SEA Electric, la empresa australiana que transforma camiones de combustión en eléctricos

 

SEA Electric, la empresa australiana que transforma camiones de combustión en eléctricos

SEA Electric es una empresa australiana que fabrica y convierte vehículos comerciales en camiones eléctricos, con especial atención a vehículos de servicio mediano como el SEA 300 EV y  SEA 500 EV. Estos camiones se construyen con su tecnología patentada Sea-Drive™, que integra un sistema de propulsión eléctrico en un chasis de camión tradicional.

Es una empresa con sede en Melbourne (Victoria, Australia), especializada en el desarrollo de trenes motrices 100% eléctricos que se pueden instalar en plataformas donantes, convirtiendo vehículos de combustión en eléctricos.

Tony Fairweather fundó SEA Electric en 2012, donde se desempeñó como director ejecutivo hasta 2024. La firma se centró en reinventar la tecnología de vehículos a través de una gama de sistemas de energía eléctrica patentados, que más tarde calificó como SEA-Drive. Tiene una Licenciatura en  Ingeniería Mecánica, una Maestría en Innovación Empresarial y una Maestría en Administración de Empresas en negocios internacionales, todos de la Universidad de Tecnología de Swinburne. Además, se graduó del Instituto Australiano de Directores de Empresas, lo que mejoró aún más sus habilidades de liderazgo, y es miembro de la American Business Association.

“La visión de SEA es que cada vehículo comercial del mundo que viaje al menos  200 km por día tenga cero emisiones”. Esto afectaría a la mayoría de los 350 millones de vehículos comerciales que operan en todo el mundo.

 Las unidades tractoras están propulsadas por el sistema SEA-Drive Power-System de SEA Electric, que está disponible en varios kits de potencia para adaptarse a aplicaciones que van desde vehículos con permiso de circulación de 4,5 toneladas hasta chasis de 3 ejes de 22,5 toneladas. La carga eléctrica  del SEA-Drive Power-System puede realizarse mediante alimentación trifásica de 415 V a través del equipo de carga. No obstante, la carga de corriente continua (rápida) también está disponible opcionalmente en los vehículos.

 

SEA Electric expande presencia global

El mercado norteamericano, recientemente se convirtió en el nuevo hogar de SEA Electric con sede en California, tiene la capacidad más alta de acondicionamiento a 60.000 unidades por año. La adición de un Des Moines Technical Center y oficinas planificadas en Chicago, Brooklyn y Miami representa el compromiso de SEA Electric con el mercado.

 “Nuestros acuerdos en Estados Unidos van un paso adelante”, dijo Walker (vicepresidente de Asia Pacífico de SEA Electric). “Estamos utilizando SKD* y el ensamblaje local de kits glider (chasis nuevo sin motor ni transmisión) para definir la referencia de los programas en curso en Norteamérica y otros mercados de SEA Electric en todo el mundo”. Como ejemplo, cuando los contenedores llegan para el ensamblaje SKD en Estados Unidos, toda la electrificación es realizada por instaladores autorizados, utilizando únicamente la tecnología y la marca del sistema de energía SEA-Drive®.

El proceso de construcción de camiones con kits SKD o chasis glider ofrece múltiples ventajas sobre la opción de repotencialización, incluyendo menor costo, tiempos de construcción más rápidos y menos desperdicio.

*SKD : "Semi Knocked-Down" se refiere a una estrategia de envío para productos, especialmente vehículos, en la que los componentes se envían parcialmente desmontados y se ensamblan en el lugar de destino. Este método ofrece una alternativa para enviar productos completamente ensamblados (CBU) o completamente desarmados (CKD).

 En resumen, ampliamente reconocido como líder del mercado en la electrificación de vehículos comerciales a nivel mundial, SEA Electric tiene una presencia global, desplegando productos en seis países, incluidos los Estados Unidos, Australia, Nueva Zelanda, Tailandia, Indonesia y Sudáfrica. La compañía ha recogido más de un millón de millas de operaciones internacionales probadas por OEM  (Original Equipment Manufacturery) en servicio de forma independiente.  Las ventas globales de la compañía, la postventa y la ingeniería están representadas en todas las filiales, mientras que América del Norte, tiene la mayor capacidad de equipamiento 60.000 unidades por año.

