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"¿Qué es un BMS de LiFePO4?"
Lo más probable es que hayas leído o escuchado el término BMS varias veces mientras aprendías sobre las baterías LiFePO4.
Esto se debe a que un BMS -que significa Sistema de Gestión de Baterías- es una parte vital de cualquier batería de iones de litio.
Aunque las baterías de iones de litio -especialmente las LiFePO4- son una opción popular para los sistemas de almacenamiento de energía, pueden ser peligrosas si no se manejan adecuadamente. Por eso es crucial utilizar el BMS correcto en tu paquete de baterías.
Este artículo le presentará los BMS LiFePO4 y le explicará lo que hacen. Discutiremos cómo funcionan y cómo elegir el LiFePO4 BMS adecuado para su batería.
¿Qué es un BMS de LiFePO4?
Un BMS es una parte integral de cualquier sistema de baterías de iones de litio: es responsable de mantener las celdas del paquete de baterías sanas y con un rendimiento óptimo.
Cada batería tiene un rango específico de tensión, corriente y temperatura en el que puede funcionar con seguridad. Si uno o varios de estos parámetros varían considerablemente de su rango especificado, la batería puede sufrir daños permanentes (debido a la degradación de sus componentes) e incluso plantear riesgos para la seguridad.
La mayoría de las baterías incorporan un BMS para evitar que esto ocurra.
Pero, ¿cómo evita un BMS que se dañe la batería?
Un BMS LiFePO4 controla los procesos de descarga y carga de las baterías LiFePO4. Así, si algo va mal durante estos procesos, la protección BMS entra en acción inmediatamente y ajusta los parámetros de carga o corta por completo la energía que fluye hacia y desde el pack de baterías.
Además, un BMS controla las celdas de la batería y se asegura de que todas funcionen correctamente. También mide parámetros como el voltaje, la corriente y la temperatura para garantizar que la batería esté sana y segura.
De esta manera, un BMS ayuda a evitar que su batería:
- Sobrecarga
- Sobretensión
- Sobrecorriente
- Sobretemperatura
- Desequilibrio celular
- Ciclo de vida más corto
Además, un BMS optimiza la capacidad de su batería y el rendimiento general en cada proceso de carga/descarga. De esta forma, puedes sacar el máximo partido a tu pack de baterías LiFePO4 en cuanto a rendimiento y vida útil.
LiFePO4 BMS Funciones principales
- Condiciones de funcionamiento del control
Mide las señales de tensión, corriente y temperatura y controla estos parámetros para lograr el equilibrio de las celdas y evitar daños en la batería.
- Realizar el diagnóstico
Supervisa las variaciones de célula a célula a lo largo del tiempo; diagnostica errores, detecta riesgos para la seguridad y envía señales de advertencia al conductor (que puede entonces iniciar la medida adecuada para evitar este riesgo para la seguridad).
- Recoger y almacenar datos
Registra las señales de las células del pack y de cada célula; almacena datos relacionados con el historial del ciclo de vida de la batería.
- Parámetros estimados
Determina los niveles de la célula y del pack, como el estado de carga (SOC) y el estado de salud (SOH); se comunica con los controladores para el equilibrado de la célula.
Tipos de LiFePO4 BMS
Puedes encontrar un BMS LiFePO4 en muchas formas y tamaños diferentes, dependiendo del tamaño de tu batería LiFePO4.
Algunos son simplemente la placa de circuitos con todos los componentes electrónicos expuestos:
Por el contrario, algunos vienen en un estuche que protege el BMS de las condiciones externas. Pueden ser resistentes al agua, al polvo, al fuego, etc.
Además, algunas opciones tienen un módulo Bluetooth para que puedas controlar y supervisar la batería a través de una aplicación en tu teléfono.
¿Cómo funciona un BMS de LiFePO4?
Un BMS LiFePO4 consta de varios bloques funcionales de hardware y software programados con funciones que protegen el pack de baterías monitorizando y controlando sus condiciones de carga y descarga.
Un buen BMS debe ofrecer protección contra:
- Sobretensión y subtensión
- Sobrecorriente y subcorriente
- Desequilibrio celular
- Sobretemperatura y subtemperatura
Tensión y corriente de desconexión
Los sistemas de gestión de baterías disponen de transistores de corte accionados por corriente y por tensión que pueden cortar la alimentación del cargador a la batería o de la batería a la carga.
Estos transistores actúan como interruptores: cuando el monitor de tensión de la célula detecta una tensión superior a la que puede soportar el sistema, el interruptor se apaga, protegiendo la batería de la sobretensión.
Lo mismo se aplica a la subtensión: cuando el controlador de tensión detecta una tensión inferior a la tensión mínima de carga o descarga, el transistor de corte actúa, impidiendo que esta tensión de carga llegue a la batería, evitando así cualquier daño en el pack de baterías.
Equilibrio celular
Otra función principal de un BMS de LiFePO4 es garantizar que todas las células de un pack estén correctamente equilibradas.
Las celdas equilibradas significan que si midieras el voltaje de cada celda individualmente, encontrarías el mismo valor para cada celda. Esto ayuda a evitar que la batería se cargue o descargue de forma errática.
