Termoeléctrica – un nuevo tipo de refrigeración y calefacción para baterías

El control termoeléctrico de temperatura de baterías usando una bomba de calor termoeléctrica integrada en una placa de batería ofrece una alternativa interesante para los métodos clásicos de control de temperatura conectados al sistema de aire acondicionado y con componentes de calefacción separados. Ingeniería Avanzada Corporativa de MAHLE desarrolló esta innovadora tecnología a lo largo de los últimos tres años y ahora la liberó para el desarrollo destinado a la producción en serie.

Para satisfacer el requisito de larga vida útil, una batería de ion litio debe ser mantenida dentro de una franja de temperatura entre 0oC y 45oC durante la operación. Bajo temperaturas externas altas, el circuito de refrigeración del motor alcanza estos límites, y es por eso que el calor residual de la batería es ahora disipado por medio del circuito del aire acondicionado. En el invierno, por otra parte, es preciso un calefactor de agua o de film para calentar la batería. Más recientemente, bombas de calor termoeléctricas han sido el foco del control de temperatura de baterías. Las ventajas incluyen funciones intrínseca de calefacción e independencia sistémica del circuito del aire acondicionado, menor complejidad y tamaño reducido del paquete.

La bomba de calor termoeléctrica usa el efecto Peltier. Dependiendo de la dirección de la corriente eléctrica aplicada a la misma, el calor es bombeado de un lado del módulo termoeléctrico (TEM) al lado opuesto, de forma que los TEM’s de un lado son calefaccionados, al mismo tiempo en que los del otro lado son enfriados. La placa de batería termoeléctrica (placa de batería TE) consiste de varios TEM’s conectados a las células de la batería por medio de un disipador de calor de un lado, y de una placa de fluido con un circuito refrigerante de baja temperatura del otro. Con una electrónica para controlar la bomba de calor TE, la batería de ion litio es directamente enfriada y calefaccionada usando energía eléctrica.

Los componentes esenciales para la placa de batería TE son los TEM’s, que son ofrecidos en todo el mundo por varios fabricantes. Al mismo tiempo que los materiales base son comparables, sus proyectos internos varían bastante, y eso afecta su durabilidad. Para cumplir con las típicas especificaciones automotrices, por lo tanto, MAHLE construyó una instalación de pruebas TEM. Ella permite que los parámetros TE de varios módulos sean caracterizados y probados, al mismo tiempo en que extensas series de pruebas pueden ser realizadas en TEM’s de varios fabricantes, incluso bajo diferentes condiciones climáticas. Debido a su independencia con relación al circuito del aire acondicionado y a sus funciones integradas de calefacción, la termoeléctrica ofrece grandes ventajas en comparación con el clásico control de temperatura de baterías usando el aire, gas o líquido refrigerante, especialmente para vehículos híbridos y estándares. Para hacer uso de esta tecnología, es preciso un entendimiento profundo no solo de termodinámica, sino también de los módulos termoeléctricos, sus controles, durabilidad e integración al intercambiador de calor. Esta interacción es la única forma de presentar un producto atractivo en términos de costo, peso y empaquetamiento.

  • La refrigeración termoeléctrica de baterías hace uso del así llamado efecto Peltier.
  • Las ventajas incluyen funciones intrínsecas de calefacción e independencia sistémica del circuito del aire acondicionado, menor complejidad y empaquetamiento reducido.