Baterías de alta tensión para vehículos eléctricos
La denominación de alta tensión en vehículos eléctricos o híbridos, es considerada cuando el sistema funciona con un voltaje igual o superior de 60 voltios en corriente continua, para manipular los elementos de estos sistemas es muy importante cumplir con todas las medidas de seguridad necesarias.
La batería de alta tensión de los vehículos eléctricos no se trata de un único componente, esta batería de alta tensión está compuesta por diferentes baterías, normalmente llamadas módulos, que a su vez están compuestos por varias celdas y otros componentes, según el fabricante, la gran ventaja de estas baterías es que se pueden sustituir celdas, módulos y un gran número de componentes, sin tener que sustituir el bloque de batería completo.
Diferentes tipos de baterías de automóviles eléctricos.
Principales elementos del sistema
Generalmente de la batería de alto voltaje montada en el vehículo, solamente tendremos acceso a los terminales positivo y negativo, el conector de la ECU de control, las tomas de refrigeración, ya sea por aire o agua y al fusible o elemento de des-conexión de alta tensión, a continuación vamos a ir explicando los principales elementos de una batería de alta tensión de un vehículo eléctrico.
Celdas y módulos
Básicamente, una batería está compuesta por celdas individuales de diferentes formas y voltajes, estas celdas están ensambladas entre si formando los módulos y estos unidos entre si, forman la batería de alto voltaje.
El diseño de las celdas varía según los fabricantes o los productores de vehículos, el número de celdas y módulos serán los que determinen el tamaño y la capacidad de la batería del vehículo, que normalmente vendrá especificado en Kwh.
En caso de que una celda se averíe, podrá reemplazarse la célula afectada o habrá que reemplazar el módulo completo donde se encuentre dicha celda, ya que no todos los fabricantes suministran las celdas por separado.
Dos imágenes del interior de una batería de alto voltaje.
ECU de control o BMS Battery Management System
La BMS es la unidad principal de control de la batería, se encarga de controlar el voltaje de cada celda, temperaturas, deformaciones, sistema de refrigeración, etc.
La BMS está comunicada con otras unidades del vehículo por comunicación CAN, LINK, etc, para gestionar todas las funciones según las necesidades del vehículo e interactuando con las demás UCES de gestión.
Unidades de control colocadas en las baterías.
ECU de control de voltaje
Para ayudar a la unidad de control principal de la batería a controlar el sistema, esta necesita saber todos los datos relativos al voltaje de cada celda, estas unidades de control de voltaje, se encargan de monitorizar el voltaje en todo momento de un grupo celdas, enviando la información de cada grupo a la ECU de control a través de un Bus de comunicación.
Sistema de refrigeración de la batería
Los sistemas mas habituales de refrigeración para las baterías son los de aire y liquido, los sistemas de aire suelen ser de aire forzado por ventiladores controlados por la ECU, en los de refrigeración por liquido, los módulos están colocados sobre un intercambiador térmico, el deposito de refrigerante así como la bomba de agua, están colocados fuera de la batería y su funcionamiento también es controlado por la ECU, según que modelos y para que tipo de clima estén fabricadas, algunas baterías también disponen de calefacción.
Sensor de expansión
Algunas baterías llevan instalados en los módulos unos sensores de expansión, para que en caso de que alguno de ellos llegase a deformarse por un mal funcionamiento, avería, accidente, etc, la ECU de control registre la avería y desactive el sistema de alta tensión en caso necesario, para evitar posibles peligros al sistema, vehículo e incluso a los propios ocupantes.
Sensor de temperatura
En casi todas las baterías, cada módulo dispone de un sensor de temperatura que permitirá a la ECU de control conectar la refrigeración o la calefacción de la batería según las necesidades del sistema, así como gestionar los avisos de avería y proceder a la desconexión de la misma en caso de que se produzca una temperatura anómala.
Hemos intentado explicar los elementos de mayor importancia de la batería, pero también se podrían incluir elementos como cableado, reles de conexión-desconexión, fusible de desconexión, etc.
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