BMS y BALANCEADORES para baterías LiFePo4

Llega la hora de entender bien lo que son los BMS y balanceadores para proseguir con el montaje de nuestras baterías LiFePo4 (si no has leído nuestro artículo BATERÍAS LIFEPO4 para camper y autocaravana, te recomendamos que le eches un vistazo antes de seguir leyendo).

En este artículo te contamos todo lo necesario para que no te queden dudas sobre las diferencias entre un BMS y balanceador, los diferentes tipos que hay en el mercado, como instalarlos, como configurar un BMS y un largo etcétera.

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TIENDA CAMPER

guia bms y balanceadores para baterías lifepo4
Guía de BMS y BALANCEADORES para baterías LiFePo4.

¿Qué es un BMS?

A grandes rasgos podemos decir que un BMS es como un “interruptor” que se encarga de cortar la carga/descarga hacia las celdas cuando estas están por debajo o por arriba de una tensión de seguridad configurada. Es decir, nos protege ante sobretensiones o cualquier irregularidad en nuestra batería LiFePo4.

bms con módulo bluetooth para celdas lifepo4
BMS Smart con módulo bluetooth.

El BMS también se encarga de monitorizar la tensión de cada celda, voltaje total, corriente de entrada/salida, temperatura de la batería y otros parámetros muy interesantes. Todo ello lo podemos ver y configurar en nuestro móvil (a través del bluethoot) o de un PC.

monitorización bms aplicación móvil
Monitorización de las celdas a través de BMS.

Por último la BMS también tiene un sistema de balanceo. Como hemos visto en el artículo BATERÍAS LIFEPO4 para furgonetas y autocaravanas, por su construcción, las celdas tienen diferente resistencia interna, lo que hace que la carga y descarga sea más o menos rápida. Al estar descompensadas, cuando todo el conjunto se está descargando, una de las celdas llegará antes a la tensión de seguridad (configurada en el BMS) por lo que este cortará la descarga. Durante la carga ocurrirá lo mismo, en cuanto una celda llegue a la carga máxima, el BMS dejará de suministrar energía a las celdas quedando las tensiones descompensadas.

Este sistema de balanceo de los BMS deja mucho que desear. En BMS compactos suele ser de 30mA y 300mA, mientras que en BMS profesionales no supera los 2A. Esta ecualización entre celdas puede llegar a hacerse eterna e incluso puede que nunca se lleguen a estabilizar.

Aquí podemos ver unas gráficas que hicimos tanto en carga como en descarga para comprobar como balancea nuestra BMS. Hay que decir que estos teses los hicimos con una batería LiFePo4 de una capacidad de 14Ah cuya carga/descarga contínua fue de 2A. Con capacidades y cargas mayores pueden agravarse los problemas.

gráfica descarga contínua sin balanceador

En la descarga de la batería se puede apreciar que el máximo desequilibrio entre celdas es de 0,5 voltios. También observamos que la celda 1 y 4 se descompensan bastante.

gráfica carga contínua sin balanceador

Aquí podemos ver el mismo ejemplo, pero durante la carga de la batería. El desequilibrio máximo entre celdas es de 0,21 voltios. En este caso es la celda 1 la que se está desigualando de las demás.

Podemos resumir que las funciones principales del BMS es proteger y monitorizar las celdas de nuestra batería LiFePo4.

¿Qué es un Balanceador?

Pues la única misión del balanceador es hacer lo que al BMS no se le da tan bien: equilibrar el voltaje de todas las celdas. Estos balanceadores suelen ser activos, es decir, transfieren energía de las celdas más cargadas a las que tienen menos carga. Su rendimiento es mucho mejor que el balanceo de las BMS en solitario.

