Sistema de gestión inteligente de baterías: motivo, diseño y requisitos

¿Por qué se necesita un sistema de gestión de batería inteligente?

Un sistema de administración de baterías es un dispositivo electrónico que controla y equilibra la carga, las tasas de descarga y la temperatura de los paquetes de baterías recargables. Pueden monitorear celdas simples o múltiples de sistemas de baterías. En los sistemas de baterías de varias celdas, la condición de las celdas individuales se monitorea y controla. En estos sistemas de administración de baterías, el sistema no está dentro del paquete de baterías y está basado en cables.

Cuando hablamos de sistemas inteligentes de gestión de baterías, son sistemas inalámbricos que integran el paquete de baterías desde el interior. Este sistema se basa en la retroalimentación inalámbrica de las celdas de batería individuales dentro del paquete y puede usarse en aplicaciones de vehículos electrónicos. Esta solución inalámbrica aumenta la capacidad utilizable y el ciclo de vida de las baterías, ya que se integran directamente dentro del paquete de baterías.

¿Cómo se diseña un sistema de gestión de batería inteligente?

Un sistema de gestión de batería inteligente puede maximizar la capacidad de la batería y también evita la sobrecarga y la carga insuficiente. Con la gestión inteligente de la batería, se asegura de que todas las celdas de la batería tengan el mismo suministro de carga y se descarguen igualmente.

Este cerebro del paquete de baterías mide e informa información crucial para el funcionamiento de la batería y protege la batería de daños causados por una amplia gama de condiciones de funcionamiento. Permítanos familiarizarlo un poco con sus componentes; la función más importante que realiza BMS es "Protección celular". Las celdas de iones de litio tienen dos problemas de diseño críticos, si las sobrecarga, las carga, puede causar sobrecalentamiento y dañarlas o incluso podría causar explosiones y llamas, por lo que es importante tener un BMS para garantizar la protección contra sobretensiones.

Celda de batería LiFePO4 de baja temperatura de 3,2 V y 20 A -40 ℃ Capacidad de descarga de 3C≥70 % Temperatura de carga: -20~45 ℃ Temperatura de descarga: -40~+55 ℃ Prueba de acupuntura aprobada -40 ℃ Tasa máxima de descarga: 3C

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Cada circuito de protección de batería tiene dos interruptores electrónicos conocidos como MOSFETS. Los MOSFETS son semiconductores que se utilizan para encender o apagar señales electrónicas en un circuito. Un BMS normalmente tiene un MOSFET de descarga y un MOSFET de carga. Si el chip protector de iones de litio detecta que el voltaje a través de las celdas excede el límite superior, interrumpirá la carga abriendo el chip MOSFET de carga. Una vez que la carga haya bajado a un nivel seguro, el chip se cerrará nuevamente. De manera similar, cuando una celda se drena a un cierto voltaje, el protector cortará la carga abriendo el MOSFET de descarga.

La gestión de energía es la segunda función más importante realizada por un BMS. Por ejemplo; la mayoría de las computadoras portátiles no solo pueden decirle cuánta carga queda en la batería, sino también cuál es su tasa de consumo y cuánto tiempo le queda para usar el dispositivo antes de que sea necesario recargar la batería. Por tanto, en términos prácticos, la gestión de la energía es muy importante en los dispositivos electrónicos portátiles. Como saber durante cuánto tiempo puedes jugar a Counter Strike antes de que el controlador muera en medio de una batalla y estés luchando por encontrar baterías adicionales y… No importa.

La clave para la gestión de la energía es el conteo de Coulomb. Por ejemplo; si tienes cinco personas en la sala y dos personas se van, te quedas con tres. Si tres personas más entran en la sala, ahora tienes seis personas. Además, si la sala tiene una capacidad para diez personas con seis personas adentro, entonces está al 60% de su capacidad. Un BMS rastrea esta capacidad y el estado de carga se comunica al usuario electrónicamente a través de un bus digital llamado SM Bus, o mediante una pantalla de estado de carga donde presiona un botón y la pantalla LED le da una indicación de la carga total en Incrementos del 20%. BMS para ciertas aplicaciones, como terminales de celda de puntero de mano, también incluía un cargador integrado compatible con un dispositivo de control, es decir, un inductor que es un dispositivo de almacenamiento y un descargador. El dispositivo de control gestiona el algoritmo de carga. Para las celdas de iones de litio, el algoritmo de carga ideal es la corriente constante y el voltaje constante.

Batería de polímero resistente para portátiles de alta densidad de energía y baja temperatura Especificación de la batería: 11,1 V 7800 mAh -40 ℃ Capacidad de descarga de 0,2 C ≥80 % A prueba de polvo, resistencia a caídas, anticorrosión, antiinterferencias electromagnéticas

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Un parche de batería generalmente consta de varias celdas individuales que trabajan juntas en combinación. Idealmente, todas estas celdas del paquete de baterías se encuentran en el mismo estado de carga. Si las celdas se salen del equilibrio, las celdas individuales pueden sufrir tensiones y provocar una terminación prematura de la carga y una reducción del ciclo de vida general de la batería. El balance de celdas del BMS extiende la vida útil de la batería al evitar que ocurra el desequilibrio de carga en celdas individuales. Hasta ahora, hemos analizado los componentes básicos del Sistema de gestión de baterías y lo que hacen.

¿Cuáles son los requisitos del sistema de gestión de baterías?

Hay ciertos componentes básicos de un sistema de gestión de batería inteligente. Algunos de ellos se enumeran a continuación.

1.FET de corte: un bloque funcional del controlador FET es para proporcionar conexión y aislamiento del paquete de baterías.

2. UN MONITOR DEL MEDIDOR DE COMBUSTIBLE: Un medidor de combustible controla y equilibra la carga que entra y sale del paquete de baterías.

3. EQUILIBRIO Y MONITOR DEL VOLTAJE DE LA CELDA:? El monitoreo y el equilibrio del voltaje de la celda en las celdas individuales es esencial para la salud general del paquete de baterías.

MONITORES DE TEMPERATURA: Los monitores de temperatura sirven como soldados multipropósito en un BMS. Su primer y principal deber es controlar y equilibrar la cantidad de corriente que ingresa a la batería en el momento de la carga porque mucha corriente a un voltaje constante puede provocar un incendio. La segunda función de estos monitores es determinar si es conveniente cargar o descargar la batería.

5.Máquina de estado: para el circuito de detección, la mayoría de los BMS requieren circuitos de detección de MCU o FPGA y para tomar decisiones e = con la información recuperada.

6. OTROS BLOQUES DE CONSTRUCCIÓN DE BMS: Otros bloques de construcción de BMS incluyen autenticación, reloj en tiempo real, memoria y conexión en cadena. La memoria se utiliza para almacenar datos, el reloj en tiempo real para una marca de tiempo.

Un BMS se puede construir utilizando una variedad de bloques de construcción y técnicas de diseño. Los requisitos de la batería y los objetivos de duración de la batería nos ayudan a determinar la arquitectura, los bloques funcionales y los circuitos integrados correctos para crear nuestro BMS y el esquema de carga para optimizar la vida útil de la batería. Si un BMS se diseña de acuerdo con los requisitos de la batería, tendrá una vida útil prolongada al igual que la batería para la que está diseñado.