Por Rachael Jones y revisado por Megan Craig, M.Sc.
Los sensores están revolucionando los vehículos eléctricos (EV), mejorando su función, diseño y rendimiento. Este artículo explora el papel fundamental de la tecnología de sensores en los vehículos eléctricos, revisando sus diversos tipos, aplicaciones y el prometedor horizonte de futuras innovaciones, allanando el camino para un futuro automovilístico más sostenible y eficiente.
Introducción a los sensores en vehículos eléctricos
Los sensores son parte integral de la innovación y optimización de los vehículos eléctricos (EV). Se ha documentado bien la importancia de la tecnología de sensores en el monitoreo y optimización de las condiciones térmicas de los vehículos eléctricos, centrándose particularmente en los sensores internos de la batería, los sensores externos de la batería, la fusión de múltiples sensores, los sensores de motores tradicionales y sin posición y los sensores del sistema de aire acondicionado.1
Estos sensores son fundamentales para el monitoreo en tiempo real de baterías, motores y módulos de aire acondicionado, que son fundamentales para el rendimiento y la longevidad de los vehículos eléctricos. Por ejemplo, los sensores de temperatura, presión, corriente y voltaje dentro del módulo de batería proporcionan datos esenciales para evitar daños debidos a temperaturas extremas.
Una revisión reciente de las diversas tecnologías de sensores aplicadas en los componentes de gestión térmica destaca el cambio hacia la fusión de múltiples sensores para un monitoreo integral y los desafíos que enfrentan, como la precisión de los sensores tradicionales y la estabilidad de los sensores avanzados.1
Las soluciones a estos desafíos y las futuras direcciones de investigación enfatizan la innovación continua y la expansión de las aplicaciones de sensores dentro de los sistemas de gestión térmica de los vehículos eléctricos. Esto destaca el papel integral de los sensores en el avance de la eficiencia, la seguridad y la sostenibilidad de los vehículos eléctricos, allanando el camino para futuras innovaciones en este campo.
Papel de los sensores en el rendimiento de los vehículos eléctricos
El rendimiento de los vehículos eléctricos se ve significativamente mejorado gracias a tecnologías de sensores avanzadas, y el mapeo de presión desempeña un papel fundamental en la optimización de la eficiencia de la batería y la seguridad del vehículo. Como detalla Raúl Oreste de Tekscan, los sistemas de mapeo de presión miden la presión de la interfaz entre superficies, como las que se encuentran en los paquetes de baterías, para garantizar un rendimiento y una longevidad óptimos.2
Esta tecnología es fundamental para mantener la presión correcta sobre las celdas de la batería para evitar problemas como la fuga térmica en las baterías de iones de litio y el agrietamiento en las baterías de estado sólido, que pueden ocurrir debido a una distribución desigual de la presión.
Además, la integración de sensores va más allá de la optimización de la batería. Por ejemplo, en el diseño de neumáticos, los sensores proporcionan datos valiosos sobre cómo responden los neumáticos a diferentes condiciones, lo que lleva a diseños que pueden soportar el alto par de los motores eléctricos.3 Esto garantiza durabilidad y seguridad, atributos esenciales para los vehículos eléctricos.
Los sensores también contribuyen a desarrollar interiores más inteligentes y cómodos, como asientos adaptables y sellos de puertas, que mejoran la experiencia de conducción general. Por lo tanto, el papel de los sensores en el rendimiento de los vehículos eléctricos es multifacético y aborda todos los aspectos, desde el estado y la eficiencia de la batería hasta el confort de los pasajeros y la dinámica del vehículo, lo que indica su papel indispensable en el avance de la movilidad eléctrica.
Tipos de sensores utilizados en vehículos eléctricos
En el ámbito de los vehículos eléctricos, se emplea una amplia gama de tecnologías de sensores para mejorar la funcionalidad y garantizar la seguridad. Entre ellos, los sensores de mapeo de presión se destacan por su capacidad para medir presiones de interfaz entre superficies, lo cual es crucial para la optimización de la batería y el diseño de vehículos.2
Estos sensores, hechos de láminas de polímero con capas conductoras, proporcionan datos vitales sobre la distribución de la presión, lo que ayuda a prevenir fallas de la batería y optimizar la presión de la pila tanto para baterías de iones de litio como para baterías de estado sólido.
Ampliando aún más el panorama de sensores en los vehículos eléctricos están los sensores de temperatura, que monitorean la batería y el motor para evitar el sobrecalentamiento, y los sensores de proximidad, esenciales para los sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS) y las funciones de conducción autónoma.4
Además, los sensores inerciales, incluidos acelerómetros y giroscopios, desempeñan un papel fundamental en el control de estabilidad y la navegación del vehículo, mejorando la experiencia de conducción y la seguridad. La integración de estos sensores refleja la compleja interacción de tecnologías necesarias para mejorar el rendimiento, la seguridad y la confiabilidad de los vehículos eléctricos, lo que subraya la naturaleza multifacética de las aplicaciones de sensores en la industria automotriz eléctrica.