Veamos las mismas pruebas realizadas de cargar y descargar nuestra batería LiFePo4 de 14Ah, pero esta vez con un balanceador.

gráfica descarga contínua con balanceador

La descarga con balanceador vemos que ha mejorado considerablemente. El desequilibrio entre celdas ha bajado a 0,15 V frente a los 0,5 V sin balanceador. Además, las tensiones de las celdas 2 y 3 se han nivelado bastante con las de la 1 y 4.

gráfica carga contínua con balanceador

En este último ejemplo podemos observar que durante la carga la tensión máxima entre celdas ha sido de 0,19 voltios. Es muy parecida a la gráfica sin balanceador, pero si te fijas, las tensiones de cada celda han ido más parejas.

Con estas gráficas hemos demostrado que las celdas se equilibran más rápido usando balanceadores que BMS, y que a nuestro parecer, es mucho mejor instalarnos en nuestras baterías LiFePo4.

Hay que tener en cuenta que un balanceador NUNCA puede sustituir a un BMS, ya que estos no protegen de sobretensiones ni irregularidades en el funcionamiento. Es recomendable dotar a nuestra batería de un balanceador, pero no indispensable.

🔎 TIPOS de BMS en el mercado

En el mercado existen muchos tipos de BMS con características comunes entre ellas. A la hora de elegir nuestra BMS lo más importante es identificar sus tres características principales: activas o pasivas, Smart o No Smart y tecnología Mosfets o relés.

No te pierdas nuestra TIENDA y accede a nuestra sección de BMS para LIFEPO4 donde descubrirás gran cantidad de modelos.

BMS para BATERÍAS LIFEPO4

 
» BMS activos y pasivos

Según el sistema de balanceo encontramos dos tipos de BMS: activos y pasivos.

Los BMS pasivos realizan un equilibrado “quemando” la energía sobrante de las celdas más cargadas.

Por el contrario, los BMS activos transfieren energía entre celdas, quitando a las más cargadas y cediéndoselas a las más descargadas.

 
» BMS Smart y No Smart

Las Smart o BMS inteligentes son aquellas que podemos configurar sus parámetros nosotros mismo. Con las BMS Smart también podemos monitorizar el estado de las celdas en nuestros teléfonos móviles (a través de una App y conectándonos mediante bluetooth) o en un PC conectándonos a través de un puerto RS485.

Las BMS No Smart vienen configuradas desde fábrica y no podemos modificar sus parámetros. Tampoco es posible conectarnos a la BMS para monitorizar la batería de LiFePo4.

monitorización de la bms celdas lifepo4
Monitorización de una BSM Smart a través de móvil.

 
» BMS con Mosfets o Relés

Aquí entramos en una característica de fabricación de los BMS, donde tenemos los basados en la tecnología Mosfets o basados en relés.

Para que nos hagamos una idea, los Mosfets son unos “interruptores” electrónicos controlados por la BMS. Esta los abre y cierra dependiendo de los parámetros configurados. Dentro de esta tecnología encontramos las BMS Smart y las No Smart.

Estas BMS tienen como ventaja su precio, ya que son bastante económicas. Por el contrario, tienen la desventaja de que no son modulares, y si algún elemento de la BMS se avería, deberemos sustituirla por completo. Las marcas más populares son ANT, DALY y JK.

Las BMS basadas en relés son parecidas a las Mosfets, solo que los relés son los que ejecutan las “órdenes” configuradas en la BMS. Estos relés pueden comandar inversores, reguladores o contactores de potencia. Dentro de esta tecnología solo encontramos las BSM Smart.

Otra característica de estas BMS es que pueden ser modulares o compactas (como las de Mosfets). La ventaja de que sea modular es que todos los elementos de mando y control (controladora principal, módulos de medición, relés, shunt…) son independientes, pudiendo elegir si montarlos o prescindir de ellos. Si en un futuro ampliamos nuestro banco de baterías no hará falta adquirir una nueva BMS, tan solo deberemos adquirir o cambiar los “módulos” que nos hagan falta. Otra de las ventajas es que si un componente se estropea tan solo debemos cambiarlo por uno nuevo (sin tener que sustituir la BMS por completo).

