Sistema de gestión de almacenamiento energético (Battery Management System – BMS)

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Sistema de gestión de almacenamiento energético (Battery Management System – BMS)

De sus siglas en inglés BMS – Battery Managemenet System, tenemos el sistema de gestión de almacenamiento energético, necesario para gestionar una serie de parámetros de suma relevancia en los equipos de baterías como temperatura de las células, estado de carga de carga etc. Por su naturaleza química de funcionamiento estas presentan alta fragilidad en la estabilidad de la temperatura, factor principal que define cuan segura es una batería.

A mayor estabilidad térmica, mayor seguridad, y por norma general como es obvio, aquellas composiciones capaces de desarrollar una alta potencia son las más susceptibles de sufrir un desequilibrio térmico y por tanto resultar inseguras.

Por lo que mediante el uso del BMS, sistema que se desglosa en diferentes bloques y niveles jerárquicos de responsabilidad en función del número de módulos que contienen las celdas que componen la batería, podemos controlar múltiples parámetros requeridos por el buen funcionamiento de la batería, tanto a nivel de rendimiento como de seguridad.

Bloques de gestión del sistema de gestión de almacenamiento energético

A continuación, se detalla el sistema de comunicación y los bloques de gestión de los BMS:

Bloque de medida: este bloque se encarga de la toma de información para el BMS. Los parámetros que toma para el BMS son los voltajes, corrientes y temperatura de cada célula, así como la temperatura ambiente. Un muestreo de señales para la batería puede llevar desde menos de 1s hasta 5s. Existen dos tipos de arquitecturas conocidas para la toma de medidas.

1. En caso de un sistema centralizado la unidad de medidas está localizada dentro del BMS.

2. En caso de una arquitectura descentralizada tenemos unidades de medida para cada célula o conjunto de células. Estas unidades se comunican con el BMS vía CAN-BUS

Bloque de detección de fuga: en caso de detectar un defecto eléctrico envía una señal a la unidad de control para que se activen los protocolos de seguridad correspondiente. Para esta detección estos sensores se encargan de medir el aislamiento entre la batería y el chasis (tierra), si está baja de 500 ohm/vol. da orden de aislar la batería mediante la apertura de los contactores que conectan esta. La detección de una corriente excesiva también provocaría el aislamiento de la batería.

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Bloque de gestión térmica: la función de este bloque es el control de la temperatura entre células de la batería. El bloque de medida le manda las temperaturas de cada célula y en función de ellas decidirá si enfriar la batería, calentarla o dar por buena la temperatura.

Sub-bloques de gestión de los BMS

Además de estos bloques principales nos encontramos con los siguientes sub-bloques:

 La Estimación del SoC (State of Charge): que se define como la capacidad de la batería en función de su capacidad nominal. Este valor permite la carga y descarga de la batería dentro de unos valores adecuados a fin mejorar la vida útil de esta, y que permite que las celdas se mantengan en su punto de operación preferido sin riesgo de desviarse demasiado cerca de un estado vacío o lleno durante la operación.

La Estimación del SoH (State of Health): que indica el estado de salud de una batería del cual se reflejan las condiciones físicas de la batería que pueden ir desde condiciones internas como la pérdida de carga a comportamientos externos más graves.

La estimación de la capacidad: este bloque tiene como objetivo deducir la corriente máxima de carga y de descarga en cualquier instante mediante un algoritmo (depende en función del BMS). La salida de este bloque se comunica con la unidad de control electrónica del cargador (a través del bloque de comunicación). De este modo la batería no está sujeta a cargas o descargas por encima de los límites especificados.

La ecualización o equilibrio celular: dónde las células no son idénticas, sino que tiene ciertas diferencias como resultado del proceso de fabricación de estas. Estas diferencias provocan que no se carguen al mismo tiempo, lo que supone que durante la carga habrá un momento en el que una célula puede estar totalmente cargada y otras no. Para evitar este efecto se cuenta con este bloque que, mediante una serie de 41 circuitos, de los cuales, se encarga de reducir la diferencia de carga entre las células.

Bloque de señal: este bloque se encarga de comunicar el BMS con la ECU (unidad de control electrónica). Esta comunicación se puede realizar mediante distintos métodos. Los más frecuentes son: Bus CAN (Control Area Network), cableado directo, DC-BUS y comunicación inalámbrica.

En conclusión, el sistema de gestión de almacenamiento energético o BMS nos permite prevenir o evitar accidentes en la batería, y también alargar la vida útil de estas. Con una BMS se evitará que ocurran explosiones, incendios, chispazos, etc. Es por eso que, es muy recomendable saber cómo la BMS funciona y que accidentes podemos evitar con esta.

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