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Gestión de baterías en los nuevos vehículos eléctricos

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En busca de la estandarización

Predecir el índice de crecimiento del número de celdas de baterías Li-Ion incorporadas a un automóvil es prácticamente imposible, lo que sí se sabe es que la tendencia es al alza.

Esto se debe principalmente a que las baterías mejoran la eficiencia del pozo a la rueda (well-to-wheel) de los coches. El consumo de combustible de los vehículos pequeños se puede reducir hasta un 25 por ciento al incorporar un sistema de 48 V, mientras que los coches de mayores dimensiones basados en un sistema híbrido eléctrico enchufable (VHEE o PHEV) pueden lograr durante los desplazamientos diarios (cortos) eficiencias de combustible comparables a las de un vehículo completamente eléctrico (VE).

A pesar de que un tren motriz totalmente eléctrico proporciona múltiples ventajas, para muchos propietarios de coche que se cambian a un VE no resulta práctico ni viable (económicamente) por el momento.

Sin embargo, en un futuro cercano, una electricidad extra de un creciente número de plantas de energías renovables ofrecerá la base necesaria para la producción de combustibles ecológicos (e-fuels); fruto de la combinación de hidrógeno (generado mediante la electrolisis del agua usando electricidad “verde”) y CO2 capturado. Los e-fuels resultantes serán compatibles con la actual cadena de suministro y distribución de combustible y aplicables a las actuales tecnologías de motor de combustión interna (ICE). Esto probablemente impulsará aún más la adopción de la hibridación, ya que la combinación de trenes de potencia eléctricos y de carbón-neutrales es muy probable que atraiga tanto a consumidores y como a organismos públicos.

Aunque hay algunos estándares que ya abordan los test de celda, los requisitos de seguridad, los aspectos dimensionales y la carga de baterías (www.batterystandards.info [1]), R. Ratz [2] fue uno de los primeros en identificar la necesidad de estandarizar la arquitectura electrónica del sistema de gestión de batería (BMS). Una publicación más reciente del proyecto Everlasting [3] analiza los estándares aplicables a BMS y aborda los huecos existentes en este campo. A pesar de que se proponen diferentes puntos para una posible estandarización en los BMS, permanece un factor clave: la ausencia de compatibilidad de los CI de gestión de batería disponibles.

Topologías y arquitecturas existentes

Un BMS suele constar de uno o varios esclavos de medida de tensión de celda (CVM) que se conectan a través de una red de comunicación de BMS interna con un maestro BMS. Los esclavos CVM se pueden organizar por celda, pila de celdas montadas en serie, por conjuntos de celdas paralelas o por cualquier combinación de estas. El término ‘BMS modular’ resulta aplicable si la CVM monitoriza una pila de celdas en serie, mientras que el término ‘BMS a nivel de celda’ se refiere a la una topología donde la CVM se conecta a una sola celda o un mayor número de celdas paralelas.

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