Porsche revela un sistema predictivo de gestión térmica
Porsche ha revelado más detalles sobre su sistema de gestión térmica predictiva desarrollado por Porsche Engineering el año pasado a modo de estudio. El sistema está diseñado para garantizar que las baterías de los coches eléctricos estén a la temperatura óptima para cargar a la máxima potencia al llegar a la estación de carga.
La temperatura de las celdas de las baterías desempeña un papel clave en los coches eléctricos, ya que el rendimiento de la carga disminuye si las celdas están demasiado frías o demasiado calientes. Hasta ahora, la gestión térmica ha sido básicamente reactiva: si los sensores miden temperaturas demasiado altas, se activa la refrigeración, o viceversa: si las temperaturas son demasiado bajas, se activa el calentamiento de la batería.
En el caso de los motores de combustión, este control reactivo funciona bien, ya que un bloque motor puede enfriarse en pocos minutos. Sin embargo, las baterías de los vehículos eléctricos, que pueden pesar hasta 700 kilogramos, son mucho más inertes térmicamente. "Con ellas, la temperatura sólo puede regularse muy lentamente", afirma Björn Pehnert, jefe de proyecto especializado en gestión térmica de Porsche Engineering.
Hasta ahora, algunos coches eléctricos han sido capaces de ajustar la gestión térmica de la batería a un nivel óptimo cuando la ruta es guiada de forma activa y se planifica con antelación una parada de carga: Al llegar a la estación de carga, las celdas se encuentran dentro de la ventana de temperatura óptima para una carga rápida. El problema surge porque casi nadie introduce todos los destinos en su sistema de navegación. Y sin información sobre el próximo viaje o la parada de carga prevista, el sistema sólo puede ser reactivo.
El sistema térmico que está desarrollando Porsche implica un sistema de software en el coche para predecir el curso próximo del viaje y controlar todos los componentes térmicos para que la batería se atempere de forma óptima. Esta mirada al futuro también evita el calentamiento o la refrigeración innecesarios, lo que ahorra energía y aumenta la autonomía. Si el conductor permite que el coche "aprenda" su forma de conducir, el sistema identifica las rutas más frecuentes. Según Porsche, el sistema debería ser capaz de reconocer el trayecto que le espera poco después de iniciar la marcha basándose en estos valores empíricos y crear internamente un mapa de la ruta que se aproxima. Por ejemplo, "cinco kilómetros de tráfico urbano seguidos de 20 kilómetros de autopista a 120 km/h".
Pero se supone que el sistema no sólo ofrece ventajas cuando se detiene la pretemperatura para la carga: Si el coche eléctrico se entera, por ejemplo, de que se utiliza principalmente para trayectos cortos por el centro de la ciudad (en el tráfico de cercanías), la unidad de control puede elevar la temperatura ligeramente por encima del corredor normal, pero aún dentro del rango de seguridad. Como el vehículo sabe que el viaje terminará pronto, la batería puede volver a enfriarse por sí sola cuando el vehículo está aparcado. De este modo, el coche no tiene que utilizar energía para una refrigeración innecesaria. "En teoría, es posible ahorrar entre un 10% y un 30% de energía", afirma Ondrej Holub, que dirige un equipo de desarrollo de software en Porsche Engineering, en Praga.
Estos datos de conducción se combinan con información adicional procedente de una simulación. Se utilizan modelos para simular la gestión térmica desde la batería hasta el sistema de propulsión y refrigeración, pasando por el sistema de aire acondicionado. El gemelo digital indica entonces cómo cambiará el estado de carga de la batería cuando se encienda la calefacción, por ejemplo. A continuación, estos datos se complementan con un módulo de software denominado estimador en tiempo real (RTE). Este software está diseñado para calcular la influencia del comportamiento al volante, la carga útil, el firme de la carretera o incluso la pintura - en los modelos negros, el interior se calienta más, lo que afecta al comportamiento térmico.
Según Porsche, hasta hace poco, tales cálculos habrían requerido potentes ordenadores centrales. Ahora, Porsche Engineering afirma haber conseguido que, gracias a una "optimización inteligente", el software pueda funcionar en una unidad de control normal.
El proyecto ya se ha completado. Según Porsche, el estudio conceptual -que incluía un Taycan transformado para realizar pruebas- ha demostrado que la gestión térmica predictiva tiene "un elevado potencial de desarrollo en serie" y puede instalarse en un vehículo cliente en el futuro.
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