Nueva estrategia de control
mejora el rendimiento de la batería en clima frío
October, 2017 by Charged EVs Magazine
Investigadores de la Universidad Estatal de
Pensilvania, con un colega de EC Power, han ideado una nueva estrategia de
control que puede restaurar rápidamente energía de la batería de los EV y
permitir la regeneración completa mientras se conduce a temperaturas tan bajas
como -40 ° C. La estrategia implica el calentamiento interno de la batería durante
el frenado regenerativo y períodos de descanso.
En “Rapid restoration of electric vehicle battery performance while driving at cold temperatures, publicado en el Journal of Power Sources, Guangsheng Zhang y sus colegas informan que esta técnica aumenta significativamente el alcance. Los investigadores demostraron una mejora del 49% en el rango a -40 ° C en las pruebas simuladas del ciclo de conducción US06. El equipo sugiere que las baterías inteligentes con detección / actuación integradas pueden mejorar significativamente su rendimiento en climas fríos.
Dos problemas técnicos con las baterías Li-ion hacen que el alcance disminuya en climas fríos. En primer lugar, el frenado regenerativo está restringido o completamente apagado a temperaturas bajas debido al fenómeno del recubrimiento de litio. En segundo lugar, hay pérdida de potencia significativa debido a la cinética de reacción lenta, difusión lenta, la reducción de conductividad del electrolito, y el aumento de interfaz de la resistencia de electrolito sólido (SEI) a bajas temperaturas.
Los esfuerzos para aumentar energía de la batería a temperaturas frías han incluido la reformulación de los electrolitos, la hibridación con baterías de alta potencia y supercondensadores y el precalentamiento de las baterías antes de conducir, que es lento e incómodo.
"Aquí demostramos una estrategia de control activa que puede restaurar rápidamente la energía de la batería EV durante la conducción, lo que elimina la necesidad de esperar el precalentamiento", escriben Zhang y sus colegas.
El equipo utilizó baterías Li-ion NCM de autocalentamiento con dos láminas de níquel incrustadas. Un extremo de la lámina de níquel está conectado al terminal negativo de la celda, mientras que el otro extremo se extiende fuera de la celda como un terminal de activación. Se coloca un interruptor entre los terminales positivo y de activación. Cuando el interruptor está encendido, la célula funciona en modo calefacción: la corriente pasa a través de las láminas de níquel y genera calor rápidamente. Cuando el interruptor está apagado, la celda funciona como una celda convencional.
La estrategia de control activa el autocalentamiento durante los períodos de frenado y descanso, sin comprometer la entrega de energía de la batería. Permite la recuperación total de la energía de frenado regenerativo y una mayor utilización de la energía disponible incluso a bajas temperaturas.
En “Rapid restoration of electric vehicle battery performance while driving at cold temperatures, publicado en el Journal of Power Sources, Guangsheng Zhang y sus colegas informan que esta técnica aumenta significativamente el alcance. Los investigadores demostraron una mejora del 49% en el rango a -40 ° C en las pruebas simuladas del ciclo de conducción US06. El equipo sugiere que las baterías inteligentes con detección / actuación integradas pueden mejorar significativamente su rendimiento en climas fríos.
Dos problemas técnicos con las baterías Li-ion hacen que el alcance disminuya en climas fríos. En primer lugar, el frenado regenerativo está restringido o completamente apagado a temperaturas bajas debido al fenómeno del recubrimiento de litio. En segundo lugar, hay pérdida de potencia significativa debido a la cinética de reacción lenta, difusión lenta, la reducción de conductividad del electrolito, y el aumento de interfaz de la resistencia de electrolito sólido (SEI) a bajas temperaturas.
Los esfuerzos para aumentar energía de la batería a temperaturas frías han incluido la reformulación de los electrolitos, la hibridación con baterías de alta potencia y supercondensadores y el precalentamiento de las baterías antes de conducir, que es lento e incómodo.
"Aquí demostramos una estrategia de control activa que puede restaurar rápidamente la energía de la batería EV durante la conducción, lo que elimina la necesidad de esperar el precalentamiento", escriben Zhang y sus colegas.
El equipo utilizó baterías Li-ion NCM de autocalentamiento con dos láminas de níquel incrustadas. Un extremo de la lámina de níquel está conectado al terminal negativo de la celda, mientras que el otro extremo se extiende fuera de la celda como un terminal de activación. Se coloca un interruptor entre los terminales positivo y de activación. Cuando el interruptor está encendido, la célula funciona en modo calefacción: la corriente pasa a través de las láminas de níquel y genera calor rápidamente. Cuando el interruptor está apagado, la celda funciona como una celda convencional.
La estrategia de control activa el autocalentamiento durante los períodos de frenado y descanso, sin comprometer la entrega de energía de la batería. Permite la recuperación total de la energía de frenado regenerativo y una mayor utilización de la energía disponible incluso a bajas temperaturas.
"Mostramos que la entrega del 90% de la energía de conducción a
temperatura ambiente en el entorno de -40 ° C es altamente posible, haciendo
que la funcionalidad y el rendimiento de los EV sean realmente independientes
del clima como los motores de combustión interna", escriben los
investigadores. "Este trabajo allana el camino para la especificación del
'rango de clima completo' (all-climate range) (-20 ° C a 40 ° C), un nuevo
criterio destinado a medir el rango de crucero de los coches eléctricos en
condiciones reales".
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