Batería celular inteligente para vehículos eléctricos

_Electric cars batteries with brains

Imagen: Fraunhofer IPA

Investigadores del Instituto Fraunhofer (Alemania); han desarrollado un dispositivo de almacenamiento de energía que es significativamente más rentable en todo el ciclo de vida en comparación con los modelos actuales; siendo su principal características de que si una de las más de cien celdas que conformar la batería es defectuosa, puede ser reemplazada fácilmente, sin necesidad de sustituir toda la batería. La solución propuesta por los investigadores, permitiría reemplazar en los vehículos eléctricos los actuales módulos monolíticos que alojan las celdas y la tecnología necesaria, conformando así el núcleo central de un vehículo eléctrico.

La batería desarrollada por los investigadores de Fraunhofer, dispone de un microcontrolador que registra parámetros físicos como la temperatura y estado de carga, y si una celda está en falla, se apaga automáticamente.

En teoría, todas las celdas individuales deberían ser capaces de almacenar la misma cantidad de energía, pero en la práctica esto es algo diferente: por razones de producción, sus capacidades varían, lo cual es problemático ya que las celdas están conectadas en serie.

Por la tanto, la batería entera es sólo tan fuerte como su celda más débil y si esta celda esta “vacía”, la energía restante en las otras celdas de la batería no compensan y la batería del vehículo debe ser recargada. Por esa razón, los fabricantes efectúan una clasificación previa e instalan celdas de una capacidad similar en una batería, descantando las no aptas, por lo que se encarece el proceso y el producto. Otro inconveniente es que cuando una celda es defectuosa, el vehículo se detiene y todo el dispositivo de almacenamiento de energía debe ser reemplazado.

Frente a estos inconvenientes en las baterías actuales, los investigadores del Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Producción y Automatización IPA en Stuttgart, han creado una alternativa. “Nuestro sistema de baterías modulares resuelve estos problemas,” dice el Dr. Kai Pfeiffer, Director de Grupo en el IPA. En que consiste la alternativa: cada celda de la batería tiene su propio microcontrolador incorporado, el cual registra los parámetros físicos pertinentes, tales como la temperatura y el estado de carga de la celda; permitiendo de esa manera conocer el estado de cada celda.

Las celdas “hablan” entre sí a través del cableado de alimentación existente entre ellas, lo que se conoce como Power Line Communications. Además, también se pueden comunicar con otros dispositivos; como el ordenador de a bordo, que utiliza los datos de las celdas para conocer el estado de carga de la batería.

Si una celda está “vacía”, pero el resto de las celdas han almacenado energía suficiente, el vehículo no tiene que detenerse; la celda “vacía” de la batería simplemente se desacopla de la agrupación, y las demás continúan entregando energía. “Dependiendo de la calidad de las celdas, podemos aumentar el rango en al menos un cuatro por ciento”, explica Pfeiffer “Con el tiempo; el efecto se amplifica en el caso de una batería vieja; si se sustituyen las celdas vacías, es concebible lograr un rango de hasta un diez por ciento mayor”.

Puesto que una celda con capacidad inferior apenas afecta al conjunto, los fabricantes ya no tienen que pre-clasificarlas, lo que permitiría reducir significativamente los costos de producción. Además, ante el mal funcionamiento de celdas de la batería, no es necesario llevar el vehículo al taller, ya que su batería tiene más de un centenar de celdas, no dependiendo de una sola. Y si el conductor decide realizar una reparación, es suficiente simplemente reemplazar la única celda “vacía” en lugar de toda la batería.

Los investigadores ya han desarrollado un prototipo de la celda de la batería. El reto ahora es miniaturizar el sistema electrónico e integrarlos en las celdas. “Queremos que cuesten menos de un euro”, dice Pfeiffer.

Fuente:

https://www.fraunhofer.de/en/press/research-news/2015/december/electric-cars-batteries-with-brains.html

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stacruzricardo

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