La batería alta tensión en el automóvil

La batería alta tensión en el automóvil

1. La batería alta tensión en el automóvil. Misión.

La batería alta tensión en el automóvil tiene la misión de suministrar la energía eléctrica al motor de tracción para poner el vehículo en funcionamiento.

La autonomía del vehículo eléctrico depende de la capacidad de la batería de alta tensión.

Para aumentar la autonomía del vehículo tenemos dos posibilidades:

  • Aumentar las dimensiones de la batería, lo que conlleva un aumento del peso y el volumen.
  • Aumentar la tensión de la batería.. De esta manera, para transmitir la misma potencia, necesitamos menos corriente. Recuerda que la Ley de Watt dice: P = V x I Por tanto precisamos baterías mas pequeñas y cables de menor sección para transmitir la misma potencia.

1.1. Conceptos básicos de la batería de alta tensión HV utilizada en el automóvil.

Su abreviatura HV, su ubicación y composiciones se describen en el vídeo, todo en menos de un minuto.

2. característica de las baterías de alto voltaje utilizadas en el coche.

Las principales características que han de cumplir las baterías de alta tensión son:

  • Trabajas con altas tensiones; comprendidas entre los 200 y los 500 voltios, según el tipo de motor de tracción que utilicen,
  • Disponer de la mayor capacidad posible con el mínimo volumen ocupado..
  • Aguantar un gran número de ciclos de carga-descarga antes del final de su vida útil.
  • Soportar grandes temperaturas sin averiarse; o en su defecto, disponer de un sistema de refrigeración/calefacción que mantenga a la batería HV dentro del margen de seguridad..
  • «Efecto memoria»: debe ser el mínimo posible, ya que provoca el envejecimiento prematuro. 
  • Su autodescarga ha de ser nula o lo más baja posible, con objeto de que la capacidad se mantenga en el tiempo.
  • Disponer de elementos de seguridad para su desconexión; tanto manuales (corta corrientes) como elécticos7electrónicos, como los fusibles o los relés de potencia..

Ejemplo de la batería del Smart Two. Como podemos apreciar en la foto siguiente, la tensión nominal es de 339 voltios y su capacidad de 52 Ah, entregando una potencia nominal de 17,6KWh

La batería alta tensión en el automóvil Características eléctricas de las baterías de alta tensión HV Smart Two
La batería alta tensión en el automóvil Características eléctricas de las baterías de alta tensión HV Smart Two

3. Tipos de baterías de alta tensión utilizadas en el automóvil.

En la actualidad, los vehículos eléctricos montan baterías de Ion de Litio (Li-ion), aunque también se han utilizado las baterías de níquel metal hidruro.

En el vídeo siguiente se aprecia una comparativa entre diferentes tecnologías de baterías. Batería HV utilizada en el automóvil

4. Componentes de la batería alta tensión HV utilizada en el automóvil.

A parte de las celdas, en el interior del cajón que almacena la batería de alta tensión podemos encontrar la Unidad de control de la batería BMS, los relés principales que cortan o permiten el paso de la corriente, los sensores de temperatura…. Ver vídeo para resto de componentes.

4.1. Enchufe de servicio o cortacorrientes.

El enchufe de servicio de la batería de lata tensión se utiliza para aislar la alta tensión del exterior. Retirándolo conseguimos que no circule corriente por los cables de alta. Esta operación debemos realizarla cada vez que intervengamos en el circuito de alta o en caso de accidente de tráfico.

5.. Asociación de las celdas en el interior de la batería de alta tensión.

5.1. Asociación serie de celdas en el interior de la batería HV

Al igual que en el resto de baterías, cuando asociamos celdas en serie, la tensión en los bornes de la asociación aumenta., es la suma de las tensiones parciales de cada celda. En nuestro ejemplo 339V

5.2. Asociación paralelo de las celdas de las baterías batería HV

Esta asociación permite aumentar la capacidad final de la batería. En nuestro ejemplo 52Ah

6. Averías en las baterías de alta tensión HV

A modo de ejemplo mostramos cuatro códigos de averías en la batería de alta tensión. Cuando la unidad de control de batería BMS que esta vigilando el estado de las celdas detecta avería en una de ellas, desconecta la batería, impidiendo la entrada y saluda de corriente de esta.

Una vez subsanada la avería, hay que desbloquear la BMS (inicializarla)

Averías en La batería alta tensión en el automóvil
Averías en La batería alta tensión en el automóvil

7. Medidas de seguridad en el manejo de la baterías HV. 

En la imagen se aprecian distintas medidas de seguridad y peligros derivados del manejo de las baterías de alta tensión. Sin duda, falta que añadir el uso obligatorio de guantes aislantes de la electricidad (clase 00) y el pictograma indicativo de riesgo eléctrico.

Medidas de protección y prevención en el manejo de La batería alta tensión en el automóvil
Medidas de protección y prevención en el manejo de La batería alta tensión en el automóvil

8. Medida del aislamiento de las batería HV

El sistema de alta tensión de un vehículo eléctrico debe estar completamente aislado del de baja tensión, por lo que el borne negativo de alta tensión, no va conectado al chasis del vehículo. Este aislamiento es comprobado antes de la conexión de la batería. Ante cualquier fallo de aislamiento, el vehículo registrará un código de avería y pasará a modo de funcionamiento limitado o incluso a la desconexión del sistema.

9. Funciones de los relés de la batería de alta tensión.

a) Cortar los polos positivo y negativo en caso de accidente.

b) No permitir el paso la salida de corriente si la batería a rebasado su límite inferior de carga.

c) Cortar la salida de corriente si no hay contacto (llave)

9.1. Orden de apertura y cierre de los relés principales de la batería de alta tensión.

a) Conexión:

La BMS cierra el relé de negativo, relé de precarga de positivo, el relé de positivo y por ultimo abre el relé de precarga de positivo

b) Desconexión:

La BMS abre el relé de positivo y posteriormente el de negativo.

10# Estado de carga de batería de alta tensión SOC. Medida de corrientes de entrada y salida con el sensor Hall

11# Funciones de la BMS batería de alta tensión

10. Más sobre las baterías de alta tensión usadas en los automóviles.:

10.1. TRACCIÓN Hybrid. Batería de tracción.

10..2. BATERÍA alta TENSIÓN HV Constitución. Diagnosis. ¿Recuperación?

En el, estudiamos la composición, las medidas de seguridad en el uso y manejo y diagnosticamos que componentes están dañados. Por último, planteamos diversos caminos a tomar para la recuperación de la batería.

10.3. Diagnosis [BATERÍA HV] y [MOTOR ELÉCTRICO] vehículo eléctrico e-NV200 Nissan

En el vídeo se realiza una introducción a la diagnosis de la furgoneta eléctrica e-NV200 de Nissan. Se utiliza el software de diagnosis «ESI[tronic] 2.0 Bosch automóvil » centramos la diagnosis en la máquina eléctrica de tracción y en la batería de alta tensión HV. Sa analiza el estado de carga de la batería y su estado de salud de SOH

10.4.. MEDIMOS la corriente de carga y descarga en la batería de ALTA TENSIÓN 

En el vídeo medimos las corrientes de entrada y salida en la batería de alta tensión bajo distintas circunstancias y cargas de trabajo. Se hace una breve introducción a la monitorización de la temperatura y como afecta esta a la batería y al balanceo.

11. Evalúa tus conocimientos.