La elección de la carcasa inferior de la batería (o caja de la batería) siempre está relacionada con el peso, la seguridad, el coste y la facilidad de fabricación. Una mala elección al principio crea problemas de colisión, estanqueidad o corrosión al final. Una forma sencilla y estructurada de comparar opciones ayuda a que cada proyecto tome una dirección segura y eficiente con mayor rapidez.
En las secciones siguientes se agrupan las preguntas clave.
Antes de comparar materiales, ayuda ver la carcasa inferior como parte de la estructura del vehículo y no sólo como una “caja”. Soporta módulos, protege piezas de alto voltaje y transporta cargas a la carrocería, por lo que cada decisión sobre la disposición o el material afecta a la seguridad y la durabilidad en el mundo real.
Una carcasa inferior o bandeja de batería normalmente:
● Admite módulos, placas de refrigeración, mazos de cables y hardware BMS.
● Forma un recinto sellado de la batería contra el agua, el polvo y los residuos de la carretera.
● Transfiere las cargas estáticas y de choque a la carrocería del vehículo
● Proporciona interfaces para una carcasa de batería de refrigeración líquida integrada y aislamiento de alto voltaje.
Si alguna de estas funciones falla, la manada corre el riesgo de perder su función o su seguridad.
Un buen punto de partida es trazar un mapa de todas las interfaces: puntos de montaje de la carrocería, puntos de elevación y mantenimiento, ubicaciones de las placas de refrigeración, tendido de los mazos de cables, respiraderos y drenajes. Cada interfaz está vinculada a un requisito de rendimiento, como la rigidez, la frecuencia natural, el grado de protección IP, la línea de fuga y el espacio libre, o la capacidad de servicio. Este mapa explica por qué el alojamiento inferior de la batería debe combinar fuertes trayectorias de carga con bridas de sellado planas y estables y espacios libres para la refrigeración y los cables. También aclara qué regiones pueden deformarse en un choque y cuáles deben permanecer selladas e intactas.
Una vez que el papel funcional está claro, el siguiente paso es identificar qué conceptos estructurales pueden cumplir los objetivos de forma realista. En la actualidad, la mayoría de los sistemas de VE y ESS de producción convergen en un conjunto limitado de soluciones de carcasas de baterías inferiores, cada una con un equilibrio diferente de coste, peso e inversión en herramientas.
Las opciones típicas se comparan del siguiente modo:
| Concepto | Idea central |
|---|---|
| Bastidor de extrusión de aluminio | Bandeja y vigas extruidas soldadas |
| Carcasa de aluminio fundido a presión | Carcasa de fundición de una o varias piezas |
| Carcasa de acero estampado | Bandeja multipanel prensada y soldada |
| Bastidor de acero laminado | Secciones conformadas soldadas a la carcasa |
Cada opción se centra en diferentes combinaciones de peso, coste, volumen y estabilidad de la plataforma.
Carcasas de extrusión de aluminio tienen como objetivo un gran rendimiento mecánico y resistencia a la corrosión con unos costes de utillaje moderados. Las carcasas de aluminio fundido a presión ofrecen una gran integración y menos soldaduras, pero requieren una gran inversión inicial y una geometría estable. Las carcasas de acero estampado favorecen un coste por pieza muy bajo a expensas del peso y dependen en gran medida de los revestimientos para su durabilidad. Carcasas de acero laminado a menudo se sitúan entre estos extremos: mayor inversión en línea pero fuerte reutilización de la plataforma, ya que la misma sección transversal sirve para varias longitudes y anchuras de bandeja de batería con pequeños ajustes.
Las extrusiones de aluminio siguen siendo atractivas porque ofrecen a los ingenieros un control preciso de las secciones transversales y permiten geometrías de bastidor flexibles. Este enfoque se adapta a los programas que valoran el alto rendimiento estructural y la resistencia a la corrosión, al tiempo que necesitan margen para ajustar las dimensiones de los paquetes o la disposición interna durante las primeras fases de desarrollo.
Una carcasa de batería de extrusión de aluminio suele ser adecuada cuando:
Las aleaciones 6xxx extruidas permiten adaptar el grosor de las paredes, las nervaduras y las características de montaje, y simplifican las interfaces para placas de refrigeración o componentes integrados de refrigeración líquida.
