Cada vez se realizan más esfuerzos para mejorar los problemas que sigue teniendo el coche eléctrico. Unos problemas que no terminan de solventarse, y que dado el precio que tienen, muchos fabricantes ya están dando marcha atrás en su producción para seguir apostando por coches de gasolina más eficientes, baratos y con menos problemas. Sea como sea, uno de los «culpables» de que estos coches funcionen es el sistema BMS. ¿Sabes qué es?
Aquí te lo explicamos con detalle, y cómo estos sistemas pueden hacer que la batería pueda tener mayor autonomía…
¿Qué es el BMS?
Dicho de un modo muy sencillo, es simplemente el Battery Management System, es decir, el sistema de gestión de batería. Este sistema desempeña múltiples funciones cruciales dentro del vehículo eléctrico:
- Monitorización: vigila el estado de cada celda de la batería, midiendo su voltaje, temperatura y corriente.
- Balance de celdas: garantiza que todas las celdas de la batería estén al mismo nivel de carga, evitando que algunas se degraden más rápido que otras.
- Protección: impide que la batería se sobrecargue, se descargue en exceso, se sobrecaliente o se cortocircuite, lo que podría provocar daños graves e incluso incendios.
- Estimación del estado de carga (SOC): calcula con precisión la cantidad de energía que queda disponible en la batería, proporcionando información precisa al conductor.
- Estimación del estado de salud (SOH): evalúa la capacidad y el rendimiento de la batería a lo largo del tiempo, permitiendo predecir su vida útil restante.
- Comunicación con otros sistemas: se comunica con otros sistemas del vehículo, como el motor eléctrico y el cargador, para coordinar el funcionamiento del vehículo.
Una vez tenemos todo el sistema BMS ensamblado e instalado correctamente, se necesita calibrar y probar el funcionamiento, verificando el voltaje de la célula de la batería para que entregue el voltaje adecuado (o dentro del rango aceptable), se comprueba el ciclo de carga y descarga, y también se prueba la corriente de fuga cuando no está en uso, para determinar de forma más precisa la autonomía y calibrar el indicador de nivel de carga. Es decir, se debe configurar de forma específica para:
- El tipo de célula química de la batería (LFP, NMC, NCA,…) para ajustar los voltajes de carga y descarga y las curvas de descarga.
- El número de células en serie y paralelo, ya que el BMS debe saber cuántas células hay en serie y en paralelo para calcular el voltaje total del paquete y la capacidad.
- Voltajes de corte superior e inferior. Estos voltajes definen los límites de carga y descarga de la batería para evitar daños.
- Corrientes de carga y descarga, valores que establecen los límites máximos de corriente que pueden entrar o salir de la batería.
- El BMS debe conocer las temperaturas de operación mínima y máxima de la batería para protegerla del sobrecalentamiento y la sobre-enfriamiento.
- Un BMS puede configurarse para permitir cierta variación en el voltaje de las células individuales.
- Algoritmos de balanceo de células. El BMS puede utilizar diferentes algoritmos para equilibrar las células y garantizar que todas tengan el mismo estado de carga.
Por si no lo sabías, el BMS puede conectarse al resto de sistemas del vehículo, como los motores, el sistema de carga, la unidad de control principal o ECU, etc., a través del LIN Bus o CAN bus, que ya expliqué en este otro artículo, por si le quieres echar un vistazo…
Instalación del BMS
Para que el BMS funcione de forma correcta, es importante cuidar distintos aspectos de su instalación. Por ejemplo, el tamaño de los cables de potencia utilizados en un paquete de baterías. Los cables de potencia que son demasiado pequeños se sobrecalentarán y podrían derretirse o incendiarse. Los cables de potencia que son demasiado grandes simplemente son un desperdicio de dinero y peso. Por tanto, los fabricantes tienen que buscar el mejor compromiso para elegir el correcto diámetro, según:
- La capacidad de corriente que fluirá a través del sistema de batería o del freno regenerativo de la batería medido en amperios.
