Scooter BMS - explorar los detalles al respecto
El sistema de gestión de baterías (BMS) para scooters puede cortocircuitarse como scooter BMS que es necesario cuando queremos mantener la batería de nuestro scooter en buen estado.
Cuando las baterías no se utilizan correctamente, pueden verse afectadas su capacidad, seguridad, estado de salud y autonomía. Por eso, cuando se utilizan baterías, se necesita un BMS estricto que controle y proteja la batería. Este sistema evita la sobrecarga, la sobredescarga, el sobrecalentamiento, los cortocircuitos, etc., al tiempo que controla de forma inteligente la carga y la descarga. De este modo, se garantiza el pleno aprovechamiento del rendimiento de la batería y se mejora su consistencia.
Breve introducción del BMS para scooters
En la industria, el BMS del scooter también se conoce como el tablero de protección de la batería. Se divide en placas de hardware y placas de software.
Un tablero de hardware se refiere a un tablero de protección sin chips programables, donde las conexiones se realizan según circuitos específicos, y los parámetros del tablero son fijos. Este tipo de tablero de protección suele tener un coste reducido y una funcionalidad sencilla, lo que dificulta el cumplimiento de requisitos lógicos de control especiales.
Por otro lado, la placa de software se basa en la placa de hardware incorporando chips programables. Como resultado, además de las funcionalidades básicas, también puede implementar diversas funciones avanzadas.
Estructura general del BMS del scooter
Circuito de recogida de información y protección de la batería
Front End analógico (AFE): Se utiliza para monitorizar la tensión, la corriente y la temperatura de cada célula de la batería. Al recopilar datos sobre la tensión, corriente y temperatura de la célula, controla el encendido y apagado de los MOSFET de carga o descarga en caso de sobretensión, subtensión, baja temperatura, sobrecorriente o cortocircuito para proteger la batería. El AFE tiene un circuito de equilibrado integrado, y también se puede añadir un circuito de equilibrado externo para ajustar la corriente de equilibrado.
Sección de control MCU
MCU (Unidad Microcontroladora): La MCU es responsable del control y la protección de la carga. Se comunica con el AFE para recibir los datos de tensión, corriente y temperatura. La MCU utiliza estos datos junto con los modelos de carga/descarga de la batería para calcular el SOC (Estado de Carga) y el SOH (Estado de Salud). Informa de los datos anómalos de la batería y controla de forma inteligente el AFE para gestionar los procesos de carga y descarga.
Recorrido de carga y descarga de energía
En el BMS para scooters, "lado alto" y "lado bajo" se refieren a las posiciones de los dispositivos MOSFET (componentes de conmutación utilizados para controlar el flujo de corriente). En comparación con la conducción por el lado alto, la conducción por el lado bajo es más rentable y fácil de implementar. Muchos chips AFE (Analog Front End) modernos integran la conducción por el lado bajo, y la mayoría de los vehículos de dos ruedas del mercado utilizan principalmente la conducción por el lado bajo.
Comunicación y detección
Para que los usuarios puedan controlar en tiempo real el voltaje, la corriente y la temperatura de la batería del vehículo eléctrico, el BMS del scooter integra circuitos de comunicación BT/WiFi. A través de BT/WiFi, la información de la batería se sincroniza en tiempo real con el dispositivo móvil del usuario, lo que le permite mantenerse informado sobre el voltaje, la corriente, la temperatura y otros parámetros clave del pack de baterías de su vehículo eléctrico.
Clasificación del Scooter BMS
Los Scooter BMS se presentan en varios tipos, y la elección específica depende del tipo de batería, el escenario de aplicación y las necesidades concretas del usuario.
En función de la posición del interruptor MOSFET de carga/descarga, existen dos tipos: accionamiento de lado alto y accionamiento de lado bajo. Según las posiciones del FET de carga (CFET) y del FET de descarga (DFET), la arquitectura del BMS del scooter puede clasificarse en cuatro tipos: arquitectura en serie de lado alto, arquitectura en paralelo de lado alto, arquitectura en serie de lado bajo y arquitectura en paralelo de lado bajo.
Introducción al BMS de alta y baja frecuencia en scooters
En el BMS de los scooters, los términos "lado alto" y "lado bajo" se refieren a la colocación de los componentes MOSFET (dispositivos de conmutación utilizados para controlar el flujo de corriente). Esta colocación afecta a la arquitectura y funcionalidad del sistema de gestión de la batería (BMS).
La solución del lado bajo es actualmente un enfoque más maduro y más fácil de implementar, ya que puede ser controlado directamente por el AFE (Analog Front End). La mayoría de los scooters se diseñan con esta solución. Además, hoy en día muchos AFE tienen integradas funciones de accionamiento por el lado bajo.
Sin embargo, la protección del lado bajo tiene un inconveniente. Cuando se apagan los interruptores de carga o descarga, la masa de la batería y la del sistema dejan de estar conectadas. Por tanto, cuando se activa la protección y se apagan los FET de carga/descarga, la batería y el sistema ya no pueden comunicarse directamente. Para mantener la comunicación, hay que recurrir a la comunicación aislada, lo que no sólo aumenta los costes, sino también el consumo de energía. Esto puede ser especialmente problemático durante la protección contra baja tensión, cuando la batería ya tiene poca energía. Por eso, la solución del lado de baja tensión suele utilizarse en productos sensibles a los costes que no requieren una comunicación compleja.
