Las baterías son la parte más costosa de los vehículos eléctricos (VE). Su rango es la principal preocupación apremiante para aquellos que están considerando comprar un EV. En consecuencia, poder monitorear su estado y protegerlos puede mejorar la seguridad. Para asegurarse de que el rango de manejo no disminuya con el tiempo, las nuevas tecnologías ahora pueden verificar el estado de la batería. Tales desarrollos pueden tener un impacto no solo en la vida útil de las baterías, sino también en el diseño de la próxima generación de baterías.
Continental está lanzando dos sensores para baterías EV: el Módulo de detección de corriente(CSM), y el Detección de impacto de batería(LICITACIÓN). Ambos brindan información crítica al sistema de administración de la batería, lo que ayuda a proteger y optimizar el funcionamiento del módulo de energía.
La empresa alemana mantiene un estrecho contacto con los fabricantes de automóviles. La necesidad de nuevos sensores para monitorear la vida útil de la batería culminó en dos nuevos módulos que abordan esa necesidad. Basándose en su experiencia con el diseño de sensores, como los de las bolsas de aire o las baterías de plomo-ácido, la creación de nuevos tipos fue un proceso continuo.
“Tenemos diferentes secciones que diseñan seguridad pasiva y seguridad de los ocupantes, por mencionar algunas, por lo que fue fácil adaptar estos conceptos a otras aplicaciones”, explica Jürgen Maier, quien es parte del grupo que trabajó en el BID. ¿Cómo ayudan estos dos nuevos sensores a controlar las baterías de los vehículos eléctricos?
Precisión mejorada del estado de la batería
Para garantizar una cierta cantidad de autonomía, las baterías almacenan una cierta cantidad de energía. Al usarlos, especialmente durante la carga rápida, tienden a calentarse. Este tipo de sobreesfuerzo puede afectar tanto a la vida útil de la batería como a la seguridad de los pasajeros, por lo que se necesita un sistema para controlar la temperatura dentro de un determinado gradiente.
El módulo CSM puede medir la temperatura y la corriente real, que luego se envía al sistema de gestión de la batería, que supervisa de forma fiable la autonomía. Todas las mediciones ayudan a optimizar la eficiencia de la carga y, al mismo tiempo, detectan posibles fallos de funcionamiento, que podrían provocar un incendio.
“Si la batería falla, debe apagarla de inmediato. Los sensores que diseñamos pueden medir picos de corriente de hasta 2000 amperios”, explica Horst Gering, gerente de programa en el departamento de seguridad pasiva y sensórica de Continental. “Además de eso, el hecho de que medimos la corriente de la batería a través de dos canales, el derivador y los elementos de la sala , garantiza que haya redundancia y por lo tanto un mayor nivel de seguridad.”
Detección de daños en la batería
Esto se debe a dos razones: su peso contribuye a un centro de gravedad bajo y las celdas están protegidas por la estructura del vehículo. Sin embargo, esta solución no evita que el paquete de baterías sufra golpes debajo del tren de rodaje. Para abordar este problema, las empresas automotrices protegen el paquete de baterías con una cubierta de metal.
Continental les ofrece un nuevo concepto. Después de realizar pruebas con una cubierta de plástico y un tubo de nueve metros de largo, con dos sensores de presión, pudieron proporcionar información sobre los golpes del tren de rodaje. “El BID es capaz de detectar el nivel de impacto y su posición, gracias a sus dos sensores de presión. Luego, la información se envía al sistema de administración de la batería, tguch podría potencialmente apagar el automóvil”, agrega Maier.
Según el ingeniero, esto no es nada nuevo. “Los sistemas de detección de impactos de pasajeros en los parachoques de los automóviles usan los mismos sensores”, agrega. En otras palabras, todo comenzó como una prueba para ver si dicha tecnología también podía funcionar con baterías. Una vez que vieron los prometedores resultados, los ingenieros realizaron pruebas con una cubierta de plástico, que reduce el peso del vehículo y, por lo tanto, mejora la eficiencia, sin sacrificar la robustez que puede ofrecer el metal.
La electrificación llega con nuevos requerimientos técnicos
El CSM y el BID son solo algunos ejemplos de las nuevas tecnologías que utilizarán los automóviles en los próximos años. Dada la prohibición de la UE de los automóviles que funcionan con combustibles fósiles para 2035, la electrificación debe acelerarse. En consecuencia, los fabricantes de automóviles y baterías buscan nuevas soluciones que les permitan obtener la mayor precisión de datos posible.
“Eso es lo que piden porque ese tipo de precisión puede ayudar a hacer mejores estimaciones del estado de carga de la batería. Al principio, se necesita una carga rápida, pero tan pronto como la batería está llena al ochenta por ciento, es necesario reducir la corriente”, enfatiza Gering. Si no lo reduce entonces, la batería se sobrecargará, lo que disminuirá su vida útil y aumentará los riesgos de seguridad.
Según Gering, hay más que eso. “Además de garantizar el kilometraje previsto y la durabilidad de un producto, este tipo de desarrollo de sensores también podría tener implicaciones en el diseño de celdas de batería de combustible más compactas”.
Desde la perspectiva de Maier, una segunda versión del BID definitivamente mejoraría los niveles de seguridad. “Para una mejor detección de impactos, las mejoras en los sensores de aceleración podrían ayudar a explicar un diagnóstico de colisión con más detalle. Además, continuará la investigación de materiales para reducir el peso, tanto en términos de placa protectora como de marco”.
La producción del CSM comenzará a finales de año. El BID no estará en el mercado hasta dentro de algunos años. Seguro que también llegarán mejores baterías, gracias a la información que pueden proporcionar los sensores.
