Los sistemas de gesti\u00f3n de bater\u00edas (BMS) son la piedra angular de la seguridad de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos modernos y del almacenamiento de energ\u00eda. Controlan los voltajes de las celdas, regulan la carga y descarga, equilibran las cargas de las celdas y protegen los paquetes para que no funcionen fuera de los rangos de temperatura seguros. Para la mayor parte de la industria, el sistema de gesti\u00f3n de bater\u00edas es el guardi\u00e1n de la bater\u00eda, la \u00faltima l\u00ednea de defensa contra fallos catastr\u00f3ficos.<\/p>\n
Sin embargo, cada vez hay m\u00e1s pruebas de que el BMS convencional, a pesar de su sofisticaci\u00f3n, tiene puntos ciegos cr\u00edticos. No puede detectar los primeros signos de fuga t\u00e9rmica, detectar la humedad que se acumula en el interior de una bater\u00eda o registrar la carga de choque que absorbe una bater\u00eda en caso de colisi\u00f3n.<\/p>\n
Estas son las lagunas que, en condiciones reales, permiten que los incendios de bater\u00edas no se detecten hasta que ya son desastrosos, y que dejan a ingenieros, operadores de flotas y aseguradoras sin los datos que necesitan para tomar decisiones informadas sobre el estado de las bater\u00edas. Entender en qu\u00e9 se quedan cortos los sistemas convencionales de gesti\u00f3n de bater\u00edas y lo que hace falta para subsanar esas deficiencias es esencial para cualquiera que se dedique al dise\u00f1o o la explotaci\u00f3n de bater\u00edas de iones de litio en la actualidad.<\/p>\n
Un sistema de gesti\u00f3n de bater\u00edas es un sistema de control electr\u00f3nico integrado en una bater\u00eda. Sus funciones principales consisten en medir y notificar la tensi\u00f3n y la temperatura de las celdas, evitar que se sobrecarguen o sobredescarguen, equilibrar el estado de carga de cada celda y proporcionar una estimaci\u00f3n general del estado de carga (SoC) y del estado de salud (SoH) al veh\u00edculo o sistema anfitri\u00f3n.<\/p>\n
En un veh\u00edculo el\u00e9ctrico moderno, el sistema de gesti\u00f3n de la bater\u00eda se comunica a trav\u00e9s de un bus CAN, transmitiendo datos al controlador de la cadena cinem\u00e1tica del veh\u00edculo y, en muchos casos, a sistemas telem\u00e1ticos en la nube. Se trata de una tecnolog\u00eda madura y bien entendida. La mayor\u00eda de los marcos reguladores de la seguridad de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos dan por sentado el sistema de gesti\u00f3n de la bater\u00eda.<\/p>\n
El problema no es que los sistemas de gesti\u00f3n de bater\u00edas est\u00e9n mal dise\u00f1ados. El problema es que se dise\u00f1aron en torno a un conjunto relativamente limitado de par\u00e1metros medibles de tensi\u00f3n y temperatura. Lamentablemente, el voltaje y la temperatura por s\u00ed solos no cuentan la historia completa de lo que est\u00e1 sucediendo en el interior de una bater\u00eda.<\/p>\n
La mayor\u00eda de las arquitecturas de sistemas de gesti\u00f3n de bater\u00edas colocan sensores de temperatura a intervalos a lo largo del pack, normalmente un sensor por m\u00f3dulo, o incluso uno por cada varias celdas. Esto significa que una c\u00e9lula an\u00f3mala situada entre dos puntos de sensor puede experimentar un aumento significativo de la temperatura antes de que ninguna medici\u00f3n lo capte. En un m\u00f3dulo de iones de litio densamente empaquetado, la distancia entre una c\u00e9lula defectuosa y el sensor de temperatura m\u00e1s cercano puede ser suficiente para que un evento t\u00e9rmico se desarrolle sin ser detectado.<\/p>\n
Detectar la degradaci\u00f3n temprana de las c\u00e9lulas mediante mediciones de tensi\u00f3n es intr\u00ednsecamente dif\u00edcil en las configuraciones de c\u00e9lulas en paralelo. Cuando una c\u00e9lula de un grupo en paralelo empieza a fallar, el resto de c\u00e9lulas apuntalan la tensi\u00f3n terminal del grupo en su conjunto, enmascarando la anomal\u00eda. Para cuando una desviaci\u00f3n de la tensi\u00f3n se hace visible en el sistema de gesti\u00f3n de la bater\u00eda, la c\u00e9lula que falla puede encontrarse ya en un avanzado estado de degradaci\u00f3n. El sistema de gesti\u00f3n de bater\u00edas, en efecto, puede ser enga\u00f1ado por la propia arquitectura del pack que est\u00e1 protegiendo.<\/p>\n
