SoC — State of Charge
El State of Charge (SoC) indica el nivel de carga actual de una celda o pack de baterías como porcentaje de la capacidad nominal. SoC 100 % significa completamente cargado, 0 % completamente descargado. El BMS calcula el SoC típicamente mediante conteo de culombios (integración corriente-tiempo), corregido en puntos de tensión en reposo. Con LiFePO4 esto es exigente porque la curva de descarga es casi plana en amplios intervalos.
SoH — State of Health
El State of Health (SoH) describe el estado de envejecimiento de una batería relativo a su estado nuevo. Se deriva de la capacidad residual medida y de la mayor resistencia interna. Un SoH del 80 % es el umbral de fin de vida (EOL) estándar del sector — el pack entrega entonces solo cuatro quintos de su capacidad original. El SoH es la base para la planificación de mantenimiento orientado al estado y las previsiones de vida útil restante.
DoD — Depth of Discharge
La Depth of Discharge (DoD) indica qué fracción de la capacidad nominal se extrae en un ciclo. Una DoD del 80 % significa que la batería se descarga del 100 % al 20 % SoC. Los valores de DoD más profundos reducen la vida de ciclo significativamente, mientras que las profundidades de descarga más superficiales la prolongan considerablemente. En la práctica AGV a menudo se elige una DoD del 70–80 % como compromiso entre aprovechamiento de capacidad y vida útil.
Tasa C (C-Rate)
La tasa C normaliza la corriente de carga o descarga respecto a la capacidad nominal de la batería. Para un pack de 100 Ah, 1C equivale a 100 A; 2C equivale a 200 A. Las tasas C más altas generan más calor y estresan más las celdas, reduciendo la vida útil. Para aplicaciones de carga y descarga continua la tasa C recomendada es típicamente 0,5C a 1C; los picos de corta duración pueden ser significativamente más altos según la tecnología de celda.
BMS — Sistema de gestión de baterías
El sistema de gestión de baterías (BMS) es la electrónica de protección y monitorización dentro del pack de baterías. Mide tensiones de celdas, corrientes y temperaturas, balancea desequilibrios entre celdas, limita la corriente de carga y descarga, y protege contra sobre- y subtensión así como cortocircuito. En el funcionamiento industrial el BMS comunica mediante buses de campo como CAN-Bus o SMBus con el controlador superior de la máquina y suministra SoC, SoH y códigos de fallo en tiempo real.
LiFePO4 — Litio hierro fosfato
LiFePO4 (litio hierro fosfato, LFP) es una química de celda de iones de litio con especialmente alta estabilidad térmica y larga vida de ciclo. La tensión nominal es aproximadamente 3,2 V por celda, la ventana de tensión admisible alrededor de 2,5 V a 3,65 V. Las celdas LFP tienen menor densidad de energía que Li-NMC, pero son significativamente más estables térmicamente y son la elección preferida para aplicaciones con muchos ciclos completos — como AGV, FTS o almacenamiento estacionario.
Li-NMC — Litio níquel manganeso cobalto
Li-NMC (óxido de litio níquel manganeso cobalto) es una química de celda de iones de litio con alta densidad de energía gravimétrica y volumétrica. La tensión nominal es aproximadamente 3,6–3,7 V por celda, la ventana de tensión alrededor de 3,0 V a 4,2 V. Li-NMC es adecuado para aplicaciones críticas en peso o espacio, pero tiene menor estabilidad térmica que LFP y exige mayores requisitos de gestión térmica del pack.
LTO — Titanato de litio
LTO (titanato de litio) es una química de celda de iones de litio en la que el material del ánodo consiste en titanato de litio en lugar de grafito. Las celdas LTO se caracterizan por una capacidad de carga extremadamente rápida (5C–10C son típicas), muy alta vida de ciclo y excelente rendimiento en frío. Sin embargo, la densidad de energía es significativamente menor que para LFP o Li-NMC, lo que limita LTO a aplicaciones con los mayores requisitos de carga rápida y vida útil.
Balanceo de celdas
El balanceo de celdas es la medida del BMS para compensar las diferencias de tensión entre las celdas conectadas en serie. En el balanceo pasivo la celda más alta se descarga a través de una resistencia hasta que las demás la alcanzan. En el balanceo activo la carga se redistribuye desde la celda más llena a la más vacía — menos pérdidas, pero circuitería más compleja. Sin balanceo las celdas se alejan aún más con cada ciclo, reduciendo progresivamente la capacidad total del pack.
UN 38.3
UN 38.3 es la norma de prueba de transporte de la ONU para celdas y baterías de litio. Exige una serie de pruebas — incluyendo simulación de altitud, ciclos térmicos, vibración, choque, cortocircuito externo y sobrecarga — antes de que las baterías de litio puedan transportarse como mercancías peligrosas por vía aérea, marítima o terrestre. El fabricante debe proporcionar un resumen de pruebas; sin él el transporte no está permitido.
IEC 62619
IEC 62619 es la norma internacional de seguridad para celdas y baterías de litio recargables en aplicaciones industriales. Define requisitos de seguridad para diseño, fabricación y pruebas, y es un documento clave para la conformidad CE de baterías industriales. La norma complementa las pruebas específicas de producto de UN 38.3 con requisitos sistémicos de seguridad para BMS, protección de celdas y resistencia al abuso.
