Investigadores del AMTC diseñarán software para monitoreo y gestión de baterías de litio

Esta idea de investigación nació de una forma muy simple al interior del grupo del Laboratorio, quienes siendo entusiastas de la electromovilidad, son usuarios hace muchos años de bicicletas eléctricas

Un sistema computacional que monitoree, en tiempo real, el nivel de carga de un conjunto de baterías de litio y que pueda gestionar la manera en que se usan, es la propuesta del Laboratorio Avanzado de Geoestadística y Supercómputo (perteneciente al Advanced Mining Technology Center y al Departamento de Ingeniería de Minas de la Universidad de Chile), uno de los ganadores del Concurso ANID IDeA Tecnologías Avanzadas 2024, la cual será dirigida por el investigador Gonzalo Díaz.

Esta idea de investigación nació de una forma muy simple al interior del grupo del Laboratorio, quienes siendo entusiastas de la electromovilidad, son usuarios hace muchos años de bicicletas eléctricas: la necesidad de monitorear y sacar el máximo provecho a la batería, que es un desafío aún no resuelto.

El proyecto “AI based battery state-of-health-aware management operating system for micro e-mobility, e-fleet mission planning and energy back-up” (“Sistema operativo de gestión de estado de salud de batería basado en IA para micromovilidad eléctrica, planificación de misiones de flotas eléctricas y respaldo de energía”) busca crear un software (específicamente, un sistema operativo) con el nombre de AIBOS (Artificial intelligence battery operating system, Sistema operativo de batería con inteligencia artificial) que apoye en la gestión de diferentes baterías, como puede ser el caso de una flota de vehículos eléctricos, mediante el monitoreo constante del estado de salud de los dispositivos y su utilización para pronosticar y tomar decisiones sobre cómo dicho recurso energético puede ser usado de la mejor manera.

“Las baterías son un recurso que se debe administrar bien. ¿En qué momento permitir que consuman gran cantidad de corriente? ¿Cómo cargarlas adecuadamente? Hay toda una estrategia que, bien gestionada, permite prolongar la vida útil de una batería”, explica Gonzalo Díaz.

El proyecto considera baterías de, por ejemplo, vehículos eléctricos, que son más complejas que la que utiliza un teléfono celular, como explica Felipe Navarro, uno de los investigadores del equipo: “Una batería de teléfono tiene una sola celda, entonces solo hay que preocuparse de gestionar esa celda. Sin embargo, hay casos en que existe una demanda más importante de energía y se necesitan varias celdas, o también cuando el problema requiere trabajar con baterías distribuidas, y es más difícil de gestionar, porque en una misma batería puede haber una celda agotada y otra llena, entonces hay que balancear el uso”.

“En un teléfono los sistemas se diseñan ad hoc al hardware, incluyendo la batería, se piensa en un todo. Pero las baterías no suelen ser así, se piensan para propósitos generales: la batería que usé en un auto la puedo llevar luego a un sistema fotovoltaico. Y cada uso tiene sus propias características. En este contexto, el desarrollo de AIBOS busca también impulsar la utilización óptima de baterías en contextos de segundo uso”, complementa Gonzalo Díaz.

Por eso el proyecto apunta a gestionar baterías como conjunto, lo que será algo habitual en flotas de vehículos eléctricos y en hogares que usen únicamente esa fuente de energía. “Por ejemplo, en un grupo de vehículos, cada uno con su propia batería con varias celdas, se hace necesario gestionar el manejo de energía. Si uno sabe el estado de cada batería se pueden dirigir de mejor manera los esfuerzos energéticos”, explica Gonzalo Díaz. Con esa información se puede decidir, por ejemplo, qué vehículo debe llegar a un punto específico de la ciudad según la carga que tenga y cuánto se va a consumir al desplazarse hacia allá, en qué momento cargar baterías, o qué equipos deben ser llevados a mantenimiento. Y eso es particularmente relevante en el contexto de la minería y el uso cada vez mayor de vehículos eléctricos.

¿Por qué el software que el equipo de Gonzalo Díaz desarrollará es un sistema operativo y no una aplicación para usarse en sistemas ya existentes? “La ventaja de este concepto es que así resolvemos una capa intermedia en un sistema computacional, la comunicación entre el hardware y el software o aplicación. Y además vamos a construir aplicaciones”, cuenta Felipe Navarro. Además se diseñará un protocolo estándar de comunicación para que el sistema operativo no solo recoja y transmita la información de carga y estado de cada batería de la flota, sino también para que permita compatibilidad entre varios equipos de diferente naturaleza. “Esto es bastante rupturista, porque no existe una solución así en el mundo”, destaca Gonzalo Díaz.

El proyecto será desarrollado por el Laboratorio Avanzado de Geoestadística y Supercómputo con la colaboración de los académicos del Departamento de Ingeniería Eléctrica Jorge Silva, Marcos Orchard (quienes también pertenecen al Centro de Aceleración Sostenible de Electromovilidad) y Heraldo Rozas. El plazo de ejecución es de cuatro años y su presupuesto total es de $656.884.000.

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