26-04-2023 | Publicado por Joaquín Martí
Nuestra batalla contra el cambio climático pasa por deshacernos de los motores de combustión interna (MCI) en los vehículos. De ahí el apoyo que los vehículos eléctricos (VE) y sus tecnologías asociadas están recibiendo en todo el mundo. En parte como consecuencia, se estima que este año se matricularán 13 millones de vehículos eléctricos o híbridos, lo que llevará su cifra a unos 40 millones frente a una flota global del orden de 1500 millones. Estos números ilustran el tamaño de la tarea que nos espera si queremos lograr un impacto significativo en las emisiones.
La mayor parte de las desventajas de un coche eléctrico emanan de la batería en que almacena su energía. Las baterías actuales son grandes, pesadas y caras comparadas con los tanques de combustible de los coches con MCI. Encima tienen una autonomía bastante limitada y requieren un tiempo relativamente largo para recargarse en una red escasa de estaciones de recarga. Y además las baterías se degradan con el uso y hay que cambiarlas tras unos años.
Hay por tanto muchas posibilidades de mejora en el diseño de baterías, así como en la optimización del uso que se hace de su energía. Obsérvese, por ejemplo, que sólo el sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) puede reducir la autonomía hasta un 40% para mantener el confort de los ocupantes y para que la batería opere en condiciones óptimas.
Soluciones digitales a todas las escalas
Las baterías son los tanques de combustible de los VE. Deben almacenar toda la energía posible para extender la autonomía y minimizar la ansiedad del conductor, así como para garantizar la seguridad en eventos imprevistos.
Las baterías son sistemas sumamente complejos, que deben emplear ingeniería avanzada a todos los niveles, desde la química a la ingeniería de celdas, módulos y packs completos y, finalmente, la integración en el vehículo.
Dassault Systèmes proporciona soluciones para todas esas escalas. Las aplicaciones de BIOVIA aportan capacidades de simulación química que permiten optimizar el diseño de materiales frente al envejecimiento. Las de CATIA incluyen librerías de baterías para hacer un uso eficiente de la simulación 1D en celdas, módulos y packs. En este nivel de representación, los comportamientos térmicos, eléctricos y de envejecimiento de cada celda se combinan para determinar los de un módulo completo de celdas.
A la par que las características a nivel molecular, los procesos mecánicos, térmicos, difusivos y eléctricos de una celda individual pueden simularse en 3D. Las aplicaciones de SIMULIA son de gran utilidad en el estudio de celdas y módulos de la batería para mejorar su resistencia, rigidez y seguridad en accidentes y otros escenarios de carga.
Por último, también pueden simularse los packs de batería integrados en vehículos completos bajo condiciones realistas de ensayo. El trasvase de información entre las distintas escalas precisa de una plataforma unificada, tal como la que suministra la plataforma 3DEXPERIENCE.
En Principia hemos ya realizado algunos trabajos de simulación en apoyo de la ingeniería de diseño de baterías. Y nos encantaría hacer muchos más apoyando tus desarrollos. Lo cierto es que queda mucho camino por recorrer para electrificar nuestra flota de vehículos.
Nota: Este post está parcialmente basado en uno publicado por Dassault Systèmes, que te invitamos a visitar si quieres acceder a información adicional.
