Sistema de gestión de baterías (BMS)

Desarrollar sistemas de gestión de baterías con Simulink

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

  • Monitorizan el voltaje de la celda y la temperatura
  • Estiman el estado de carga y el estado de salud
  • Limitan la entrada y salida de energía para la protección térmica y de sobrecarga
  • Controlan el perfil de carga
  • Balancean el estado de carga de las celdas individuales
  • Aíslan la batería de la carga cuando es necesario

Las capacidades de simulación y modelización de Simulink® permiten el desarrollo de 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 la batería mediante:

  • La modelización de paquetes de baterías utilizando redes eléctricas cuya topología refleja la del sistema real y se escala con el número de celdas
  • La parametrización de elementos de circuitos equivalentes utilizando datos de prueba para una representación precisa de la química de la celda
  • El diseño del circuito de electrónica de potencia que conecta el paquete con los controles
  • El desarrollo de algoritmos de control de lazo cerrado para la detección de fallos
  • El diseño de observadores de estado para la estimación online del estado de carga y del estado de salud

Usando Simulink, los ingenieros pueden ejercitar el sistema de gestión de la batería en un rango de condiciones de operación y de fallo antes de hacer las pruebas de hardware. Pueden también generar código C a partir de los modelos de Simulink para implementar algoritmos de control para la creación rápida de prototipos de sistemas o microcontroladores. Simulink genera código a partir de los modelos de batería y de componentes electrónicos, lo que le permite realizar una simulación en tiempo real para las pruebas de hardware-in-the-loop (HIL) y validar su BMS antes de la implementación del hardware.

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