Diseño de un BMS para vehículos eléctricos basado en baterías de litio utilizando el software Matlab.

Abstract

El presente trabajo tiene como objetivo diseñar y simular un Sistema de Gestión de Baterías (BMS) aplicado a un banco de baterías de ion-litio para vehículo eléctrico, con el fin de que se estime el Estado de Carga (SOC del inglés State of Charge), se supervisen los parámetros eléctricos y se garantice la operación segura y confiable del sistema de almacenamiento energético.

La metodología se fundamentó en una revisión bibliográfica de tecnologías de gestión de baterías y en la definición de los parámetros eléctricos del banco, seguido del modelado matemático mediante el circuito equivalente de Thévenin y la implementación del algoritmo Filtro de Kalman Extendido (EKF) para la estimación del SOC. Posteriormente, se desarrolló la simulación en MATLAB/Simulink integrando el control de carga y descarga tipo corriente constante–voltaje constante (CC-CV), y se evaluaron distintos escenarios de operación: descarga total, media carga, carga completa y desbalance de celdas.

Los resultados de la simulación permitieron evaluar el desempeño del estimador, evidenciando que el EKF mantuvo una diferencia reducida entre el SOC real simulado y el SOC calculado, incluso bajo la presencia de variaciones en corriente y tensión propias de los escenarios definidos. Este comportamiento indica que el algoritmo gestionó adecuadamente el efecto del ruido numérico y la incertidumbre del modelo. Además, el BMS respondió adecuadamente ante condiciones críticas de sobrecarga y desbalance, activando mecanismos de alarma que puede contribuir a preservar la integridad del sistema.

Finalmente, el modelo desarrollado es una herramienta útil para el análisis del comportamiento dinámico de bancos de baterías. Los resultados obtenidos forman un soporte técnico para la implementación física de sistemas BMS en aplicaciones de movilidad eléctrica.