Los nuevos sensores que prometen mejorar un 10% la autonomía de los coches eléctricos

La autonomía es uno de los factores determinantes a la hora de comprar un coche eléctrico de batería. Los fabricantes han puesto en marcha toda su maquinaria no solo con el objetivo de incrementar su oferta de vehículos eléctricos, también para investigar y desarrollar nuevas soluciones que permitan mejorar la tecnología existente. Uno de los últimos avances que prometen revolucionar la movilidad sostenible tiene que ver con el proceso de carga de la batería.

El proceso de carga de un coche eléctrico es ineficiente. Según un nuevo estudio publicado por Scientific Reports y del que se hace eco el medio Tech Xplore, asegura que es posible revertir la mayor parte de dicha ineficiencia relacionada con estimaciones inexactas de la carga de la batería. El estado de carga de una batería de coches eléctrico se mide en función de la salida actual de la batería. Esto permite proporcionar una estimación de la autonomía restante.

Los nuevos sensores cuánticos para mejorar la autonomía de coches eléctricos

Es realmente curioso que la tecnología más extendida no sea capaz de exprimir al máximo su potencial. El problema está detrás de un cálculo impreciso de la carga de la batería. Pero, ¿qué está generando este problema? Los sensores utilizados mayoritariamente por la industria están preparados para medir los amperios. Sin embargo, no son capaces de medir variaciones en miliamperios. Es decir, pequeños cambios en la corriente.

El estudio que ha sido publicado llega a la importante conclusión de que este problema está desaprovechando aproximadamente el 10% de la autonomía. Por lo tanto, la sustitución de dichos sensores con unos que sí sean capaces de medir variaciones de miliamperios permitirá aumentar un 10% la autonomía de todos los coches eléctricos. Algo crucial si se quiere seguir impulsando la masificación del automóvil eléctrico.

Los nuevos sensores cuánticos de diamante se postulan como la solución a este problema. Un equipo de investigadores de Japón, dirigido por el profesor Mutsuko Hatano del Instituto de Tecnología de Japón (Tokyo Tech), asegura que estos nuevos sensores pueden estimar la carga de la batería con una precisión del 1% mientras mide las altas corrientes típicas de los vehículos eléctricos.

«Desarrollamos sensores de diamante que son sensibles a las corrientes de miliamperios y lo suficientemente compactos para implementarse en automóviles. Además, medimos corrientes en un amplio rango y detectamos corrientes de nivel de miliamperios en un entorno ruidoso», señaló Hatano.

Baterías más pequeñas y baratas gracias a los sensores cuánticos

El equipo de trabajo ha creado un prototipo de sensor utilizando dos sensores cuánticos de diamante que se colocaron a ambos lados de la barra colectora (la unión eléctrica para corrientes entrantes y salientes) en el coche. Posteriormente se utilizó una técnica denominada «detección bidireccional» para eliminar el ruido común detectado por ambos sensores y retener solo la señal real. Esto, a su vez, permitió al equipo detectar una pequeña corriente de 10 mA en medio del ruido ambiental de fondo.

Un control mixto analógico-digital de las frecuencias generadas por dos generadores de microondas fue usado para rastrear las frecuencias de resonancia magnética del sensor cuántico en un ancho de banda de 1 GHz. Esto permitió un gran rango dinámico (relación entre la corriente detectada más grande y la más pequeña) de ±1000 A. Además, se pudo confirmar también un amplio rango de temperatura de funcionamiento de -40 a 85ºC para cubrir aplicaciones generales en la industria del automóvil.

El profesor Hatano aseguró que este hallazgo tendrá unas implicaciones muy importantes para el coche eléctrico de batería. Al poder aumentar la eficiencia de la batería, y por ende la autonomía, será posible reducir el peso y/o tamaño de las baterías actuales, lo que repercutirá directamente en el precio.

«Aumentar la eficiencia de uso de la batería en un 10% reduciría el peso de la batería en un 10%, lo que reduciría un 3,5% la energía de funcionamiento y un 5% la energía de producción de 20 millones de nuevos vehículos eléctricos en 2030. Esto, a su vez, corresponde a una reducción del 0,2% en las emisiones de CO2», argumentó Hatano.