La tecnología

Mewan Jayatilake, Gerente de Repuestos y Servicios Técnicos de SEA-Electric, forma parte del equipo de 17 ingenieros que participan en el proyecto, trabajando en las áreas de electricidad, mecánica y mecatrónica.

Jayatilake afirma que la tecnología patentada de control de motores de SEA Electric, la composición química de sus baterías y la ubicación de sus componentes son áreas clave en las que la empresa se sitúa por delante de sus competidores.

“Estamos a la vanguardia de la tecnología en este momento, ya que los camiones eléctricos no son necesariamente muy conocidos en el mercado. Somos los primeros en tener clientes reales en el campo con nuestros camiones eléctricos”, afirma.

 “Nuestra tecnología es ligeramente diferente a lo que se ve o se oye en otros lugares. Nuestras baterías tienen una composición química diferente. Nuestros motores no son los motores de inducción estándar que se encontrarían en cualquier otra conversión de vehículos eléctricos. Todos los componentes auxiliares de transición, que antes se accionaban por correa, ahora se accionan mediante electricidad.

“Un motor o una bomba también se alimentan con electricidad en lugar de un sistema accionado por correa. Todo esto significa que, desde una perspectiva tecnológica e ingenieril, los camiones que fabricamos se superponen muy poco entre sí.

Jayatilake afirma que los vehículos también utilizan una configuración de transmisión directa.

 "No tenemos diferencial de dos velocidades ni caja de cambios de ningún tipo", explica.

"El motor es el que gestiona todo, desde cero kilómetros por hora hasta 80 o 110, sea cual sea el límite elegido para la plataforma. Todo se entrega de forma continua.

Eso significa que los motores deben tener un par de arranque y un par de funcionamiento elevado, pero no un número muy elevado de revoluciones por minuto (RPM). “Por ejemplo, un motor eléctrico Tesla puede alcanzar unas 18.000 o 20.000 RPM, mientras que nuestros motores alcanzan un máximo de 4.000 RPM, pero tenemos un par motor aproximadamente cuatro veces mayor desde el principio”, afirma Jayatilake.

“Como nuestros motores producen un par motor mucho mayor a bajas revoluciones, las baterías necesitan descargar su energía a un ritmo más lento. Esto se traduce en componentes de larga duración”.

 

La fórmula correcta

La composición química de las baterías es un aspecto clave donde SEA Electric se distingue del resto de vehículos eléctricos pesados. La compañía utiliza una composición química de iones de litio, níquel, manganeso y cobalto que, según afirma, proporciona un excelente equilibrio entre almacenamiento de energía, longevidad, rendimiento y seguridad.

“Nuestra composición química de baterías es de tipo NMC [níquel, manganeso y cobalto], por lo que no necesitan refrigeración por agua ni ningún tipo de refrigeración activa”, afirma Jayatilake.

“No suelen calentarse, pero la gestión térmica se gestiona mediante descargas de energía muy lentas que, por naturaleza, generan menos calor”.

Explica que la ubicación de las baterías es otro punto diferenciador, ya que tanto las baterías como el sistema de alimentación están alejados del eje de dirección, lo que permite una mejor distribución del peso y una mejor dinámica de conducción.

“Si observas cualquiera de los camiones eléctricos de la competencia, verás que las baterías cuelgan del lateral de los rieles principales del chasis”, afirma Jayatilake.

Mientras que en nuestro camión, el motor, las baterías, la distribución de potencia… todo está en la línea central. Esto proporciona una gran estabilidad en las curvas. Todo está equilibrado y el camión se siente cómodo cuando su masa está en la línea central.

En caso de accidente o colisión con impacto lateral, la batería también está muy bien protegida no solo por los rieles del chasis, sino también por otros componentes auxiliares que suelen estar fijados a los rieles del chasis en el lateral.

Se verificó que la producción  de SEA Electric, de un camión por semana, aumento a seis unidades semanales a finales de 2022, con el objetivo de 2500 unidades anuales en  2025.

