La electrificación de los vehículos está impulsando una transformación masiva en la industria automotriz y más allá. Un factor crítico para lograr esta transformación radica en la disponibilidad y la producción de mejores baterías. Nunca un componente ha tenido implicaciones de tan grande alcance para la calidad, la seguridad y el rendimiento del producto final. Reconociendo esto, NI y el Battery Innovation Center (BIC) están colaborando para mejorar la calidad y el rendimiento de la batería a través de la investigación sobre la utilización de pruebas en el proceso de fabricación de la batería y la gestión eficaz de los datos de pruebas a lo largo del ciclo de vida de la batería.
Las baterías presentan un desafío único cuando se trata de pruebas debido a sus distintivos requisitos de cobertura. "Se podría argumentar que probar una batería está más cerca de probar un cuerpo humano que probar una tarjeta de circuitos", dijo Ben Wrightsman, CEO de BIC, durante la conferencia NI Connect 2023. "Las baterías, como los humanos, son muy dinámicas ya que sus condiciones cambian según nuestro uso en su entorno y cada una se comporta de manera un poco diferente." Además, las baterías vienen en una amplia variedad de formatos, tamaños, químicas y capacidades, lo que requiere sistemas de pruebas que no solo sean altamente capaces sino también increíblemente flexibles.
Para comprender verdaderamente el funcionamiento interno de una celda para abordar los objetivos de calidad y minimizar los defectos, se necesitan soluciones de medidas más avanzadas. La industria se ha basado tradicionalmente en métodos de pruebas heredados que se pueden caracterizar como altamente manuales, de cobertura limitada y al final de la línea. Estos métodos, básicamente, proporcionan información insuficiente y requieren un tiempo de pruebas significativo. Para superar estos desafíos y construir mejores baterías, NI ha desarrollado una solución de pruebas de calidad de celda basada en la plataforma de hardware modular PXI y entornos de software abiertos. Al perfilar de manera más precisa y completa la impedancia de la celda, utilizando técnicas como AC-IR, DC-IR y EIS, esta solución ayuda a los ingenieros a comprender mejor el comportamiento de una celda con más precisión, a velocidades más rápidas y con un tamaño más pequeña.
Sin embargo, las metodologías de pruebas avanzadas por sí solas son insuficientes. Escalar estas técnicas desde el laboratorio al entorno de producción implica sus propios desafíos. La fabricación de baterías puede ser un proceso lento, que se extiende desde varios días hasta semanas, con numerosos pasos que pueden introducir defectos. El objetivo es reducir el tiempo de fabricación de semanas a horas o días y minimizar los puntos de falla. Lograr esto requiere dejar de depender únicamente de las pruebas de final de línea. "Al trabajar con BIC, estamos investigando formas innovadoras de realizar pruebas a lo largo del proceso de fabricación de baterías para que podamos encontrar defectos más pronto y más cerca de donde se introducen", compartió Eli Kerry, Líder de estrategia de batería de VE en NI.
Eli Kerry, Líder de estrategia de baterías de NI, destaca una solución de pruebas de celdas de baterías en NI Connect 2023.
Dada la escala de producción de baterías, integrar las capacidades de pruebas y medidas generalizadas se convierte en una tarea compleja. Se requieren miles de nodos de pruebas y medidas, lo que requiere una gestión optimizada de activos de pruebas. Los sistemas de pruebas conectados e inteligentes proporcionan la solución, lo que permite una organización, un control y una gestión eficaces de todos los puntos finales. Esto significa que cualquier persona dentro de una organización, en cualquier parte del mundo, puede acceder, administrar o actualizar los activos de pruebas. Al aprovechar los sistemas conectados, se pueden implementar nuevas técnicas de medidas de pruebas, extrayendo datos valiosos en diferentes procesos de fabricación.
Estamos investigando maneras innovadoras de realizar pruebas a lo largo del proceso de fabricación de baterías para poder encontrar defectos antes y más cerca de donde se introducen.
—Eli Kerry, líder de estrategia de baterías para vehículos eléctricos, NI
Básicamente, la clave para construir mejores baterías radica en los datos producidos y su valor a lo largo del ciclo de vida de la batería. Los fabricantes de baterías y los OEM se enfocan cada vez más en aprovechar el poder de los datos, reconociendo que se extienden más allá de los resultados de una sola prueba. El verdadero valor radica en los datos obtenidos a lo largo del ciclo de vida de cada batería y en todas las actividades de fabricación. La utilización de estos datos a través de técnicas avanzadas de modelado permite a los fabricantes comprender mejor las características de cada celda de la batería. Estas evaluaciones son fundamentales para mejorar el rendimiento y la calidad, y preparan el camino para la próxima generación de baterías de alto rendimiento.
A través de la colaboración entre BIC y NI, se está forjando el camino hacia la construcción de mejores baterías.
