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Foro: Club Tesla España

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inigoml

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Batería 12V (proyecto) - WIP -
« en: 16 de Marzo de 2025, 07:54:09 pm »
Como sabeis muchos de vosotros, nuestros Teslas tienen una batería de accesorios de 12V (o 16V) que es imprescindible para el correcto funcionamiento del vehículo. Esta batería mantiene, entre otras cosas, la MCU y el modem del coche activos para poder consultar en remoto cuando está aparcado, de encender los sistemas cuando entramos al coche, mantener el bluetooth operativo para que funcionen las llaves de entrada y en general todas aquellas tareas imprescindibles para poder poner en funcionamiento el mismo después de que el coche entre en reposo (o deep sleep). Sin dicha batería el vehículo, simplemente, no se puede arrancar.

Hasta el año 2022 esta batería era una batería clásica de plomo-acido, de 40-45Ah. Nada del otro mundo. Tesla monta dos marcas, AtlasBX (Hankook) y Clarios (Varta). Y como toda batería de plomo, a los 3-5 años (o algo más con un poco de suerte) hay que reemplazarla. Además, el coche es bastante especialito pues además de incorporar una rutina de desulfatación, mide la resistencia interna de la misma y si sale de parámetros, automáticamente pide cambio (motivo por el que si te sales de las baterías "certificadas" es posible que te diga que no le gusta).

Así que, llegados a este punto y con un Model 3 de 2021, me pregunté por qué no cambiar la solución clásica de batería de plomo ácido por algo más moderno, que dure más y no requiera cambios a menudo, que tenga mejor perfil de seguridad que una batería de plomo (que además de poder arder, pueden emitir gases) y... que me divirtiera un poco. Y de ahí el motivo de este post, contaros mi proyecto, el estado en el que estoy, alternativas bajaradas y, si alguien se anima, se meta también manos a la obra.

Conclusiones aquí:
https://foro.clubtesla.es/index.php?topic=12433.msg255449#msg255449
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Re: Batería 12V (proyecto) - WIP -
« Respuesta #1 en: 16 de Marzo de 2025, 07:54:22 pm »
Bueno, vamos a lo primero.
¿Por qué cambiar la batería de plomo si es relativamente barata y llevamos toda la vida con ellas y "tan felices"? (bueno, alguna vez nos quedamos tirados) Pues básicamente, porque me apetece. No es un tema económico ni de mantenimiento ni nada de nada. Simplemente, me apetece probar nuevas tecnologías.

¿Y por qué no buscar algo que ya exista en el mercado, como la batería LFP de Ohmmu (ahora de sodio)? Pues porque cuesta una pasta (400-500€).
Así pues, manos a la obra. Lo primero es elegir la tecnología para esta batería. Aquí tenemos las siguientes opciones:

LFP -> Muy alta durabilidad. A priori ideal para este tipo de montajes. Ohmmu empezó con ella. ¿Problema? Los rangos de temperatura en bajas son insuficientes. Las baterías LFP no cargan bien por debajo de los 0ºC y a temperaturas de -10ºC directamente no se pueden cargar sin dañarse. Por supuesto hay opciones para superar, como meter una BMS con sensor de temperatura y mantas térmicas para calentarlas. Pero esto complica la construcción y encarece.

NMC -> Mejor rango de temperaturas pero no tan alta durabilidad. La batería actual de los nuevos Model 3 es NMC y probablemente sea suficiente para 10 años. Pero tiene algunas pegas. Por un lado, tendría que ir a celdas 18560 o 21700 para que salga bien de precio, lo que implica muchas celdas. E implica soldarlas. Además es imprescindible BMS dado que son celdas de alta densidad energética. Y su perfil de seguridad no es el mejor. Además, aun arrastro el susto de cierto episodio hace año y medio donde directamente me explotó una celda mientras soldaba por un fallo mío que corticircuitó la BMS. Las celdas NMC arden (o estallan) si no está bien diseñado el pack, así que las descarto por ese tema. Tesla ha ido por esa línea porque tiene a la gente de CATL que les ha diseñado un pack estupendo, pero mi mañan es limitada.

Sodio -> Buen rango de temperaturas y alta durabilidad. En unos pocos años probablemente desplacen a las de plomo en todos los vehículos. Son muy seguras y pueden montarse incluso sin BMS, solo com placa de balanceo. Permiten además descargas muy profundas. No me queda duda de que el futuro de las baterías de arranque viene por ese lado. Lamentablemente las descarté porque al tener menor densidad energética, las celdas prismáticas son muy grandes. Por otro lado para tener una buena capacidad de descarga es necesario hacer paralelos y... bueno... me daba pereza. No obstante, compré una batería comerciales de sodio para probar. No pude arrancar el Tesla pq solo daba 80A y el coche necesita al menos 100A para arrancar las bombas. Así que las dejé fuera. Pero serán buena opción a futuro.