 

Ricardo Berizzo

Ingeniero Electricista                                                                                                2025.-

Matriz energética: Países cercanos nos brindan su experiencia sobre energías renovables

 

Matriz energética: Países cercanos nos brindan su experiencia sobre energías renovables

 Desde hace mucho tiempo y más aún  en estos días la electricidad es el fluido básico que moviliza desde todo punto de vista la civilización actual. Su presencia es tan natural como que el sol sale todos los días, solo la ausencia o corte del suministro nos hunde en un profundo vacío, traducido en enojo, del que solo se sale con la reposición del servicio. A lo largo de décadas los diseños de los países referidos a la matriz energética se han ido modificando con la tendencia a la aplicación  total de energías renovables.

El cambio climático, lamentablemente y paradójicamente, nos obliga a meditar un poco más profundamente sobre el tema. La experiencia de dos países, Costa Rica y Uruguay, (seguramente entre muchas otras) nos lleva a pensar en generación de respaldo ante situaciones no previstas.

 Costa Rica

A lo largo de las décadas, Costa Rica ha realizado avances significativos en la generación de electricidad baja en carbono. En los años 80 y 90, se observaron incrementos notables en la capacidad hidroeléctrica. Los 90 vieron la incorporación de energía geotérmica al mix eléctrico. En el cambio del milenio y más allá, Costa Rica volvió a potenciar su capacidad hidroeléctrica, especialmente observándose un aumento importante en 2015. 

Por su parte, la energía eólica comenzó a tener un impacto visible desde 2018. En los años más recientes, Costa Rica continúa su evolución, enfrentando altibajos en la generación hidroeléctrica, a la vez que consolida la energía geotérmica y eólica como pilares de una matriz eléctrica comprometida con el medio ambiente.

  Es un líder en el ámbito de la electricidad baja en carbono, obteniendo más del 86% de su electricidad de fuentes limpias desde diciembre de 2023 hasta noviembre de 2024. La mayor parte, casi dos tercios, proviene de la energía hidroeléctrica, mientras que la energía geotérmica contribuye con más del 11%. La energía eólica representa alrededor del 10% del total. Los combustibles fósiles, por otro lado, generan poco más del 10% de la electricidad.

 Un poco más atrás en el tiempo, en 2021, el agua fue la principal fuente energética  con el 73,39%, seguida de la geotermia con el 13,84%, el viento con el 12,12%, y la biomasa y el sol con el 0,63%, según estimaciones del Centro Nacional de Control de Electricidad. El país ocupaba el tercer puesto en producción de energía geotérmica con una capacidad de 51 MW producidos por cada millón de habitantes. 

Por otro lado, Noruega, como ya sabemos,  tiene la mayor dependencia de energía verde en el mundo con el 97,4% de su capacidad eléctrica. Energía eólica, solar y bioenergía son las fuentes más utilizadas por este país quien en 2020, produjo 33.003 MW de energía hidroeléctrica. Con un 97,3% de capacidad procedente de fuentes renovables Islandia ocupa la segunda posición, quien además aspira a ser neutral en carbono para 2040.

 Pero, no todo es color rosa, en Mayo de 2024, Costa Rica anuncia racionamiento eléctrico por sequía de El Niño. Por lo que  iniciará  un racionamiento ante la escasez de agua en los embalses que abastecen las centrales hidroeléctricas a causa de la sequía.

«Este El Niño realmente ha sido el más complicado que ha tenido la historia de Costa Rica», indicó Roberto Quirós, directivo del Instituto Costarricense de Electricidad (ICE), principal proveedor de energía en el país.

Esa producción limpia, se vio afectada por la falta de lluvia en la época seca (noviembre-mayo). «Esto es una sequía que no veíamos en 50 años», afirmó Berny Fallas, experto en hidroclimatología del ICE. Será el primer racionamiento eléctrico desde 2007, cuando la causa de los problemas también fue El Niño.

Así, en junio de 2023, el ICE informó de una caída significativa, entre el 50% y 70%, en los caudales de las cuencas que alimentan sus hidroeléctricas. Además, en octubre del año anterior, se declaró la alerta amarilla para todo el territorio debido, también, a El Niño. «Este fenómeno fue extremadamente fuerte en 2023. El cambio climático ha afectado la variabilidad del clima, lo que provoca que tanto El Niño como La Niña tengan una frecuencia e intensidad distintas e impredecibles», explica Jairo Quirós, Doctor en Ingeniería Eléctrica y catedrático de la Universidad de Costa Rica (UCR).