Como desventaja diremos, que al ser BMS más profesionales, su precio se ve encarecido. Para nuestra instalación de baterías en furgonetas o autocaravanas podemos prescindir de estas BMS, ya que están más orientadas a instalaciones en viviendas o grandes superficies.

 
» BMS puerto común o puerto separado

Otra característica de los BMS es que pueden ser de puerto común (common port) o puerto separado (separate port).

Los BMS de puerto común admiten o demandan energía por un mismo puerto, es decir, por el mismo cable entra y sale la corriente de la batería (B-/C-).

conexión bms puerto común

En cambio, los BMS de puerto separado tienen un puerto (B-/C-) de carga y otro puerto (B-/P-) para la descarga.

conexión bms puerto separado

Para nuestra instalación en la furgoneta o autocaravana, lo más sencillo es usar un BMS de puerto común, ya que su cableado es idéntico al de una batería de plomo/AGM/Gel.

📚 BMS ANT, DALY y JK (diferencias)

Estos tres modelos de BMS son los más reconocidos del mercado. Veamos un poco las diferencias entre ellos.

ANT es un compacto BMS ideal para nuestras baterías 4s donde el consumo de la instalación no demande picos de más de 120A. Además, el precio es muy asumible por una BMS Smart con función bluetooth. Existen modelos que llegan hasta 32s, por lo que es una buena opción a tener en cuenta para nuestras instalaciones. Estas BMS tienen el sistema de balanceo pasivo.

bms-balanceadores-baterías-lifepo4

ANT BMS 4S – 60A a 120A

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Cuando nuestra instalación requiera de corrientes superiores a 120A nuestra BMS preferida es DALY. Tenemos versiones desde los 30A hasta los 500A y configuraciones de 4s a 32s. El precio es aceptable para la calidad tan alta que nos aporta. Como ocurre con las ANT BMS, las DALY también son de balanceo pasivo.

DALY BMS – 30A a 500A

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Llegamos al modelo JK, unas BMS muy conocidas por tener el sistema de balanceo activo pudiendo llegar hasta los 2A. En el mercado encontramos versiones que llegan hasta los 200A de intensidad y configuraciones hasta 24s.

JK BMS – 150A con balanceo 1-2A

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¿Qué BMS instalar en mi batería LiFePo4 (camper)?

En resumidas cuentas, para una batería LiFePo4 de uso camper la BMS que nosotros recomendamos es una BMS Smart con balanceo pasivo (y tecnología Mosfet).

BMS para BATERÍAS LIFEPO4

A partir de aquí, para elegir nuestra BMS debemos tener claro dos puntos importantes: el número de celdas y su configuración, y el consumo de nuestra instalación.

Como ya hemos visto en el artículo BATERÍAS LIFEPO4 para furgonetas y autocaravanas, las celdas LiFePo4 se pueden configurar de diferentes formas: 4s, 8s, 2p4s, etc. En nuestro caso, para una instalación en una furgoneta camper o autocaravana de 12V, dispondremos 4 celdas en serie. Por lo que nuestra BMS deberá ser 4s.

En una instalación de 24V, pondremos 8 celdas en serie. La BMS elegida será 8s.

Teniendo este punto aclarado nos toca elegir la corriente de nuestra BMS. Esta intensidad NO depende de la capacidad de la batería, error común que cometemos, sino del máximo consumo de nuestra instalación eléctrica.

Lo primero que tenemos que hacer es averiguar el consumo total de nuestros consumibles. Pongamos un ejemplo:

  • Iluminación: 5 leds de 5W = 25W
  • Bomba agua (grifo): 10W
  • Nevera: 90W
  • Calefacción: 65W
  • Inversor: 300W
  • Otros elementos: 50W
  • POTENCIA TOTAL = 540W
  • CORRIENTE TOTAL = P/V = 540W/12V = 45A

Teniendo ya el consumo total de nuestra instalación (45A) debemos elegir una BMS de una corriente algo superior. Así que en este ejemplo adquiriremos una BMS 4s de 60A.

