Elevando los vehículos eléctricos de alto rendimiento:el poder de la simulación de baterías

El McMurtry Spéirling PURE VP1, una versión para clientes del automóvil Goodwood que batió récords de la startup, que se desarrolló utilizando las herramientas de simulación de baterías de About:Energy. (Imagen:McMurtry)

En la era eléctrica actual, la definición de “alto rendimiento” se está reescribiendo, gracias a los autos deportivos, superdeportivos e hiperdeportivos eléctricos que superan límites que antes se creían imposibles de alcanzar. Incluso la Fórmula 1, sorprendentemente para muchos, ha adoptado la electrificación integrando sistemas eléctricos híbridos en la cúspide del automovilismo. Cada increíble tiempo de 0 a 60 mph o vuelta récord está respaldado por un sistema de batería diseñado con precisión. Cada vez más, esa precisión está impulsada por la tecnología de simulación.

La simulación en el desarrollo de baterías se ha convertido en una herramienta revolucionaria que equipa a los ingenieros con los medios para diseñar vehículos eléctricos de alto rendimiento de manera más rápida, eficiente y a menor costo. Al combinar software avanzado con datos electroquímicos precisos, los fabricantes de automóviles ahora pueden desarrollar y optimizar sistemas de baterías en un entorno virtual, lo que reduce el riesgo, ciclos de desarrollo más cortos y vehículos que llegan antes a la carretera y a la pista.

El trabajo que About:Energy realizó con McMurtry Automotive es un ejemplo de lo efectiva que puede ser la simulación de baterías. Es seguro decir que el experimentado equipo ha sorprendido un poco al mundo con su hiperauto Spéirling, logrando de 0 a 60 mph en solo 1,4 segundos durante una carrera récord en el Festival de Velocidad de Goodwood en 2022. Pero más allá del desempeño que acaparó los titulares, la hazaña más impresionante puede ser lo que sucedió detrás de escena:utilizando herramientas de simulación de baterías de última generación, McMurtry comprimió un proceso de diseño de paquetes de baterías de meses de duración en solo unas pocas semanas, lo que representó una reducción de más del 70 por ciento.

Las herramientas de modelado avanzadas del laboratorio About:Energy ayudan a los ingenieros a analizar los datos de rendimiento de la batería. (Imagen:Acerca de:Energía)

Los vehículos eléctricos de alto rendimiento como el Spéirling deben enfrentar mayores exigencias físicas y cargas que los vehículos eléctricos de carretera más convencionales. Deben soportar aceleraciones extremas, ciclos rápidos de descarga y recarga y cargas térmicas elevadas y continuas, condiciones todas ellas que suponen una tensión inmensa para las celdas y los sistemas de la batería. Satisfacer esas demandas requiere un mayor grado de confianza y precisión en la fase de desarrollo, y la simulación ofrece exactamente eso.

El equipo de ingeniería de McMurtry se propuso construir un sistema de batería que pudiera entregar la máxima potencia mientras se mantuviera dentro de límites térmicos y eléctricos seguros. Su objetivo era sincronizar la temperatura y el estado de carga (SoC) para que ambos se acercaran a sus umbrales operativos al mismo tiempo. Lograr ese delicado equilibrio significó simular el comportamiento térmico y eléctrico en las primeras etapas del desarrollo, lo cual es importante lograr antes de comprometerse con costosos prototipos. Con la simulación, pudieron modelar y refinar el comportamiento del sistema bajo estrés, permitiendo un rendimiento máximo con un tiempo de inactividad mínimo.

La elección de celda importa

Acerca de:Energy trabaja con imágenes esquemáticas en sus simulaciones, como ésta de un modelo de paquete de baterías. (Imagen:Acerca de:Energía)

Una de las bases de este éxito fue la elección de las celdas de batería. McMurtry utilizó la P50B de Molicel, una celda de alto rendimiento conocida por su rara combinación de alta densidad de energía y baja resistencia interna. En aplicaciones de alta potencia, la resistencia interna es un factor crítico, ya que determina cuánto calor se genera cuando se presiona con fuerza la batería. Muchas celdas de alta capacidad generan demasiado calor para ser viables en un contexto de carreras, pero la baja resistencia del P50B lo convirtió en un candidato ideal en este caso.