 El especialista destaca que este fenómeno tenía una frecuencia más o menos fija de aproximadamente siete años, lo que permitía anticipar y planificar la producción de energía renovable. «Por esta razón –añade el experto–, ahora tenemos que modificar las metodologías de planificación«.

 

Uruguay

Uruguay inició la transición energética en 2008, con un plan energético que diversificó sus fuentes de energía. Esto lo posicionó como un líder en la incorporación de energías renovables en su generación eléctrica. En la década del 2000, Uruguay enfrentó desafíos como altos costos de importación y vulnerabilidad a los precios del petróleo. El país implementó políticas y reformas para reducir su dependencia de los combustibles fósiles. Así es que se posicionó a la vanguardia en energías renovables, con un rápido crecimiento en la capacidad instalada de energía eólica. El país produce el 90% de la energía que necesita con fuentes renovables, principalmente hidroeléctricas.

 El 25 de Febrero de 2024 la grata novedad fue que Uruguay alcanzó el 100% de generación eléctrica renovable. La Administración del Mercado Eléctrico (ADME) registró que el total de la electricidad diaria generada en el país fue a través de energías renovables, con la eólica y la hidráulica encabezando la lista.

Los gráficos de ADME, nos muestra que la producción de electricidad del día se basa en la energía eólica en 50,8%; en la energía hidráulica en un 30,9%; en la biomasa en un 15,7%; y en la solar en un 2,7%.

 Pero aquí también los efectos del cambio climático se hicieron notar. Entre enero 2020 y diciembre 2023; todo el país estuvo la mayor parte del período bajo condiciones de sequía, en un total 28 meses sobre 45 (62 %) de los meses. Desde abril 2022 hasta setiembre 2023, fue el periodo más prolongado con 17 meses consecutivos de sequía.

La misma fue un evento provocado por el fenómeno de La Niña​ y agravado por las consecuencias del cambio climático, como el aumento de la temperatura.​ Aunque el evento se desarrolla desde 2018,​ la situación se agravó a principios de 2023,​ donde más del 60% del territorio uruguayo se vio afectado por sequía extrema o severa entre los meses de octubre 2022 y febrero de 2023,​ y las precipitaciones esperadas entre el mismo período, estuvieron por debajo de la media.

​La falta de precipitaciones afectó, en tanto, a la vida de todos los habitantes de manera casi directa, dado que reduce el caudal de los ríos y la capacidad de producción de hidroelectricidad. Eso derivó, necesariamente, en una mayor presencia de fuentes no renovables para compensar la generación, como la térmica –a través de combustibles fósiles que generan gases de efecto invernadero–, o en un aumento de importación de energía, que significa un mayor gasto para el Estado.

Si solo se toma Enero (2022), la producción de energía a través de medios hídricos fue solamente el 22% del total, muy por debajo del promedio histórico del 45%.

El déficit hídrico produjo efectos devastadores en la hidroelectricidad: en el trienio 2020-2021-2022, cuando ocurrió la peor sequía de la historia, fue el de menores aportes hídricos desde los últimos 75 años, es decir, desde 1947.

 

Transición hacia la electromovilidad en Costa Rica y Uruguay

De igual manera para cerrar el combo energético, ambos países dentro de la propuesta de generación  incluyen programas exitosos de movilidad limpia, eficiente y sustentable.

Costa Rica se ha convertido en un líder de la movilidad eléctrica en América Latina. El país ha implementado incentivos fiscales y está construyendo infraestructura de recarga para electrificar su flota de vehículos. En 2024,  registró un récord de vehículos eléctricos, casi duplicando la cantidad del año anterior. Tiene la mayor inclusión per cápita de vehículos totalmente eléctricos en América Latina.

Con el objetivo básico en 2035, el 30% de la flota de vehículos ligeros será eléctrica.

Para ello se han implementado incentivos fiscales para la adquisición de autos eléctricos.

