Un sistema de gestión de baterías es esencialmente el "cerebro" de un paquete de baterías; Mide e informa información crucial para el funcionamiento de la batería y también protege la batería de daños en una amplia gama de condiciones de funcionamiento.
La función más importante que realiza un sistema de gestión de baterías es la protección de las celdas.
Celdas de batería de iones de litio tiene dos problemas de diseño críticos; si las sobrecarga, puede dañarlas y provocar un sobrecalentamiento e incluso una explosión o una llama, por lo que es importante tener un sistema de gestión de la batería que proporcione protección contra sobretensiones.
Las celdas de iones de litio también pueden dañarse si se descargan por debajo de cierto umbral, aproximadamente el 5 por ciento de la capacidad total. Si las células se descargan por debajo de este umbral, su capacidad puede reducirse permanentemente.
Para garantizar que la carga de una batería no supere ni disminuya sus límites, un sistema de gestión de la batería tiene un dispositivo de seguridad llamado protector de iones de litio dedicado.
Cada circuito de protección de batería tiene dos interruptores electrónicos llamados "MOSFET". Los MOSFET son semiconductores que se utilizan para encender o apagar señales electrónicas en un circuito.
Un sistema de gestión de batería suele tener un MOSFET de descarga y un MOSFET de carga.
Si el protector detecta que el voltaje entre las celdas excede un cierto límite, interrumpirá la carga abriendo el chip Charge MOSFET. Una vez que la carga haya bajado a un nivel seguro, el interruptor se cerrará nuevamente.
De manera similar, cuando una celda se drena a un cierto voltaje, el protector cortará la descarga abriendo el MOSFET de descarga.
La segunda función más importante realizada por un sistema de gestión de baterías es la gestión de energía.
Un buen ejemplo de administración de energía es el medidor de energía de la batería de su computadora portátil. La mayoría de las computadoras portátiles de hoy no solo pueden decirle cuánta carga queda en la batería, sino también cuál es su tasa de consumo y cuánto tiempo le queda para usar el dispositivo antes de que la batería necesite recargarse. Entonces, en términos prácticos, la gestión de la energía es muy importante en los dispositivos electrónicos portátiles.
La clave para la gestión de la energía es "contar Coulomb". Por ejemplo, si tienes 5 personas en una habitación y 2 personas se van, te quedas con tres, si entran tres personas más, ahora tienes 6 personas en la sala. Si la sala tiene una capacidad de 10 personas, con 6 personas adentro está 60% lleno. Un sistema de gestión de la batería rastrea esta capacidad. Este estado de carga se comunica al usuario electrónicamente a través de un bus digital llamado SM BUS o mediante una pantalla de estado de carga donde se presiona un botón y una pantalla LED le da una indicación de la carga total en incrementos del 20%.
Los sistemas de gestión de baterías para determinadas aplicaciones como el de este terminal de punto de venta portátil también incluyen un cargador integrado que consta de un dispositivo de control, un inductor (que es un dispositivo de almacenamiento de energía) y un descargador. El dispositivo de control gestiona el algoritmo de carga. Para las celdas de iones de litio, el algoritmo de carga ideal es corriente constante y voltaje constante.
Un paquete de baterías generalmente consta de varias celdas individuales que funcionan juntas en combinación. Idealmente, todas las celdas de un paquete de baterías deben mantenerse en el mismo estado de carga. Si las celdas se desequilibran, las celdas individuales pueden estresarse y provocar una terminación prematura de la carga y una reducción en el ciclo de vida general de la batería. Los equilibradores de celdas del sistema de gestión de baterías, que se muestran aquí, prolongan la vida útil de la batería al evitar que se produzca este desequilibrio de carga en celdas individuales.
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