Balanceo de batería
El equilibrio de la batería y la redistribución de la batería se refieren a técnicas que mejoran la capacidad disponible de un paquete de baterías con múltiples celdas (generalmente en serie) y aumentan la longevidad de cada celda. [1] Un equilibrador de batería o un regulador de batería es un dispositivo eléctrico en un paquete de batería que realiza el equilibrio de la batería. [2] Los equilibradores se encuentran a menudo en paquetes de baterías de iones de litio para computadoras portátiles y vehículos eléctricos. etc
Las celdas individuales en un paquete de baterías naturalmente tienen capacidades algo diferentes y, por lo tanto, en el transcurso de los ciclos de carga y descarga, pueden estar en un estado de carga (SOC) diferente. Las variaciones en la capacidad se deben a variaciones en la fabricación, variaciones en el ensamblaje (p. ej., celdas de una serie de producción mezcladas con otras), envejecimiento de las celdas, impurezas o exposición ambiental (p. ej., algunas celdas pueden estar sujetas a calor adicional de fuentes cercanas como motores, componentes electrónicos, etc.). , etc.) y puede verse exacerbado por el efecto acumulativo de las cargas parásitas, como los circuitos de monitoreo de celdas que a menudo se encuentran en un sistema de administración de baterías (BMS).
Equilibrar un paquete de celdas múltiples ayuda a maximizar la capacidad y la vida útil del paquete al trabajar para mantener un estado de carga equivalente de cada celda, en la medida de lo posible dadas sus diferentes capacidades, en el rango más amplio posible. El equilibrado solo es necesario para paquetes que contienen más de una celda en serie. Las celdas paralelas se equilibrarán naturalmente ya que están directamente conectadas entre sí, pero los grupos de celdas cableadas en paralelo, conectadas en serie (cableado en serie paralelo) deben equilibrarse entre grupos de celdas.
Para evitar condiciones indeseables y, a menudo, inseguras, el sistema de gestión de la batería debe controlar el estado de las celdas individuales para conocer las características operativas, como la temperatura, el voltaje y, a veces, la corriente consumida, aunque esta última a menudo solo se mide por paquete en lugar de por celda. tal vez con protección de disparo único a nivel de celda contra corriente anormalmente alta (como en un cortocircuito u otra condición de falla).
En condiciones normales de funcionamiento, la descarga debe detenerse cuando una celda se queda sin carga por primera vez, aunque otras celdas aún puedan tener una carga significativa. Asimismo, la carga debe detenerse cuando cualquier celda alcanza su voltaje de carga máximo seguro. El no hacerlo puede causar daños permanentes a las celdas o, en casos extremos, puede hacer que las celdas cambien de polaridad, provocar gasificación interna, fuga térmica u otras fallas catastróficas. Si las celdas no están equilibradas, de modo que los cortes alto y bajo estén al menos alineados con el estado de la celda de menor capacidad, la energía que se puede tomar y devolver a la batería será limitada.
Las celdas de las baterías recargables de iones de litio son bastante más sensibles a la sobrecarga, el sobrecalentamiento, los niveles de carga inadecuados durante el almacenamiento y otras formas de maltrato que las baterías químicas más utilizadas (por ejemplo, NiMH). La razón es que las distintas químicas de las baterías de litio son susceptibles al daño químico (p. ej., ensuciamiento del cátodo, ruptura molecular, etc.) por sobrevoltajes muy leves (es decir, milivoltios) durante la carga, o por más corriente de carga de la que la química interna puede tolerar. este punto en su ciclo de carga/descarga, y así sucesivamente. El calor acelera estas reacciones químicas no deseadas, pero hasta ahora ineludibles, y el sobrecalentamiento durante la carga amplifica esos efectos.
