El bypass celular debe hacer que las baterías de los automóviles eléctricos duren más tiempo.
Un estudio de la Chalmers University of Technology analiza paquetes de baterías reconfigurables que pueden omitir de forma selectiva las celdas más débiles. En condiciones óptimas, esto podría prolongar la vida útil de las baterías en ciertos vehículos de alta tensión en más del 20 por ciento.
Foto: Chalmers University of Technology | Albert Skegro
Los paquetes de baterías de los vehículos eléctricos están formados por numerosas celdas conectadas entre sí que no envejecen a la misma velocidad. Por lo tanto, en las arquitecturas convencionales, una celda especialmente débil puede limitar la capacidad útil y la vida útil de todo el paquete.
Aquí es exactamente donde comienza el nuevo estudio de investigadores de la Chalmers University of Technology en Gotemburgo. Se analizaron los llamados paquetes de baterías reconfigurables, en los cuales interruptores y sistemas de control pueden modificar la conexión de celdas individuales o grupos de celdas. De esta manera, se pueden omitir de forma selectiva las celdas más débiles, mientras que la capacidad restante sigue siendo utilizada.
En el caso más avanzado, en el que cada celda puede ser controlada por separado, la vida útil se prolonga en más del 20 por ciento según los cálculos de modelo en ciertos vehículos de alta tensión. Según el estudio, el potencial es especialmente grande en camiones eléctricos y automóviles eléctricos de larga distancia con muchas celdas conectadas en serie.
Los paquetes de baterías reconfigurables buscan omitir las celdas débiles
Los investigadores ilustran cuán grande puede ser el efecto con un ejemplo que incluye una batería de 80 kWh y una distancia anual recorrida de 12.000 kilómetros. Mientras que un paquete de baterías convencional se reemplaza después de diez años, el paquete reconfigurable alcanza el mismo estado de envejecimiento en el modelo solo después de aproximadamente once años, es decir, unos 14 meses más tarde.
A esto se suma un valor residual más alto, ya que el paquete está menos deteriorado. Aunque esta tecnología requiere electrónica adicional y conlleva costos iniciales mayores, según el estudio la mayor vida útil y el valor residual más alto pueden compensar estos costos adicionales en condiciones realistas.
En los vehículos de serie, esta tecnología aún no está disponible. Sin embargo, ya se ha probado en prototipos de investigación e industrial. En la práctica, es más probable que se trabaje con grupos de celdas en lugar de con un control individual de cada una de ellas. La vida útil un 20 por ciento mayor representa, por lo tanto, un límite teórico máximo.
Aparte de la vida útil, los investigadores también ven ventajas en la producción. Actualmente, es necesario probar de forma exhaustiva celdas con propiedades lo más similares posible y combinarlas entre sí. Los paquetes reconfigurables podrían tolerar mayores diferencias entre las celdas, reduciendo así el esfuerzo en lo que se conoce como “Cell Matching”.
Incluso para las aplicaciones de Second Life, la arquitectura podría ofrecer ventajas. Los paquetes de baterías podrían utilizarse durante más tiempo en el vehículo y, posteriormente, reutilizarse mejor que los almacenamientos estacionarios, ya que las celdas individuales más débiles no obligan necesariamente a retirar todo el paquete del servicio.
La universidad sueca ya está investigando varios enfoques para prolongar la vida útil de las baterías. En mayo, un equipo de la institución presentó una estrategia de carga rápida basada en inteligencia artificial que adapta el proceso de carga al estado de la batería y debería prolongar su vida útil en un 23 por ciento aproximadamente según el modelo. En cambio, la arquitectura de batería reconfigurable que se está estudiando ahora actúa directamente en el paquete de baterías y tiene como objetivo sortear de forma específica las celdas más débiles.
El estudio titulado “System-level assessment of dynamic reconfiguration for lifetime and cost outcomes in electric vehicle battery packs” fue publicado en nature.com. Participaron investigadores de la Chalmers University of Technology, así como representantes de PHINIA y Scania.