La seguridad de los vehículos eléctricos depende de una mejor gestión de la batería

La proliferación de patinetes eléctricos subraya la necesidad de nuevos esquemas de gestión de la batería.

Los avances en las baterías están dando lugar a una nueva generación de vehículos eléctricos limpios, asequibles, de baja y media velocidad. A medida que los automóviles, camiones y SUV eléctricos construidos por algunos de los principales fabricantes de automóviles acaparan los titulares, con frecuencia se pasa por alto otro segmento del mercado de vehículos eléctricos de rápido crecimiento. Las ventas de vehículos eléctricos de baja y media velocidad, incluidas las de motocicletas eléctricas y scooters eléctricos, se están disparando y se benefician de los avances en varias tecnologías de vehículos eléctricos, en particular, los paquetes de baterías de mayor duración.

Según un informe reciente de Global Market Insights, el tamaño del mercado de motocicletas eléctricas y scooters electrónicos se valoró en $ 30 mil millones en 2019 y se estima que crecerá a una tasa de crecimiento anual compuesta de más del 4 por ciento, alcanzando los $ 40 mil millones en 2026. Este crecimiento tampoco se limita a los vehículos de dos ruedas, sino que también se extiende a una variedad de vehículos eléctricos de rango de voltaje más bajo, como patinetas eléctricas y vehículos todo terreno.

El círculo de la vida

Las baterías, a menudo basadas en ácido de plomo (química PbA) se han utilizado durante bastante tiempo para alimentar vehículos eléctricos pequeños y bicicletas eléctricas para un transporte ecológico y ecológico. Pero la búsqueda de una química de batería con menos impacto ambiental y un peso más bajo, lo que se traduce en una bicicleta eléctrica que sea más segura para maniobrar y detenerse, es la principal responsable de acelerar el camino hacia el uso generalizado de baterías de litio (Li -Ion o LiFePO4, por ejemplo) tecnologías de batería en vehículos eléctricos ligeros (LEV).

Las ventas de patinetes eléctricos están en auge.

En China, esta transición se hizo oficial en abril de 2019 con el estándar GB 17761-2018 que cubre la seguridad completa de la bicicleta (incluida la electrónica). Otros países como India están trabajando en estándares locales similares para limitar el registro de nuevas bicicletas eléctricas por tamaño, velocidad y tipo de batería. En particular, las bicicletas eléctricas nuevas que se registran para las placas de matrícula deben tener una velocidad máxima de 25 km / h, baterías de litio y la capacidad de colocar pedales.

A medida que avanzamos hacia un futuro lleno de autos voladores y aerodeslizadores, las baterías de litio establecen en su mayoría el estándar, lo que hace que aumentar su utilidad y garantizar su seguridad sea una necesidad absoluta. Aquí es donde una solución de monitoreo de batería efectiva puede ayudar.

Monitoreo con un propósito

Quizás se pregunte:¿Qué tipo de solución de monitoreo de baterías es capaz de dar tranquilidad a los ingenieros de paquetes de baterías y mantener seguros a los exploradores urbanos? Esa sería una solución que considera el voltaje, la corriente y la temperatura de la celda. La precisión en la medición de estos parámetros ayuda al monitor a determinar cuándo activar sus capacidades de protección, lo que brinda a los ingenieros más libertad y margen en sus diseños, lo que permite una mayor capacidad de la batería y un rango extendido.

Para proteger la batería y el sistema en general, los cuales se evalúan según varios estándares y regulaciones de la industria, la batería debe desactivarse siempre que la temperatura de la celda, el voltaje de entrada o la corriente estén fuera del rango especificado de la celda.

Primero veamos la temperatura. A temperaturas más bajas (por debajo de 5 ° C), las baterías de litio no funcionan tan bien y, a menudo, no pueden funcionar o cargarse. A temperaturas más altas (superiores a 45 ° C), no se permite que la batería se cargue más allá de una temperatura moderada y se evita que se descargue a medida que la temperatura aumenta.

También existe el riesgo de una fuga térmica que podría provocar el hinchamiento de la batería y potencialmente una explosión. Aquí es donde los dispositivos de monitoreo de batería con capacidades de gestión térmica resultan útiles.

Por ejemplo, las capacidades de medición de temperatura incluidas en BQ76942 y BQ76952 nos permiten realizar un seguimiento de la temperatura interna del dado y también de las temperaturas externas del termistor. Las funciones de protección térmica integradas también pueden deshabilitar la carga y / o descarga automáticamente cuando se detectan temperaturas extremas.

Bicicleta eléctrica con batería de litio.

Ahora que nos hemos asegurado de que nuestra batería no se incendie como resultado de una gestión térmica deficiente, podemos comenzar a monitorear los parámetros que realmente pueden ayudar a optimizar la eficiencia y la vida útil de la batería. Aquí es donde nuestro monitoreo de corriente y voltaje nos ayuda a clasificar. Si detectamos que el voltaje de circuito abierto de una celda es mayor que su voltaje de carga nominal, el dispositivo lo identificará como sobrevoltaje de celda (un fenómeno que expulsa el exceso de energía potencial como calor) y evitará que se produzcan más cargas. Desde un punto de vista preventivo, el dispositivo puede deshabilitar la carga o descarga controlando los FET del interruptor de protección utilizando los controladores FET integrados.

En última instancia, la capacidad de monitorear con precisión las corrientes y los voltajes de las celdas junto con la temperatura demuestra ser una gran herramienta para saber que la batería y el vehículo son seguros para operar.

Perspectivas futuras

La elección de una solución de monitoreo de batería de bicicletas eléctricas que priorice la seguridad de sus usuarios y la longevidad de la batería debe ser estándar en cualquier diseño. Es por eso que una solución que monitorea activamente la temperatura, los voltajes y la corriente de la celda es la opción ideal.

Además, estas tecnologías avanzadas de control y gestión de baterías, junto con la optimización de los procesos de producción de baterías, prometen aumentar aún más los beneficios ambientales de la adopción del transporte eléctrico.

Puede que no necesitemos carreteras por donde vamos, pero ciertamente necesitaremos baterías seguras.

Recursos adicionales:

• Monitores de batería de próxima generación:cómo mejorar la seguridad de la batería mientras se mejora la precisión y se extiende el tiempo de ejecución
• Mejora de la precisión de la medición de temperatura en los sistemas de monitoreo de baterías
• Mejorar la precisión de la medición de voltaje en los sistemas de monitoreo de baterías
• ¿Cuestiona actualmente la precisión de su monitor de batería? Mejore la seguridad y la precisión de la batería con estos consejos

–Vikram Sundaram es ingeniero de marketing de productos en Texas Instruments.

>> Este artículo se publicó originalmente en nuestro sitio hermano, EE. Tiempos.

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