Las baterías de alta tensión que utilizan los vehículos eléctricos no son un componente único e irreparable, como las baterías de 12 V que conocemos de siempre. En este caso, una batería de alta tensión está compuesta por diferentes baterías, denominadas módulos, que a su vez están compuestos por muchas celdas de baterías y otros muchos componentes. Cada componente puede ser reemplazado individualmente en el caso de una avería.
En este post nos centraremos en conocer los componentes básicos que forman la batería de un vehículo eléctrico. Esta será la primera de tres entradas para conocer en profundidad las baterías de alta tensión que equipan los vehículos eléctricos. Seguidamente, publicaré “Diagnosis Batería Vehículo Eléctrico”, incluyendo procedimientos de diagnosis y casos prácticos de averías. En tercer y último lugar, cerraremos el tema con “Reparar Batería Vehículo Eléctrico”, en el que nos centraremos en los pasos básicos para reparar una batería de coche eléctrico. Espero que un tema tan de actualidad resulte interesante.
Seguridad.
Lo primero y más importante es la seguridad, antes de trabajar en cualquier tipo de vehículo de alta tensión, híbrido y/o eléctrico, debes conocer perfectamente las medidas de seguridad, legislación, precauciones y procedimientos. Manipular inadecuadamente cualquier vehículo de alta tensión puede causar la muerte.
No realice ninguna manipulación en vehículos con sistema de alto voltaje sin los conocimientos de seguridad adecuados. Diagnosis Tips no se hace responsable de accidentes que puedan o pudieran ocurrir por una manipulación indebida.
Componentes Batería Coche Eléctrico.
Desde el exterior de la batería solamente tenemos acceso a los terminales positivo y negativo, el conector de control de la BMS, las tomas de refrigeración, ya sea por agua o aire y por último, al fusible de desconexión de alta tensión. Pero…
Vamos a ir explicando los componentes básicos de toda batería de coche eléctrico. Compondremos paso a paso el diagrama de bloques de una batería, añadiendo cada componente explicado hasta completar la batería.
También tienes disponible este Curso online de Vehículo Eléctrico.
Módulos de Batería.
La batería en sí misma, como componente de almacenamiento de energía, está formada por varios módulos de batería, por lo general, conectados en serie. Cada módulo a su vez, está formado por un conjunto de celdas de batería.
La composición y el número de celdas totales varían, éstos serán los que determinen el tamaño o capacidad de la batería del coche eléctrico, que será especificado en Kwh.
En caso de que una celda presente una avería, habrá dos posibilidades, podrás reemplazar solamente la celda afectada, o será necesario reemplazar el módulo completo en el que se encuentre dicha celda. Esto dependerá del recambio que haya disponible, no todos los fabricantes suministran las celdas por separado.
En el artículo “Diagnosis Batería Vehículo Eléctrico” explicamos cómo diagnosticar una celda averiada.
También veremos el procedimiento para reemplazar un módulo averiado en “Reparar Batería Vehículo Eléctrico”.
Unidad de Control Principal (BMS).
La BMS es la unidad de control de la batería, se encarga de controlar el voltaje de cada celda, temperaturas y refrigeración, los relés de conexión de la batería, etc.
Además, la BMS está conectada a otras unidades del vehículo, vía CAN BUS, para gestionar el arranque y desconexión del vehículo (sistema Keyless/SmartKey), desconexión en caso de accidente (sistema AIRBAG), gestión de carga, etc.
Accede a nuestro catálogo de cursos por suscripción:
Unidades de Control de Módulo (CMU).
Cada celda de la batería estará monitorizada por la unidad de control principal (BMS). Para ello, son necesarias las unidades de control de voltaje, que monitorizan un grupo celdas, enviando la información del voltaje de cada una de ellas a la BMS, a través de un Bus de comunicaciones serie.
Sensores de Temperatura.
Cada módulo llevará insertado una sonda de temperatura que permitirá a la BMS el control de la refrigeración y calefacción de la batería, así como avisos de avería y la desconexión de la misma en caso de que se produzca una temperatura anómala.
Sensores de Expansión.