Uruguay también  es un líder en movilidad eléctrica en América Latina. El país ha implementado medidas para promover la electrificación de su transporte, como:

Reducir impuestos a vehículos eléctricos, incorporar vehículos eléctricos a indicadores de producción limpia, establecer una ruta eléctrica con puntos de recarga, intercambiar conocimientos sobre transición energética con otros países, promover la colaboración entre el sector público y privado.  En 2024, se  vendieron  5.730 vehículos eléctricos, con un aumento de 310% respecto al año anterior. Uruguay incorporó su primera estación de carga ultrarrápida. Se espera que la adopción de vehículos eléctricos públicos y privados continúe creciendo, impulsada por avances tecnológicos, una mayor conciencia ambiental y la reducción de costos.

 

Conclusión

Las transiciones energéticas refieren al movimiento hacia matrices  más sustentables, aquellas que tienen una mayor proporción de generación de  energías renovables y un consumo eficiente. De acuerdo a la experiencia cercana  no hay un camino único y una única fuente de energía renovable a la confiar toda la generación en el tránsito hacia matrices sustentables.

Se percibe actualmente que sería conveniente una matriz energética diversificada, de acuerdo a las posibilidades de cada país, con base en las energías renovables pero que tengan como respaldo en caso de necesidad  eventual, generación  convencional. (recordar que las centrales hidroeléctricas Nihuil 2 y Nihuil 3 sufrieron una total inundación a causa de una crecida descontrolada del río Atuel en Enero de 2025).

Hoy en día la incerteza es tal,  que  hasta podría dudarse  en algún momento de la omnipresencia del viento o el sol…………………………..     

 

Ricardo Berizzo

Ingeniero Electricista                                                                              2025.-

 

 

Renault encargó en Shanghai el diseño del Twingo eléctrico 2026

El 46% está compuesto por piezas chinas, incluida una batería LFP de CATL que provee Hungría y un motor de 82 CV de Shanghai Edrive. Se fabrica en Eslovenia

El nuevo Twingo E-Tech se convirtió en el primer coche occidental desarrollado en China y producido en Europa.

Su lanzamiento está previsto para 2026 y podría optar a incentivos medioambientales gracias a su producción en Europa, de acuerdo con un relevamiento efectuado por la Agencia Noticias Argentinas.

Se vendería de forma rentable por menos de 20.000 euros, lo que lo convierten en uno de los coches eléctricos más baratos de Europa.

Los fabricantes del Viejo Continente se propusieron desarrollar un auto eléctrico desde cero en menos de dos años, cuando suelen necesitar cuatro.

De modo que este accesible vehículo eléctrico puso de relieve cómo pudieron responder con inteligencia a la competencia china, líder en asequibilidad y rapidez de comercialización.

“Vinimos con humildad, para aprender a ser rápidos”, explicó Jérémie Coiffier, ingeniero jefe del proyecto.

“Y aprender a ser rápido no significa simplemente hacer lo mismo más rápido, sino hacer las cosas de forma diferente. Es una transformación”.

La pregunta que surge ahora es: ¿podría este enfoque ser la salvación para la debilitada industria automotriz europea?

Centro en Shanghai

Todo empezó en 2023, cuando Renault inauguró un centro de investigación y desarrollo en Shanghái, denominado internamente «AC/DC», un juego de palabras que hace referencia tanto a la banda como a la electricidad.

Según Philippe Brunet, su director, cuenta con 160 ingenieros, 150 de ellos chinos y diez franceses.

En solo cuatro semanas, el equipo tenía listo el primer prototipo. Todo el proceso de desarrollo duró solo 21 meses, en lugar de los cuatro años habituales.

El 46 por ciento está compuesto por piezas chinas, incluida una batería LFP de CATL y un motor de 82 CV de Shanghai Edrive.

Curiosamente, las baterías CATL también se producen en Europa, concretamente en Hungría.

El vehículo se fabrica en Novo Mesto, Eslovenia.

Proveedores chinos

Renault colaboró ​​con aproximadamente 30 proveedores chinos cuidadosamente seleccionados, con experiencia trabajando con gigantes como BYD y Tesla.

Entre ellos se encuentran Shanghai Edrive para motores, Lucky Harvest para componentes estructurales metálicos y Jinzhong para equipamiento interior.