LTO -> Las celdas LTO (Litio Titanio) son la creme de la creme. Tienen una durabilidad excepcional, más de 20000 ciclos. Tienen una descarga altísima, llegando a 10 y 20Cs sin problemas. Cargan igualmente como demonios. Tienen una resistencia interna bajísima. Y son muy muy seguras, ni estallan, ni arden, ni nada de nada. Adicionalmente su rango operativo de temperaturas es excepcional, pudiendo cargar a -20ºC sin calentamiento alguno. Solo tienen dos pegas: son las más caras de todas y tienen la densidad energética más baja de todas las tecnologías de Litio.


Tras evaluar las opciones y descartar sodio tras probar con la batería comercial (seguramente me podría haber construido yo una que diera suficiente potencia), finalmente he optado por la tecnología LTO.

La batería de Tesla es de 45Ah, pero he comprado celdas LTO de solo 26Ah. ¿Por qué? Pues porque el coche realmente no necesita 45Ah. Y además solo se usa un rango muy estrecho de dicha capacidad en una batería de plomo. Si bajan por debajo del 50%, generalmente se dañan. Con LTO ese problema no existe.



¿¿¿ Pero esto funciona ??? SI, FUNCIONA!  ;D
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Re: Batería 12V (proyecto) - WIP -
« Respuesta #2 en: 16 de Marzo de 2025, 07:54:34 pm »
Diseño de la batería.Requisitos:
  • Tiene que ser capaz de cargar sin problema a 14.5V que es lo que carga una batería de plomo.
  • Tiene que ser capaz de soportar las rutinas de desulfatación del coche, que mete picos a casi 16V.
  • Tiene que ser capaz de descargar hasta 150A para el arranque.
  • Tiene que tener una resistencia lo más baja posible, siempre por debajo de la que tienen sus equivalentes en plomo (< 5 mili ohmios, idealmente, siempre por debajo de los 10).
Materiales que he usado:
  • 6 celdas LTO (en serie, de 2.4V nominales). En serie dan 14.4V, justo la tensión de carga del plomo. Y pueden subir hasta 3V (18V) sin problema
  • Busbar de cobre latonado para la conexión de las celdas.
  • Una placa de balanceo activo Neey de 6 celdas. Se encarga de mantener las celdas balanceadas.
  • Conectores para los terminales de la placa de balanceo.
  • Un fusible de 150A como medida de protección.
  • Terminales de cobre latonado de batería, atornillables.
  • Cables 25mm2 (4 AWG) de 20cm para la conexión entre - y + y los terminales.
  • Caja de batería 120mm de ancho. (230x120x200). En mi caso, impresa en 3D (plastico ASA)
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Re: Batería 12V (proyecto) - WIP -
« Respuesta #3 en: 16 de Marzo de 2025, 07:54:44 pm »
Montaje:
No tiene demasiada complicación. Simplemente se monta la serie con los busbar, conectando el - de la celda con el + de la siguiente hasta tener las 6 en serie. Luego se coloca en cada busbar, en el + y el - general de la batería las sondas de la placa de balanceo, el fusible en alguno de los dos cables principales (+ o -) que dan servicio a los terminales, y listo.
Por supuesto antes es conveniente cargar las celdas a la tensión de trabajo (2.4V en mi caso) para que la batería esté adecuadamente balanceada. Y finalmente se mete en la caja y a utilizar.
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Re: Batería 12V (proyecto) - WIP -
« Respuesta #4 en: 16 de Marzo de 2025, 07:54:56 pm »
Resultado final:Bateria compacta, de mitad de peso que la original y una duración al menos 5 veces superior.

Coste de materiales:
  • Celdas LTO 26Ah -> 240€ (incluye busbar)
  • Terminales -> 2€
  • Placa de balanceo -> 10€
  • Cables -> 5€
  • Fuslble 150A -> 3€
Todo genial, ¿no? Pues... lamentablemente, NO.
Para construir la batería utilicé las medidas que AtlasBX da sobre la misma. Y resulta que la batería no es un caja cuadrada, si no que la parte inferior es 10mm más estrecha que la superior. Esto hace que la batería NO ENCAJE en el zócalo que tiene el coche, así que no la puedo dejar puesta.
Ahora mismo esto barajando alternativas. Las celdas, a priori, las puedo colocar de otra forma en otra caja más estrecha, pero eso requiere que no voy a encontrar una caja en el mercado, por lo que el proyecto ha pasado directamente a la mesa de Impresión 3D. Y en ello estamos....

Update:

Primera versión del modelo 3D de caja. Por ahora en pruebas
https://www.thingiverse.com/thing:6988765

Update 2:
* Bateria ya montada y operativa. Ahora tocan pruebas de verdad en real.
* Voy a sacar una versión, mk2, pq en la que tengo ahora la placa de balanceo no me entra dentro del encapsulado, así que voy a sacar una versión impresra en PETG-FP (fireproof) con algunas mejoras adicionales como arandelas de cobre para reducir algo la resistencia (en esta primera versión va con arandelas metálicas). Pero vamos, marginal.
* La versión mk3 podría ir con una BMS JK de 200A, pero lo tengo que pensar. Reemplazaría la placa de balanceo y sería mucho más segura, pero es dinerito y rehacer la tapa superior.... veremos.
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Re: Batería 12V (proyecto) - WIP -
« Respuesta #5 en: 16 de Marzo de 2025, 08:08:17 pm »
Cojo palomitas, una buena butaca y cojo sitio para las mater class, amigo.

