La importancia de las baterías como principal fuente de energía para los vehículos de nueva energía es evidente. En el uso real de los vehículos, la batería se enfrenta a condiciones de funcionamiento complejas y variadas. Para mejorar la autonomía, los vehículos necesitan disponer el mayor número posible de celdas en un espacio determinado, por lo que el espacio disponible para el paquete de baterías en el vehículo es muy limitado. Las baterías generan una gran cantidad de calor durante el funcionamiento del vehículo, que se acumula con el tiempo en espacios relativamente pequeños. Debido a la alta densidad de celdas dentro del paquete de baterías, también resulta difícil disipar el calor en la zona central, lo que agrava la inconsistencia de temperatura entre las celdas. Como resultado, se reduce la eficiencia de carga y descarga de la batería y se ve afectada su potencia; en casos graves, incluso puede producirse un sobrecalentamiento descontrolado, lo que afecta a la seguridad y la vida útil del sistema.
La temperatura de las baterías influye significativamente en su rendimiento, vida útil y seguridad. A bajas temperaturas, las baterías de iones de litio pueden experimentar un aumento de la resistencia interna y una disminución de la capacidad. En casos extremos, esto puede provocar la congelación del electrolito y la imposibilidad de descargar la batería. El rendimiento del sistema de baterías a bajas temperaturas se ve gravemente afectado, lo que se traduce en una disminución de la potencia de salida y una reducción de la autonomía de los vehículos eléctricos. Al cargar vehículos de nueva energía a bajas temperaturas, el sistema de gestión de baterías (BMS) generalmente calienta la batería a una temperatura adecuada antes de la carga. Si no se gestiona correctamente, puede producirse una sobrecarga de voltaje instantánea, lo que provoca cortocircuitos internos que pueden derivar en humo, fuego e incluso explosiones. Los problemas de seguridad relacionados con la carga a bajas temperaturas en los sistemas de baterías de vehículos eléctricos han limitado considerablemente la promoción de estos vehículos en regiones frías.
Gestión térmica de la bateríaes una de las funciones importantes en BMS, principalmente para asegurar que el paquete de baterías pueda operar siempre dentro de un rango de temperatura adecuado, manteniendo así el estado de funcionamiento óptimo del paquete de baterías.gestión térmica de las bateríasIncluye principalmente funciones como refrigeración, calefacción y equilibrio de temperatura. Las funciones de refrigeración y calefacción se ajustan según el posible impacto de la temperatura ambiente externa en la batería. El equilibrio de temperatura se utiliza para reducir la diferencia de temperatura dentro del paquete de baterías y evitar la degradación rápida causada por el sobrecalentamiento de una parte específica de la batería.
En términos generales, los sistemas de refrigeración de las baterías se dividen principalmente en tres categorías: refrigeración por aire, refrigeración líquida y refrigeración directa. La refrigeración por aire utiliza el viento natural o el aire fresco del habitáculo para que circule por la superficie de la batería, permitiendo así el intercambio de calor y la refrigeración. La refrigeración líquida suele emplear tuberías de refrigerante independientes para calentar o enfriar las baterías. Actualmente, este método es el más utilizado, como el empleado por Tesla y Volt. El sistema de refrigeración directa elimina las tuberías de refrigeración de la batería y utiliza directamente el refrigerante para enfriarla.
1. Sistema de refrigeración por aire:
Las primeras baterías de potencia, debido a su pequeña capacidad y densidad energética, solían refrigerarse por aire. La refrigeración por aire se divide en dos categorías: refrigeración por aire natural y refrigeración por aire forzado (mediante ventiladores), que utiliza aire natural o aire frío de la cabina para enfriar la batería.
Entre los ejemplos típicos de sistemas de refrigeración por aire se incluyen el Nissan Leaf y el Kia Soul EV. Actualmente, las baterías de 48 V de los vehículos microhíbridos suelen ubicarse en el habitáculo y refrigerarse por aire. El diagrama del circuito de refrigeración por aire de una batería de potencia determinada se muestra en la Figura 2. La estructura del sistema de refrigeración por aire es relativamente sencilla, la tecnología está relativamente madura y el coste es relativamente bajo. Sin embargo, debido a la limitada capacidad de disipación de calor del aire, su eficiencia de transferencia térmica es baja y la uniformidad de la temperatura interna de la batería es deficiente, lo que dificulta un control preciso de la temperatura de la batería. Por lo tanto, los sistemas de refrigeración por aire suelen ser adecuados para situaciones con autonomías cortas y vehículos ligeros.
2. Sistema de refrigeración líquida
El modo de refrigeración líquida se refiere a la batería que utiliza un líquido refrigerante para intercambiar calor, y su diagrama esquemático se muestra en la Figura 3. El refrigerante se divide en dos tipos: contacto directo con las celdas de la batería (aceite de silicona, aceite de ricino, etc.) y contacto con las celdas de la batería a través de canales de agua (agua y etilenglicol, etc.); actualmente, se utilizan comúnmente soluciones mixtas de agua y etilenglicol. Los sistemas de refrigeración líquida generalmente agregan un enfriador acoplado al ciclo de refrigeración, que extrae el calor de la batería a través del refrigerante; sus componentes principales son el compresor, el enfriador ybomba de aguaEl compresor, como fuente de energía para la refrigeración, determina la capacidad de transferencia de calor de todo el sistema. El enfriador interviene en el intercambio de refrigerante y líquido refrigerante, y la cantidad de intercambio de calor determina directamente la temperatura de este último. La bomba de agua determina el caudal del líquido refrigerante en la tubería; cuanto mayor sea el caudal, mejor será el rendimiento de la transferencia de calor, y viceversa.
3. Sistema de refrigeración directa:
El sistema de refrigeración directa utiliza el refrigerante del sistema de aire acondicionado para enfriar directamente la batería, como se muestra en la Figura 11. El evaporador del sistema de aire acondicionado se instala directamente en el sistema de baterías, y el refrigerante se evapora en el evaporador para eliminar directamente el calor generado por el sistema de baterías, logrando así un proceso de enfriamiento más rápido y eficaz. Actualmente, existen relativamente pocos modelos que utilizan refrigeración directa, siendo el BMW i3 el más representativo. Debido a la ausencia de intercambio de calor intermedio entre líquidos, el sistema de refrigeración tiene una estructura compacta, una mayor eficiencia de enfriamiento (de 3 a 4 veces superior a la refrigeración líquida) y un costo relativamente menor. Sin embargo, el problema radica en que, debido a la conversión gas-líquido del refrigerante en la tubería, el control de todo el sistema es relativamente complejo y la uniformidad de la temperatura es deficiente. Además, requiere alta resistencia a la presión y un sellado adecuado del sistema, lo que supone un riesgo significativo para su aplicación en todo el vehículo.
Fecha de publicación: 27 de marzo de 2026