«AC/DC jugó un papel fundamental en el desarrollo conjunto», señaló Coiffier.

«Tuvimos que observar y trabajar con nuestros socios para aprender una nueva forma de diseñar, pero nuestro equipo orquestó todas las colaboraciones y llevó a cabo la síntesis de los sistemas y componentes del vehículo «.

Una lección importante fue la necesidad de tomar decisiones con mayor rapidez y comunicarse con los proveedores con mayor antelación.

Renault también adaptó sus procesos de desarrollo, trabajando en varios pasos en paralelo, en lugar de secuencialmente.

«Tras la congelación del concepto no se necesita uno perfecto, sino una base funcional que pueda mejorarse posteriormente», explicó Coiffier.

Este método de gestión de riesgos 80/20 es inusual en Europa, pero requiere un cambio de mentalidad.

Philippe Brunet dejó clara la ventaja financiera: «Cuanto menos trabajan los ingenieros, menos dinero se gasta».

La velocidad de los fabricantes chinos no depende únicamente del sistema 9/9/6: trabajar de 9 a 21, seis días a la semana.

Mayor participación china

Renault ya obtiene aproximadamente el 5% de su volumen anual de compras de 20 000 millones de euros de China.

Recientemente, transfirió 64 componentes a proveedores chinos, lo que se tradujo en una reducción del 29% en costos, del 72% en inversión y del 31% en costos de herramientas.

«Hay inteligencia real en China cuando se trata de reutilizar tecnologías y herramientas existentes», dijo Brunet.

A pesar de su éxito, Renault enfatiza que una reubicación completa en China no es el objetivo.

«Somos y seguiremos siendo un fabricante centrado en Europa», declaró Brunet.

«Estamos aquí para aprender y copiar, así de simple».

La empresa ve límites en su abastecimiento rentable debido a la responsabilidad social hacia el panorama industrial europeo, los aranceles aduaneros y las posibles normas de origen europeas.

Coiffier rechazó las críticas de que Renault había delegado completamente el desarrollo: «Europa aún tiene ventaja en el desarrollo de sistemas y una visión global. Aún contamos con la experiencia y una ventaja».

El empresario y analista suizo Arnaud Bertrand comentó que ni los aranceles ni la disociación podrían ser la solución a los problemas de la industria automotriz europea.

«Estos ingenieros franceses, que dijeron ‘hemos venido humildemente a aprender’, probablemente han hecho más por la competitividad de la industria europea que todos los documentos de los think tanks en Bruselas juntos», afirmó Bertrand.

Cómo se mide el estado de carga (SoC) de un banco de baterías de litio

 

Cómo se mide el estado de carga (SoC) de un banco de baterías de litio

La cantidad de energía utilizable en una batería se expresa como estado de carga, o SoC. El valor oscila entre 0 y 100%, donde 0% significa que la batería está completamente descargada y 100% significa que la batería está completamente cargada y, según el tipo de BMS, también completamente equilibrada.

Introducción

Existen varios métodos para medir y calcular el SoC:

 a.- Basado en el voltaje de la batería

Ventajas: Método simple de medición.

Desventajas:

-Solo funciona cuando la batería está en reposo

-No funciona bien con LiFePO4 ya que esta tecnología tiene casi el mismo voltaje entre los SoC 40% y 80%.

 b.- Basado en la medición del equilibrio químico.

Ventajas: Preciso

Desventajas:

-Método invasivo que requiere la apertura de la célula.

-Difícil de aplicar

 c.- Medición de la corriente que entra o sale del paquete de baterías

Este método se llama conteo de culombio. Básicamente es la integración de las corrientes medidas a lo largo del tiempo. Por ejemplo, si el sistema mide una corriente de descarga de 2A durante 4 horas, se tiene una descarga total de 2A x 4h = 8Ah.

 Ventajas:

-Cuando el medidor de corriente es preciso, el SoC también es bastante preciso

-No invasivo, fácil de medir.

Desventajas:

-Solo funciona si la medición actual es precisa

-Si el BMS (Battery Management System) no sincroniza el SoC con frecuencia, es posible que el SoC ya no sea preciso.

