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Nov2018

Innovación Made in Spain: Cajas de batería de coches eléctricos, de Gestamp

El sector de la automoción está asumiendo los nuevos retos que plantea la demanda de vehículos eléctricos para acompañar a la sociedad en el cambio hacia una nueva forma de movilidad. Las principales empresas del sector llevan algunos años trabajando en el desarrollo e industrialización de piezas y componentes de los coches eléctricos para los grandes fabricantes.

Dentro de la revolución creada por la electrificación de los automóviles las celdas y las cajas de baterías son dos de los componentes que se llevan parte del protagonismo en estos nuevos proyectos. 

Descripción

La caja de baterías es toda la estructura necesaria para fijar y proteger las celdas y sus componentes electrónicos incluyendo cables y conectores.

Existe también la posibilidad de que las cajas de batería tengan un sistema de refrigeración incorporado. El control térmico de las celdas es fundamental para mejorar su eficiencia y reducir la degradación de las mismas.
 

 

Debido al gran tamaño de este conjunto su ubicación dentro del coche es esencial para el diseño y desarrollo de la carrocería.

En el caso de los vehículos eléctricos que tienen su carrocería adaptada de un coche de combustión, las cajas de batería están ubicadas generalmente en el túnel debajo del suelo y del asiento posterior. Estas cajas se caracterizan por ser de menor tamaño y tener forma de “T”.

En cambio, para los coches eléctricos nativos la opción preferida por los fabricantes de vehículos es ubicarla debajo de toda la extensión de piso del vehículo. De esta manera se aprovecha al máximo el espacio disponible y se incrementa su capacidad energética.

En estos casos, el diseño final de la caja se acerca a una forma rectangular cómo en el caso del Audi etron Sportback.

En el caso de este modelo, el diseño interno de la caja sigue un enfoque distinto. La primera definición por parte del equipo de proyecto debe ser la de definir el tipo de celda que va a ser utilizada. En el mercado actualmente existen diversos tipos: cilíndricas, de bolsa y prismáticas.

Una vez hecha esta elección, estas celdas se agrupan en conjuntos formando módulos.

Los módulos son el principal elemento utilizado para el diseño del interior de las cajas de batería. Los ingenieros deben buscar la mejor posición y distribución de dichos componentes que posibilite su montaje, desmontaje y minimice el espacio ocupado.

El diseño final de la caja de batería debe cumplir diversos requerimientos que abarcan desde la seguridad en casos de choque, estanqueidad, fácil accesibilidad para montaje y desmontaje, hasta la protección contra la corrosión.

Diseño de las cajas de batería

En el proceso de desarrollo de las cajas de baterías últimamente hay una pregunta frecuente: ¿Existe alguna tendencia entre los principales fabricantes a la hora de definir el diseño de las cajas de batería?

De momento, la respuesta para esta pregunta es negativa. Si hacemos una comparativa entre las cajas de batería de los principales coches eléctricos del mercado encontraremos algunas similitudes, pero, mayoritariamente, son más los casos de grandes diferencias en el diseño, forma y tamaño.

Sin embargo, si se analizan los distintos diseños se percibe que algunos de los conceptos elaborados llevan un marco alrededor de la caja y otros, no. Esta característica puede ser utilizada para dividir las cajas de baterías en dos grandes grupos:

  1. Cajas de batería no estructurales
  2. Cajas de batería estructurales

Las cajas de batería llamadas “no estructurales” no poseen un marco rígido en el perímetro de la caja. Estos conceptos se encuentran básicamente en los coches eléctricos enchufables y los eléctricos de menor tamaño. 

En estos casos, la función de protección y absorción de energía en choques es asegurada por los componentes de la carrocería.

Las cajas de batería llamadas “estructurales” son generalmente utilizadas en los vehículos eléctricos de mayor tamaño, clase D, E, o F, crossovers, monovolúmenes y los de gran autonomía. En estos vehículos las cajas de batería disponen de mayor cantidad de celdas y, por lo tanto, mayor capacidad energética.

Sin embargo, esto provoca un aumento importante de peso, lo cual obliga a los ingenieros a la utilización de un marco de la caja con una función estructural.

Estos conceptos utilizan perfiles de aluminio con una aleación especial que contienen mejores propiedades mecánicas y, gracias a esto, consiguen un buen comportamiento en casos de choque sin que se produzca un incremento de peso. 

Gestamp está desarrollando actualmente unas cajas de baterías que incluyen soluciones multimaterial con un marco de aluminio, módulos de acero y material de emparedado para la cubierta. Las cajas de baterías de Gestamp están elaboradas para que el procedimiento de reparación sea más fácil y seguro.