Sistemas de gestión de baterías (BMS)

Los paquetes de baterías de iones de litio son los sistemas de almacenamiento de energía predominantes en aeronaves, vehículos eléctricos, dispositivos portátiles y otros equipos que requieren una fuente de alimentación fiable, con elevada densidad de energía y bajo peso. El sistema de gestión de baterías (BMS, por sus siglas en inglés) es responsable del funcionamiento seguro, el rendimiento y la duración de las baterías en diversas condiciones de carga y descarga y ambientales. Al diseñar un sistema BMS, los ingenieros desarrollan un control de realimentación y supervisión que:

• Monitoriza la tensión y la temperatura de las celdas
• Estima el estado de carga y el estado de salud
• Limita la entrada y salida de potencia para conseguir protección térmica y contra sobrecargas
• Controla el perfil de carga
• Equilibra el estado de carga de cada celda
• Aísla el paquete de baterías de la carga en caso necesario

Las capacidades de modelado y simulación de Simulink^® permiten el desarrollo de sistemas BMS, incluida la formulación y parametrización de circuitos equivalentes de una sola celda, el diseño de circuitos electrónicos, la lógica de control, la generación automática de código y la verificación y validación. Con Simulink, los ingenieros pueden diseñar y simular los sistemas de gestión de baterías haciendo lo siguiente:

• Modelando paquetes de baterías mediante redes eléctricas cuya topología refleja la del sistema real y escala conforme al número de celdas
• Parametrizando los elementos de los circuitos equivalentes mediante datos de pruebas para obtener una representación precisa de la química de las celdas
• Diseñando el circuito de electrónica de potencia que conecta el paquete con los controles
• Desarrollando algoritmos de control de lazo cerrado para la lógica de supervisión y detección de fallos
• Diseñando observadores de estado para la estimación online del estado de carga y el estado de salud

Usando Simulink, los ingenieros pueden ensayar con el sistema de gestión de baterías en una serie de condiciones de funcionamiento y fallo antes de realizar las pruebas físicas. Puede generar código C desde los modelos de Simulink para implementar sus algoritmos de control para el prototipado rápido de sistemas o microcontroladores. Simulink genera código a partir de los modelos de baterías y componentes eléctricos, lo que le permite realizar simulación en tiempo real para pruebas de tipo hardware-in-the-loop (HIL) con objeto de validar su sistema BMS antes de proceder a la implementación en hardware.

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