Los sistemas estacionarios de almacenamiento de energía en baterías (BESS) presentan múltiples áreas en las que pueden introducirse mejoras tecnológicas, y los sistemas de gestión de baterías podrían estar a punto de experimentar un avance significativo.

Los sistemas estándar de gestión de baterías (BMS) supervisan las celdas de manera pasiva, controlando los voltajes y comparándolos con una curva en un escenario de “mejor estimación” que cumple su función, pero presenta márgenes de error considerables. En las baterías de litio-ferrofosfato (LFP), y en una sociedad que exige mejoras constantes en materia de seguridad contra incendios, este enfoque basado en parámetros básicos podría dejar de ser suficiente para determinar con precisión el estado interno de las celdas.

Para abordar este problema, la industria ha estado trabajando en integrar directamente la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) en los chips de monitoreo de baterías. En términos simples, esto crea una nueva forma de supervisar activamente el estado de las celdas.

Una de las primeras empresas en llegar al mercado es Texas Instruments (TI), con un dispositivo que lleva un nombre que solo podría entusiasmar a un ingeniero electrónico: BQ79826Z-Q1. Este nuevo chip incorpora EIS y también ofrece un monitor completo de 26 canales, otra primicia. Como resultado, los diseñadores de sistemas que utilicen el nuevo chip en sus BESS pueden trasladar el diagnóstico electroquímico desde un sistema pasivo al propio silicio y aplicar algoritmos para comprender mejor el estado de las celdas.

ESS News habló con Henrik Mannesson, gerente general de Infraestructura de Red y Distribución de Energía de TI, sobre cómo la integración del hardware afecta al diseño de los sistemas, el enfoque de software necesario y la forma en que esto modifica tanto la seguridad contra incendios como la economía del almacenamiento de energía a escala de red.

La tecnología que resuelve la curva plana de las LFP

La tecnología LFP se ha convertido en la química dominante para el almacenamiento estacionario debido a su vida útil en ciclos y su perfil de seguridad, pero su principal desventaja es una curva de voltaje extremadamente plana en la zona media del estado de carga. Lo mismo ocurre en los vehículos eléctricos, un mercado al que TI también se dirige, aunque aquí el foco está puesto en el almacenamiento estacionario.

“La curva de voltaje de las baterías LFP es plana en la región intermedia”, afirmó Mannesson. “Al medir en esta región, es difícil determinar a partir de una lectura estándar de voltaje si un voltaje ligeramente inferior se debe al envejecimiento permanente de la celda o simplemente a un estado de carga temporal. Los sistemas estándar dependen de algoritmos de conteo de ciclos para estimar el estado de salud, en lugar de utilizar modelos exactos”.

La EIS aborda este problema mediante la inyección en la celda de una corriente o un voltaje alterno de perturbación para medir su impedancia interna de corriente alterna en múltiples frecuencias. “Al crear un modelo eléctrico exacto de cada celda, podemos separar el estado de carga de la degradación química permanente, como el recubrimiento de litio o los cambios químicos”, explicó Mannesson.

Dado que las curvas de impedancia son sensibles al ruido externo, el equipo de Mannesson trabaja con ingenieros en las configuraciones físicas. “El cableado, los conectores y la resistencia interna afectan a la medición”, explicó. “Para garantizar una configuración limpia, proporcionamos diseños de referencia, módulos de evaluación e interfaces gráficas de usuario. Queremos asegurarnos de que los clientes dispongan de datos precisos antes de realizar pruebas térmicas y de degradación que duran varias semanas”.

La integración del motor EIS en un único chip, una tarea nada sencilla, proporciona entonces una “fuente de hardware” que transmite directamente lo que TI considera curvas de impedancia más limpias. Al proporcionar este flujo directo de datos sin procesar a nivel químico, el chip elimina la necesidad de voluminosos equipos de diagnóstico adicionales. En el ámbito del software, esto modifica las reglas del juego: los desarrolladores pueden optar por ejecutar sus propios algoritmos propietarios directamente sobre los datos sin procesar, lo que potencialmente permite prescindir por completo de licencias de software especializado de diagnóstico de terceros.

26 canales y financiabilidad

Las baterías a escala de red están evolucionando desde módulos de 52 celdas hacia arquitecturas de 104 celdas. El BQ79826Z-Q1 supervisa hasta 26 celdas conectadas en serie, ocho más que los monitores de la competencia.

En un módulo de 104 celdas, los ingenieros pueden cubrir todo el paquete con cuatro de los nuevos chips de TI, lo que reduce al mínimo la lista de materiales, el espacio ocupado en la placa y el costo por canal.

Esta simplicidad estructural, junto con otras características de cumplimiento normativo, representa un avance en la mejora de la seguridad y de la financiabilidad.

“Estos grandes sistemas son financiados por fondos de pensiones y fondos de infraestructura que buscan retornos seguros”, afirmó Mannesson. “Proporcionar directamente datos fiables sobre fuga térmica y envejecimiento mejora la financiabilidad de los proyectos”.

Mannesson confirmó que TI está suministrando actualmente muestras de silicio de preproducción del nuevo chip y señaló que se espera que la producción a gran escala comience antes de finales de 2026.

Aunque la integración completa depende de los clientes, los primeros sistemas comerciales de almacenamiento de energía que utilicen el chip podrían comenzar a comercializarse ya en 2027.