​Continental lanza nuevos sensores para proteger la batería de los vehículos electrificados

Continental ha lanzado dos nuevos sensores para vehículos electrificados: el módulo sensor de corriente (CSM) y el sistema de detección de impacto de la batería (BID). Ambas nuevas soluciones se centran en la protección de la batería y/o en la retención de los parámetros de la misma. En 2022, Continental empezará a fabricar el nuevo módulo sensor de corriente (CSM) de alto voltaje. Este diseño de sensor modular compacto mide la corriente y detecta simultáneamente la temperatura.

"La electrificación de los vehículos aporta nuevos casos de uso y, por lo tanto, abre más oportunidades a nuestras actividades de sensores, porque un coche eléctrico tiene todas las necesidades de sensores que tiene un coche convencional, y más", explica Laurent Fabre, jefe del Segmento de Seguridad Pasiva y Sensórica de Continental. "Proteger la batería y mantener su rendimiento, por ejemplo, son dos tareas adicionales en los vehículos electrificados. Las soluciones de Módulo de Sensor de Corriente y de Detección de Impacto de la Batería sirven para ambos propósitos".

Teniendo en cuenta que la batería es el componente más caro de un coche eléctrico, el CSM no solo se ha desarrollado para proteger la batería de las sobrecorrientes, sino que también ayudará a conservar los parámetros de la batería limitando los efectos del envejecimiento. Integrado en la unidad de desconexión de la batería o en la propia batería, el CSM proporcionará los dos datos decisivos para la protección de la batería, así como para el control fiable de la autonomía. Para cumplir los estrictos requisitos de seguridad funcional, el CSM está disponible como sensor de dos canales, que mide la corriente de forma independiente integrando la tecnología shunt y la tecnología hall en una sola unidad compacta.

El BID, en combinación con una estructura ligera, detecta los impactos bajo el suelo y avisa al conductor si, como consecuencia, es necesario parar en un garaje. Esto libera al conductor de la difícil decisión de si un impacto a alta velocidad o un contacto con el suelo a baja velocidad puede haber dañado la batería. En comparación con la actual protección metálica bajo el suelo, la solución BID puede ahorrar hasta un 50% de peso.

Las baterías de iones de litio almacenan una gran cantidad de energía para proporcionar una atractiva autonomía de conducción. Especialmente durante la carga, la batería recibe una gran cantidad de corriente. Debido a los inevitables efectos físicos, la carga (y la descarga) de una batería la calentará, especialmente en las cargas rápidas de alta potencia o en la conducción deportiva. Para evitar que la batería del coche se sobrecargue, hay que controlar la corriente para limitar el gradiente de temperatura. "Una batería de iones de litio tiene un intervalo de temperatura óptimo en el que es muy segura y envejece muy lentamente", afirma Horst Gering, director de programa del segmento de seguridad pasiva y sensórica. "Sin embargo, la carga rápida de la batería supone un compromiso entre mantenerla segura y sana y limitar la duración de la carga. La mejor manera de hacerlo es con datos exactos". Además, el CSM ayuda a calcular la autonomía restante exacta mediante el control del consumo de corriente.

La corriente medida por el CSM puede calibrarse hasta 2.000 amperios con una precisión superior al ±1% en el canal de derivación y al ±3% en el canal de hall, además de la temperatura en el rango entre -40° Celsius hasta 125° Celsius. Ambas tecnologías de medición de corriente proporcionan una separación galvánica completa. Esta entrada se suministra a través de la interfaz CAN al sistema de gestión de la batería. Además de optimizar la eficiencia de la carga y proteger la batería, el CSM también ayuda a detectar fallos mecánicos, que podrían provocar un incendio si no se detectan. El CSM es totalmente compatible con ASIL D a nivel de sistema. La producción del CSM comenzará en 2022 para un vehículo eléctrico de última generación de un fabricante de automóviles mundial. El primer producto forma parte de una plataforma de detección modular que puede ampliarse para incluir funciones adicionales, como la medición de la tensión y el número de canales de medición.

Normalmente, la batería de iones de litio de un coche eléctrico está integrada en una posición bajo el piso, donde su peso contribuye a un centro de gravedad bajo y donde está bien protegida por la estructura del vehículo, con dos posibles excepciones: A altas velocidades, los objetos, como las correas de amarre, pueden arremolinarse y dañar los bajos del piso. A bajas velocidades, el contacto con el suelo durante una maniobra de aparcamiento también puede causar daños. Por ello, los vehículos eléctricos están equipados con una cubierta grande y a menudo pesada para proteger el compartimento de la batería de los bajos. Sin embargo, si se produce un impacto, será el conductor quien juzgue si el coche necesita ser revisado en un taller. "No es una situación satisfactoria, ya que la visibilidad de los bajos del coche es escasa y, además, se necesita un ojo experto para evaluar los verdaderos daños", afirma Johannes Clemm, director general de Continental Safety Engineering International en Alzenau. Para ayudar a la situación y hacer factible una protección ligera de los bajos del coche, Continental ha desarrollado la solución de detección de impactos de la batería basada en un sensor de presión.

Este sistema detecta y clasifica los eventos de impacto bajo el piso para alertar al conductor si la integridad de la batería puede haber sido violada. De este modo, el propietario del coche puede tomar precauciones antes de que una batería perforada pueda incendiarse en un momento posterior. "Además, el BID identifica la zona del daño, por lo que la gestión de la batería puede vaciar las celdas en esa zona para evitar cualquier riesgo de incendio", añade Clemm.

El BID cubre dos riesgos de impacto típicos: uno es el contacto con el suelo a baja velocidad, por ejemplo, durante las maniobras de aparcamiento, cuando el vehículo rueda lentamente sobre un bordillo y golpea el suelo. Durante este tipo de sucesos, la señal BID podría utilizarse también para activar un sistema de suspensión activa de acción rápida que aumentara temporalmente la holgura bajo el suelo para mitigar los daños. El otro caso de uso es la intrusión a alta velocidad, que puede ser causada por objetos pesados arremolinados, como piedras o correas de amarre en la carretera. Dada la velocidad y el impacto, este tipo de objetos puede dañar el subsuelo y potencialmente incluso penetrar en la estructura de la batería.

En comparación con las soluciones actuales, la protección de los bajos del vehículo basada en sensores puede ahorrar hasta un 50% del peso de la solución actual de blindaje de las baterías por vehículo. Los satélites de sensores de presión utilizados en el BID se derivan del probado Sistema de Protección de Peatones (PPS pSAT), que se fabrica en serie y se aplica en millones de vehículos desde hace más de diez años. Cualquier impacto se detecta a través de una señal de presión resultante en un tubo de silicona lleno de aire que se integra en serpentinas en la parte inferior del compartimento de la batería. La diferencia de tiempo entre la llegada de la señal a los dos satélites de presión situados en ambos extremos del tubo permite calcular el área del impacto. La gravedad del impacto puede clasificarse mediante umbrales de señal que sirven para activar alarmas en cascada para el conductor.