Investigadores desarrollan sistema de alerta temprana para baterías de automóviles eléctricos
Foto: Audi (imagen simbólica)
Un equipo internacional de investigación, con la participación de la universidad china Tongji y el instituto Fraunhofer Heinrich-Hertz, ha desarrollado un nuevo sistema de alerta temprana para baterías de iones de litio. El estudio combina sensores de temperatura fibroópticos con un procedimiento de diagnóstico en varias etapas. El objetivo es detectar más temprano cambios críticos de temperatura dentro de los sistemas de baterías de los vehículos eléctricos que con los sistemas convencionales de gestión de baterías.
Según los científicos, la particularidad radica en la resolución espacial significativamente mayor de la supervisión de temperatura. Mientras que el sistema de medición convencional analizado en el estudio utilizaba 32 puntos de medición de temperatura, los sensores de fibra óptica integrados permitieron realizar mediciones en 540 posiciones. Esto permite detectar con mayor precisión las diferencias locales de temperatura dentro del paquete de baterías. Las fibras ópticas no necesitan una línea de sensor eléctrico separada para cada punto de medición.
El sistema de alerta temprana analiza no solo la temperatura absoluta, sino también su tasa de cambio y la llamada entropía de Shannon de la distribución de temperaturas. Esta magnitud matemática describe la distribución estadística de los valores medidos de temperatura y se utiliza para detectar patrones térmicos inusuales. Junto con umbrales de alerta dinámicos, estas diversas medidas permiten identificar anomalías térmicas antes de que se alcancen los valores límite convencionales.
En pruebas de laboratorio, el sistema logró una ventaja temporal máxima de 706 segundos frente a los criterios de referencia de los sistemas convencionales de gestión de baterías utilizados en el estudio, lo que equivale a 11 minutos y 46 segundos. En pruebas bajo condiciones reales de funcionamiento del vehículo, la ventaja máxima fue de 554 segundos, es decir, 9 minutos y 14 segundos.
El sistema de detección debe identificar con antelación cualquier anomalía que pueda indicar un riesgo elevado de lo que se conoce como fallo térmico. En estos casos, las celdas de batería pueden calentarse considerablemente debido a reacciones químicas descontroladas. Una detección más temprana podría dar al sistema de gestión de baterías tiempo adicional para implementar medidas de protección adecuadas. Sin embargo, la investigación no demostró si esto realmente permite evitar incendios en las baterías.
En el trabajo de investigación participaron científicos de la Universidad Tongji en Shanghái y del Instituto Fraunhofer Heinrich-Hertz en Goslar. El procedimiento se encuentra en la fase de investigación. Para su uso en serie sería necesario analizar, entre otras cosas, la resistencia a largo plazo de los sensores, su integración en diferentes configuraciones de baterías y los costos adicionales. No se mencionaron planes concretos para su aplicación en vehículos de producción en serie.
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Acerca del autor
Thomas Langenbucher es experto en movilidad eléctrica con experiencia profesional en la industria automotriz y el sector financiero. Desde 2011 escribe en ecomento.de sobre automóviles eléctricos, tecnologías sostenibles y soluciones de movilidad. Aprenda más.
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