Descripción del proyecto
LA EXPANSION DEL COCHE ELECTRICO EN LA SOCIEDAD ESTA MARCADA POR DIVERSOS CONDICIONANTES. DOS DE LOS MAS CRITICOS, AUTONOMIA Y COSTE, ESTAN RELACIONADOS CON LA PLANTA DE ENERGIA (BATERIAS). MEJORAR AUTONOMIA SIGNIFICA MEJORAR DENSIDAD DE ENERGIA Y DE POTENCIA. ADEMAS, DEBE OPTIMIZARSE EL COSTE TOTAL DE PROPIEDAD, SEA AUMENTANDO LA DURABILIDAD, REDUCIENDO EL COSTE DE PRODUCCION O AUMENTANDO EL COSTE RESIDUAL AL FINAL DEL CICLO DE VIDA UTIL DE LA BATERIA. PARA GARANTIZAR UN FUNCIONAMIENTO SEGURO Y FIABLE SE UTILIZAN LOS DENOMINADOS BMS (BATTERY MANAGEMENT SYSTEMS). ESTOS SISTEMAS PERMITEN CONOCER EL ESTADO DE LA BATERIA MEDIANTE INDICADORES CRITICOS (ESTADOS DE CARGA, DE SALUD, DE FUNCIONAMIENTO Y DE POTENCIA DISPONIBLE) PARA HACERLAS FUNCIONAR A MAXIMO RENDIMIENTO, PROTEGIENDO Y ASEGURANDO SU INTEGRIDAD FISICA.EL BMS DEBE MEDIR PARAMETROS COMO TENSION, CORRIENTE Y TEMPERATURA. A NIVEL LABORATORIO, ADICIONALMENTE A ESTAS MEDIDAS DIRECTAS SE UTILIZA LA ESPECTROSCOPIA DE IMPEDANCIA ELECTROQUIMICA (EIS) PARA UNA MEJOR CARACTERIZACION DEL ESTADO ELECTROQUIMICO DE LAS CELDAS. ESTA TECNICA SE BASA EN ANALIZAR LA RESPUESTA EN FRECUENCIA DE LA CELDA Y, PARA ELLO, ES NECESARIO UN ANALIZADOR DE RESPUESTA EN FRECUENCIA. ESTE CIRCUITO ESTA BASADO EN UN GALVANOSTATO, QUE EXCITA LA BATERIA CON UNA CORRIENTE CUYA FRECUENCIA VA DE LA CENTESIMA DE HZ A LAS DECENAS DE KHZ. PARA NO AFECTAR A LA ESTRUCTURA DE LA BATERIA, LA EXCITACION DEBE HACERSE CON VALORES DE CORRIENTE BAJOS (DECENAS DE MA). DADA LA BAJA IMPEDANCIA DE LA BATERIA (MOHM) EL VALOR DE TENSION QUE SE MIDE ES DE DECIMAS DE MV. LA RELACION SEÑAL-RUIDO ES EXTREMADAMENTE CRITICA, POR LO QUE EL SENSADO IN SITU ES VITAL. ES DECIR, PARA OBTENER DATOS QUE PERMITAN UN CONOCIMIENTO PROFUNDO DE LAS CELDAS DURANTE TODA SU VIDA UTIL, LA MINIATURIZACION DEL SISTEMA SENSOR Y LA ELIMINACION DE CABLEADO SON CLAVES. ESTOS REQUISITOS PLANTEAN EVIDENTES RETOS TECNOLOGICOS, CUYAS SOLUCIONES SE CONTEMPLAN EN ESTE PROYECTO. LA MONITORIZACION A NIVEL CELDA DEL MAYOR NUMERO DE PARAMETROS POSIBLE (TENSION, CORRIENTE, MAPA DE TEMPERATURA Y RESPUESTA EN FRECUENCIA, O, LO QUE ES LO MISMO, IMPEDANCIA) APORTARA, RESPECTO AL ESTADO DEL ARTE, NUEVOS DATOS QUE PUEDEN SER EXPLOTADOS POR UNA CAPA SUPERIOR DE ALGORITMIA E INTELIGENCIA ARTIFICIAL PARA ESTIMAR INDICADORES CRITICOS DEL ESTADO DE LAS BATERIAS ANTES MENCIONADOS. COMO RESULTADO DE ESTE SUBPROYECTO SE OBTENDRA UN INSTRUMENTO INTEGRADO PARA REALIZAR MEDIDAS A NIVEL DE CELDA QUE, MEDIANTE EL PREPROCESADO ADECUADO DE LOS DATOS, PERMITA OBTENER LOS VALORES DE UN CONJUNTO DE PARAMETROS DE FUNCIONAMIENTO QUE SERAN UTILIZADOS EN EL NIVEL DE JERARQUIA SUPERIOR DEL BMS PARA ESTIMAR EL ESTADO DE LA BATERIA MEDIANTE INTELIGENCIA ARTIFICIAL. ASIMISMO, PERMITIRA LA TRANSMISION EFICIENTE DE LOS VALORES DE DICHOS PARAMETROS AL NIVEL DE JERARQUIA SUPERIOR. POR ELLO, TENIENDO EN CUENTA LAS CONDICIONES ESPECIFICADAS EN EL PROYECTO COORDINADO DEL QUE ESTE SUBPROYECTO FORMA PARTE:- EL INSTRUMENTO SERA EL FRONT END ANALOGICO DE UN SYSTEM ON CELL (SOCELL) REALIZADO EN UN ASIC CMOS MIXTO.- AL SER LA MONITORIZACION A NIVEL DE CELDA UNO DE LOS OBJETIVOS PLANTEADOS, CADA SOCELL ESTARA ASOCIADO A UNA CELDA DE LA BATERIA.- LA INFORMACION OBTENIDA DEL CONJUNTO DE TRANSDUCTORES Y ELEMENTOS LOGICOS QUE CONFORMAN EL ASIC SERA PREPROCESADA Y ENVIADA A UN SEGUNDO NIVEL DE BMS EN DONDE SE PUEDEN APLICAR TECNICAS DE INTELIGENCIA ARTIFICIAL MEDIANTE OBSERVADORES DE ESTADO QUE PERMITAN PROGNOSIS.