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Gestión de baterías en los nuevos vehículos eléctricos

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BMS modular

La tensión máxima que los CI de CVM necesitan para monitorizar un BMS modular queda definida por la tecnología de celda y el número de celdas conectadas en serie.

Aunque la tensión total puede ser mucho mayor, es conveniente limitar dicha tensión máxima de cada módulo a 60 V (o menos), ya que requiere unos procesos de producción y mantenimiento menos complejos. También supone una ventaja diseñar los módulos utilizando múltiples celdas porque así se contribuye a disminuir el coste por celda y minimizar la cantidad de módulos en un sistema.

Esto supone que, dependiendo del tipo, tamaño, forma y tensión máxima de las celdas y del volumen y del peso de un módulo, el CI de CVM podría estar monitorizando entre seis y veinticuatro celdas en serie. Esto saca a la luz una debilidad del enfoque modular; es una tarea tediosa emplear conexiones cableadas entre cada celda y la PCB de un módulo.

También resulta complicado automatizar este trabajo. Un segundo inconveniente es la necesidad de un diseño mecánico y térmico específico y esfuerzos de cualificación, que conllevan un aumento de los costes, en particular si los volúmenes de producción son relativamente pequeños.

No obstante, una ventaja se encuentra en que el fabricante del coche o tier-1 puede diseñar un tipo de módulo para diferentes diseños de paquete usados en múltiples modelos de vehículo, lo que podría ayudar a conseguir volúmenes eficientes en coste. Los módulos son subsistemas de baja tensión y, una vez ensamblados y testados, una gran parte de sus costes de desarrollo y producción se podría recuperar cuando el paquete de batería se desmonta. (Asumiendo que los módulos han sido desarrollados para usarse sin cambios de hardware en una aplicación de segunda vida, como se muestra más adelante).

La variabilidad relativamente alta en el número de celdas por módulo no representa un gran desafío para la arquitectura interna de los CI de CVM. En la actualidad, el área de silicio dedicada a la interconexión con la celda de batería puede ser pequeña. Se estima que los fabricantes de CI podrían dirigir entre seis y veinticuatro celdas en serie por medio de un nuevo encapsulado de dos dies de silicio diferentes. Los componentes de balance de coste eficiente se montan juntos con el CI de CVM en una PCB estándar y el módulo no necesita contar con un microcontrolador.

Además, las interfaces de comunicación solo se requerirían para cada módulo, al igual que la referencia de tensión de alta precisión y los grandes transistores de baja resistencia para desconectar módulos individuales, por lo que, en general, los costes de la electrónica por celda se pueden mantener bajos. Un módulo inteligente con un microcontrolador embebido y funciones avanzadas, como procesamiento previo de datos, espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) o conexiones inalámbricas, provocaría un aumento moderado del coste por celda.

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