Castrol y Sprint Power colaboran en un proyecto para desarrollar celdas y packs de batería de carga ultrarrápida para vehículos eléctricos (BEV) e híbridos de pila de combustible (FCHEV). Dos módulos de batería diseñados por Sprint Power, que emplearán fluidos térmicos Castrol ON para eléctricos, se cargarán en un 80% en solo 12 minutos.

La colaboración entre Castrol y Sprint Power es fruto del Proyecto Celeritas, un plan de 11,2 millones de euros, con 5,5 millones financiados a través de la APC 18, con el objetivo de abordar las preocupaciones actuales de los consumidores en relación con las velocidades de carga de los vehículos eléctricos actuales. Además de por Castrol y Sprint Power, el consorcio está formado por BMW, AMTE Power, Clas-SiC y Eltrium.

La británica Sprint Power ha desarrollado dos sistemas de batería, uno para aplicaciones eléctricas y otro para aplicaciones híbridas, que integran toda la electrónica del sistema e incorporan varios protocolos de carga para ahorrar peso y espacio. También integran un convertidor CC-CC de 800 V a 14 V, un sistema de gestión de la batería (BMS, por sus siglas en inglés) y capacidad de “refrigeración directa”, en la que las celdas se encuentran sumergidas en una solución refrigerante no conductora.

Castrol suministra su fluido térmico para vehículos eléctricos Castrol ON, formulado para aplicaciones de refrigeración directa, con el fin de garantizar que estos sistemas de batería Sprint Power puedan cargarse más rápidamente y ofrecer más rendimiento y protección. Además, Castrol está utilizando sus instalaciones de modelado y pruebas de última tecnología, de esta forma se quiere garantizar que los dos sistemas de batería de Sprint Power se benefician de un diseño final optimizado.

Módulos de batería avanzados

Los módulos de batería de Sprint Power incluyen un bloque de celdas modular que puede adaptarse a distintas aplicaciones. El módulo de batería híbrido se ha configurado para su potencial aplicación en vehículos eléctricos de pila de hidrógeno. Tiene un diseño optimizado, con una proporción de potencia/peso de 3 kW/kg, sin contar el convertidor CC-CC. El módulo puede suministrar 5 kWh de energía útil, con una tasa máxima de carga/descarga de 230 kW (105 kW continua). Al adaptarlo para su posible aplicación en coches deportivos, la cifra aumenta hasta 76 kWh de energía útil, con una tasa máxima de carga/descarga de 800 kW (700 kW continua).

Un convertidor de 800 V a 14 V unidireccional integrado soporta una salida de potencia máxima de 3,5 kW desde un pack compacto de alta potencia de 0,8 kW/l. Como sucede con el resto de elementos del módulo de batería de Sprint Power, el convertidor CC-CC se ha diseñado para resultar muy eficiente, con un índice máximo de eficiencia del 97%.

El módulo incorpora el BMS maestro de Sprint Power, que incluye un microcontrolador de seguridad para respaldar la ciberseguridad, diagnosticar fallos y es compatible con los estándares de carga CHAdeMO o CCS. El sistema puede suministrar una tensión de 8-16 V y se ha sometido a ensayos de funcionamiento a temperaturas que oscilan entre -40°C y 85°C. Un BMS subordinado ofrece soporte configurable para módulos de batería de varios tamaños entre 5 y 12 celdas.

Experiencia de Castrol en fluidos

La gestión térmica de la mayor parte de los módulos de batería para vehículos eléctricos actuales se realiza con refrigerantes con base agua-glicol, que se alojan en los canales y regulan la temperatura de las celdas. Por el contrario, los módulos de batería que se están desarrollando en el marco del Proyecto Celeritas emplean fluido térmico Castrol ON para vehículos eléctricos, un líquido dieléctrico que circula por el interior del módulo y entra en contacto directo con las celdas de batería individuales. Esto se traduce en una carga más rápida y en mejoras importantes en la gestión térmica en una serie de condiciones de funcionamiento, a temperaturas ambiente altas y bajas, para lograr una mayor duración de la batería.

Al refrigerar las celdas de la batería individualmente, el fluido dieléctrico de Castrol también ayudará a evitar el riesgo de “fuga térmica”, donde las altas temperaturas provocan fallos irreversibles en las celdas individuales de la batería como resultado de una sobrecarga o cortocircuito. Una fuga térmica se puede convertir en una propagación térmica, donde el calor de la celda dañada se transfiere por convección y conducción a las celdas adyacentes, un proceso que puede derivar en un fallo catastrófico de todo el módulo de batería. Con sistemas de refrigeración directa, los picos de temperatura en las celdas individuales son menos probables y, en caso de producirse, se pueden templar desde la fuente, a diferencia de lo que sucede con los refrigerantes que se usan en los sistemas de refrigeración indirecta.