Los ingenieros pueden programar los modelos de simulación de baterías de About:Energy para optimizar el rendimiento. (Imagen:Acerca de:Energía)

La simulación permitió a McMurtry integrar rápidamente el P50B en la arquitectura del automóvil. Los ingenieros podrían probar virtualmente los sistemas de refrigeración, la vida útil de las baterías y las estrategias de carga sin construir un solo componente físico. Un enfoque virtual como ese ayudó a optimizar tanto el paquete de baterías como todo el sistema de gestión de energía del vehículo.

Una simulación es tan buena como los datos que la sustentan, por lo que la precisión es fundamental para su éxito. Por eso son tan valiosos los modelos de baterías de alta fidelidad, desarrollados a partir de desmontajes electroquímicos detallados y pruebas exhaustivas en el mundo real. Estos modelos permiten predicciones precisas del rendimiento de la batería en una amplia gama de condiciones operativas, incluidos escenarios extremos de "uso y abuso" típicos de las carreras y otros entornos de alto estrés.

El equipo de McMurtry integró estos modelos avanzados en su flujo de trabajo, ejecutando simulaciones térmicas, de ciclo de vida y de rendimiento detalladas. La precisión fue tan alta que los resultados se pudieron comparar directamente con los datos de seguimiento del mundo real. Este estrecho circuito de retroalimentación permitió un refinamiento rápido, basado en datos, de los diseños de prototipos, acortando el tiempo de desarrollo y aumentando la confianza en el producto final.

Más simulaciones en más lugares

Acerca de:Los ingenieros energéticos realizan pruebas del ciclo de conducción de las baterías para simular el rendimiento de los vehículos eléctricos en el mundo real. (Imagen:Acerca de:Energía)

Si bien la simulación es una herramienta poderosa para generar valor en el desarrollo de baterías, sigue estando infrautilizada en gran parte de la industria. Empresas como McMurtry, con una larga trayectoria en el deporte del motor, han podido aprovechar estas herramientas avanzadas gracias a su profunda experiencia interna. Acerca de:La energía está ayudando a cambiar eso. Al reducir las barreras de entrada y simplificar el acceso a modelos de alta fidelidad, las empresas que trabajan en los sectores de la automoción, la aviación, los drones y el espacio ahora pueden incorporar la simulación a su proceso de desarrollo mucho antes, nivelando el campo de juego y acelerando la innovación.

Este cambio importa. La capacidad de explorar un espacio de diseño más amplio en un entorno virtual está transformando la forma en que trabajan los ingenieros. Permite a los equipos probar nuevos conceptos, materiales y químicas celulares sin comprometerse con prototipos físicos. Esto supone un punto de inflexión para empresas más pequeñas y ágiles como McMurtry, que a menudo operan con presupuestos ajustados y limitaciones de tiempo. Las pruebas virtuales les brindan la capacidad de moverse más rápido, reducir el riesgo y competir con fabricantes mucho más grandes.

El impacto va mucho más allá de la pista de carreras. La simulación de baterías está ayudando a los equipos a tomar decisiones más inteligentes sobre carga rápida, gestión térmica y seguridad del sistema. Admite una integración más rápida de nuevos formatos de células y químicas, lo cual es fundamental en un campo donde los ciclos de innovación solo se están acelerando.

Lo que alguna vez fue una capacidad especializada se está convirtiendo ahora en la piedra angular del desarrollo de vehículos eléctricos modernos. La simulación ofrece velocidad, precisión y flexibilidad, cualidades esenciales para seguir siendo competitivo en la electrificación avanzada.

Para las empresas que lideran el cambio, la simulación es más que una herramienta. Es un facilitador estratégico que convierte ideas audaces en máquinas de alto rendimiento que están redefiniendo lo que los vehículos eléctricos pueden lograr. A medida que la industria continúa evolucionando, la simulación seguirá siendo una fuerza vital, que permitirá a los ingenieros superar los límites de la tecnología de baterías y acercar el futuro más rápido.

Kieran O'Regan es cofundador y director de crecimiento de About:Energy (Londres, Reino Unido). Para obtener más información, visita aquí  .