Optimización de módulos de gestión de batería (BMS)para vehículos convertidos a eléctricos en ciudades de altura

Abstract

La conversión de vehículos de combustión interna a eléctricos (retrofit) representa una alternativa sostenible y de menor costo para la transición hacia la movilidad eléctrica; sin embargo, los sistemas de gestión de baterías (BMS) empleados no están diseñados para las condiciones particulares de las ciudades de altura, donde la menor densidad del aire y las bajas temperaturas afectan el desempeño del pack de baterías. El presente trabajo tuvo como objetivo proponer estrategias para el funcionamiento eficiente del módulo de gestión de baterías de vehículos convertidos a eléctricos en ciudades de altura, tomando como caso de estudio la ciudad de Ibarra (2225 msnm). Para ello se desarrolló en MATLAB/Simulink un modelo electro-térmico de un pack de baterías LiFePO4 en configuración 34S1P (108 V – 100 Ah) y su respectivo BMS, con capas de protección por sobrecorriente, temperatura, estado de carga (SOC), estado de salud (SOH) y balanceo de celdas, al que se incorporaron módulos de gestión térmica activa: derrateo de corriente dependiente de la temperatura, calefacción y refrigeración con control por histéresis. Se simuló el perfil de ascenso y descenso bajo tres condiciones ambientales (nivel del mar, e Ibarra a 5 °C y 25 °C), comparando el comportamiento del pack con y sin gestión térmica. Los resultados evidenciaron que la temperatura ambiente, y no la altitud por sí misma, es el factor determinante en la caída de voltaje y la reducción del SOC disponible, y que las estrategias de gestión térmica propuestas revierten dicho deterioro en condiciones frías sin necesidad de sobredimensionar el pack. Se concluye que la personalización de un BMS mediante la parametrización local de sus umbrales de protección y gestión térmica constituye una solución viable y de bajo costo para garantizar la seguridad, autonomía y vida útil de las baterías en vehículos convertidos que operan en ciudades de altura.