El proceso de producción de las baterías introduce incoherencias entre sus celdas individuales, que se acentúan gradualmente durante el uso real. El rendimiento de las baterías se ve influido por factores como los ciclos de carga y descarga, la temperatura ambiente y las corrientes de descarga. Como resultado, el rendimiento práctico de las baterías puede mostrar desviaciones respecto a las expectativas teóricas. Durante su funcionamiento, las baterías tienden a seguir la tendencia de que "el más débil se debilita, y a un ritmo más rápido que el más fuerte". Sin duda, esto plantea importantes retos a la gestión térmica de las baterías y la conversión de energía.
En los diseños unidimensionales, en los que las baterías están ordenadas, la dirección del flujo y los cambios de temperatura de la batería pueden observarse claramente a medida que el medio refrigerante fluye de izquierda a derecha. (La temperatura es más baja cerca del medio refrigerante y más alta lejos de él).
En los diseños bidimensionales, cuando se escalonan varias filas de baterías, resulta menos intuitivo determinar la dirección del flujo, la velocidad del medio refrigerante y las condiciones de refrigeración. ¿Qué batería experimenta un mayor aumento de temperatura? ¿Qué batería presenta mayores diferencias de temperatura? Esto requiere el uso de la dinámica de fluidos y simulaciones de transferencia de calor para hacer juicios informados.
En los diseños tridimensionales, hay que tener en cuenta la estructura del vehículo y la disposición de las celdas de la batería (como la distribución irregular que se observa en el pack de baterías de Tesla, tal y como se muestra en el diagrama). Esta complejidad añade retos considerables al diseño, la simulación y las pruebas de sistemas de gestión térmica.
A pesar de su sencillez, las baterías son dispositivos extraordinariamente complejos. Esto resulta especialmente evidente en el ámbito de los nuevos vehículos energéticos, donde intervienen disciplinas como la tecnología de medición y control, las técnicas de conversión de energía, las estrategias de transformación de potencia, la integración de sistemas y los procesos de fabricación. Aunque la uniformidad perfecta de las celdas no exista, seguimos esforzándonos por reducir al mínimo las disparidades en las temperaturas de las baterías. No se trata de un problema aislado, sino de un reto sistémico que requiere una colaboración interdisciplinar y un diseño de precisión.
Un conocimiento más profundo de las pilas y una comprensión de las demandas del mercado son esenciales para ayudar a los investigadores y diseñadores de las distintas etapas a elaborar productos que respondan realmente a las necesidades del mercado.
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