Algunas baterías, por lo general las refrigeradas por aire, llevan instalados sensores de expansión, para desconectar la batería en caso de que alguno de los módulos llegase a deformarse por una avería o accidente. Probablemente serán pulsadores normalmente cerrados, conectados en serie. Esto implica, que en caso de que cualquiera de ellos sea activado, se produce un circuito abierto, la BMS registra avería y desactiva la alta tensión.
Sistema de Refrigeración.
Existen baterías refrigeradas por aire forzado y otras con refrigeración líquida. En el caso de refrigeración líquida, cada modulo de batería irá instalado sobre un intercambiador térmico. La bomba de agua y el depósito de refrigerante irán instalados fuera de la batería.
Para los climas fríos también es necesario un sistema de calefacción para la batería.
Relés de Conexión y Resistencia de Precarga.
Para la conexión y desconexión de la batería, la mayoría de vehículos eléctricos utilizan tres relés. Puede que ya te estés preguntando ¿por qué tres relés? si una batería trabaja en corriente continua y solamente tiene bornes positivo y negativo. Pues bien, esto se debe a que antes de conectar la batería, el sistema realiza un control de aislamiento en todo el vehículo.
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.
Procedimiento de activación.
Cuando accionamos el botón de arranque del vehículo, la unidad del sistema Keyless o SmartKey dará señal de arranque a la BMS, entonces, la BMS comenzará la secuencia de arranque; En primer lugar conectará el relé del borne negativo (R-), seguidamente conectará el relé de precarga (P/R+), que se trata de conectar el borne positivo, pero a través de una resistencia de precarga que limita la energía que puede entregar la batería. Una vez comprobado que el sistema de alta tensión está correctamente aislado, la BMS procederá a conectar el relé del borne positivo (R+) y desconectará el relé de precarga (P/R+). Para la desconexión del sistema se desactivan directamente los dos relés (R+, R-).
Es muy importante que jamás manipules una vehículo dando por hecho que en los bornes no hay tensión porque estos relés no están conectados. Podría haber tensión por una avería, una manipulación indebida, o alguien podría activar los relés mientras estás trabajando. Como ya he comentado antes, un accidente con este tipo de baterías puede ser mortal. Jamás intentes realizar ningún trabajo sin los conocimientos en seguridad y procedimientos adecuados.
Cableado de Control.
El cableado de control no es más que lo que su propio nombre indica, el gran entramado de cables que conecta todos los dispositivos de la batería, entre ellos mismos o a la BMS. No debemos olvidarnos de que un problema en el cableado también puede ser la causa de una avería, como veremos en el artículo de “Diagnosis Batería Vehículo eléctrico”, por lo que es muy importante tenerlo siempre presente como posible causa.
Fusible de Desconexión de Alta Tensión.
Por último, el fusible de desconexión de alta tensión, dispositivo que tienen todos los vehículos eléctricos e híbridos para desactivar la alta tensión y poder trabajar en ellos con total seguridad. Pero mucho cuidado, la desconexión del fusible solo garantiza la seguridad para trabajar fuera de la batería. En el artículo “Reparar Batería Vehículo Eléctrico” explicaremos cómo realizar reparaciones internas. En cualquier caso, recuerda que jamás debes manipular un vehículo de alta tensión sin los conocimientos en seguridad y procedimientos adecuados.
Accede a nuestro catálogo de cursos por suscripción:
Espero que este artículo te haya resultado muy interesante, puedes compartirlo fácilmente con los botones de redes sociales.
Si no sabes que tipo de vehículo comprar, el artículo «Qué coche Comprar» puede ayudarte a elegir la mejor opción para tus necesidades.
Perfecto. No sabia que se podrá encontrar en Internet, información tan bien explicada sobre baterías de alto voltaje de vehículos eléctricos. Gracias.
Muchas gracias Antonio.
También estoy trabajando en dos cursos online, vehículo eléctrico y baterías de alta tensión, ambos serán publicados en los próximos meses.
La verdad es que el artículo está muy bien documentado y su información es de muy buena calidad, felicidades
Hay señor!!!! Me gusta mucho., la verdad que eso es el futuro y pienso que la refrigeración del sistema es unos de los grandes frentes en desarrollo. Saludos!
Gracias César.
Muchas gracias Maestro Víctor,me han parecido muy buenas las explicaciones y con mucha claridad,para trabajar y aprender el día a día en los coches eléctricos.
MUCHAS GRACIAS …
Muchas gracias por tu comentario Juan.