El diagnóstico de BMS (siglas en inglés del Sistema de Gestión de Batería) es una tarea esencial tanto para talleres como para concesionarios de coches eléctricos. Gracias a ellos, resulta mucho más sencillo evitar un fallo de las baterías y otros problemas de seguridad.

En este artículo se explica en detalle lo que son, qué función tienen y cuáles son sus tipos.

¿Qué es el BMS, qué hace y cómo funciona?

El Battery Management System o BMS está presente en diferentes sistemas de almacenamiento y es habitual en los vehículos eléctricos. Interviene en algunos parámetros del funcionamiento de las baterías, controlando sus procesos de carga y descarga, y también gestiona la información que recopila.

¿Cómo lo hace? Estimando la vida útil de las celdas que conforman las baterías y los ciclos de carga. Para ello, calcula la corriente de entrada y salida de trabajo para funcionar sin degradarse demasiado. Por tanto, con el diagnóstico de BMS se sabe si se han sobrepasado los límites y se ha producido una sobrecarga.

Importancia del BMS en una batería

¿Necesitan todas las baterías un sistema como este? La verdad es que no. Su presencia es importante en las baterías de litio porque, debido a sus características, son más propensas a degradarse con un mal uso.

En la industria se suele optar por baterías de litio gracias a su calidad, fiabilidad y rendimiento. Los BMS se incorporan porque  las baterías de litio son propensas a tener problemas de disipación de energía. En consecuencia, no solo se puede acelerar la degradación de la batería, sino que puede llegar a producirse un incendio o una explosión.

Además de todo lo mencionado, otras de las ventajas de las baterías con BMS son:

• Menor mantenimiento en las baterías.
• Desconexión de la batería en caso de fallo.
• Alerta y monitorización de deficiencias o errores.
• Información fundamental como predicción de fallos, control de voltaje, estado de la carga, temperatura, selección de voltaje ideal, registro de información y requisitos de mantenimiento.

¿Cuál es la función del BMS?

El BMS garantiza y mejora el rendimiento de una batería recargable, y cada una de sus   celdas, siempre dentro de límites seguros. En consecuencia, incrementa su vida útil y, por otro lado, previene posibles fallos por un uso inadecuado. Así, las funciones del BMS se pueden resumir en 5 puntos.

1. Control del estado de la batería

Este sistema electrónico monitoriza diferentes aspectos de la batería en determinadas condiciones operativas. Algunos de ellos son:

• Electricidad. Hace referencia a la corriente que consume la batería, la cual se agota para alimentar el dispositivo.
• Estado de carga. Con el BMS es posible conocer el estado de la batería en un momento concreto. De hecho, la medición indica no solo el estado de carga, sino también la profundidad de descarga.
• Voltaje. Se monitoriza de forma individual el voltaje de cada celda, pero también el total y su mínimo y máximo durante la carga o la descarga.
• Salud. El dispositivo comprueba el estado general de la batería en cualquier instante.
• Temperatura. Si el sistema monitoriza una batería con varias celdas, es posible conocer la temperatura de cada una de ellas. Y detectar su degradación. 

2. Calcula los valores energéticos

En otro orden de cosas, el BMS tiene la capacidad de calcular datos dependiendo de los rangos anteriores. Así, puede indicar:

• El tiempo total de funcionamiento de la batería desde su primer uso.
• La cantidad de energía que ha suministrado en total y el número de ciclos.
• Teniendo en cuenta la última carga, cuál es la cantidad de energía en kWh.
• La carga que almacena la batería y la que proporciona un cargador inteligente.
• Indica cuál es la corriente máxima de carga y descarga teniendo en cuenta cuáles son los valores límite.

3. Comprueba la recuperación de energía

Esto es algo significativo cuando se trata de vehículos eléctricos. En este caso, el BMS redirige la energía que se recupera a la batería. En consecuencia, el vehículo puede recuperar energía mediante el sistema de frenado regenerativo.

¿Cuál es su beneficio? Esta función facilita que la batería ponga en marcha el motor del automóvil durante más tiempo sin necesidad de enchufarlo.

4. Protege la batería

Sin duda, la función principal del BMS es asegurar el correcto funcionamiento de la batería y, para ello, debe proteger su rango de operación recomendada. De este modo, controla parámetros como sobrecorriente, alta temperatura, sobrevoltaje y baja temperatura, y puede detectar fallos a tierra o fugas de corriente.

