El BMS (sistema de gestión de batería) de una batería de litio: protecciones, equilibrado pasivo o activo, BMS conectado
El BMS ("Battery Management System", sistema de gestión de la batería) es la placa electrónica que supervisa las celdas de una batería de litio. Es más conocido por su función de corte de energía, pero en realidad hace mucho más: mide, protege, equilibra y, en los modelos más recientes, proporciona información sobre el estado de la batería. Esta guía desvela su funcionamiento.
Lo esencial
- El BMS (Battery Management System) mide la tensión de cada grupo de celdas, la corriente y las temperaturas.
- Interrumpe la carga o la descarga mediante transistores cuando se supera un límite.
- Equilibra las celdas para mantenerlas al mismo nivel de carga, ya sea disipando el exceso de energía (de forma pasiva) o transfiriéndola (de forma activa).
- Un sistema de gestión de batería (BMS) conectado permite leer el estado de cada celda desde un teléfono o un controlador.
Lo que mide el BMS:
- La tensión de cada grupo de celdas en serie: Esta es la medida más importante, ya que es el grupo con la tensión más baja el que determina los límites de toda la batería.
- La corriente, tanto en carga como en descarga, se mide generalmente mediante una resistencia de medición.
- **Las temperaturas**, medidas mediante sondas colocadas entre las celdas y en sus propios componentes de potencia.
Las protecciones
| Protección | Activada por | Efecto |
|---|---|---|
| Recargo | Un grupo que supera su voltaje máximo | Corta la carga |
| Descarga profunda | Un grupo a su tensión mínima | Corta la descarga |
| Sobrecarga durante la descarga | Corriente que excede el límite, o que se mantiene por un tiempo prolongado | Corta la descarga |
| Cortocircuito | Corriente extrema | Corte en cuestión de microsegundos |
| Sobrecarga durante la carga | Corriente de carga demasiado alta, incluso durante el frenado eléctrico | Corta la carga |
| Temperatura | Demasiado caliente o demasiado frío para cargar | Interrumpe la carga o la descarga |
La desconexión se realiza mediante transistores de potencia ubicados en el polo negativo de la batería. Algunos sistemas de gestión de baterías (BMS) tienen una única salida para la carga y la descarga (puerto común), mientras que otros tienen dos salidas separadas: el puerto de carga puede entonces tener un límite de corriente mucho más bajo. Las desconexiones durante la aceleración se detallan en nuestra guía sobre baterías y BMS que interrumpen la aceleración, y el efecto sobre el frenado se explica en el artículo sobre frenado regenerativo.
¿Por qué equilibrar?
Ninguna celda es exactamente igual a su vecina. Con el tiempo, pequeñas diferencias en la capacidad y la autodescarga hacen que los grupos de celdas se desequilibren: uno se carga antes que los demás, y otro se descarga primero. Sin corrección, la batería pierde capacidad útil (la carga se detiene en el primer grupo que se llena, y la descarga comienza en el primer grupo que se vacía), y los grupos extremos se desgastan más rápidamente.
El equilibrio pasivo
El método más común. Al final de la carga, el sistema de gestión de la batería (BMS) conecta una pequeña resistencia a los grupos de celdas con mayor voltaje para disipar el exceso de energía en forma de calor, hasta que los demás los alcancen. Es un sistema simple y fiable, pero lento: la corriente de equilibrado es baja. Solo corrige pequeñas diferencias y solo cuando la batería se carga completamente de forma regular.
El sistema de estabilización activa
El BMS (Sistema de Gestión de Baterías) transfiere energía de los grupos de baterías más cargados a los menos cargados, utilizando circuitos con condensadores o inductancias. Esto reduce el desperdicio de energía, permite trabajar con corrientes más elevadas y puede actuar en cualquier momento, no solo al final de la carga. Es un sistema más complejo y costoso, y se encuentra comúnmente en baterías de gran tamaño o como complemento de sistemas BMS existentes.
Consejo para el taller.
Una batería con balanceo pasivo debe cargarse al 100% de vez en cuando, y se debe dejar conectada a la carga durante un tiempo después de que se encienda el indicador de "carga completa": es en ese momento cuando el sistema de balanceo funciona. Una batería que siempre se mantiene cargada al 80% casi nunca se equilibra correctamente.
El sistema de gestión de la batería (BMS) conectado
Los sistemas de gestión de baterías (BMS) más recientes, conocidos como "inteligentes", se comunican a través de Bluetooth o mediante una conexión por cable. Permiten leer la tensión de cada grupo de celdas, la corriente, las temperaturas, el número de ciclos y los fallos registrados. Son una herramienta de diagnóstico muy valiosa: cualquier grupo de celdas que se desvíe de los demás se detecta inmediatamente.
Conectado al controlador, un BMS (sistema de gestión de baterías) permite ir aún más allá: el controlador puede adaptar su potencia al estado real de la batería, en lugar de descubrirlo en el momento en que el BMS lo desconecta. Nuestros controladores RageLink, por ejemplo, se conectarán al BMS de la batería.
Preguntas frecuentes
Mi batería está perdiendo autonomía, ¿podría ser un problema de equilibrio?
Es posible. Con un BMS conectado, compare la tensión de los paquetes de baterías cuando están completamente cargados: una diferencia significativa indica un desequilibrio o una celda defectuosa. Varias cargas completas pueden corregir esto si la diferencia es pequeña.
¿Es un sistema de gestión de batería (BMS) activo siempre la mejor opción?
No necesariamente. En una batería con celdas bien emparejadas y cargada regularmente a su máxima capacidad, un balanceo pasivo es suficiente. El balanceo activo es más útil en baterías grandes y en celdas que presentan desviaciones.
¿Es posible reemplazar el BMS (sistema de gestión de la batería) de una batería?
Sí, pero es una intervención delicada que debe realizar un especialista, ya que implica trabajar con celdas cargadas. El nuevo sistema de gestión de batería (BMS) debe ser compatible con el número de celdas en serie, la química y las corrientes de la batería.