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Diseño de baterías y BMS en NCPOWER

25 de julio de 2023

Las baterías de litio han revolucionado la industria de los vehículos eléctricos, brindando una fuente de energía potente y eficiente. Sin embargo, para maximizar su rendimiento y durabilidad, es fundamental contar con un sistema de gestión de baterías o BMS eficaz. 

En NCPOWER, líderes en el desarrollo de baterías de litio para vehículos eléctricos, el diseño y la implementación del BMS son aspectos fundamentales en nuestro enfoque hacia la excelencia.

Diseño de la batería

Cuando hablamos de la batería de un automóvil eléctrico, en realidad nos referimos a un conjunto de muchas celdas de batería conectadas entre sí. Estas celdas se agrupan en módulos de batería, y luego estos módulos se conectan a un “battery pack” o lo que comúnmente llamamos «la batería».

Esta estructura en celdas, módulos y battery packs permite alcanzar la capacidad y energía necesarias para el funcionamiento del vehículo eléctrico. Además, facilita su fabricación, instalación, inspección y mantenimiento. Cada fabricante puede tener su propio diseño y utilizar diferentes compuestos químicos en las celdas de la batería, pero en general, todas son baterías de litio, que es la tecnología más avanzada actualmente disponible.

Las baterías de litio son sensibles a cambios de temperatura, sobrecargas o descargas excesivas. Para maximizar su vida útil, es crucial monitorear y controlar cuidadosamente estas condiciones. También es importante evitar fugas de temperatura, que pueden ocurrir si se carga o descarga la batería demasiado rápido. Para garantizar un funcionamiento seguro y óptimo, es necesario mantener la batería dentro de lo que se conoce como el «Área de operación segura».

Esto implica mantener la temperatura de la batería entre -5 y 45 °C, el voltaje entre 2 y 4 voltios, y la corriente entre 0 y 1 amperio. Es fundamental realizar un monitoreo cuidadoso para asegurarse de que la batería se encuentre siempre dentro de esta área segura de funcionamiento.

Cada una de estas etapas de construcción requiere un meticuloso proceso de calidad para garantizar un rendimiento óptimo y una larga vida útil de la batería. En NCPOWER, nos enorgullece utilizar tecnologías de vanguardia y seguir estrictos estándares de fabricación en cada paso del proceso.

Nota: Área de operación segura en la fabricación de baterías de litio en NCPOWER

El BMS y su diseño

El corazón de un sistema de batería eficiente y seguro radica en el BMS. Este sistema se compone de varios componentes esenciales, entre los que se incluyen:

  • El circuito integrado de monitoreo de la batería (BMIC)
  • El controlador de administración de celda (CMC)
  • El controlador de administración de batería (BMC)

El BMIC es responsable de monitorear las celdas individuales de la batería y debe ser capaz de informar rápidamente al CMC sobre cualquier situación desfavorable. La velocidad de comunicación entre el BMIC, el CMC y el BMC es crucial, ya que permite una respuesta inmediata para corregir cualquier problema, como sobrecalentamiento de una celda. La precisión de las mediciones y la capacidad de respuesta a condiciones adversas dependen en gran medida de la frecuencia de comunicación entre estos componentes.

Sin embargo, diseñar una red de comunicación efectiva en un automóvil eléctrico puede ser un desafío debido al ruido eléctrico presente. Es necesario establecer una comunicación confiable y precisa entre el BMIC, el CMC y el BMC para garantizar un monitoreo y control eficientes.

Además de estos componentes, el BMS también incluye circuitos de balanceo de carga para garantizar que todas las celdas trabajen de manera equilibrada y eviten problemas. El balanceo de carga es esencial para prevenir situaciones desfavorables. El BMS se esfuerza por evitar que ocurran problemas, pero si es necesario, tomará medidas correctivas.

Dependiendo de la complejidad del automóvil eléctrico, pueden agregarse varios microcontroladores inteligentes para monitorear y controlar tareas específicas. Es importante que el BMS tenga la capacidad de monitorear tanto la batería como su propio funcionamiento, y distinguir entre alarmas reales y falsas.

En NCPOWER, nos esforzamos por implementar estrategias de equilibrio de carga eficientes y confiables buscando siempre alcanzar el equilibrio óptimo entre eficiencia, costo y confiabilidad.

En el campo del BMS, la investigación y el desarrollo continúan avanzando constantemente. La determinación precisa del estado de carga y salud de la batería sigue siendo un desafío debido a la complejidad y variabilidad de los factores involucrados. Desde NCPOWER  para abordar esta complejidad, utilizamos lo que llamamos el Data Center o control remoto de las baterías NCPOWER, a través de modelos computacionales y algoritmos sofisticados estimamos, monitorizamos y predecimos con precisión las cantidades óptimas en el balanceo de celdas.

Conclusión

En conclusión, el BMS desempeña un papel crucial en el rendimiento y la seguridad de las baterías de litio en los vehículos eléctricos. Su capacidad para controlar la carga y descarga, determinar el estado de carga y salud de la batería, equilibrar la carga entre las celdas y registrar y comunicar datos es fundamental para un funcionamiento óptimo. 

En NCPOWER, nos enorgullece liderar el camino hacia un futuro más sostenible y eficiente en la industria de los vehículos eléctricos a través de nuestros diseños innovadores de baterías y BMS.

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