BMS Sem Fio da Dukosi: Eliminando Chicotes de Fiação com Chips Inteligentes no Nível da Célula

A mudança global rumo à eletrificação — especialmente em veículos elétricos — tornou o monitoramento de baterias essencial para segurança e longevidade. A Dukosi, inovadora sediada no Reino Unido, está pronta para revolucionar o mercado de BMS com uma solução sem fio que incorpora um chip de silício dedicado e firmware em cada célula de íon-lítio, eliminando chicotes de fiação volumosos e adicionando inteligência diretamente ao pacote de baterias.

Em conversa com Joel Sylvester, fundador e CTO da Dukosi, exploramos como a tecnologia da empresa difere das ofertas existentes de BMS sem fio e o que isso significa para a indústria de baterias.

"Desenvolvemos um dispositivo de monitoramento de célula para pacotes de íon-lítio de alta tensão e grande porte usados em VEs, ônibus, embarcações marítimas e armazenamento em rede", explica Sylvester. "Essas aplicações dependem de monitoramento preciso de tensão, temperatura e corrente de cada célula para garantir segurança e estender a vida útil."

O núcleo da inovação da Dukosi é um chip CMOS compacto emparelhado com software proprietário que mede tensão, corrente, temperatura e outros parâmetros-chave para cada célula individualmente.

O que diferencia a solução é a colocação do chip na própria célula. "Ao integrar inteligência no nível da célula, permitimos design flexível de pacote — qualquer tamanho, forma ou configuração — mantendo a pegada de hardware mínima", diz Sylvester. "Isso muda fundamentalmente como os fabricantes monitoram e gerenciam baterias."

Ao falar com clientes potenciais, a primeira prioridade é sempre eliminar chicotes de fiação. "Chicotes reduzem confiabilidade, criam riscos de segurança e inflacionam custos de design e manufatura", observa ele. "Nosso sistema oferece medições consistentes e de alta qualidade em todas as células, melhorando drasticamente o desempenho do pacote."

A Necessidade de Gerenciamento Avançado de Baterias

O monitoramento preciso de baterias é crítico para segurança e desempenho ideal, especialmente em VEs. Projetos tradicionais de BMS dependem de fiação legada e monitoramento centralizado, que podem ser incômodos e propensos a erros. A abordagem verdadeiramente sem fio da Dukosi aproveita a computação de borda para fornecer coleta de dados rápida e flexível.

A função principal de um BMS é manter ciclos de carga/descarga seguros, protegendo células contra degradação, danos ou incêndio. Além da segurança, leituras precisas de estado de carga (SoC) permitem estimativa precisa de autonomia, reduzindo a ansiedade de alcance e encurtando tempos de carregamento. Dados de longo prazo sobre temperatura, tensão e contagens de ciclos informam avaliações de estado de saúde (SoH), críticas para aplicações de segunda vida e reciclagem econômica.

Fiação: Um Desafio Persistente

Embora chicotes de fiação sejam aceitáveis em sistemas de baixa tensão — como um UPS de chumbo-ácido de 48V — aplicar os mesmos princípios a pacotes de VE de alta tensão (até 800V) em ambientes hostis e confinados é problemático. Cabos superdimensionados adicionam peso, ocupam espaço e aumentam a complexidade de instalação. Soluções sem fio existentes frequentemente dependem de multiplexação de várias células por módulo, limitando o número de células monitoradas e degradando a precisão da medição à medida que a string se alonga.

Principais desvantagens do BMS sem fio convencional incluem:

• Contagem limitada de células por módulo (12–16 células) devido a restrições de tensão no multiplexador.
• Aumento de captação de ruído e redução de precisão em células distantes.
• Dependência de linha de visão para antenas RF, levando a latência imprevisível.

Computação de Borda: A Vantagem da Dukosi

A Dukosi adota a computação de borda equipando cada célula com seu próprio microcontrolador. O chip CMOS de ultra-baixo consumo obtere energia diretamente da célula, eliminando a necessidade de multiplexação analógica e garantindo precisão de medição ideal. O processamento local interpreta dados brutos e envia informações concisas e agregadas via software embutido proprietário.

A conexão ao sistema externo é alcançada através de tecnologia NFC patenteada. Um loop fino de baixa tensão percorre o pacote de bateria, acoplando indutivamente ao loop de cada sensor com apenas milímetros de separação. Este design fornece um enlace de dados rápido e robusto enquanto mantém isolamento elétrico mesmo nas mais altas tensões de pacote. Cada CI carrega um identificador único e é consultado por um gerenciador de rádio que encaminha dados para a eletrônica principal do veículo. Toda a arquitetura atende aos padrões de segurança ASIL C e é adequada para pacotes classificados ASIL D.

Incorporar inteligência "always-on" em cada célula abre as portas para registro contínuo de dados de uso e desempenho, permitindo análise de estado de saúde em tempo real e rastreamento abrangente de proveniência ao longo do ciclo de vida da bateria. Ao eliminar hardware, cabeamento e custos de instalação, a solução da Dukosi oferece benefícios de longo prazo em todos os tipos de VE e mercados mais amplos de armazenamento de energia.

Sylvester enfatiza que a verdadeira disrupção reside na abordagem célula por célula. "Ofertas de mercado existentes ainda se assemelham a designs do final dos anos 1990, focando em maiores contagens de células por módulo e tensões mais altas. Nossa tecnologia prioriza precisão de medição — cada célula é monitorada individualmente, fornecendo precisão líder da indústria para tensão, temperatura e mais. Isso permite que fabricantes montem pacotes sem conectores ou chicotes adicionais, simplificando enormemente o design e aumentando a confiabilidade."

Para uma análise mais profunda, ouça a entrevista completa de Joel Sylvester no podcast Embedded Edge with Nitin.