Hay que tener en cuenta que la BMS está sobredimensionada, ya que es muy difícil tener todos los aparatos electrónicos consumiendo a la vez. Pero podría darse el caso, es por ello que hay que tomar como referencia la potencia total de todos los consumibles.

🛠 ACCESORIOS para BMS

Muchas de las BMS traen consigo accesorios que debemos adquirir para poder conectarnos con el móvil, a través del PC o diversas opciones más. Es por ello que debemos informarnos qué complementos puede traer nuestra BMS para hacer el pedido y que no nos falte nada cuando recibamos nuestro “juguete”. Algunos de estos accesorios son:

  • Módulo bluetooth.
  • Módulo RS458, RS232.
  • Pantalla LCD.
  • Pulsador de encendido.
  • Cables.
  • Etc.

¿Qué BALANCEADOR instalar en mi batería LiFePo4?

Como hemos visto anteriormente, instalar un balanceador en nuestro banco LiFePo4 no es imprescindible pero sí recomendable. Esto nos ayudará a equilibrar más rápidamente las celdas de la batería y, por consiguiente, aprovechar mejor la energía de esta.

En nuestra TIENDA encontrarás una gran variedad de modelos de BALANCEADORES para LIFEPO4.

BALANCEADORES para BATERÍAS LIFEPO4

A la hora de elegir nuestro balanceador tan solo debemos tener en cuenta la configuración de nuestras celdas. Como hemos visto anteriormente son 4 celdas en serie, por lo que el balanceador deberá ser 4s.

En el mercado tenemos unos balanceadores de bajo coste de los cuales se habla muy bien y son una buena alternativa para nuestra instalación.

bms-balanceadores-baterías-lifepo4

Balanceador 3S-24S / 5A

Desde 20€

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Si queremos un balanceador más completo podemos adquirir los de la marca JK. Pueden llegar hasta una corriente de balanceo de 10A y monitorizan el estado de las celdas a través del móvil o Pc. Pero para nuestra batería camper es suficiente con los balanceadores que os recomendamos arriba.

⚙ Cómo CONFIGURAR nuestra BMS

Aunque nuestra BMS Smart tiene gran cantidad de parámetros configurables, hay algunos de ellos que son los más importantes para que nuestra batería LiFePo4 funcione correctamente.

Queremos hacer hincapié en que los valores que vamos a comentar en estos puntos son meramente orientativos. Cada instalación es un mundo y deberás ver que parámetros son los que mejor te funcionan.

» Tensiones de corte en la BMS

Como ya hemos visto en el artículo BATERÍAS LIFEPO4 para furgonetas y autocaravanas, los fabricantes nos informan que la tensión mínima de las celdas LiFePo4 es de 2,5V y la tensión máxima es de 3,65V. Esto significa que una celda que tenga 2,5V estará sin carga (SOC del 0%) y con 3,65V tendrá una carga del 100%. Los fabricantes también nos indican que NUNCA deberemos rebasar estos valores ni por debajo ni por encima.

En nuestra BMS podemos configurar las tensiones de corte para que no cargue/descarga más de la cuenta, pero tampoco es bueno poner los valores límite que nos da el fabricante (2,5V y 3,65V). Es por ello que unos valores que se recomiendan para que la BMS realice el corte de carga/descarga, y que nuestras celdas no sufran, serían 2,8V en subtensión y 3,55V en sobretensión.

configurar bms protecciones voltaje
Configuración tensiones de conexión y desconexión.

Por otra parte, es aconsejable programar tanto los aparatos que nos meten carga a la batería (regulador solar, Booster, cargador DC/DC, cargador 220V/12V…) como los que le demandan energía (inversor, consumibles…) para que corten la carga/descarga antes de que lo haga la BMS. Así nuestra BMS tendrá la función de sistema de seguridad en nuestra instalación.