 

1.- Métodos de aplicación

1.1 Métodos de voltaje y OCV (Open Circuit Voltaje)

El método de voltaje de circuito abierto es una de las formas más directas de medir el estado de carga de las baterías de litio. Se mide el voltaje en los terminales de la batería después de que esta se encuentre en reposo, lo que permite que el voltaje se estabilice. Este voltaje se correlaciona con el estado de carga de la batería de litio, especialmente en químicas como LCO, NMC y LiFePO₄. El método de voltaje de circuito abierto es simple, rentable y adecuado para la estimación del estado de carga en tiempo real en sistemas de gestión de baterías.

 1.2 Conteo de Coulomb

El conteo de Coulomb, también conocido como método integral amperio-hora, estima el estado de carga integrando la corriente que entra y sale de la batería a lo largo del tiempo. Se parte de un estado de carga inicial conocido y se registra cada evento de carga y descarga. Este método es sencillo y fácil de implementar en sistemas de gestión de baterías.

Sin embargo, estudios empíricos demuestran que el conteo de Coulomb presenta errores acumulativos debido al ruido del sensor, imprecisiones en la medición de la corriente e incertidumbres en la capacidad de la batería.

El conteo de Coulomb es más adecuado para aplicaciones donde se puede restablecer frecuentemente el estado de carga, como en electrónica de consumo o dispositivos médicos.

 1.3 Impedancia

La medición de impedancia, especialmente la espectroscopia de impedancia, ofrece una forma eficaz de medir el estado de carga de las baterías de litio. Se aplica una pequeña señal de CA, corriente alterna, a la batería y se analiza la respuesta para determinar la resistencia interna y otras propiedades electroquímicas. La espectroscopia de impedancia es sensible a los cambios en el estado de carga de las baterías de litio, su envejecimiento y la temperatura.

 Los análisis estadísticos muestran que los métodos de estimación del estado de carga basados ​​en la impedancia alcanzan tasas de precisión superiores al 90 % en diferentes tipos de baterías y temperaturas. Estos métodos son robustos y pueden detectar cambios sutiles en el estado de la batería, lo que los hace valiosos para infraestructuras críticas, sistemas de seguridad y aplicaciones industriales. La medición de impedancia es especialmente útil para la monitorización de grandes paquetes de baterías de iones de litio, donde la fiabilidad es fundamental.

 1.4 Aprendizaje automático y basado en modelos

La estimación del estado de carga (SOC) basada en modelos utiliza modelos matemáticos, como modelos de circuitos equivalentes o modelos electroquímicos, para predecir el estado de carga de una batería de litio basándose en datos de voltaje, corriente y temperatura. Algoritmos de filtrado avanzados, como el Filtro de Kalman Extendido, mejoran la precisión al corregir dinámicamente errores de medición y no linealidades de la batería.

 Los enfoques de aprendizaje automático, como las redes neuronales y el aprendizaje profundo, han revolucionado la estimación del estado de carga (SOC). Estos modelos se pueden entrenar con grandes conjuntos de datos de baterías de iones de litio reales para capturar relaciones complejas entre las señales de entrada y el estado de carga. Estudios de caso confirman que los métodos de aprendizaje automático, como RNARX-LSA y LSTM, logran errores cuadráticos medios inferiores al 1%, superando a los enfoques tradicionales basados ​​en modelos y métodos de voltaje de circuito abierto.

 (El método RNARX-LSA combina modelos de Red Neuronal Recurrente (RNN), Red Neuronal Recurrente con entrada de retardo (RX), y Redes Neuronales de Largas y Cortas Distancias de Memoria (LSA)) 

(LSTM (Memoria a Largo Corto Plazo) es un tipo de red neuronal recurrente (RNN) diseñada para procesar y predecir secuencias de datos, como texto o series temporales)

 -El método RNARX-LSA ofrece consistentemente un RMSE inferior al 1 % en diferentes temperaturas, ciclos de envejecimiento y tasas de descarga.

-Las redes neuronales MLP y LSTM mantienen una alta precisión incluso con datos de entrenamiento limitados, lo que las hace robustas para diversas aplicaciones.