Por el contrario, la protección del lado de alta sigue manteniendo una toma de tierra común entre la batería y el sistema incluso cuando se activa la protección. Esto permite una comunicación continua sin necesidad de comunicación aislada y, al desconectar el terminal positivo de la batería, hace que el sistema sea más seguro en general.
Serie (terminal común) o paralelo (terminales separados)
Para proteger la batería, el cuadro de protección debe ser capaz de desconectar activamente el circuito principal de la batería. Por lo tanto, dentro de la batería, el circuito principal debe pasar por el cuadro de protección. Para controlar tanto la carga como la descarga, el cuadro de protección debe tener dos interruptores que controlen los circuitos de carga y descarga por separado.
En un cuadro de protección de terminal común, estos dos interruptores están conectados en serie en una única línea que conecta con el exterior del pack de baterías, lo que significa que tanto la carga como la descarga pasan por esta línea.
Por el contrario, un cuadro de protección de bornes independiente tiene dos líneas procedentes de la batería, que se conectan al interruptor de carga y al interruptor de descarga antes de salir al exterior de la batería.
La razón de la existencia de cuadros de protección de terminales comunes y separados es reducir costes: normalmente, la corriente de carga de un batería en los scooters es menor que la corriente de descarga. Si ambos interruptores están conectados en serie en una sola línea, entonces ambos interruptores deben estar dimensionados para la corriente mayor. Sin embargo, con terminales separados, como la corriente de carga es menor, se puede utilizar un interruptor más pequeño. Los interruptores a los que se hace referencia aquí son los MOSFET, que constituyen una parte importante del coste de los cuadros de protección de baterías de litio.
Principales funciones del BMS de scooter
Control estatal
El BMS del scooter recoge continuamente varios indicadores de la batería, como el voltaje, la corriente y la temperatura, para evaluar el estado de carga (SOC) y el estado de salud (SOH) actuales. Esta información ayuda a proporcionar a los usuarios estimaciones precisas de la autonomía restante y ayuda a las empresas a realizar actividades de mantenimiento preventivo.
Regulación de la temperatura
Dado que las fluctuaciones de temperatura pueden afectar significativamente a la eficiencia de la batería, el BMS del scooter aplica estrategias precisas de control de la temperatura para mantener unas condiciones de funcionamiento óptimas, prolongando así la vida útil de la batería.
Gestión del equilibrio
Para abordar las posibles diferencias de capacidad entre las células individuales, el BMS del scooter emplea métodos activos o pasivos para ajustar el equilibrio de carga entre las unidades, mejorando el rendimiento general.
Mecanismo de protección contra anomalías
Al detectar problemas como cortocircuitos o situaciones de sobretensión, el BMS del scooter inicia automáticamente protocolos de emergencia, como la limitación de la potencia de salida o la desconexión de las conexiones eléctricas, para evitar daños mayores.
Evolución de la tecnología BMS para scooters
Para maximizar el rendimiento de las baterías de los vehículos eléctricos de dos ruedas, el sistema de gestión de baterías (BMS) debe desempeñar múltiples funciones, desde controlar con precisión la tensión y la corriente hasta lograr el equilibrio entre las celdas individuales de la batería y proporcionar protecciones de seguridad integrales, como la monitorización de la sobrecorriente, la sobretensión y la temperatura. Además, un BMS para scooters eficiente debe ser compatible con varios protocolos de comunicación, disponer de tecnologías avanzadas de gestión térmica y mostrar una excelente escalabilidad.
En el campo de la tecnología de monitorización del estado de las baterías, las soluciones inalámbricas se han convertido en una tendencia irreversible. Los innovadores enfoques inalámbricos no sólo superan con eficacia los problemas de coste y mantenimiento asociados a las soluciones tradicionales de BMS por cable, sino que también mejoran significativamente la puntualidad y la comodidad de la adquisición de datos.
De cara al futuro, la inteligencia será uno de los temas principales en la evolución de los BMS para scooters. Basándose en la optimización de algoritmos y la aplicación de tecnologías de inteligencia artificial, la próxima generación de BMS para scooters inteligentes podrá responder con mayor flexibilidad a los cambios externos y ofrecer servicios personalizados. También admitirá actualizaciones de software remotas (OTA), lo que permitirá a los usuarios disfrutar de las últimas actualizaciones de funciones sin necesidad de visitar un centro de servicio. Además, al integrar herramientas avanzadas de análisis predictivo, los posibles puntos de fallo pueden identificarse con antelación, lo que reduce en gran medida el riesgo de tiempos de inactividad inesperados.
En resumen, las principales exigencias en el campo de la gestión de baterías son la seguridad y la autonomía duradera. Por tanto, a medida que evolucione la tecnología BMS para scooters, también deberá encontrar un equilibrio perfecto entre rentabilidad y fiabilidad.
Conclusión:
Un hardware cada vez más potente sirve de motor innovador para que los vehículos eléctricos de dos ruedas sigan captando cuota de mercado. Las mejoras en la densidad energética de las baterías, las velocidades de carga más rápidas y un batería de larga duración mejorar significativamente la autonomía del vehículo. Este artículo presenta una primera introducción a los sistemas BMS para scooters e invita a profundizar en este tema en ebike bms.