Una de las limitaciones m\u00e1s importantes de los sistemas convencionales de gesti\u00f3n de bater\u00edas es que no disponen de medios para detectar los gases que emiten las celdas de la bater\u00eda cuando empiezan a desgasificarse. El desprendimiento de gases de las celdas es el primer signo observable de embalamiento t\u00e9rmico. En los minutos previos a que una c\u00e9lula alcance las temperaturas que desencadenan un incendio o una explosi\u00f3n, libera compuestos org\u00e1nicos vol\u00e1tiles (COV) y, en algunos casos de fallo, hidr\u00f3geno. Estos gases se pueden medir y distinguir. Un sistema convencional de gesti\u00f3n de bater\u00edas no puede medirlos.<\/p>\n
Pruebas independientes realizadas por Sandia National Laboratories demostraron que la detecci\u00f3n de COV puede proporcionar m\u00e1s de siete minutos de advertencia antes de que se produzca el desbordamiento t\u00e9rmico, una ventana que los sensores de temperatura por s\u00ed solos simplemente no pueden ofrecer.<\/em><\/p>\n Esa ventana de siete minutos importa enormemente. Es la diferencia entre una parada controlada del sistema, una evacuaci\u00f3n segura del veh\u00edculo o el aislamiento de un circuito y un incendio que no se puede detener. El Reglamento T\u00e9cnico Global sobre Seguridad de los Veh\u00edculos El\u00e9ctricos (GTR20) aborda espec\u00edficamente la necesidad de sistemas de alerta temprana que permitan la evacuaci\u00f3n segura de los ocupantes. Un sistema de gesti\u00f3n de la bater\u00eda basado \u00fanicamente en la temperatura no puede cumplir ese requisito de forma fiable.<\/p>\n La entrada de agua es una grave amenaza para la longevidad y la seguridad de las bater\u00edas. La humedad en el interior de un pack compromete el aislamiento de las celdas, favorece la corrosi\u00f3n y aumenta el riesgo de cortocircuitos. En las bater\u00edas refrigeradas por l\u00edquido, puede formarse condensaci\u00f3n en los componentes internos cuando la temperatura del refrigerante desciende por debajo del punto de roc\u00edo del aire en el interior de la carcasa, una situaci\u00f3n especialmente probable durante los arranques en fr\u00edo o despu\u00e9s de ciclos de refrigeraci\u00f3n agresivos. Los sistemas convencionales de gesti\u00f3n de bater\u00edas carecen de medios para detectar la humedad o hacer un seguimiento del punto de roc\u00edo, por lo que este modo de fallo queda totalmente desatendido.<\/p>\n Cuando un veh\u00edculo el\u00e9ctrico se ve implicado en una colisi\u00f3n, la integridad mec\u00e1nica del pack de bater\u00edas queda inmediatamente en entredicho. Los sistemas actuales de gesti\u00f3n de bater\u00edas no registran las cargas de choque que ha sufrido el paquete. Los ingenieros encargados de evaluar el estado de la bater\u00eda tras el incidente deben basarse en la inspecci\u00f3n visual y, si est\u00e1n disponibles, en los datos de telemetr\u00eda del veh\u00edculo, ninguno de los cuales proporciona una imagen fiable de si la estructura interna del pack se ha visto comprometida. Sin esos datos, las opciones son limitadas: desechar el pack o aceptar un riesgo desconocido.<\/p>\n Consideradas individualmente, cada una de estas limitaciones de los sistemas de gesti\u00f3n de bater\u00edas representa una laguna de supervisi\u00f3n. En conjunto, representan una vulnerabilidad sist\u00e9mica en la arquitectura de seguridad de las bater\u00edas de iones de litio, que tiene consecuencias reales para los fabricantes de veh\u00edculos el\u00e9ctricos, los operadores de flotas, los integradores de bater\u00edas de segunda vida y los usuarios finales.<\/p>\n Los atropellos t\u00e9rmicos en veh\u00edculos el\u00e9ctricos reciben una atenci\u00f3n medi\u00e1tica desproporcionada en relaci\u00f3n con su frecuencia estad\u00edstica. Pero el impacto de esa atenci\u00f3n en la adopci\u00f3n de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos es mensurable. Cada incendio de bater\u00edas de gran repercusi\u00f3n refuerza el escepticismo p\u00fablico sobre la seguridad de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos. La capacidad de la industria para demostrar que los eventos t\u00e9rmicos son detectables antes de que se conviertan en catastr\u00f3ficos y que existen los datos para responder adecuadamente no es una mera cuesti\u00f3n t\u00e9cnica. Es una cuesti\u00f3n comercial y de reputaci\u00f3n.