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Los bloques de baterías en los nuevos vehículos eléctricos

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En el segundo, de la serie de seis artículos de fondo sobre los nuevos vehículos eléctricos, Mark Patrick, Technical Marketing Manager de Mouser Electronics EMEA, nos explica otra de las tecnologías más importantes que definen los vehículos eléctricos, los bloques de baterías.

(Antes de empezar, recomendamos leer el primer artículo de esta serie: La electromovilidad y todos sus retos).

Los bloques de baterías

Ante la creciente preocupación por la contribución de los camiones y los coches que utilizan combustible fósil al calentamiento global, el sector automovilístico se ha decantado de forma aparentemente unánime por una única composición química de las baterías para sus plataformas de vehículos eléctricos: el ion litio.

Cuando el mercado de las baterías recargables de uso doméstico —antes dominado por el níquel-cadmio (NiCad) y luego por el níquel metalhidruro (NiMH)— adoptó las baterías de iones de litio, transformó el sector de los dispositivos electrónicos portátiles. Por el contrario, con sus predecesores de entre 100 a 250 Wh/kg, el ion litio proporciona niveles excepcionales de densidad energética, ya que ofrece el doble que la tecnología convencional de NiMH, y cuatro veces más que el NiCad.

En comparación, los combustibles fósiles proporcionan unos 12.000 Wh/kg. Sin embargo, la energía eléctrica puede transformarse en movimiento de manera más eficiente que la quema de combustible fósil, y el uso de la tecnología de frenado de recuperación puede recargar la fuente de energía, algo que no es posible en un vehículo de gasolina o gasóleo.

Las baterías de ion litio

El ion litio es un nombre que engloba una amplia variedad de productos químicos como el titanato de manganeso de litio, el óxido de manganeso de litio y el nanofosfato de litio dopado, por citar algunos. Cada variante pretende optimizar la densidad energética, comparándola con la seguridad de la celda en caso de uso indebido, el coste y el rendimiento en términos de la potencia suministrada. Todos estos compuestos químicos y algunos más se utilizan en los modelos de vehículos eléctricos actualmente disponibles.

Los bloques de baterías del vehículo eléctrico en sí es un sistema complejo formado por un gran número de componentes diferentes que suelen denominarse celda, módulo y paquete. La celda es la unidad básica de la batería que funciona y tiene el mismo aspecto que cualquier pila cilíndrica o plana que puede encontrarse en productos de consumo como juguetes y dispositivos portátiles. Las celdas de ion litio suelen tener una tensión de circuito abierto de entre 3,2 y 3,7V y una tensión de carga de entre 3,6 y 4,2V, dependiendo de su composición química.

Los bloques de baterías en los nuevos vehículos eléctricos

Los módulos están formados por varias celdas situadas dentro de una estructura mecánica que las protege de los golpes, las vibraciones y el calor, y el paquete está formado por varios módulos: aquí es donde el nivel de complejidad aumenta considerablemente. En un vehículo eléctrico, las celdas deben estar protegidas a prueba de accidente. Si un choque provocara un cortocircuito, los elevados niveles de energía almacenada podrían provocar un incendio o una explosión.

Desde el punto de vista eléctrico, el paquete debe disponer de un sistema para la gestión de baterías (BMS). El BMS controla el estado de carga de la batería —pudiendo llegar a nivel de celda— la temperatura en funcionamiento y el ritmo de descarga. Esta información se comparte con el resto de sistemas del vehículo eléctrico para proporcionar información al conductor sobre el estado de la batería desde el salpicadero.

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