BMW está buscando soluciones tecnológicas para implementar sistemas de refrigeración alternativos para la recarga rápida de las baterías de sus coches eléctricos. Para ello ha abierto un proceso de selección de alternativas, medioambientalmente no dañinas, que reduzcan el calor que se produce durante este proceso y no causen molestias en el entorno provocadas por el ruido del funcionamiento de elementos mecánicos como ventiladores y disipadores.
La recarga rápida de las baterías de los vehículos eléctricos exige llegar a niveles de potencia que generan una gran cantidad de calor que es necesario disipar en un corto periodo de tiempo. Con el aumento de la potencia de carga, las tecnologías actuales acuden al uso de circuitos de refrigeración movidos por compresores eléctricos que generan una gran cantidad de ruido y vibraciones provocadas por los componentes móviles que integran. Esta circunstancia obliga a la implementación de sofisticadas medidas de amortiguación para evitar molestias a las persona y al entorno circundante.
Así, por ejemplo, para una conversación mantenida en el interior de un coche eléctrico en proceso de carga, un ruido por encima de 25 dB se considera incómodo. En el exterior, se percibe como molesto un ruido que supere los 35 dB provocado por el sistema de carga de alta potencia.
Condiciones de partida
BMW propone una serie de criterios que considera claves para hacer frente a la disipación de calor sin exceder los niveles de ruido actuales mientras se produce la recarga del vehículo. En primer lugar el rango de temperaturas en las que debe funcionar el sistema debe estar entre -20ºC y 45ºC. El sistema debe tener en cuenta el gradiente, o diferencia de temperaturas, entre la superficie de la batería y la temperatura ambiente. El ruido producido por el sistema deber estar por debajo de los 35 dB.
La tecnología debe ser escalable permitiendo su implementación en futuros desarrollos que supongan el aumento de las capacidades de las baterías y las potencias de carga. Como punto de partida, las soluciones deben asumir que necesitan una potencia de enfriamiento de más de 20 kW durante la carga rápida a 200-300 kW de potencia.
Compresor electrónico de refrigeración de BMW.
El rendimiento de enfriamiento máximo del sistema debe estar disponible dentro del período de limitado de carga rápida, no siendo necesario que funcione el resto del tiempo. La densidad de potencia en comparación con el volumen del componente que el sistema debe ser capaz de ofrecer será compatible con un rendimiento térmico aceptable.
Ya que el vehículo permanecerá detenido durante el proceso de carga no existirá aire en el exterior, por lo que el flujo que se emita al ambiente también debe ser implementado por el sistema.
BMW considerará tanto las soluciones ya maduras, que puedan ser desarrolladas en entornos prácticamente reales, como soluciones iniciales que hayan sido estudiadas con componentes escalables y en entornos de laboratorio. No considerará tecnologías de enfriamiento pasivo que requieran grandes diferencias de temperatura entre la superficie de la batería y el ambiente que son dañinas para el medio ambiente o tecnologías con altos requisitos de servicio y mantenimiento.
Tecnologías aplicables
BMW baraja varias posibilidades para lograr es los objetivos establecidos con las condiciones indicadas. Entre ellas están las tecnologías magnetocalóricas, un sistema que implica el uso de un campo magnético variable. También se consideran sistemas de enfriamiento electroquímico o aplicaciones de la máquina Schukey, mediante un motor de pistón rotativo diseñado como un enfriador que no precisa refrigerantes químicos.
Otras posibilidades son las ofrecidas por los métodos de compresión. Entre ellas el enfriamiento termoacústico, mediante un altavoz que crea sonido en un tubo huevo lleno de gas que crea una compresión mecánica expandiendo el gas refrigerante. El enfriamiento por absorción produce frío al comprimir sustancias que absorben calor cuando cambian de fase de líquido a gaseoso, y, por último el enfriamiento por vapor, que enfría el aire mediante la evaporación de agua. BMW está abierto a recibir proyectos que cumplan con estos criterios y a nuevas propuestas de métodos de enfriamiento innovadores.
Todas ellas serán evaluados por BMW para posteriormente desarrollar la tecnología con el apoyo de su I+D. Las propuestas deben realizarse a través de NineSights, una plataforma colaborativa para el desarrollo de soluciones innovadoras en diferentes cambios tecnológicos.
