La gestión térmica de un coche eléctrico: cómo funciona y por qué es tan importante

Un coche eléctrico depende en gran medida del motor eléctrico y sus baterías. Pero, para que estos elementos funcionen a pleno rendimiento, la gestión térmica es esencial. Te contamos en qué consiste y cómo funciona este importante sistema.

El sistema de gestión térmica de un vehículo eléctrico es mucho más complejo de lo que puede parecer. Y es que, aunque este tipo de automóviles carezca de un motor térmico que refrigerar, sigue necesitando mantener la temperatura de ciertos elementos clave bajo control.

Esos elementos son el motor eléctrico y la batería, cuyo rendimiento y durabilidad dependen mucho de la temperatura a la que trabajen. Pero también son importantes otros sistemas, como el de climatización del habitáculo o la electrónica.

Las baterías de iones de litio actuales trabajan en un rango óptimo de temperatura de entre 15 y 35 ºC.

El motor eléctrico

El primero de los componentes de un coche eléctrico en el que la gestión térmica es crítica es el motor, ya que la eficiencia de conversión electro-mecánica depende de ello.

En su caso, lo importante es refrigerarlo adecuadamente para que este rinda al máximo. Para ello, los fabricantes de automóviles suelen utilizar estos tres sistemas:

• Camisa externa al motor
• Refrigeración interna por el eje del rotor
• Ventilación forzada por aire

Ambos sistemas utilizan fluidos que capturan el calor, como pueden ser agua, refrigerantes o aceites térmicos. Incluso, en sistemas de alta potencia, se hace necesaria la combinación de varios de ellos.

Climatización del habitáculo

En un vehículo con motor de combustión, calentar el habitáculo es sumamente sencillo, pues únicamente hay que aprovechar el calor que desprende el propulsor.

Sin embargo, en un coche eléctrico esto es más complicado, pues los diferentes elementos son mucho más eficientes y, por tanto, desaprovechan menos energía. Esto hace que los vehículos eléctricos necesiten un sistema auxiliar que también se sirva de la energía de la batería para producir calor.

Sistemas como el de ZF permiten calentar directamente el cuerpo a través de asientos, volantes o incluso cinturones de seguridad calefactados, pero generalmente estos deben ser combinados con otros que calienten el aire, como es el caso de las resistencias eléctricas.

Esta última es la opción más económica, pero es poco eficiente. Por ello, también se utilizan bombas de calor. Estas son más eficaces, aunque también más costosas.

En líneas generales, los vehículos premium optan por una combinación de bomba de calor y superficies calefactadas, mientras que los modelos más económicos recurren a las resistencias, dejando la bomba de calor como equipamiento opcional.

La carga

La operación de recarga de una batería hace que los componentes implicados se calienten. Esta es una de las razones por las que los fabricantes suelen recomendar las cargas lentas (3,7 kW en corriente alterna) o semirrápidas (7,4 kW en corriente alterna o 22 kW en corriente continua) para reducir dicha temperatura y alargar la vida útil de la batería y el resto de elementos.

En cualquier caso, la industria trabaja en reducir cada vez más los tiempos de carga, así como aumentar la resistencia a las temperaturas. En ello es importante el sistema de refrigeración, que actualmente se basa en la inmersión de fluidos dieléctricos.

Las baterías

A diferencia del resto de elementos, el conjunto de baterías de un coche eléctrico puede necesitar ser calentado para rendir al máximo en invierno, mientras que en verano o durante un proceso de carga rápida puede necesitar lo contrario.

La consecuencia de esto es que los sistemas de gestión térmica de las baterías son más complejos. Las baterías de iones de litio actuales trabajan en un rango óptimo de temperatura de entre 15 y 35 ºC. Fuera de dicha horquilla, su rendimiento y durabilidad se verán mermadas.

Aunque existen sistemas de gestión térmica para baterías por convección forzada por aire, estos consumen mucha energía.

Por eso, actualmente se tiende a utilizar el sistema de refrigeración por líquido. Este sistema utiliza el mismo fluido refrigerante que el circuito de refrigeración de motor de combustión, que circula por el interior del pack de baterías a través de un serpentín. Este líquido es impulsado por una bomba eléctrica y es refrigerado por un radiador de aire.

En ocasiones, este calor es aprovechado para calentar el habitáculo con ayuda de la bomba de calor antes mencionada.

Lo más importante con este sistema es diseñar un recorrido eficiente del serpentín, de modo que todas las celdas de las baterías reciban el líquido refrigerante a una temperatura lo más constante posible. 

Este es, a grandes rasgos, el reto al que se enfrenta un coche eléctrico en lo que a la gestión de la temperatura se refiere. Este campo ha evolucionado mucho en los últimos años, pero aún debe hacerlo más, especialmente a medida que mejoren los sistemas de carga y se desarrollen nuevas tecnologías de baterías.

Fuente | CIC energyGUNE