La electrificación de los coches ha traído nuevos desafíos a los fabricantes y diseñadores de coches. Uno de ellos es la de poder diseñar y fabricar una battery box que sea robusta y que tenga los atributos necesarios para poder alojar las baterías de los EV. Este debe ser un elemento que garantice tanto la seguridad de la batería como la de los pasajeros.
Aquí vas a aprender qué es una battery box y por qué es tan importante su diseño para el coche, al mismo tiempo que aprenderás algunas de sus características más importantes.
¿Qué es una battery box?
Battery box o la caja de la batería, es la estructura que se encuentra en los EV, donde van las baterías, cuyo objetivo es brindar la protección que necesitan las celdas y el resto de los componentes que la conforman. Cuenta con características que ayudan a la gestión térmica y protegen la batería del entorno hostil debajo del coche y en caso de accidente.
La battery box debe ajustarse a las características del coche, su peso y las limitaciones financieras que puedan existir. La estructura debe proteger tanto a las celdas, como a todos los componentes electrónicos de las baterías. Esto incluye conectores y cables, al igual que el sistema de refrigeración que pueda incorporar.
¿Por qué es tan importante la battery box?
Al igual que un coche con motor térmico resulta peligroso por el hecho de que trabajamos con elementos inflamables y con combustión a alta temperatura, los coches eléctricos tienen el problema de que las baterías con las que cuentan almacenan electricidad en unas cantidades de energía importante. No es una simple pila de 9V, sino que una liberación eléctrica de la batería puede ser muy peligrosa para nuestra vida.
Debido a esto, la battery box debe proteger a la batería de que esta no cause ningún daño a ninguno de los pasajeros del vehículo, así como de que no sea accesible de forma fácil para ninguna persona.
Por otro lado, esta battery box debe responder bien a los accidentes, pues de nada nos serviría un coche que funciona a la perfección y es seguro, pero que en caso de accidente nos va a producir una electrocución. Sería como retroceder al inicio de los coches de combustión cuando en caso de accidente se convertían directamente en ataúdes para los pasajeros. En estos casos, la batería debe quedar correctamente protegida en caso de un accidente para que no sea peligrosa en ninguno de los casos, aunque en eso también tienen mucho que ver los sistemas electrónicos de gestión de la batería como el BMT y el BTMS.
¿Por qué cada vez van a ser más relevantes estos sistemas de seguridad?
Hay que tener presente que uno de los principales motivos por los que la batería del coche eléctrico puede llegar a ser peligrosa es que el voltaje en el que funciona es bastante alto. Hablamos de que tiene un potencial de 400-500 voltios en la mayoría de los modelos que hasta ahora han salido al mercado. Pero en el último año han cobrado relevancia los coches con una batería de mayor voltaje, alcanzando los 800-900 voltios. Gracias a la subida de voltaje, conseguimos mayor capacidad de energía sin necesidad de hacer baterías más grandes, así como también una mayor velocidad de carga.
No obstante, esto también conlleva problemas. Mayor voltaje implica más riesgo de una posible electrocución, lo que requiere de una fabricación más meticulosa. Y esto no se trata de que las personas que fabrican las baterías sean más precisas, sino de la utilización de materiales más caros, por ejemplo, en la battery box. Todo lo que antes era suficiente para aislar una batería de 400 voltios, ahora ya no lo es para una batería de 800 voltios. A su vez, esto puede encarecer en cierto modo los vehículos.
Con el paso del tiempo la industria ha ido encontrando maneras de trabajar con estos voltajes en baterías sin que eso suponga un peligro, pero en cualquier caso, hay que tener presente que elementos como la battery box juegan un papel crucial en la seguridad de los pasajeros de un coche eléctrico.
¿De qué tamaño son las battery box?
Una battery box suelen tener dimensiones que van a depender de la capacidad de la batería. Suelen ser muy grandes, por eso en su diseño es importante para los diseñadores tomar en consideración donde están ubicadas, así como la manera en que se debe distribuir su peso.
Como mínimo, esta masa debe permanecer estable durante el funcionamiento del coche. En los mejores diseños, la batería y el recinto mejoran en gran medida la estructura del coche eléctrico y la capacidad de absorber la energía del choque o los impactos.
Para dar cumplimiento a estas exigencias, se deben seleccionar materiales de calidad y una alta eficiencia en la fabricación de la estructura y la carcasa. Esto representa hasta el 20 % del costo y el peso del sistema de batería. Las battery box de gran tamaño contienen travesaños de sección transversal constante, los cuales son ideales para extrusiones.
¿Una battery box de cuántas piezas estructurales está conformada?
Una battery box está diseñada con 4 piezas estructurales principales:
- Cubierta superior.
- Cubierta inferior.
- Estructura interna.
- Estructura de protección contra impactos laterales.
Los principales componentes estructurales de carga se identifican como la estructura de choque y el marco de la batería.
¿Por qué las extrusiones son efectivas para el diseño de las battery box?
Las extrusiones ofrecen una geometría eficiente que ofrece múltiples funciones:
- Absorción de energía de choque.
- Rigidez torsional.
- Resistencia considerable con un peso mínimo.
- Transferencia de fluidos sin fugas a través de elementos estructurales.
¿Cómo pueden clasificarse las battery box?
Las battery box pueden clasificarse en dos grandes grupos, de acuerdo a como han sido fabricadas.
- Battery box estructurales: Son utilizadas en los EV de mayor tamaño y por ende de mayor peso. Las baterías de estos coches cuentan con más celdas y proporcionan mayor energía.
- Battery box no estructurales: El perímetro de la caja no cuenta con un cuadro rígido en el perímetro. Suelen usarse en los EV de menor tamaño y en los menos pesados. La absorción de impactos es realizada por los demás componentes de la carrocería.
