¿Cómo comprobar una batería LFP de un vehículo eléctrico?

Los vehículos eléctricos modernos y los automóviles híbridos utilizan diferentes tipos de baterías de iones de litio para sus baterías de tracción. Estas baterías varían en su composición química, lo que determina sus características operativas:

• Capacidad,
• Potencia,
• Seguridad,
• Vida útil.

Recientemente, las baterías de litio-hierro-fosfato (LiFePO4 o LFP) se han convertido en una opción popular para los vehículos eléctricos.

¿Por qué las baterías LFP están ganando popularidad?

Las baterías LFP tienen varias propiedades únicas, algunas de las cuales son muy superiores a otros tipos de baterías de iones de litio:

• Seguridad. Su alta estabilidad química y térmica minimiza el riesgo de sobrecalentamiento e incendio, incluso en caso de daño físico.
• Durabilidad. Su gran cantidad de ciclos de carga/descarga las hace económicamente rentables a largo plazo.
• Ecología. Las baterías LFP no contienen materiales tóxicos cuya extracción y reciclaje planteen problemas ecológicos y éticos. Además, al final de su vida útil, los elementos LFP se consideran residuos de bajo riesgo y no requieren métodos especiales de eliminación en comparación con otros tipos de baterías de iones de litio. 
• Bajo costo. La disponibilidad y el bajo costo de las materias primas, junto con la simplicidad del proceso de producción, hacen que las baterías LFP sean relativamente económicas.

Sin embargo, también tienen desventajas. Una de las principales es su menor densidad energética en comparación con otras baterías de iones de litio. Esto significa que un vehículo eléctrico con una batería del mismo tamaño tendrá una menor autonomía por carga. Este inconveniente limita su aplicación en vehículos eléctricos compactos y aquellos con gran autonomía, como: Mercedes-Benz EQS (785 km), Tesla Model S (405 millas o 651 km),  BMW i7 (625 km), Volkswagen ID.7 Pro Match (618 km), entre otros.
A pesar de sus desventajas, las ventajas de las baterías LFP son más significativas, lo que ha llevado a que ya representen más del 40% del mercado de baterías para vehículos eléctricos. Investigaciones de BloombergNEF indican que esta tendencia continuará y que en pocos años las baterías LFP ocuparán más del 50% del mercado global de baterías para vehículos eléctricos.
 

Particularidades del diagnóstico de las baterías LFP en vehículos eléctricos

l método de diagnóstico de las baterías LiFePO4 es similar al de otras baterías de iones de litio e incluye la evaluación de varios parámetros clave para determinar su estado actual y predecir su funcionamiento futuro.
Una de las averías típicas es el fallo de uno o varios módulos de la batería. Para localizar el módulo defectuoso, se siguen estos pasos:

Medición del voltaje en las celdas de la batería. Este procedimiento se realiza generalmente con un escáner de diagnóstico automotriz que lee los datos del sistema de gestión de la batería. Para realizar este procedimiento, el escáner debe ser compatible con el modelo de vehículo. Por ejemplo, para diagnosticar vehículos Tesla, se requiere un escáner especializado.

En esta etapa, se identifican los módulos de la batería con voltaje reducido en comparación con los demás. En el diagnóstico de baterías LFP, hay que considerar que sus valores de voltaje son diferentes a los de otras baterías de iones de litio:

• Voltaje nominal de celda: 3.2 V (otras li-ion: 3.6 - 3.7 V);
• Voltaje mínimo de operación: 2.5 V (otras li-ion: 3.0 V);
• Voltaje de carga: 3.65 V (otras li-ion: 4.2 V);
• Voltaje mínimo permitido: 2.0 V (otras li-ion: 2.5 V).

Desmontaje del módulo potencialmente defectuoso de la batería.

Inspección visual del módulo. Se verifica la presencia de daños físicos como corrosión localizada, fugas de electrolito o hinchazón de los elementos del módulo.

Carga del módulo.  Se carga completamente el módulo sospechoso y se equilibran sus celdas en voltaje. Esta operación se realiza con un cargador especializado para baterías LiFePO4 o un probador de baterías de iones de litio compatible con LFP.

Medición de la resistencia interna de las celdas del módulo. Este parámetro indica su estado general. En un módulo en buen estado, la resistencia interna de todas sus celdas debe ser uniforme.

Comprobación de la capacidad de las celdas del módulo.  Se mide descargando la batería cargada y cuantificando la energía liberada. Los valores deben ser similares entre las celdas del módulo. Esta operación se realiza con un probador de baterías de iones de litio.

Verificación de la pérdida de voltaje en las celdas del módulo. Se mide el voltaje de las celdas después de un período de tiempo (por ejemplo, 24 horas). Dado que todas las baterías de iones de litio experimentan autodescarga, la pérdida de voltaje debería ser insignificante.

Conclusión. Para llevar a cabo todas las fases del diagnóstico de baterías LFP, es necesario contar con el equipo adecuado. En nuestro catálogo encontrará probadores de baterías de iones de litio, incluyendo nuestro nuevo probador MS801, que facilita y acelera la verificación de baterías de alto voltaje en vehículos eléctricos e híbridos.
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