función esencial de un BMS, especialmente en aplicaciones de alta potencia como los vehículos eléctricos. El BMS monitoriza la temperatura de la batería y toma las medidas necesarias para mantenerla dentro de un rango de funcionamiento seguro. Esto implica controlar la velocidad de carga y descarga, así como activar los sistemas de refrigeración o calefacción para evitar el sobrecalentamiento o la congelación de la batería.

El BMS también puede implementar estrangulamiento térmico, reduciendo la velocidad de carga o descarga si la temperatura de la batería supera el límite de seguridad. Al gestionar la temperatura de la batería, el BMS garantiza su seguridad y longevidad, ya que el calor o el frío excesivos pueden reducir su rendimiento y generar riesgos de seguridad.

Además de la gestión térmica proactiva, algunos sistemas BMS avanzados pueden predecir la temperatura de la batería en función de los patrones de uso y las condiciones ambientales. Esta capacidad predictiva permite al BMS optimizar la estrategia de gestión térmica, garantizando así un funcionamiento eficiente de la batería en condiciones variables.

Equilibrio de voltaje y corriente

Un desafío clave en la gestión de sistemas de baterías multicelda es garantizar que todas las celdas funcionen dentro de un rango óptimo de voltaje y corriente. Sin un balanceo adecuado, algunas celdas pueden sobrecargarse mientras que otras se cargan insuficientemente, lo que provoca un desequilibrio de capacidad y reduce la vida útil de la batería. El BMS aborda este desafío monitorizando y balanceando activamente el voltaje y la corriente de cada celda.

El BMS puede equilibrar la tensión redistribuyendo la carga entre celdas o grupos de celdas durante la carga y la descarga. Esto se logra mediante métodos de equilibrio activos o pasivos, que pueden incluir la derivación del exceso de energía, la transferencia de carga entre celdas o el ajuste de la corriente de carga para lograr el equilibrio.

Al equilibrar activamente los voltajes y las corrientes, el BMS maximiza la capacidad y la vida útil del paquete de baterías. Además, garantiza que cada celda funcione dentro del rango óptimo, evitando condiciones de sobretensión o subtensión que pueden provocar la degradación de las celdas y posibles riesgos de seguridad.

Diagnóstico de fallas y protección

El BMS actúa como un protector de la batería, monitorizando continuamente su rendimiento y detectando cualquier fallo o anomalía. Desde sobrecorriente y sobretensión hasta cortocircuitos y temperaturas anormales, el BMS está equipado para identificar y responder a una amplia gama de posibles problemas que puedan surgir durante el funcionamiento.

Al detectar una falla, el BMS toma medidas inmediatas para proteger la batería y su entorno. Esto puede incluir aislar la celda o el grupo de celdas defectuoso, cortar la corriente de carga o descarga, o activar una alarma para alertar al usuario o al operador del sistema. Al diagnosticar y solucionar fallas rápidamente, el BMS mejora la seguridad y la confiabilidad del sistema de baterías.

Además, el BMS registra y almacena información sobre el rendimiento de la batería y cualquier fallo detectado, lo que permite el análisis posterior y la resolución de problemas. Estos datos pueden ser valiosos para identificar problemas subyacentes, mejorar el diseño del sistema y fundamentar prácticas de mantenimiento preventivo para minimizar riesgos futuros.

Resumen

En resumen, un sistema de gestión de baterías (BMS) es un componente fundamental en vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de baterías, responsable de la monitorización y el control del paquete de baterías. El BMS realiza varias funciones esenciales, como la monitorización del estado de carga (SoC), la gestión de la temperatura, el equilibrio de tensión y corriente, y el diagnóstico y protección contra fallos.

Al gestionar el SoC, el BMS optimiza el rendimiento de la batería y evita la sobrecarga o la sobredescarga, prolongando así su vida útil. También controla activamente su temperatura, garantizando un funcionamiento seguro y eficiente en condiciones variables. Además, el BMS equilibra el voltaje y la corriente de cada celda, maximizando la capacidad y la vida útil de la batería, y detecta y responde rápidamente a las fallas para mejorar la seguridad y la confiabilidad del sistema.

En definitiva, el BMS desempeña un papel crucial en la protección de la batería y la maximización de su rendimiento, lo que lo convierte en un factor clave para la adopción generalizada de vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de baterías. A medida que los avances tecnológicos mejoran las capacidades del BMS, podemos esperar una mayor eficiencia, seguridad y longevidad en futuras aplicaciones alimentadas por baterías.