Los diseños típicos utilizan vigas laterales extruidas y travesaños como vía de carga principal, con una bandeja relativamente descargada que actúa como suelo sellado. Los perfiles reservan bridas planas y anchas para juntas y conexiones atornilladas. Esta estructura funciona bien para conceptos de armarios de baterías que integran placas de refrigeración líquida en la parte inferior o en los laterales. Empresas como XD Térmico diseñan y fabrican carcasas de baterías y estructuras de refrigeración basadas en extrusión de aluminio, combinando perfiles validados con procesos de soldadura y mecanizado controlados. Este enfoque permite a los proyectos ajustar la rigidez y el embalaje sin dejar de cumplir los requisitos de estanqueidad, NVH y durabilidad.
Fundición de aluminio Las carcasas inferiores pueden combinar muchas funciones en una sola pieza de fundición, lo que resulta convincente cuando una plataforma alcanza volúmenes elevados y estables. Sin embargo, este concepto también exige un estricto control del proceso de fundición y una cuidadosa planificación de los cambios de geometría a lo largo de la vida del programa.
Las bandejas de baterías de fundición a presión de aluminio son adecuadas para programas con volúmenes anuales elevados y estables, que buscan una alta integración con un número reducido de piezas y que pueden aceptar mayores inversiones iniciales en herramientas y fundición, al tiempo que se benefician de las superficies de sellado de fundición continua y los soportes integrados. Al consolidar nervios, salientes, guías de cables e interfaces de refrigeración en una única carcasa, la fundición a presión reduce las operaciones de soldadura y montaje cuando la geometría permanece estable durante toda la vida útil de la plataforma.
En la práctica, una carcasa de batería de fundición a presión requiere un acuerdo temprano sobre dimensiones clave como la altura del pack, los voladizos y la estrategia de montaje. El control de la porosidad, la gestión local del grosor de la sección y la estrategia de mecanizado influyen directamente en la calidad del sellado y la soldadura. XD Thermal respalda las soluciones de carcasas de baterías de fundición a presión y carcasas de baterías con refrigeración líquida integrada combinando el diseño de fundición, la disposición térmica y los conocimientos de mecanizado, de modo que las placas de refrigeración, los colectores y las características estructurales se alineen desde el principio. De este modo se reducen las repeticiones posteriores y se mantienen los riesgos de fundición y sellado dentro de unos límites definidos.
Muchos programas de VE y ESS siguen considerando el acero porque los costes de las materias primas son atractivos y los aceros de alta resistencia soportan cargas de forma eficiente. La cuestión es si se prefieren las carcasas de paneles múltiples estampados o los bastidores laminados, y la respuesta suele depender de la estrategia y la reutilización de la plataforma.
Ambos requieren una sólida protección contra la corrosión y estrategias de sellado.
Las carcasas de acero estampado reducen el coste total de las piezas para plataformas individuales de gran volumen, pero normalmente ofrecen carcasas de batería más pesadas y secuencias de soldadura más complejas. Las carcasas laminadas parten de flejes de acero y conforman secciones transversales mediante múltiples pasadas de conformado antes de soldarlas a un bastidor. Este método es adecuado para plataformas multivehículo, en las que una misma sección puede servir para varias longitudes de pack cambiando únicamente la longitud de corte y los soportes locales. En ambos casos, la vida útil de la corrosión depende de los revestimientos, la gestión de las juntas y la atención a las zonas de virutas de piedra. Estas soluciones de acero suelen funcionar bien para vehículos sensibles a los costes o unidades ESS estandarizadas en las que un peso ligeramente superior sigue siendo aceptable.
Independientemente del concepto o del proveedor, todas las carcasas de baterías deben cumplir una serie de normas de seguridad y durabilidad directamente relacionadas con la normativa y las expectativas del cliente. Diseñar teniendo en cuenta estas normas evita que los proyectos descubran problemas fundamentales solo durante la validación tardía.
Un diseño de caja inferior robusto por lo general:
A continuación, los equipos confirman estos puntos mediante un plan combinado de simulación y pruebas físicas.
Trate la carcasa inferior como una caja de batería estructural y de seguridad crítica con funciones térmicas y eléctricas integradas y, a continuación, adapte los objetivos del proyecto al concepto adecuado y a las capacidades del proveedor para obtener una solución equilibrada.
