Te subes a tu vehículo eléctrico, lo enciendes y el panel te muestra la cantidad de millas que puedes viajar. En función de este rango, usted decide las paradas en boxes que hará para llegar a su destino, pero ¿alguna vez se ha preguntado cómo calcula su vehículo la distancia que puede recorrer?
Bueno, el sistema de administración de batería o BMS vigila el paquete de baterías que alimenta su vehículo eléctrico y estima el alcance por usted. Además, el sistema supervisa el estado de la batería y garantiza que sea seguro de usar.
Descripción de los paquetes de baterías y las celdas de iones de litio
Antes de entrar en los sistemas de gestión de baterías, es esencial comprender cómo se fabrican los paquetes de baterías.
Un paquete de baterías en un vehículo eléctrico está hecho de celdas de iones de litio, y estas celdas están conectadas entre sí para crear un módulo de paquete de baterías. Estos módulos se conectan además a otros módulos para crear un paquete de baterías. Este diseño modular ayuda a administrar de manera eficiente el paquete de baterías y mejora la capacidad de servicio. Debido a esta arquitectura de diseño, el fabricante del paquete de baterías puede reemplazar un módulo defectuoso en lugar de reemplazar todo el paquete de baterías.
En términos de ventajas, las celdas de iones de litio ofrecen varias características, como una alta relación potencia-peso relación, alta eficiencia energética, bajas características de autodescarga y buena temperatura alta actuación. Debido a estas características, las celdas de iones de litio son la opción preferida para los vehículos eléctricos, pero estas baterías no son perfectas y tecnología de batería de estado sólido está tratando de resolver los problemas que vienen con las baterías de iones de litio.
Otra cosa a tener en cuenta aquí es que las celdas de iones de litio solo pueden ofrecer las ventajas mencionadas anteriormente si se operan dentro de los límites especificados. A continuación se muestra una breve descripción de estos límites operativos.
- Especificaciones de voltaje: El paquete de baterías de un vehículo eléctrico está hecho de varias celdas de iones de litio. Para poner las cosas en perspectiva, el Tesla Roadster vino con 6831 celdas, y cada una de estas celdas debe operar dentro de un rango de voltaje establecido. Para la mayoría de las celdas, este rango está entre 3,0 y 4,1 voltios. Si las celdas se usan fuera de estos rangos, la vida útil del paquete de baterías y el rendimiento que ofrece se deterioran.
- Límites de temperatura: Además de los límites de voltaje, también se debe monitorear la temperatura de las baterías de iones de litio. Para la mayoría de las celdas, este rango está entre -4 y 131 grados Fahrenheit (-20 y 55 grados Celsius). Si las celdas funcionan fuera de estos rangos de temperatura, el rendimiento y la vida útil de la batería pueden disminuir drásticamente.
- Consumo de corriente: La cantidad de corriente extraída de las celdas también debe ser monitoreada. Si la cantidad de corriente extraída de las celdas está fuera de los límites prescritos, la vida de las celdas se degrada exponencialmente.
- Corriente de carga: El paquete de baterías también necesita ser monitoreado durante la carga. Esto se debe a que se bombean grandes cantidades de corriente al paquete de baterías en un corto período de tiempo, y esto generalmente ocurre durante carga rápida con cargadores de nivel 3. Debido a este alto flujo de corriente en el paquete de baterías, las celdas pueden sobrecargarse, lo que hace que se calienten, degradando la vida útil y el rendimiento de las celdas.
Dado que se requiere monitorear varios parámetros para el rendimiento óptimo de un paquete de baterías, se necesita un sistema de gestión de baterías. Este sistema de gestión es un dispositivo informático que supervisa varias características de cada celda y garantiza que el paquete de baterías funcione dentro de los límites especificados.
¿Qué sucede si las celdas no funcionan dentro de los límites prescritos?
Si las celdas de un paquete de baterías funcionan a alta temperatura o si se extrae demasiada corriente de ellas, puede ocurrir un fenómeno conocido como fuga térmica.
Verá, una batería de iones de litio proporciona energía a través de una serie de reacciones químicas. Estas reacciones generan calor, y si las baterías no funcionan en los rangos adecuados, la cantidad de calor generado por estas reacciones aumenta exponencialmente.
Debido a este aumento en la generación de calor, las celdas pueden incendiarse y provocar una reacción en cadena en el paquete de baterías. Por lo tanto, es esencial controlar la temperatura de cada celda para evitar un desbordamiento térmico.
¿Cómo funciona un sistema de gestión de baterías y qué hace?
El Sistema de Gestión de Baterías es un ordenador conectado a varios sensores. Estos sensores monitorean el voltaje, la corriente y la temperatura de cada celda y lo envían al BMS.
Luego, el sistema de administración de baterías analiza estos datos para garantizar que cada celda funcione dentro de los límites prescritos. Si ese no es el caso, entonces trata de resolver el problema.
Si las celdas dentro del paquete de baterías están demasiado calientes, entonces el BMS administra el sistema de enfriamiento para reducir la temperatura del paquete de baterías.
En caso de variaciones en el voltaje de las celdas, el Sistema de Gestión de Baterías realiza el balanceo de las celdas. Para equilibrar las celdas, transfiere energía de una celda a otra para garantizar que todas las celdas funcionen al mismo nivel de voltaje.
Además de las tareas mencionadas anteriormente, el BMS toma registros de los datos que recibe para calcular el estado de carga y la salud de la batería.
¿Cómo calcula la autonomía un sistema de gestión de baterías?
Uno de los sensores conectados al BMS mide la cantidad de corriente que entra y sale del paquete de baterías. En función de estos datos, el sistema de gestión de la batería calcula la cantidad de corriente que tiene el paquete de baterías y la distancia que su vehículo puede recorrer. mantener a raya su ansiedad de rango.
¿Son realmente necesarios los sistemas de gestión de baterías?
El sistema de administración de batería en un vehículo eléctrico monitorea de cerca cada celda del paquete de batería. Garantiza que el paquete de baterías sea seguro de usar y protege el automóvil si las celdas no funcionan correctamente.
Además, calcula la autonomía que puede recorrer el vehículo y ayuda a mejorar el ciclo de vida general del paquete de baterías. Por lo tanto, un sistema de gestión de batería es una parte fundamental de un vehículo eléctrico y un buen sistema de gestión de batería puede mejorar la vida útil de un vehículo eléctrico en varios años.