En un coche eléctrico, la batería es un componente crítico. Su autonomía y sus prestaciones –entre otros- dependen del tipo de celda, pero también del tipo de refrigeración que lleve instalado, en tanto que es el encargado de hacer que cada celda se mantenga en su rango de temperatura de funcionamiento adecuado. Así que es importante diferenciar entre los sistemas de refrigeración líquida y los sistemas de refrigeración por aire, que son las dos opciones posibles en vehículos a baterías.
¿Para qué sirve el sistema de refrigeración de un coche eléctrico?
La batería de un coche eléctrico es un paquete de celdas –o pilas- de iones de litio dentro de una envolvente. Las celdas de la baterías tienen como objetivo generar la intensidad de descarga que requiere la alimentación de un motor eléctrico de tracción. Y estas celdas solo pueden suministrar la energía de una forma eficiente, y segura, cuando trabajan en un rango de temperaturas concreto. Pero además, no solo existe un rango de temperatura óptimo de funcionamiento para la descarga de las celdas de la batería, sino que en la carga también se deben cumplir unas condiciones. Así que el sistema de refrigeración de un coche eléctrico tiene precisamente esta finalidad: conseguir que las celdas de la batería se mantengan a la temperatura adecuada para que sean eficientes y seguras.
Tipos de refrigeración de batería en coches eléctricos
En la actualidad existen dos tipos de sistemas de refrigeración de la batería en coches eléctricos: sistemas de refrigeración por aire y sistemas de refrigeración líquida.
Refrigeración por aire
Utilizados con mayor frecuencia en coches con mecánica híbrida, los sistemas de refrigeración por aire se basan en el aprovechamiento del flujo de aire fresco del propio ambiente para su introducción en el interior del paquete de baterías eléctricas. Para hacer eso, mediante una turbina, se fuerza que entre un determinado caudal de aire y se canaliza por el interior del propio pack de baterías para llevar a cabo el intercambio térmico. El siguiente paso es hacer que esta corriente de aire salga hacia el exterior, de modo que pueda continuar la entrada de más aire fresco.
Estos sistemas de refrigeración son más baratos y son más sencillos, además de que reducen a cero el riesgo de pérdida de líquido en el interior del paquete de baterías. Sin embargo, son ineficientes en tanto que dependen de la temperatura exterior. Además, tienen otra gran desventaja y es que la turbina es eléctrica y, por lo tanto, el propio sistema de refrigeración tiene un cierto consumo eléctrico que repercute de forma negativa sobre la autonomía del coche eléctrico.
Refrigeración por líquido
Los sistemas de refrigeración líquida se utilizan con mayor frecuencia en los coches eléctricos puros. Este tipo de sistema de refrigeración utiliza el líquido refrigerante, exactamente el mismo que utiliza un vehículo térmico para la refrigeración del motor. Este líquido se hace circular por el interior del paquete de baterías a través de un serpentín. Es movido mediante una bomba eléctrica y se refrigera con un radiador de aire, como en un coche térmico.
En algunos coches eléctricos, el calor que lleva el propio líquido refrigerante, cuando pasa por la batería, se utiliza para el circuito de climatización del vehículo. Este tipo de sistemas se denomina bomba de calor y es el sistema de calefacción más eficiente para un vehículo eléctrico. En sistemas de refrigeración líquida para coches eléctricos es crítico que exista un correcto diseño del recorrido del líquido por el interior del paquete de baterías, puesto que a medida que el líquido hace su recorrido va calentándose y, por lo tanto, existe el riesgo de que por algunas celdas pase líquido frío y, sin embargo, por otras, pase líquido caliente. Estos sistemas son sistemas de refrigeración líquida indirecta.
Sin embargo, existe también el sistema de refrigeración líquida directa. Con un líquido distinto –no el refrigerante convencional de vehículo térmico-, se mantiene el contacto directo con las celdas en lugar de un circuito que circula por el interior de tuberías. Es decir, que cada celda está directamente embebida en el propio fluido refrigerante, que recircula gracias a una bomba eléctrica y que, del mismo modo, con un radiador de aire se refrigera. Pero tiene que ser un fluido de baja viscosidad, alta conductividad térmica y dieléctrico.
