El grupo Volkswagen ha inaugurado un nuevo laboratorio de ingeniería de baterías en Chattanooga (Tennessee) que ha tenido un coste de 22 millones de dólares. Este laboratorio se ha creado con la intención de respaldar la inminente fabricación del Suv eléctrico ID4 y evitar la subcontratación de pruebas a laboratorios alemanes o chinos.
Esta moderna instalación puede simular inundaciones, tormentas de polvo, choques de temperatura e incluso un terrible terremoto, todo ello al servicio de la emulación de carreteras en las peores condiciones posibles y comprobar la duración y fiabilidad de las baterías.
En este artículo te explicamos algunas de sus pruebas con detalle.
Mesa de agitación eléctrica multiaxial (eMAST por sus siglas en inglés)
La eMAST se asienta sobre un foso de 30 por 30 metros de profundidad. En el fondo hay una losa de hormigón de poco más de un metro de grosor coronado por un pedestal de 2,4 metros al que se atornilla el equipo. En total, estos cimientos pesan 270 toneladas, lo que ayuda a aislar el resto del edificio de las violentas fuerzas resultantes de la sacudida de una masa de 1.000 kg.
Cómo generar un terremoto
Este dispositivo, fabricado en Estados Unidos por Weisstechnik, utiliza seis actuadores dispuestos en forma de hexápodo (Un tipo de forma similar a un insecto). Esta disposición significa que puede generar un movimiento lineal en las direcciones de delante/atrás, izquierda/derecha, arriba/abajo y pueden girar la batería a lo largo de los ejes de cabeceo y balanceo. Cada ariete puede generar una fuerza de 7.2 Toneladas, suficiente para impartir una fuerza de 16 g. La cámara de pruebas mide aproximadamente 3 por 3 por 2 metros.
¿Qué hace la prueba de la mesa vibradora?
Asistimos a una prueba de 13 minutos que simula una conducción enérgica por una carretera durante un terremoto. Repitiendo esta prueba 800 veces se simulan 14.000 Km, pudiendo completar esta prueba en una semana.
Por supuesto, se trata de una prueba de funcionalidad completa de la batería, por lo que mientras se agita, también se puede cargar al máximo permitido de 800 amperios, y descargar al máximo de 350 amperios. (El sistema está preparado para un funcionamiento de mayor amperaje para apoyar futuros programas). Todo esto ocurre a diferentes temperaturas del refrigerante que van de -40 a 70 grados.
Las abrazaderas que mantienen la batería en su sitio generan una fuerza de sujeción de 1.000 psi, pero las abrazaderas necesitan a menudo hasta 5.000 psi para soltar el paquete. A lo largo de la prueba se miden innumerables parámetros y, al final, se desmonta el pack de baterías para buscar signos de daños.
Mini mesa agitadora
A la izquierda se muestra un agitador más pequeño, con una cámara de unos tres metros cúbicos, destinado a probar componentes individuales de baterías que pesen hasta unas 100Kg. Su dispositivo de agitación multieje utiliza ocho actuadores y su sistema de control de temperatura puede alcanzar los 240 grados.
Cámara de choque térmico
Imagina que eres un guardabosques y aparcas un ID4 a la intemperie en el aire de una noche de invierno a -40 grados, y luego arranca y conduce por una carretera de montaña que requiere casi toda la energía. Esa batería puede pasar de -40 a una temperatura elevada en cuestión de minutos. Esta célula de prueba de dos cámaras está diseñada para reproducir una condición tan extrema, ya que los lados izquierdo y derecho pueden acondicionarse a -40 y 158 grados.
Lanzadera de la cámara de choque térmico
La batería se monta en una lanzadera con placas extremas aisladas. Esta estructura permite pasar la batería de un lado a otro en solo 15 segundos. Antiguamente, se tenía que trasladar manualmente las celdas entre sí y se necesitaban 20 días para realizar 40 ciclos de choque térmico (simulando dos inviernos). Ahora únicamente se necesitan tres días.
Se utilizan baterías vivas y se controlan los datos de gestión de la batería durante la prueba, pero aquí los ingenieros buscan sobre todo daños por choque térmico en las sujeciones y juntas, por lo que no se cargan y descargan durante la prueba.
Tanque de inmersión en agua
Imagínese que acelera a toda potencia por una colina empinada y acaba pasando por un enorme charco de agua fría. Este tipo de choque térmico puede estresar la carcasa de aluminio de la batería, sus diversas juntas y sus fijaciones.
En este caso, la prueba se ejecuta calentando la carcasa de la batería a 140 grados, y luego sumergiéndola en un tanque de 8 metros cúbicos de agua a 40 grados durante 5 minutos.
Un enorme refrigerador garantiza que el agua se mantenga a la temperatura establecida durante las 20 pruebas que componen un solo ciclo. Los ingenieros pueden teñir el agua e incluso aumentar la cantidad de tinte a medida que avanzan los ciclos para identificar mejor el punto preciso en el que la caja puede haber tenido una fuga.
Intrusión de “polvo Arizona“
El polvo puede ser terriblemente abrasivo y potencialmente catastrófico para el funcionamiento interno de un complejo paquete de baterías, por lo que en esta cámara sopla “polvo de Arizona” (partículas de sílice de entre 1 y 124 micras de tamaño) en el paquete desde cuatro direcciones a un caudal de 800 metros cúbicos por minuto utilizando un soplador de 15 caballos de fuerza.
Una prueba típica implica 20 ciclos de 20 minutos cada uno.
Cámara de temperatura Drive-In
Esta cámara de pruebas térmicas de 4 por 6 por 3 metros de altura está diseñada para acomodar dos ID4 o un SUV Atlas más grande con todas las puertas y la puerta trasera abierta. Puede oscilar entre -80 y 180 grados, ganando o perdiendo aproximadamente 5 grados por minuto. La célula está equipada para cargar y descargar un paquete de baterías, pero también puede emplearse para otros sistemas del vehículo (como el disparo de un airbag). Las ventanas de observación se calientan para evitar la formación de niebla o escarcha.
En el Laboratorio de Ingeniería de Baterías se realizan muchas otras pruebas de baterías, pero estas fueron las más interesantes. Y si el ID4 y sus sucesores demuestran ser especialmente fiables en nuestras carreteras con un “mantenimiento” único, tendremos que dar las gracias a este laboratorio.
Si quieres saber como funciona una batería en nuestra tienda online, podrás ver un interesante artículo en el que te explicamos su funcionamiento.
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