Así es como un BMS equilibra un pack de baterías: cambiando la corriente de carga de una o más celdas individuales del pack, haciéndola diferente de la corriente del pack, de una de las siguientes maneras:
La eliminación de la carga de la célula más cargada proporciona "espacio" para la corriente de carga adicional para evitar la sobrecarga y permite que las células menos cargadas reciban más corriente de carga.
Redirigir la corriente de carga (parcial o totalmente) a las células menos cargadas, permitiéndoles recibir una corriente de carga durante un periodo prolongado hasta que se alcance el equilibrio celular.
Control de la temperatura
Un sensor de temperatura envía la señal de temperatura de la batería a la unidad de control del BMS. Si se detecta una temperatura de carga o descarga potencialmente peligrosa, el BMS corta automáticamente la alimentación de la batería, evitando así cualquier riesgo para la seguridad relacionado con el exceso o la falta de temperatura.
En un BMS se programan muchas estrategias de protección; la mayoría son demasiado complejas para mencionarlas. Sin embargo, todas tienen el mismo objetivo: proteger la batería de cualquier posible condición extrema relacionada con el voltaje, la corriente, la temperatura, el cortocircuito, el desequilibrio de las celdas, etc. Utilizando un BMS, puede maximizar la vida útil y el rendimiento de la batería.
¿Puedo cargar una batería LiFePO4 sin un BMS?
Sí, se puede cargar una batería LiFePO4 sin un BMS. Sin embargo, hacerlo puede ser peligroso, por lo que no se recomienda esta práctica.
Alimentar un pack de baterías con una tensión o corriente de carga superior a la recomendada puede provocar un embalamiento térmico, con el consiguiente riesgo de incendio o explosión.
Para evitar que se produzcan problemas de seguridad graves, si decide cargar su batería LiFePO4 (o cualquier otra batería), debería al menos controlar de cerca las condiciones de carga, como el voltaje, la corriente y la temperatura.
Para ello puedes utilizar medidores de tensión y amperaje y un sensor de temperatura para las celdas de la batería.
De este modo, sabrás si tu batería está sometida a algún tipo de estrés y podrás ajustar las condiciones en consecuencia.
Además, al no utilizar un BMS, afectarás negativamente a la vida útil de tu batería. De este modo, no durará tanto como si contara con un BMS para garantizar unas condiciones de trabajo optimizadas.
Nota importante: recomendamos utilizar un BMS para cargar su batería LiFePO4. Si decide no hacerlo, al menos debería tener experiencia en la supervisión de sistemas eléctricos.
¿Cómo elijo el BMS adecuado para una batería LiFePO4?
Aunque las baterías LiFePO4 ofrecen ventajas significativas, pueden ser bastante caras. Por esta razón, usted podría estar considerando hacer su DIY LiFePO4.
Si ese es el caso, utilizar el BMS correcto para su batería LiFePO4 es crucial para garantizar que su paquete de baterías funcione de forma segura y correcta.
La elección del BMS LiFePO4 adecuado depende en gran medida del tamaño de su sistema de baterías, en particular de su tensión nominal y capacidad.
Para comprender mejor los requisitos necesarios para elegir el BMS adecuado para su batería LiFePO4, revise primero algunas propiedades relevantes de la batería, como el voltaje, el amperaje, la capacidad y el índice C.
Tensión
La tensión es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito (la unidad de tensión es el voltio, V).
En otras palabras, la tensión es la fuerza/presión con la que la corriente se desplaza por un circuito eléctrico.
Una batería es un conjunto de varios elementos. El número de elementos (y su composición química) de una batería determinará su tensión nominal.
Las células LiFePO4 individuales tienen una tensión nominal de 3,2 V. De esta forma, conectando cuatro células LiFePO4 en serie se obtiene un pack de baterías con una tensión nominal de 12,8 V.
Amperaje
El amperaje es una medida del flujo de corriente eléctrica. A veces se denomina amperios, para abreviar. Expresa el número de electrones que pasan por un punto determinado de un circuito en un momento dado. En otras palabras, es la velocidad a la que fluyen los electrones en un circuito.
Capacidad de la batería
La capacidad de una batería se mide en amperios-hora (mAh para las baterías de pequeño tamaño). Indica la cantidad total de corriente que una batería puede suministrar durante 1 hora hasta que su tensión desciende a un valor específico para cada tipo de batería (tensión de corte).
Tasa C
La tasa C mide la tasa de descarga (o carga) de una batería en relación con su capacidad nominal.
Una tasa de 1C significa que la corriente de descarga descargaría toda la batería en 1 hora. Por lo tanto, para una batería de 100 Ah, una tasa de 1C significa que proporcionaría 100 A durante una hora. Por el contrario, si su tasa C fuera de 0,5C, suministraría 50A durante dos horas.
Reflexiones finales
El BMS es un componente crucial de los sistemas de baterías: supervisa las celdas de la batería y se asegura de que todas funcionen juntas correctamente dentro del paquete de baterías.
También mide parámetros de carga y descarga como el voltaje, la corriente y la temperatura para garantizar que la batería funciona correctamente y con seguridad.
Si alguna de las celdas empieza a funcionar mal, el BMS tomará medidas para corregir el problema, que pueden incluir la desconexión total del sistema de baterías.
Por esta razón, la elección del BMS correcto tendrá un impacto significativo en el ciclo de vida y el rendimiento general de la batería.
Fuente: climatebiz.com Escrito por Ana Lejtman
