Diferencia entre monitor y sistema de gestión de batería
Sin sistemas de gestión de baterías, las baterías de iones de litio realmente no serían capaces de ser la tecnología de almacenamiento de energía de hoy y del futuro. Sin embargo, donde los sistemas de gestión de baterías fallan es cuando realmente ocurre una falla en la batería de iones de litio. Si las celdas se monitorean, equilibran y tratan adecuadamente como fueron diseñadas para ser tratadas, no debería ocurrir una falla en la batería. Sin embargo, un monitoreo adicional del sistema de batería más allá de la interrogación eléctrica y las mediciones de temperatura puede proporcionar información adicional sobre el estado del sistema de batería.
Las baterías de iones de litio se utilizan en todo el mundo. Proporcionan almacenamiento de energía de alta capacidad con la capacidad de liberar energía de forma controlada. Esto los ha hecho populares para su uso en electrónica portátil y vehículos eléctricos; sin embargo, se están convirtiendo en una opción cada vez más popular para muchas otras aplicaciones y ahora es común encontrar bastidores de baterías de iones de litio en centros de llamadas, centros de datos y muchas más aplicaciones que requieren una batería de respaldo.
Sin embargo, pueden suponer un riesgo para la seguridad ya que contienen electrolitos inflamables y, si se dañan o se cargan incorrectamente, pueden provocar explosiones e incendios. Por lo tanto, se realizan constantemente investigaciones no solo para prolongar la vida útil, aumentar la densidad de energía, reducir costos y aumentar la velocidad de carga, sino también para mejorar la seguridad. Los desarrolladores también están buscando formas de utilizar electrolitos no inflamables para aumentar aún más la seguridad.
Todos los componentes de las baterías de iones de litio ya cuentan con mecanismos de seguridad para intentar mitigar las fallas de la batería. Sin embargo, todavía es posible que las baterías fallen. Por tanto, es fundamental que las baterías de iones de litio se gestionen y monitoricen correctamente.
Sistema de gestión de batería (BMS)
La función de un sistema de gestión de baterías es mantener todas las celdas de las baterías de iones de litio dentro de su ventana operativa precisa, incluida la gestión de muchas funciones diferentes, como corriente, temperatura y voltaje.
Una batería de iones de litio típica tendrá varias celdas en configuraciones en serie y en paralelo. Esto significa que se cargan o descargan al mismo tiempo. Si bien los fabricantes de baterías hacen todo lo posible para fabricar celdas idénticas, las celdas aún pueden envejecer de manera diferente o heredar pequeñas diferencias.
Una de las funciones principales del sistema de gestión de baterías es garantizar que las celdas estén correctamente equilibradas. Si las celdas no están equilibradas adecuadamente al principio o al final de un ciclo de carga/descarga, entrarán en rangos fuera de su ventana de voltaje operativo, lo que reducirá el rendimiento de la batería y hará que la falla de la batería sea mucho más probable.
Las celdas de iones de litio también tienen límites máximos de corriente de carga y descarga, así como ventanas de temperatura específicas. El sistema de gestión de baterías puede proteger las baterías de corrientes que superen los límites de corriente especificados y controlar de cerca las temperaturas de cada celda individual.
Sistema de monitoreo de batería
A pesar de los mejores esfuerzos de los sistemas de gestión de baterías, las baterías de iones de litio aún pueden fallar. Aquí es donde el monitoreo adicional del sistema de batería, más allá de la interrogación eléctrica y las mediciones de temperatura, puede proporcionar información adicional sobre el estado del sistema de batería.
Uno de los mayores peligros de una falla de la batería es la inflamabilidad del electrolito, lo que puede hacer que una celda expulse gases inflamables durante la falla. Cuando una batería alcanza la inestabilidad térmica, genera su propio calor y oxígeno. Esto es suficiente para provocar por sí solo un incendio catastrófico. Sin embargo, cuando una falla de una sola batería causa la falla de una batería adyacente, el evento de falla puede extenderse a todas las celdas del paquete e incluso alcanzar los módulos adyacentes.
Los sistemas de monitoreo de baterías monitorean los conjuntos de baterías para agregar una capa adicional de protección. Los sistemas de monitoreo de baterías de última generación pueden proporcionar detección de gases de escape para una detección muy temprana de fallas en las baterías, lo que permite eliminar cualquier amenaza potencial antes de que se causen daños. Estos también se pueden integrar con otros sistemas para proporcionar detección de humo, detección de calor y detección de llamas.
Monitor de batería vs. Sistema de gestión de batería (BMS)
Las baterías de litio tienen un sistema de gestión de batería (BMS) integrado que ayuda a optimizar su rendimiento y protegerlas del funcionamiento fuera de condiciones seguras. El BMS es el centro de control de las baterías individuales de un sistema, no del sistema en su conjunto.
La función principal del BMS es evitar la sobrecarga y la sobredescarga, que pueden dañar la batería y acortar su vida útil. El BMS también calcula la carga restante, monitorea la temperatura de la batería, vigila la salud y seguridad de la batería verificando si hay conexiones sueltas y cortocircuitos internos, y equilibra la carga en todas las celdas de la batería.
Si se detectan condiciones inseguras, el BMS apaga la batería para proteger las celdas de iones de litio y al usuario. Un BMS recopila gran parte de la misma información que un monitor de batería. Sin embargo, en lugar de mostrar la información al usuario, el BMS la utiliza para optimizar el rendimiento y el estado de cada batería.
Por qué necesitas un monitor de batería
El BMS recopila datos y los utiliza para optimizar cada batería individual. Por otro lado, el monitor de batería recopila información y la muestra para que sepa cómo optimizar el rendimiento de todo su sistema de batería.
Una de las funciones más básicas de un monitor de batería es mostrar la carga restante del sistema de batería. En las baterías de plomo-ácido, el voltaje de la batería cae significativamente durante el uso. Esta caída de voltaje generalmente da alguna indicación de que las baterías se están agotando. Por ejemplo, las luces pueden atenuarse cuando las baterías se están agotando.
Por el contrario, las baterías de litio no experimentan una caída de voltaje significativa cuando se descargan. Sin un monitor de batería, no hay ninguna advertencia de que las baterías se están agotando hasta que se agotan y el BMS las apaga.