Tio Phill

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Re: Batería 12V (proyecto) - WIP -
« Respuesta #6 en: 17 de Marzo de 2025, 07:33:39 am »
Desde luego, vaya un nivelazo que hay en el foro viendo este tipo de proyectos. Hay que tener valor para experimentar así con el vehículo. Con los datos en la mano, está claro que no debería haber ningún problema, pero no todo el mundo arriesga su coche para luchar contra el aburrimiento jeje.

Quedo a la espera de ver el resultado final con la caja impresa y todo montadito en el coche, para ver que tal queda. Ya nos irás contando que tal su funcionamiento con el tiempo.
Código de referidos Tesla: https://ts.la/josedomingo827253
Re: Batería 12V (proyecto) - WIP -
« Respuesta #7 en: 18 de Marzo de 2025, 01:23:47 pm »
Cuantos capítulos tiene esta serie?? Solo es para saberlo? Para programarme ????

inigoml

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Re: Batería 12V (proyecto) - WIP -
« Respuesta #8 en: 18 de Marzo de 2025, 10:09:31 pm »
Cuantos capítulos tiene esta serie?? Solo es para saberlo? Para programarme ????
Uno más.

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Re: Batería 12V (proyecto) - WIP -
« Respuesta #9 en: 23 de Marzo de 2025, 06:35:05 pm »
Update:
Seguimos con pruebas. Ya he validado las dimensiones del fondo de la caja de la batería con una primera impresión de borrador (lo de los colores es pq he usado los retales de otras bobinas de PLA que tenía). Así que ya he arrancado con la versión mk1 de la caja que tiene aun 24h por delante de impresión (en total, 48h).
Con un poco de suerte para el fin de semana que viene la puedo empezar a probar, aunque me falta un adaptador de conector + pq el que tengo no es suficientemente grueso, pero puedo hacer un apaño con un cable de cobre enrollado a modo de adaptador sin demasiado problema.  :D
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Re: Batería 12V (proyecto) - WIP -
« Respuesta #10 en: 23 de Marzo de 2025, 06:44:03 pm »
Por tener las cuentas, que ya se que no es importante en un proyecto como el tuyo.

Batería "toda la vida" unos 260€

Batería de plomo, 5 años, unos 138€

Te renta a los 10 años


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Re: Batería 12V (proyecto) - WIP -
« Respuesta #11 en: 23 de Marzo de 2025, 06:49:41 pm »
Te renta a los 10 años
Primera frase del POST #2. ME LA SUDA.  ;D
Adicionalmente, esta bateria puede ser utilizada en cualquier coche, actual o venidero. Va a durar más que lo que le queda a tu carnet de conducir.  ;)
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Re: Batería 12V (proyecto) - WIP -
« Respuesta #12 en: 23 de Marzo de 2025, 07:03:22 pm »
Supongo que una LTO es actualmente inviable en automoción porque donde metes la LFP del Tesla aproximadamente te cabría una LTO de 32kw no?

En algún momento se podrá reducir su densidad o es inviable?


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Re: Batería 12V (proyecto) - WIP -
« Respuesta #13 en: 23 de Marzo de 2025, 07:09:09 pm »
Supongo que una LTO es actualmente inviable en automoción porque donde metes la LFP del Tesla aproximadamente te cabría una LTO de 32kw no?
En algún momento se podrá reducir su densidad o es inviable?
Efectivamente, las LTO tienen un montón de ventajas, pero pinchan en coste (pq la producción no es muy alta) pero sobre todo en densidad energética. Se ha hablado mucho al respecto de mejorar su densidad, pero probablemente iria en detrimento de su durabilidad y su seguridad. Aun así, se sigue trabajando en ellas.
No creo que llegue a reemplazar a las actuales LFP/NCx pq antes llegarán las de electrolito sólido. Hoy en día tienen sus aplicaciones principalmente en sistemas que requieren muy bajo mantenimiento o que requieren una seguridad muy alta y donde el espacio no es algo especialmente relevante.
Como sustitutas de plomo van de perlas pq las baterías de plomo tienen una densidad energética muy baja y encima apenas se permite usar un 50% de la misma sin dañarlas, así que es un win-win en este caso.
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Re: Batería 12V (proyecto) - WIP -
« Respuesta #14 en: 24 de Marzo de 2025, 12:08:25 am »
Primera frase del POST #2. ME LA SUDA.  ;D
Adicionalmente, esta bateria puede ser utilizada en cualquier coche, actual o venidero. Va a durar más que lo que le queda a tu carnet de conducir.  ;)
Pero no se enoje!

No se venden comerciante baterías como la que estás haciendo?

Y si es que no, cual es la razón?


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