<\/p>\n Para el creciente mercado de las bater\u00edas de segunda vida, las lagunas son igualmente importantes. Una bater\u00eda de VE destinada a ser reutilizada en un sistema estacionario de almacenamiento de energ\u00eda lleva consigo un historial desconocido. Sin un registro detallado de los golpes que ha sufrido, las condiciones de humedad en las que ha operado y los eventos t\u00e9rmicos (por peque\u00f1os que sean) que haya experimentado, el perfil de riesgo de esa bater\u00eda es en gran medida una conjetura. Esto genera dudas en toda la cadena de suministro y limita la viabilidad econ\u00f3mica de los modelos de bater\u00edas circulares.<\/p>\n El sensor Cell Guard de Metis Engineering se desarroll\u00f3 espec\u00edficamente para abordar los puntos ciegos de supervisi\u00f3n que los sistemas convencionales de gesti\u00f3n de bater\u00edas dejan al descubierto. En lugar de sustituir al sistema de gesti\u00f3n de bater\u00edas, Cell Guard opera junto a \u00e9l proporcionando una capa complementaria de datos ambientales y f\u00edsicos que las mediciones de tensi\u00f3n y temperatura por s\u00ed solas no pueden ofrecer.<\/p>\n Cell Guard es un sensor compacto basado en CAN dise\u00f1ado para instalarse cerca del puerto de ventilaci\u00f3n de una bater\u00eda o de un armario de almacenamiento de energ\u00eda. Desde esa posici\u00f3n, supervisa continuamente los compuestos org\u00e1nicos vol\u00e1tiles (COV), la presi\u00f3n absoluta, la temperatura del aire, la humedad relativa, el punto de roc\u00edo y, en su configuraci\u00f3n ampliada, la concentraci\u00f3n de hidr\u00f3geno. Un aceler\u00f3metro opcional de tres ejes a\u00f1ade la capacidad de registrar cargas de choque de hasta 24 G, incluida la magnitud y duraci\u00f3n de cualquier impacto.<\/p>\n Cada uno de estos par\u00e1metros aborda directamente una carencia espec\u00edfica del sistema convencional de gesti\u00f3n de bater\u00edas. La detecci\u00f3n de compuestos org\u00e1nicos vol\u00e1tiles (COV) avisa lo antes posible de la ventilaci\u00f3n de las celdas, activando una alerta cuando todav\u00eda se puede evitar el embalamiento t\u00e9rmico. La supervisi\u00f3n de la humedad y el punto de roc\u00edo se\u00f1ala la entrada de humedad y el riesgo de condensaci\u00f3n al que se enfrentan las bater\u00edas refrigeradas por l\u00edquido. Los datos de golpes proporcionan un registro verificable de las tensiones mec\u00e1nicas que ha sufrido el pack, una informaci\u00f3n muy valiosa para la evaluaci\u00f3n posterior al incidente, la reventa de la bater\u00eda y las decisiones de reutilizaci\u00f3n.<\/p>\n Cell Guard detect\u00f3 un evento de fuga t\u00e9rmica en menos de 60 segundos en pruebas independientes y proporcion\u00f3 datos de advertencia procesables m\u00e1s de siete minutos antes que las tecnolog\u00edas de sensores de la competencia que utilizan \u00fanicamente la detecci\u00f3n de hidr\u00f3geno.<\/em><\/p>\n Esta validaci\u00f3n independiente, llevada a cabo por Sandia National Laboratories y publicada en el Journal of the Electrochemical Society, confirma lo que Metis Engineering dise\u00f1\u00f3 Cell Guard para demostrar, que la detecci\u00f3n de COV es un m\u00e9todo de alerta temprana significativamente m\u00e1s eficaz que la detecci\u00f3n de hidr\u00f3geno, precisamente porque los COV se emiten durante la fase de ventilaci\u00f3n de la c\u00e9lula antes de la generaci\u00f3n de hidr\u00f3geno, y mucho antes de que las temperaturas alcancen el umbral para un fallo desastroso.<\/p>\n Cell Guard tambi\u00e9n est\u00e1 dise\u00f1ado para una integraci\u00f3n pr\u00e1ctica. Su velocidad y direcci\u00f3n de bus CAN configurables, su conector Molex Nano-Fit y su formato compacto permiten instalarlo en nuevos paquetes de bater\u00edas o adaptarlo a arquitecturas existentes sin alterar el dise\u00f1o del paquete ni el flujo de aire. Funciona en un modo de supervisi\u00f3n de bajo consumo, transmitiendo en CAN s\u00f3lo cuando se supera un umbral preestablecido, lo que minimiza el consumo parasitario y garantiza que las alertas se generen sin demora cuando son importantes.