Cinco consideraciones de diseño a la hora de seleccionar una solución de ventilación de baterías optimizada

Por Shane Campbell, director de Producto, Donaldson

La evolución de las tendencias de diseño y las normas de la industria automovilística influyen en el aspecto, la durabilidad y el rendimiento de los nuevos modelos de vehículos eléctricos, incluso en el diseño de las rejillas de ventilación de sus baterías. A medida que aumenta la demanda de vehículos eléctricos por parte de los consumidores, también lo hace la demanda de baterías innovadoras que proporcionen más potencia y mayor autonomía.

A medida que las baterías se vuelven más sofisticadas, la necesidad de protegerlas frente a los elementos nunca ha sido mayor. Los ingenieros de los paquetes de baterías conocen las aplicaciones de los vehículos y, al combinarlas con la tecnología de ventilación adecuada, contribuyen a mejorar el rendimiento general de los vehículos eléctricos.

A continuación se presentan las cinco consideraciones clave que Donaldson incorpora al diseñar una solución para ayudar a maximizar el rendimiento del paquete de baterías del vehículo: 

1. Proporcionar ecualización de la presión

2. Diseñadas para evitar la entrada de contaminantes

Aunque los requisitos de flujo de aire son fundamentales para gestionar los niveles de presión en las baterías, la protección contra la entrada de contaminantes también es una consideración de alta importancia. Un parámetro clave que hay que tener en cuenta durante las fases de diseño y pruebas es el índice de protección contra la entrada de contaminantes (IP), que indica la eficacia de las carcasas de sellado frente a los cuerpos extraños y la humedad.

Los contaminantes típicos frente a los cuales deben protegerse las ventilaciones de batería son el agua (pulverización y sumersión), el aceite, el polvo y las partículas de arena. Las ventilaciones de batería de doble etapa de Donaldson utilizan un diseño de cuerpo único y la membrana de ePTFE Tetratex™ (un medio de filtración patentado) para proporcionar una protección excepcional a la batería.

A medida que aumenta la protección contra la entrada, puede disminuir el flujo de aire de desgasificación de emergencia, por lo que las soluciones de ventilación adecuadas deben encontrar el equilibrio óptimo entre la protección frente a la entrada de contaminantes y el flujo de aire de desgasificación.

3. Pensadas para casos límite

Los paquetes de baterías de los vehículos eléctricos y las carcasas se han creado para hacer frente a casos límite inesperados, que son eventos que se producen en parámetros de funcionamiento extremos. Si bien los casos límite se producen con poca frecuencia, es importante que una solución de ventilación esté optimizada para ayudar a reducir el riesgo de daños en el paquete de baterías y mitigar el fallo de los componentes o las costosas reparaciones.

A continuación pueden ver algunos de los escenarios de riesgo frente a los cuales Donaldson pone a prueba sus productos:

• Carga rápida CC: Este proceso de carga es significativamente más rápido que las estaciones de carga regulares y genera calor y presión extra en la batería de un vehículo eléctrico.
• Colinas altas: El deporte de competición de las carreras cuesta arriba provoca un cambio repentino de altitud y aumenta la presión y la temperatura en la batería de un vehículo.
• Vadeo de agua: Conducir fuera de carretera a través de un arroyo puede causar que un paquete de baterías caliente entre en choque térmico y causar un evento de vacío rápido del agua fría.
• Transporte aéreo: Un vehículo transportado por avión se verá afectado por los cambios de presión derivados de la variación de altitud.
• Impacto de rocas: Las rocas u otros residuos duros que golpean los bajos de un vehículo pueden provocar un pico de presión en el interior de la batería.

El proceso de pruebas de Donaldson incluye un análisis exhaustivo del modo de fallo y efecto del diseño. Este análisis examina la gravedad y la frecuencia de los posibles casos límite y les hace un seguimiento en un plan de validación.

Además, Donaldson trabaja con los clientes para entender qué condiciones extremas pueden experimentar sus vehículos y qué requisitos son necesarios para mantener el rendimiento de la conducción durante un escenario de caso límite.

4. Mitigación de los eventos de desgasificación de emergencia

Al igual que con los casos límite, Donaldson diseña sus ventilaciones de baterías para ayudar a gestionar la presión del paquete de baterías durante eventos de desgasificación de emergencia, tales como un escape térmico, que se producen cuando la presión sube a un nivel preocupante y es necesario liberar inmediatamente el gas del paquete.

Las soluciones de ventilación de doble etapa de Donaldson están diseñadas para ayudar a gestionar estas situaciones de escalada. En caso de que se produzca un evento de este tipo, la segunda etapa se abre completamente para permitir que los gases de rápida expansión salgan de forma controlada. Este mecanismo ayuda a evitar que se produzcan más daños en las celdas de la batería o en la carcasa del paquete.

5. Validación de toda la gama de temperaturas

Donaldson diseña sus ventilaciones de paquetes de baterías para que funcionen en una variedad de temperaturas de funcionamiento. El equipo de ingeniería de Donaldson realiza con frecuencia pruebas en una gama completa de temperaturas extremas para ver cómo sus soluciones de ventilación manejan la presión de ruptura, la desgasificación de emergencia, el ciclo de presión, el ciclo térmico, la inmersión térmica, el choque térmico y la vibración.

Soluciones de ventilación de doble etapa