Asimismo, en caso de alcanzar o superar alguno de estos parámetros, el BMS puede activar una alarma o apagar la batería. Igualmente, puede requerir dispositivos que utilicen baterías para reducir su consumo o mejorar condiciones de funcionamiento mediante el control del ventilador, el aire acondicionado o la calefacción

5. Favorece una buena comunicación

El BMS administra dos tipos de comunicaciones:

• Interna. Aquí la conexión entre los diferentes componentes del dispositivo debe controlar ciertos aspectos: temperatura, carga y descarga del sistema. El propio BMS incorpora un software que opera en función de los máximos y mínimos especificados. Por tanto, se garantiza que la batería se use siempre en un rango operativo seguro.
• Externa. El segundo tipo de comunicación es la comunicación externa, que se da entre el sistema de gestión de batería y el usuario, ya sea el propietario del vehículo o el operador del dispositivo. En este caso, se muestran al usuario los parámetros operativos y valores calculados del BMS. Además, el usuario puede utilizar la interfaz para modificar los parámetros de funcionamiento de la batería y los valores mostrados por el sistema de gestión de batería.

¿Cuántos tipos de BMS se pueden encontrar?

Se pueden distinguir hasta 3 tipos de BMS según su estructura:

1. Centralizado. Solo existe un controlador al que se conectan todas las celdas de la batería.
2. Distribuido. Es un conjunto de BMS individuales para cada celda que se conecta al controlador y a la batería.
3. Modular. Se trata de un conjunto de BMS asignados a un grupo específico de celdas.

Cuando se necesitan muchos conectores y cables, es más probable que haya fallos por roturas de cables o malos contactos. Por otro lado, el BMS se puede mejorar con algoritmos inteligentes para controlar más celdas. Sin embargo, hay una restricción con respecto al número de celdas que se pueden conectar mediante el arnés de cables.

De hecho, hay que tener presente que un aumento de cables conlleva más peso y coste, algo que va en contra de los deseos de los fabricantes, que pretenden limitar estos elementos. Por ello, hay que hablar del wBMS.

¿Qué es el wBMS?

El wBMS es un nuevo sistema de administración de baterías inalámbricas que ofrece una comunicación sin cables entre los monitores de las celdas y el microcontrolador (MCU). De este modo, es posible aumentar el alcance de los vehículos eléctricos y reducir la cantidad de cables y conectores.

Otras de las ventajas de contar con un sistema inalámbrico es que se eliminan los costes del cableado, sus complicaciones y el peso. Además, aumenta el número de celdas que se pueden administrar de manera simultánea.

Cada vez son más los proveedores y fabricantes que implementan esta tecnología, puesto que mejora la flexibilidad de los diseños y su capacidad de fabricación. Además, no se comprometen el alcance ni la precisión durante la vida útil de las celdas de las baterías. De igual manera, se pueden ver en cifras otras ventajas de esta novedad:

• Eliminación del cableado tradicional hasta un 90 %.
• Reducción de hasta un 15 % del volumen en el paquete de baterías.

Por otro lado, la capacidad de reutilización de un wBMS es mayor en aplicaciones secundarias frente a los sistemas de monitorización cableados tradicionales. Es por ello que cuando se reduce la capacidad de los sistemas inalámbricos y no son óptimos para el vehículo, tienen una segunda vida. En este caso, funcionan como una fuente constante de alimentación si se combinan con otras baterías para generar energía limpia. Y lo mejor de todo es que no es necesario llevar a cabo una revisión del sistema de administración ni un rediseño de la batería.

El futuro sin cables

Son muchas las ventajas de la tecnología inalámbrica sobre el BMS convencional, por tanto, no es de extrañar que su implementación siga aumentando. Los datos recopilados indican que el tamaño del mercado de administración de baterías en 2021 a nivel global fue de 6220 millones de dólares. Y parece que para 2030 este rondará los 35 140 millones de dólares.

En definitiva, la transición digital y la incorporación de distintas tecnologías están presentes en el día a día de los negocios. Así, talleres y concesionarios deben dar un paso al frente e incorporar un software de gestión para agilizar las tareas internas, pero también otros con los que realizar un diagnóstico preciso a los vehículos.

En este sentido, existen diversas herramientas de diagnóstico de BMS en el mercado actualmente que permiten identificar y solucionar problemas en el sistema de baterías de los coches eléctricos. Además, suelen ser compatibles con múltiples marcas y modelos de vehículos eléctricos y pueden ayudar en la reparación del 99 % de estos.