Marcado CE
El marcado CE indica que un producto cumple con las directivas europeas aplicables. Para packs de baterías industriales son relevantes según la aplicación la Directiva de Baja Tensión (LVD, 2014/35/UE), la Directiva EMC (2014/30/UE) y, cuando se integran en maquinaria, la Directiva de Maquinaria (2006/42/CE). La declaración de conformidad la conserva el fabricante; sin ella el producto no puede comercializarse en el EEE.
Grado de protección IP (IEC 60529)
El grado de protección IP (Ingress Protection) según IEC 60529 clasifica la protección de una carcasa contra cuerpos sólidos extraños y agua. El primer dígito describe la protección contra partículas sólidas (0–6), el segundo la protección contra humedad (0–9K). IP54 significa protección contra polvo y agua salpicada; IP67 significa estanquidad al polvo y protección contra inmersión temporal. Para AGV y vehículos industriales en almacenes húmedos o al aire libre se requiere frecuentemente IP65 o superior.
Vida de ciclo
La vida de ciclo indica cuántos ciclos completos de carga-descarga puede soportar una batería a una DoD y condiciones definidas antes de que su capacidad caiga al 80 % del valor nuevo (criterio EOL). Las celdas LFP alcanzan varios miles de ciclos en condiciones favorables; Li-NMC típicamente algunos cientos a más de mil. Las altas temperaturas, los valores profundos de DoD y las tasas C altas acortan la vida útil.
Densidad de energía
La densidad de energía describe la energía almacenable relativa a la masa (gravimétrica, Wh/kg) o el volumen (volumétrica, Wh/L). Li-NMC alcanza valores gravimétricos más altos que LFP; LFP tiene ventajas en seguridad y vida útil. Para aplicaciones AGV la densidad de energía volumétrica suele ser decisiva porque el espacio de instalación en el chasis del vehículo es limitado.
Tensión nominal
La tensión nominal es la tensión de operación nominal de una celda o pack en condiciones estándar. Se encuentra entre la tensión de corte de carga y la de descarga según la química de celda. Para LiFePO4 la tensión nominal es aproximadamente 3,2 V por celda; un pack de 48 V consiste por tanto en 15 celdas LFP en serie. La tensión real en bornes se desvía de la nominal según el estado de carga y las condiciones de carga.
Capacidad nominal
La capacidad nominal (Ah) es la cantidad de carga eléctrica que una batería recién cargada puede suministrar en condiciones de descarga definidas (temperatura, tasa C, tensión de corte). La capacidad utilizable en operación está por debajo de la nominal debido al rango de SoC elegido (DoD) así como al envejecimiento y penalizaciones de temperatura. Los fabricantes especifican típicamente la capacidad nominal a 0,2C y 25 °C.
CAN-Bus
El CAN-Bus (Controller Area Network) es un protocolo de bus de campo serie desarrollado originalmente para la electrónica del automóvil y hoy ampliamente utilizado en máquinas de trabajo móviles, AGV y packs de baterías industriales. El BMS comunica SoC, SoH, tensiones de celdas, temperaturas y códigos de fallo al controlador superior mediante CAN-Bus. Los perfiles habituales son CANopen (incluidos perfiles de batería CiA) y J1939 para vehículos comerciales.
SMBus
El SMBus (System Management Bus) es un protocolo de comunicación digital basado en I²C, desarrollado para conectar sistemas de batería inteligente (SBS) a un host. Define un conjunto estandarizado de registros para capacidad, tensión, corriente, temperatura y estado de fallo. El SMBus se usa frecuentemente en packs de baterías más pequeños y dispositivos portátiles; para máquinas industriales móviles el CAN-Bus es la elección más habitual.
Lithium plating
El lithium plating designa el depósito no deseado de litio metálico en el ánodo de grafito, que ocurre cuando la corriente de carga es demasiado alta o la temperatura de la celda demasiado baja (por debajo de aproximadamente 0 °C). El litio depositado forma dendritas que pueden penetrar el separador y causar un cortocircuito interno. El lithium plating es una de las principales causas de pérdida irreversible de capacidad y de thermal runaway.
Thermal runaway
El thermal runaway (desbocamiento térmico) es una reacción exotérmica autoaceleradora en una celda de litio: el calor acelera las reacciones de descomposición química que generan más calor — hasta la liberación incontrolada de energía, gases y en casos extremos fuego. Los desencadenantes incluyen daño mecánico, sobrecarga, fuentes externas de calor o cortocircuito interno. La gestión térmica y un circuito de protección bien diseñado en el BMS son las contramedidas primarias.
Tensión de corte de descarga y carga
La tensión de corte de descarga es el límite de tensión inferior en el que el BMS termina o desconecta el proceso de descarga para prevenir daños irreversibles en la celda. La tensión de corte de carga es el límite superior hasta el que se carga. Ambos límites son específicos del tipo de celda: para LFP típicamente 2,5 V (descarga) y 3,65 V (carga) por celda. El ajuste preciso de estos límites en el BMS tiene impacto directo en la capacidad, la vida útil y la seguridad del pack.