La seguridad de los VE depende de una gestión avanzada de baterías

La rápida expansión de patinetes eléctricos y otros vehículos eléctricos de baja velocidad (VE) está transformando la movilidad urbana, pero también exige sistemas de gestión de baterías más sofisticados para mantener seguros a los conductores y fiables los vehículos.

Mientras los VE de alta velocidad —coches, camiones y SUV— acaparan los titulares, el segmento de baja y media velocidad —motocicletas eléctricas, patinetes, monopatines eléctricos y quad— experimenta un auge impulsado por paquetes de baterías más duraderos y ligeros. Según un informe reciente de Global Market Insights, el mercado de motocicletas y patinetes eléctricos se valoró en 30.000 millones de dólares en 2019 y se prevé que crezca a una tasa compuesta anual superior al 4 % hasta alcanzar 40.000 millones en 2026.

El ciclo del LiFe

Históricamente, la química de plomo-ácido (PbA) alimentaba muchos vehículos eléctricos pequeños y bicicletas eléctricas. Sin embargo, la búsqueda de químicas de baterías más ligeras, ecológicas y seguras ha acelerado el cambio hacia soluciones basadas en litio —iones de litio y LiFePO₄— particularmente en VE ligeros (LEV). Estas químicas ofrecen mayor densidad de energía, peso reducido y mayor seguridad, lo que se traduce en bicicletas y patinetes eléctricos más ágiles y receptivos.

En China, la norma GB 17761‑2018 se adoptó oficialmente en abril de 2019 para cubrir la seguridad integral de bicicletas, incluyendo componentes electrónicos. India y otros mercados están desarrollando normas análogas que limitan el registro de bicicletas eléctricas —limitando la velocidad a 25 km/h, exigiendo baterías de litio y requiriendo pedales— para mejorar la seguridad del conductor.

De cara a un futuro con coches voladores y monopatines voladores, las baterías basadas en litio establecerán el estándar de la industria. Garantizar su operación segura es, por tanto, esencial, y la monitorización robusta de la batería es el factor clave.

Monitorización con propósito

Una solución de monitorización de batería que proporciona datos en tiempo real sobre voltaje de celda, corriente y temperatura brinda la confianza necesaria para diseñar paquetes más seguros y de mayor capacidad. La detección precisa permite al sistema activar acciones de protección —como deshabilitar la carga o descarga— antes de que los parámetros superen límites seguros.

La temperatura es un factor crítico. A temperaturas por debajo de 5 °C, las baterías basadas en litio pierden rendimiento y pueden impedirse su operación o carga. Por encima de 45 °C, la carga se limita para evitar sobrecalentamiento, y la descarga se restringe a medida que la temperatura sube. Estos límites ayudan a prevenir la fuga térmica —una condición que puede causar hinchazón o incluso explosión de la batería.

Por ejemplo, los monitores BQ76942 y BQ76952 de Texas Instruments miden temperaturas internas del die y lecturas de termistores externos. Sus funciones integradas de protección térmica apagan automáticamente la carga o descarga al detectar extremos.

Más allá de la temperatura, la monitorización de voltaje y corriente permite un control fino de la salud de la batería. Si el voltaje de circuito abierto de una celda supera su voltaje de carga nominal, el monitor señala sobrevoltaje y detiene la carga, disipando el exceso de energía como calor. Del mismo modo, condiciones de sobrecorriente activan interruptores FET de protección para salvaguardar el paquete.

Al combinar datos precisos de voltaje, corriente y temperatura, los diseñadores obtienen la información necesaria para optimizar la eficiencia energética, extender la vida en ciclos y garantizar la seguridad del conductor.

Perspectivas futuras

Elegir una solución de monitorización de batería que priorice la seguridad y la longevidad debería ser una práctica estándar de diseño para todos los fabricantes de bicicletas eléctricas. La monitorización avanzada, junto con procesos de producción refinados, no solo mejorará la seguridad sino que también amplificará los beneficios medioambientales del transporte eléctrico.

Quizás no necesitemos carreteras en el futuro, pero ciertamente necesitaremos baterías seguras, fiables y eficientes.

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 funcionamiento
• Mejora de la precisión de medición de temperatura en sistemas de monitorización de baterías
• Mejora de la precisión de medición de voltaje en sistemas de monitorización de baterías
• ¿Cuestionas actualmente la precisión de tu monitor de batería? Mejora la seguridad y precisión de la batería con estos consejos

– Vikram Sundaram, Ingeniero de Marketing de Producto, Texas Instruments.

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

Contenido relacionado

• El éxito del vehículo eléctrico depende de mejores baterías, carga más inteligente
• La creciente necesidad de medición de energía DC de precisión
• Plataforma de referencia para sistemas de potencia de VE
• Soluciones emergentes mejoran la gestión de energía de vehículos eléctricos
• Evaluación de la vida útil de baterías de iones de litio para dispositivos médicos implantables
• Uso de análisis de potencia para optimizar la vida de la batería en dispositivos IoT

Para más contenido de Embedded, suscríbete al boletín semanal de Embedded.