- También hay que prestar atención al voltaje que fluirá por el cableado, ya que del grosor del cableado y el material conductor, dependerá también detalles como la potencia emitida o la resistencia, que contribuirán al calentamiento del sistema o a la caída del nivel de voltaje, que perjudica el rendimiento.
- Por supuesto, también se debe elegir un cableado que soporte bien las temperaturas a la que se enfrentará. Debe haber un margen de seguridad, para que nunca se exceda de la temperatura de funcionamiento para la que ha sido fabricado el coche.
- Así mismo, también importa la longitud del cable, ya que los cables más largos tienen mayor resistencia, lo que significa más caída de voltaje y más calor Por eso, hay que optimizar el recorrido del cable para que sea el mínimo.
Dentro del sistema de baterías y BMS, también son importantes los fusibles y los disyuntores. Se utilizan para proteger el paquete de baterías de las condiciones de sobrecorriente. Actúan como dispositivos de seguridad al interrumpir el flujo de corriente si excede un nivel predeterminado. De este modo, el BMS tiene un sistema para evitar problemas en condiciones concretas. Sin embargo, para su correcto funcionamiento, también se debe elegir los elementos de protección adecuados según la corriente máxima que se debe soportar y la corriente de falla a la que se debe interrumpir la corriente.
Por otro lado, también es importante una correcta instalación del BMS en sí, ya que debería de instalarse en un lugar lo más fresco posible y seco, para evitar posibles daños físicos. Además, debe conectarse a las células de las baterías, sensores y restos de componentes del paquete de la plataforma eléctrica. Y, la configuración debe ser específica según los parámetros de la celda de la batería, los voltajes y límites de potencia de cada caso.
Gestión térmica
Las baterías de iones de litio generan calor durante la carga y la descarga. El calor excesivo puede degradar el rendimiento y la vida útil de la batería, y también podrían contribuir a que se generen incendios como los que hemos visto en algunos coches eléctricos. Por lo tanto, es importante gestionar el entorno térmico del paquete de baterías a través del BMS.
Entre las técnicas de gestión del calor de los sistemas eléctricos tenemos desde disipadores de calor, con placas metálicas que se conectan a las células de las baterías para ayudar a desalojar ese exceso de temperatura. También tenemos sistemas de refrigeración por aire activos, es decir, que combinan disipadores y ventiladores para mejorar la disipación de calor. Incluso tenemos sistemas de enfriamiento líquido para aquellos modelos que necesitan una refrigeración más elevada, como los de alto rendimiento. En estos casos se puede usar líquido refrigerante como el agua o el glicol.
En el caso de los sistemas activos, el BMS tiene un papel fundamental, ya que puede monitorizar la temperatura y, por ejemplo, hacer que los ventiladores aceleren las RPM para bajar la temperatura más rápidamente, según las necesidades específicas del coche en cada momento.
Mantenimiento del BMS
El mantenimiento regular del BMS es esencial para garantizar un funcionamiento correcto y aumentar la vida útil de la batería, que son realmente caras si se necesitase sustituirla… vamos, que más cuenta te trae comprar un coche nuevo. Sin embargo, hay que decir que el mantenimiento es bastante sencillo:
- Inspección visual: buscar signos de daño físico, como cables rotos, roídos por animales, o conectores corroídos.
- Verificación de las conexiones: asegurarse de que todas las conexiones estén apretadas y limpias. Pero, evita manipular los cables y bornes sin protección contra descargas eléctricas.
- Actualización del firmware/software: instalar las últimas actualizaciones de software para corregir errores y mejorar el rendimiento, ya que los fabricantes pueden lanzarlas de forma periódica para la mejora mediante parches.
- Calibración periódica: que un técnico o profesional realice calibraciones periódicas para mantener la precisión de las mediciones.
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