 -Los modelos de aprendizaje automático se adaptan al comportamiento no lineal de las baterías y a las fluctuaciones de temperatura, proporcionando una estimación fiable del estado de carga (SOC) para vehículos eléctricos, almacenamiento en red y paquetes de baterías industriales a gran escala.

 Un filtro de Kalman es un algoritmo matemático que estima el estado de un sistema dinámico a partir de mediciones ruidosas e incompletas, utilizando un proceso recursivo de dos pasos: predicción y actualización. Sirve para obtener estimaciones precisas y suavizadas de la posición, velocidad u otros parámetros de un objeto, incluso cuando los datos de los sensores son imprecisos.

Los filtros Kalman se introdujeron en 1960 para proporcionar una solución recursiva al filtrado lineal óptimo tanto para problemas de observación de estado como de predicción. En comparación con otros enfoques de estimación, el filtro de Kalman proporciona automáticamente límites de error dinámicos en sus propias estimaciones de estado. El filtro Kalman extendido se aplica para estimar el SOC directamente para un paquete de baterías de litio. Se supone que la relación entre la batería OCV y SOC es aproximadamente lineal, y varía con la temperatura ambiente. Esta suposición coincide con el comportamiento real de la batería. Una batería se modela como un sistema no lineal con el SOC definido como un estado del sistema y, por lo tanto, se puede aplicar el filtro Kalman extendido.

 Al modelar el sistema de batería para incluir las cantidades desconocidas deseadas (como SOC) en su descripción de estado, el filtro Kalman estima sus valores y da límites de error en las estimaciones. Luego se convierte en una técnica de estimación de estado basada en modelo que emplea un mecanismo de corrección de errores para proporcionar predicciones en tiempo real del SOC.

 Se puede extender para aumentar la capacidad de la estimación de SOH (estado de salud) en tiempo real utilizando el filtro de Kalman extendido. En particular, el filtro de Kalman extendido se aplica cuando el sistema de batería no es lineal y se necesita una etapa de linealización. Aunque el filtrado de Kalman es un método en línea y dinámico, necesita un modelo adecuado para la batería y una identificación precisa de sus parámetros. También necesita una gran capacidad de cálculo  computacional  y una inicialización precisa.

 Parte 2: Comparación y selección de métodos

2.1 Precisión y practicidad

Al evaluar los métodos de estimación del estado de carga (SOC) para el estado de carga de baterías de litio, es fundamental encontrar un equilibrio entre la precisión y la practicidad en situaciones reales.

El conteo de Coulomb proporciona lecturas precisas del estado de carga a corto plazo, pero la desviación del sensor y los errores de calibración inicial pueden causar imprecisiones a largo plazo.

Los métodos de voltaje de circuito abierto ofrecen simplicidad, pero la temperatura y el envejecimiento de la batería pueden afectar los resultados.

 Enfoques avanzados, como el filtrado de Kalman y el aprendizaje automático, proporcionan una estimación robusta y precisa del estado de carga. Por ejemplo, algoritmos híbridos que utilizan filtros de Kalman y redes neuronales han logrado errores cuadráticos medios inferiores al 0,5 % en ciclos de prueba dinámicos, lo que permite una alta precisión y la monitorización de la batería en tiempo real.

Estos métodos se adaptan bien a los cambios de temperatura y composición química de las baterías, lo que los hace adecuados para aplicaciones industriales, de infraestructura y de vehículos eléctricos.

 2.2 Ventajas y desventajas

Puede comparar los principales métodos de estimación del estado de carga para el estado de carga de baterías de litio utilizando la siguiente tabla:

 

  Conclusión

Debe seleccionar un método de estimación del estado de carga (SOC) según los requisitos de su aplicación para el estado de carga de la batería de litio. Para sistemas de almacenamiento de energía estacionarios o de respaldo, los métodos de voltaje de circuito abierto pueden ser suficientes. En electrónica de consumo o dispositivos médicos, el conteo de culombios ofrece seguimiento en tiempo real, pero requiere calibración regular.

Para vehículos eléctricos, robótica y baterías industriales, la estimación del estado de carga  basada en modelos o híbrida garantiza la precisión del estado de carga en condiciones dinámicas.

 

Ricardo Berizzo

Ingeniero Electricista                                                                        2025.-