Pongamos como ejemplo que queremos que nuestra batería no se descargue más del 80% de su capacidad (un valor que nos puede dar el fabricante y que alarga la vida de la batería). Configuraremos nuestros cargadores para que corten, durante la carga, al 95% del SOC, es decir a un voltaje en celda de 3,38V (13,52V en la batería). Los consumibles los programaremos para que corten en la descarga al 15% del SOC, que será cuando las celdas tengan 3,15V (12,60V en la batería). Ahora ya podemos configurar nuestra BMS para que corte a los valores anteriormente indicados (2,8V y 3,55V respectivamente).

En resumen, tendríamos estos valores programados:

  • Protección BMS sobrecarga: 3,55V (celda) – 14,20V (batería).
  • Desactivación aparatos de carga: 3,38V (celda) – 13,52V (batería).
  • Desactivación aparatos de consumo: 3,15V (celda) – 12,60V (batería).
  • Protección BMS descarga: 2,80V (celda) – 11,20V (batería).
Las baterías LiFePo4 se degradan mucho más en descarga que en carga. Es por ello que no se recomienda bajar más del 15%-10% de SOC. Nuestra recomendación es que la batería se cargue/descargue entre el 95% y el 15% de SOC (un total de 80% DOC).

» Sobrecorriente de carga/descarga

Como ya vimos, los fabricantes nos dan un C Rate máximo y otro recomendable. Lo ideal es ajustar en la BMS una corriente máxima de seguridad para que corte. Recomendamos poner un valor entre el C Rate máximo y el recomendable.

Si nuestra batería es de 100Ah y tiene un C Rate máximo de 1C (100Ah) y un el recomendable es de 0.5C (50Ah), nosotros ajustaríamos la sobrecorriente de carga/descarga en 80Ah.

especificaciones corriente recomendada máxima baterías lifepo4
Corriente máxima y recomendada por el fabricante en celdas LiFePo4.
configurar bms protecciones corriente
Configuración de sobrecorrientes en la BMS.
Aunque ajustemos en la BMS un valor de sobrecorriente de 80Ah, no quiere decir que carguemos/descarguemos nuestra batería con esa intensidad. Es un valor de protección. La tasa de energía vendrá dada tanto por los cargadores instalados como por los consumibles. Hacemos hincapié en calcular correctamente el cableado usado, así como los fusibles de protección.

» Temperatura de carga

Las baterías LiFePo4 no se pueden cargar por debajo de 0ºC. Es por ello que debemos configurar nuestra BMS para que corte durante la carga a 0ºC y la restablezca a 1ºC. En descargas el rango de las temperaturas de trabajo aumenta considerablemente.

especificaciones baterias lipefo4 temperatura
Temperaturas de carga/descarga recomendada por fabricantes en celdas LiFePo4.
configurar bms protecciones temperatura
Configuración de temperaturas de seguridad en la BMS.

» Ajustes generales

Por último, en la BMS deberemos ajustar unos parámetros generales que sirven para que esta realice diferentes cálculos y nos visualice correctamente la capacidad, tiempos de carga y descarga, etc.

Algunos de estos parámetros son:

  • Número de celdas
  • Capacidad (Ah)
  • Voltaje máximo de la celda: 3,65 V
  • Voltaje mínimo de la celda: 2,5 V
configurar bms ajustes generales

También debemos indicar el voltaje de las celdas para una determinada capacidad expresada en %. Para guiarnos en estos valores te dejamos a una tabla que hemos elaborado gracias a diferentes pruebas realizadas.

tabla voltajes capacidad celdas lifepo4

📱 Programas para MONITORIZAR la BMS

Para poder visualizar y configurar nuestra BMS existen varios programas para móvil que nos serán de mucha ayuda. Veamos cuáles son tanto para sistema Android como para Iphone:

» App para Android

» App para Iphone

🛒 ¿DÓNDE COMPRAR nuestras BMS y Balanceadores para baterías LiFePo4?

Como ocurre con las celdas y baterías LiFePo4, actualmente la mejor opción para comprar los BMS y balanceadores es en china, usando la página de AliExpress. Aquí encontraremos gran cantidad de modelos a muy buen precio.

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