AISLAMIENTO DE VIBRACIONES DE BATERÍAS DE LITIO
INTRODUCCIÓN
A medida que aumenta el impulso por una tecnología más ecológica, también lo hace el uso de baterías de iones de litio como el principal dispositivo de almacenamiento de energía. Las aplicaciones como los vehículos eléctricos modernos son cada vez más frecuentes y en estas instalaciones también suceden importantes golpes y vibraciones.
A medida que crece el mercado de las baterías de iones de litio, también debe crecer nuestra comprensión del efecto de las vibraciones mecánicas y los golpes en el rendimiento eléctrico y las propiedades mecánicas de dichas baterías. Estudios recientes investigaron el efecto de las vibraciones en la degradación y fatiga de los materiales de las celdas de las baterías, así como el efecto de las vibraciones en la estructura del paquete de baterías. Los resultados de estos estudios muestran que la degradación mecánica producida por la vibración disminuye la longevidad de las baterías de Litio.
Otro requisito importante que debe tenerse en cuenta son las fuerzas que se transfieren a la batería durante condiciones de choque. Es crucial que las fuerzas excesivas no alcancen las celdas de la batería y provoquen grietas.
NORMAS PARA INSTALACIONES DE BATERÍAS
Por ello y con el fin de evitar el desgaste prematuro de estos vitales y costosos componentes, los fabricantes de baterías exigen que los usuarios finales cumplan con varias normas en las que se establezcan límites para la velocidad de vibración, la aceleración y el desplazamiento.
Ejemplos de estas normas son R100r2, UN38.3, IEC 62133, IEC 62619 o UL 1642 por mencionar algunas.
El R100r2 es específicamente para vehículos que tienen transmisión eléctrica. Esta norma requiere una prueba de aprobación en la que se realiza un barrido de vibraciones de 7Hz a 50Hz cada 15 minutos. Este ciclo se repite 12 veces durante 3 horas.
La norma UN 38.3 se relaciona más con la seguridad durante el transporte de las baterías de Litio. La vibración es una onda en forma sinusoidal con un barrido logarítmico entre 7 y 200Hz y vuelve a 7Hz en 15 minutos, siendo la longitud de onda utilizada de 0,8mm (amplitud de pico a pico de 1,6mm). Este ciclo se repite durante 12 veces durante un total de 3 horas, debiendo analizarse tres posiciones de montaje de la celda mutuamente perpendiculares. Esta norma también requiere una prueba de choques donde se aplica un choque de medio seno de aceleración máxima de 15g durante 6 milisegundos. Para celdas más grandes se aplican 50g durante 11 milisegundos. Cada celda de la batería debe someterse a tres choques en la dirección positiva seguidos de otros tres choques en la dirección negativa de las tres posiciones de montaje mutuamente perpendiculares, para un total de 18 choques.
Solución AMC
Teniendo en cuenta los múltiples ejes de impacto y vibración requeridos, los ingenieros de AMC-MECANOCAUCHO desarrollaron un montaje que puede funcionar en múltiples direcciones con un amortiguador de final de carrera integrado para contener el desplazamiento de carga extrema.
A continuación, se muestra una imagen de los soportes CB de AMC-MECANOCAUCHO®
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La siguiente imagen muestra la instalación típica de un paquete de baterías de litio.
Imagen de detalle en la sección del soporte CB instalado.
Para seleccionar el soporte CB correcto, se debe tener en cuenta la carga total, el COG y la posición de los soportes. Un cálculo de 6 grados de libertad nos puede permitir conocer las frecuencias naturales del sistema y tener una predicción del nivel de aislamiento que será clave para saber si se pueden pasar las normas anteriores.
Los ingenieros de aplicaciones de AMC-MECANOCAUCHO pueden realizar dichos cálculos y ayudar a las oficinas de ingeniería a seleccionar la solución correcta.
Artículos de referencia:
Efectos de vibraciones y choques en celdas de iones de litio - ScienceDirect