<\/p>\n Los casos de uso de Cell Guard abarcan todo el ciclo de vida de la bater\u00eda, desde la primera instalaci\u00f3n hasta la segunda vida \u00fatil. En veh\u00edculos el\u00e9ctricos como turismos, autobuses comerciales, aeronaves eVTOL, embarcaciones y plataformas de micromovilidad, Cell Guard proporciona la capacidad de alerta temprana que permite la evacuaci\u00f3n segura y el apagado controlado del sistema antes de que se produzca el desbordamiento t\u00e9rmico.<\/p>\n En los sistemas estacionarios de almacenamiento de energ\u00eda, ya sea a escala de red, comercial o residencial, Cell Guard proporciona una supervisi\u00f3n ambiental continua en instalaciones de temperatura variable, donde las consecuencias de la acumulaci\u00f3n de humedad o gas no detectados son igualmente graves.<\/p>\n Para el mercado de bater\u00edas de segunda vida, los datos del aceler\u00f3metro y los registros medioambientales que Cell Guard acumula a lo largo de la vida operativa de una bater\u00eda son directamente relevantes para el concepto emergente de pasaporte de bater\u00eda, un registro trazable y verificable del estado de la bater\u00eda que sustenta decisiones seguras de reutilizaci\u00f3n y reventa. Allye Energy, que integra bater\u00edas de veh\u00edculos el\u00e9ctricos reutilizadas en sistemas de almacenamiento de energ\u00eda a escala de red, ha desplegado Cell Guard con aceler\u00f3metro precisamente para dar respuesta a este requisito.<\/p>\n Cell Guard ha sido probado y certificado seg\u00fan las normas ISO de automoci\u00f3n, incluidas ISO7637-2, ISO16750-2 e ISO16750-4, y se ensambla en el Reino Unido en condiciones de calidad certificadas por ISO9001. Actualmente se utiliza en aplicaciones ASIL B en una serie de programas de fabricantes de equipos originales y de primer nivel.<\/p>\n Los sistemas de gesti\u00f3n de bater\u00edas son una parte indispensable de la arquitectura de seguridad de los VE y los SEE. Sin embargo, la suposici\u00f3n de que un sistema de gesti\u00f3n de bater\u00edas por s\u00ed solo es suficiente para proteger un paquete de bater\u00edas de iones de litio de todos los modos de fallo previsibles ya no es sostenible, no teniendo en cuenta lo que sabemos acerca de c\u00f3mo progresa el desbordamiento t\u00e9rmico, c\u00f3mo se desarrollan los da\u00f1os por humedad y c\u00f3mo se acumula la tensi\u00f3n mec\u00e1nica a lo largo de la vida \u00fatil de una bater\u00eda.<\/p>\n Cell Guard no sustituye al sistema de gesti\u00f3n de bater\u00edas. Es la capa complementaria que colma las lagunas que los sistemas de gesti\u00f3n de bater\u00edas no pueden cubrir, proporcionando a ingenieros, operadores de flotas e integradores de sistemas los datos que necesitan para detectar antes los problemas, responder m\u00e1s r\u00e1pidamente y tomar decisiones mejor informadas sobre el estado de las bater\u00edas desde su fabricaci\u00f3n hasta el final de su vida \u00fatil.<\/p>\n Para las empresas que dise\u00f1an o explotan sistemas de bater\u00edas de iones de litio, la cuesti\u00f3n ya no es si es necesaria una supervisi\u00f3n adicional. La cuesti\u00f3n es qu\u00e9 par\u00e1metros vigilar y c\u00f3mo integrar esa capacidad de la forma m\u00e1s eficaz en la arquitectura de un sistema existente. Cell Guard responde a ambas preguntas.<\/p>\n M\u00e1s informaci\u00f3n<\/strong><\/p>\n Para obtener m\u00e1s informaci\u00f3n sobre Cell Guard o solicitar una muestra del producto, visite Cell Guard - Metis Engineering<\/a> o p\u00f3ngase en contacto con el equipo de ingenier\u00eda de Metis en info@metisengineering.com<\/a><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Battery management systems (BMS) are the cornerstone of modern electric vehicle and energy storage safety. They monitor cell voltages, regulate charging and discharging, balance cell […]<\/p>\n","protected":false},"author":21,"featured_media":3908,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[226],"tags":[],"class_list":["post-3906","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-reference"],"acf":[],"yoast_head":"\nSin control de humedad<\/strong><\/h1>\n
Sin grabaci\u00f3n de impactos ni golpes<\/strong><\/h1>\n
Los riesgos que crean estas lagunas<\/strong><\/h2>\n
Cerrar las brechas: El papel de la guardia celular<\/strong><\/h2>\n
Aplicaciones a lo largo del ciclo de vida de la bater\u00eda<\/strong><\/h2>\n
Una imagen m\u00e1s completa del estado de las bater\u00edas<\/strong><\/h2>\n