Los investigadores buscan la verdad en la vida secreta de la batería



Los CONDUCTORES pueden confiar en los indicadores de combustible de sus automóviles para saber si el tanque está medio lleno o hasta el último galón. Pero los propietarios de portátiles no tienen la misma seguridad cuando comprueban el tiempo que queda en una batería de iones de litio. Un clic en el icono de la batería puede sugerir que quedan 20 minutos cuando, en realidad, solo quedan unos minutos.



Ahora, los investigadores de Texas Instruments han creado un monitor en el que dicen que los usuarios de portátiles pueden confiar para medir con precisión la energía restante de la batería. Los nuevos medidores deberían ayudar a las personas a evitar paradas inesperadas que podrían resultar en una pérdida de datos.

'Ya sea que la batería sea nueva o vieja, sabrá con una precisión del 1 por ciento cuál es la energía restante', dijo Scott Eisenhart, director de gestión de baterías de la empresa.



En la tecnología, cada paquete de baterías contiene un sistema de dos chips que puede calcular constantemente la energía restante. Los conjuntos de chips tienen algoritmos que tienen en cuenta la impedancia, la oposición al flujo de corriente eléctrica, que cambia con condiciones como la edad, la temperatura y el uso. Basados ​​en modelos matemáticos de la química de iones de litio, los chips utilizan estas medidas de impedancia para ajustar las predicciones de la carga restante en la batería.

Los nuevos chips aún no se han probado en productos de consumo. No estarán disponibles en computadoras portátiles, el primer objetivo de Texas Instruments para la nueva tecnología, hasta mediados de 2005 o más tarde.



'Estamos listos para comenzar', dijo Dave Heacock, vicepresidente de administración de energía portátil, 'pero nuestros clientes necesitan algo de tiempo para diseñar los medidores en sus nuevos productos'.

Si tiene éxito, los nuevos medidores también podrían usarse en otros dispositivos. En las cámaras digitales, por ejemplo, podrían proporcionar una estimación precisa de cuántas fotografías se podrían tomar antes de que se agote la batería. En un reproductor MP3, una pantalla podría indicar cuántas canciones más se pueden reproducir, dijo Eisenhart.

Los dispositivos que se utilizan actualmente para medir el tiempo de funcionamiento restante en las computadoras portátiles se conocen generalmente como medidores de gas o combustible. 'En este momento, los indicadores de combustible en las computadoras son básicamente inútiles', dijo Robert M. Spotnitz, quien dirige Battery Design en Pleasanton, California, una pequeña empresa que fabrica software para simular el rendimiento de la batería. 'Dirán una hora cuando tengas 10 minutos'.

Pero los nuevos dispositivos en realidad monitorean la batería y determinan su estado a lo largo de su vida útil, dijo. 'Estos dispositivos miden continuamente para ver que ha perdido un 8 o un 10 por ciento y, por lo tanto, son más precisos'.

Las computadoras portátiles más nuevas generalmente tienen sistemas de chips dentro de ellos que incluyen un medidor para monitorear la carga dentro y fuera de la batería, así como un microprocesador que ejecuta software que estima la energía restante de la batería, dijo Heacock. Pero debido a que los programas no incluyen un monitoreo continuo en tiempo real, pronto pueden producir grandes errores.

El uso de baterías de iones de litio está muy extendido en dispositivos portátiles y las baterías deben funcionar en una variedad de condiciones ambientales. Pero el tiempo de funcionamiento y el rendimiento de las baterías varían según las condiciones de almacenamiento y el uso, así como la rapidez con la que se descargan las baterías, su antigüedad y otros factores.

'Cuando el automóvil se calienta, una computadora portátil almacenada en el asiento delantero le da un uso completamente diferente a una almacenada a temperatura ambiente', dijo Heacock.

Los usuarios sabrán que algo anda mal, aunque no pueden medir la degradación del rendimiento con precisión. 'Empiece con cuatro horas de funcionamiento en su computadora portátil', dijo Eisenhart. 'Pero después de un año, son 1,5 horas y el sistema comienza a apagarse'.

Parte de este cambio en el rendimiento tiene que ver con la impedancia, que aumenta a medida que la batería envejece. 'Por lo general, está considerando entre 500 y 800 ciclos de carga como la vida útil de una batería de iones de litio', dijo Eisenhart. 'Pero después de tan solo 70 ciclos de carga, la impedancia de la batería puede duplicarse'.

El chip de Texas Instruments tiene en cuenta la temperatura, la corriente y el tiempo de recuperación de voltaje de la batería. 'Observa cómo la computadora extrae energía de la batería durante los 500 a 800 ciclos', dijo Heacock, quien agregó que también rastrea los cambios de impedancia a medida que la batería envejece.

Este seguimiento constante del estado de salud real de una batería es innovador, dijo Jiang Fan, gerente de ingeniería de Gold Peak Industries North America, un fabricante y distribuidor de baterías con sede en San Diego. 'En los sistemas más antiguos, se han determinado todos los factores de modelado para la predicción y no se pueden cambiar una vez instalada la batería', dijo.

Texas Instruments pudo haber solucionado este problema, dijo, al rastrear los cambios de impedancia reales. 'Solo la energía de la batería puede predecir el tiempo de funcionamiento con precisión', dijo el Dr. Fan, y la impedancia tiene un efecto significativo en esta energía.

La impedancia se acumula normalmente en las baterías a medida que los electrolitos se secan, dijo, lo que inevitablemente afecta la velocidad de la reacción química dentro de la batería. 'Cuando los electrolitos se descomponen', dijo, 'no hay ningún portador para que los iones de litio se transfieran de negativo a positivo durante la descarga'.

Es como un río con 200 botes para trasladar a 2.000 personas, dijo. 'Cuando se queman 100 de los barcos, se tarda más en trasladar a las 2.000 personas'.

Pero los nuevos controles conducirán a una mayor eficiencia, dijo. 'El control de la batería se puede configurar para que el usuario no tenga que detenerse cuando el medidor indique que todavía queda un 20 por ciento de energía'.

Lance Chandler, científico informático y gerente senior de ingeniería de diseño en Intersil en Milpitas, California, un competidor de Texas Instruments, dijo que la nueva tecnología merecía consideración.

'Pero todavía está en su infancia en lo que respecta a la aceptación', dijo. 'Tomará tiempo para que la tecnología demuestre su valía'.

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