Aplicaciones y beneficios de los sensores en vehículos eléctricos
Los sensores en los vehículos eléctricos ofrecen muchas aplicaciones y beneficios, mejorando significativamente el rendimiento, la seguridad y la experiencia del usuario del vehículo. Los sensores de mapeo de presión, como lo analizó Raúl Oreste de Tekscan, son fundamentales para optimizar el diseño de la batería para garantizar una distribución uniforme de la presión y evitar fugas térmicas y fallas prematuras de la batería.2
Estos sensores, hechos de láminas de polímero con capas conductoras, proporcionan datos vitales sobre la distribución de la presión, lo que ayuda a prevenir fallas de la batería y optimizar la presión de la pila tanto para baterías de iones de litio como para baterías de estado sólido.
Ampliando aún más el panorama de sensores en los vehículos eléctricos están los sensores de temperatura, que monitorean la batería y el motor para evitar el sobrecalentamiento, y los sensores de proximidad, esenciales para los sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS) y las funciones de conducción autónoma.4
Además, los sensores inerciales, incluidos acelerómetros y giroscopios, desempeñan un papel fundamental en el control de estabilidad y la navegación del vehículo, mejorando la experiencia de conducción y la seguridad. La integración de estos sensores refleja la compleja interacción de tecnologías necesarias para mejorar el rendimiento, la seguridad y la confiabilidad de los vehículos eléctricos, lo que subraya la naturaleza multifacética de las aplicaciones de sensores en la industria automotriz eléctrica.
Estos sensores también contribuyen a desarrollar estructuras de vehículos más seguras y eficientes al monitorear las presiones ejercidas sobre varios componentes, lo que conduce a mejores procesos de fabricación y calidad del producto.
Más allá de la optimización de la batería, los sensores de los vehículos eléctricos desempeñan un papel crucial en funciones adicionales que habilitan ADAS, como la conducción autónoma, la asistencia de estacionamiento y la prevención de colisiones, aumentando así la seguridad y la comodidad del vehículo.5
Los sensores de temperatura mantienen condiciones operativas óptimas para las baterías y los motores, mientras que los sensores de proximidad mejoran la navegación y el estacionamiento. La integración de estas tecnologías de sensores en los vehículos eléctricos no solo aumenta su rendimiento, sino que también contribuye significativamente a la sostenibilidad general del transporte al garantizar la longevidad y confiabilidad de estos vehículos de energía limpia.
Futuros desarrollos e innovaciones en tecnología de sensores para vehículos eléctricos
El futuro de la tecnología de sensores en los vehículos eléctricos presenta avances prometedores que están preparados para revolucionar aún más la industria automotriz. Las innovaciones en el mapeo de presión, como lo destacó Raúl Oreste de Tekscan, mejorarán significativamente el rendimiento de la batería y el diseño del vehículo.2
Se espera que las tecnologías de sensores emergentes aumenten la sensibilidad, la precisión y la durabilidad al tiempo que reducen el tamaño y el costo. Esto incluye el desarrollo de sensores con capacidades de mapeo de presión de mayor resolución para proporcionar información aún más detallada sobre el estado y el rendimiento de la batería, garantizando vehículos eléctricos más seguros y eficientes.
Además, la integración de la inteligencia artificial (IA) y el aprendizaje automático (ML) con la tecnología de sensores permitirá capacidades de mantenimiento predictivo más inteligentes, reduciendo el tiempo de inactividad y ampliando la vida útil de los componentes críticos.
La evolución de la tecnología de sensores también respaldará el avance de los sistemas de conducción autónoma, ya que los sensores se volverán más hábiles para navegar en entornos complejos, lo que conducirá a vehículos autónomos más seguros y confiables. A medida que la tecnología de sensores siga evolucionando, sus aplicaciones en los vehículos eléctricos se ampliarán, impulsando innovaciones que mejoren el rendimiento, la seguridad y la sostenibilidad del vehículo.
Referencias y lecturas adicionales
Cheng, A. y otros, (2023). Una revisión de las aplicaciones de sensores en sistemas de gestión térmica de vehículos eléctricos. Energías, 16(13), 5139. doi.org/10.3390/en16135139.
Tekscan, Inc. (2023). Mejora del diseño de baterías y vehículos eléctricos con mapeo de presión. [En línea] Sensores AZO. Disponible en: https://www.azosensors.com/article.aspx?ArticleID=2857
Pomoni, M. (2022). Explorando los neumáticos inteligentes como herramienta para ayudar a una conducción segura y controlar la fricción entre neumáticos y carretera. Vehículos, 4(3), págs. 744-765. doi.org/10.3390/vehicles4030042.
Energía.Gov (2020). Baterías, Carga y Vehículos Eléctricos. [En línea] Oficina de Eficiencia Energética y Energías Renovables. Disponible en: https://www.energy.gov/eere/vehicles/batteries-charging-and-electric-vehicles
Choi, C.Q. (2022). Los sensores cuánticos podrían calmar la ansiedad por la autonomía de los vehículos eléctricos. [En línea] Espectro IEEE. Disponible en: https://spectrum.ieee.org/quantum-sensor-range-anxiety
