Sistemas de monitoreo de baterías: introducción, funcionamiento y necesidad

Todos deseamos una batería con una vida útil prolongada. La batería, una vez recargada, debe funcionar dentro de un área de operación segura. Si la batería no funciona dentro de los límites de seguridad, la vida útil de la batería se reducirá significativamente. Además, la batería no ofrecerá un rendimiento óptimo y podría dañarse después de un período breve.

Los parámetros de la batería que deben controlarse incluyen voltaje, temperatura, corriente y flujo de refrigerante. Por lo tanto, un sistema de monitoreo de batería (BMS) es un sistema electrónico que controla una batería secundaria, comúnmente conocida como parámetros de batería recargable. Protege la batería para que no funcione fuera de los límites operativos seguros de la batería. El sistema calcula datos secundarios, muestra los datos, controla su entorno y transmite información relacionada con el estado de la batería.

Existen diferentes tipos de baterías que requieren un sistema de monitoreo de baterías. Entre ellos están:

· Baterías de níquel cadmio

· Baterías de hidruro metálico de níquel

·baterías de iones de litio

· Baterías de plomo-ácido: esterilla de vidrio absorbido (AGM) y batería de gel

· Baterías recargables de polímero de iones de litio.

Actualmente, existen diferentes tipos de sistemas de monitoreo de baterías en el mercado. Se diferencian en una gran cantidad de características, entre ellas el equilibrio de celdas, protección de carga y descarga, control de temperatura, ya sea EEPROM o EPROM programable, requisito de MCU, detección de temperatura, protección de baja temperatura, sobretensión y protección de bajo voltaje, el número máximo de series celda y un número mínimo de celdas en serie, entre otros.

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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¿Cuál es el mejor sistema de monitoreo de batería?

Los sistemas de monitoreo de baterías vienen en diferentes tipos, tamaños y precios. Los monitores de batería pueden capturar parámetros vitales de la batería como corriente, voltaje y temperatura. Luego, transmiten estos datos a un microcontrolador. A continuación, se muestran varios tipos de sistemas de monitoreo de baterías:

· Sistema de monitoreo de batería escalar

Este es el sistema de monitoreo de batería más sencillo que utiliza un concepto escalar. Se toma una sola lectura en un sistema de monitoreo escalar en comparación con una sola lectura de referencia para estimar la capacidad de la batería. Un analizador de batería de automóvil utiliza este tipo de sistema de monitoreo.

· Sistema de monitoreo de batería de vectores

Este método no se usa comúnmente ya que su sistema operativo es complejo. Aplica múltiples frecuencias y corrientes y mide las tasas de respuesta en respuesta a puntos vectoriales preestablecidos. Las pruebas automotrices complejas pueden utilizar este sistema de monitoreo.

· Sistema operativo de batería Spectro

Este sistema proporciona datos detallados sobre los parámetros de la batería. Se puede realizar una capacidad de batería en profundidad utilizando un probador de batería de litio, que escanea una batería con una frecuencia. El probador de batería de litio luego captura una imagen topográfica de la batería, incluido el espacio inutilizable y la capacidad de la batería.

· Planta de energía BMS

Se trata de sistemas de monitorización instalados en grandes fábricas. Proporcionan todos los elementos de la solución de monitoreo de baterías de última generación. La información proporcionada incluye lecturas de voltaje de celda, gravedad específica de celda y voltaje de banco. También dan la dirección y la magnitud de la corriente del banco y monitorean automáticamente el banco durante la descarga.

· BMS automotriz

Este sistema tiene una interfaz con los sistemas a bordo, funciona en tiempo real en condiciones de carga y descarga que cambian rápidamente a medida que el automóvil acelera y se detiene. Tiene que funcionar en condiciones extremas.

Por lo tanto, el mejor sistema de monitoreo de batería dependerá del tipo de batería que esté utilizando. Debe verificar las características de su batería antes de instalar un sistema de monitoreo de batería. La mejor manera de hacerlo es ponerse en contacto con el fabricante de su batería, quien le aconsejará sobre el mejor sistema de monitoreo de batería para su batería.

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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¿Cómo funciona el sistema de monitoreo de batería?

Las dos funciones esenciales de un sistema de monitoreo de batería son monitorear y proteger la batería. Toma medidas de voltaje, corriente y temperatura de una celda dentro de la batería. A continuación se muestra una explicación de los diversos principios empleados por el BMS:

· Calcula el estado de carga. Ésta es la cantidad de energía que queda en la batería. Lo hace midiendo la cantidad de energía que entra y sale del paquete de baterías y monitorea los voltajes de las celdas.

· Protección del paquete de baterías para que no se sobrecargue ni se descargue en exceso. Esto se logra monitoreando continuamente las celdas individuales en el paquete de baterías y calculando exactamente cuánta corriente puede ingresar de manera segura en el paquete de baterías sin causar daños. Los límites de corriente calculados se envían luego al cargador de batería y a la carga, lo que les permite cargar la batería dentro de los límites.

· El control de la salud y seguridad del paquete de baterías se realiza comprobando si hay cortocircuitos, conexiones sueltas y celdas de batería dañadas que necesiten reemplazo.

· El equilibrio de todas las celdas del paquete de baterías se logra purgando el exceso de energía de las celdas cargadas más que otras.

· Control de temperatura del paquete de baterías. El BMS controla un ventilador de batería para regular la temperatura del paquete de batería. La salida del ventilador también se monitorea para asegurar que funcione correctamente.

· El BMS también proporciona datos e información en tiempo real a otros dispositivos como cargadores, controladores de motor y registradores de datos mediante salidas digitales.

El BMS está equipado con lo siguiente:

· Sensores de voltaje de celda

·Sensores de temperatura

· Indicadores de corriente de la batería

· Cortar los FET que permiten la conexión y el aislamiento del paquete de baterías entre el cargador y la carga

· Microcontroladores

¿Por qué necesita sistemas de monitoreo de batería?

Un BMS puede detectar y registrar problemas dentro de los sistemas de batería. Informa los errores. Realiza las siguientes funciones esenciales:

· Monitorear las condiciones de las celdas individuales en el paquete de baterías

· Proteger las células de condiciones extremas dañinas

· Establecer el punto de funcionamiento de la batería para permitir que las cargas de frenado regenerativo se absorban sin riesgo de sobrecarga

· Proporciona información sobre el estado de carga de la batería

· Proporciona información sobre el estado de salud de la batería

· Registra el uso de la batería

· Predice el rango posible con la carga restante en la batería

· Aísla la batería en caso de emergencia

· Proporciona la secuencia de carga óptima para cargar las celdas.

Por lo tanto, los beneficios de usar un BMS en su batería incluyen una mayor vida útil de la batería, mayor confiabilidad, mantenimiento de la salud de las celdas de la batería y reducción en el costo operativo del sistema de batería.

Conclusión

El sistema de monitoreo de batería es vital para cualquier batería. Hacer funcionar una batería sin un BMS instalado puede ser riesgoso. La batería podría dañarse debido a una sobrecarga y usted incurrirá en un costo adicional. Antes de comprar un BMS, lea y comprenda la capacidad de su batería.