Los coches eléctricos más baratos, de los segmentos A y B, opciones como el Renault Twingo, el BYD Dolphin Surf, el Leapmotor T03 o el Dacia Spring tienen una potencia de carga muy limitada. Le ocurre también a modelos como el FIAT Grande Panda, el Hyundai INSTER o el Citroën ë-C3 entre muchos otros. De modo que, más que su reducida autonomía, lo que hace que sean menos polivalentes es su potencia de carga en corriente continua.
¿Por qué ocurre esto? Partimos sobre la base del planteamiento de que, aunque con una autonomía escasa –alrededor de 150 km entre cargas en autopista-, con un sistema de carga más capaz serían tan válidos como los térmicos equivalentes para poder viajar sin limitaciones demasiado marcadas. Sin embargo, no es viable a nivel técnico y te voy a explicar por qué.
No se puede aumentar la potencia de carga por límites físicos y eléctricos
Este tipo de coches eléctricos soportan hasta 65 kW de potencia máxima en el mejor de los casos –los de hasta 30 ó 36 kWh de batería-, o incluso llegan a 100 kW para modelos con batería algo más grande –de 44 kWh y medidas similares-. Y el problema está en la batería, en los límites físicos y en las limitaciones eléctricas de su propio diseño.
P= V x I
La potencia de carga máxima está determinada por la batería. Potencia (kW) es igual a V (voltios) por I (amperios). De modo que, para aumentar la potencia, habría que subir el voltaje o la corriente del paquet, pero tanto uno como el otro tienen límites técnicos. Y en las baterías pequeñas, el mayor problema suele ser la corriente.
La estructura interna de las celdas, en serie o paralelo
Las baterías de los coches eléctricos tienen una estructura interna concreta. Están compuestas por cientos de celdas que pueden estar conectadas entre ellas en serie (S) o en paralelo (P). En serie se aumenta el voltaje total del paquete de batería, y en paralelo se aumenta la capacidad (Ah) y también la corriente maxima soportada.
Esto significa que una batería de 77 kWh con 400 V podría estar configurada en 36S3P. Es decir, 96 grupos de celdas en serie y junto a 3 celdas en paralelo por cada grupo. Una batería de 35 kWh, más propia de vehículo eléctrico urbano y económica, podría tener una configuración 36S1P, donde el mismo número de grupos de celdas están instaladas en serie, pero solo tiene una celda conectada en paralelo por cada grupo.
Celdas en paralelo
Las propias celdas de la batería marcan un límite de corriente que son capaces de admitir antes de sobrecalentarse o sufrir degradación. Cuando se conectan en paralelo, estas celdas reparten la corriente entre ellas.
| Parámetro |
1 celda (1P) |
3 celdas en paralelo (3P) |
| Corriente máxima por celda |
150 A |
150 A |
| Corriente total admisible |
150 A |
450 A |
| Voltaje del grupo |
3,7 V |
3,7 V |
| Capacidad del grupo |
50 Ah |
150 Ah |
Esto hace que una batería que esté compuesta por menos celdas en paralelo pueda admitir menos corriente total, luego también una menor potencia de carga en corriente continua. En la siguiente tabla puedes ver un ejemplo de una batería pequeña frente a una batería grande, con 35 kWh de capacidad una de ellas y con 77 kWh la otra.
| Característica |
Batería pequeña (35 kWh) |
Batería grande (77 kWh) |
| Configuración |
96S1P |
96S3P |
| Voltaje nominal |
355 V |
355 V |
| Corriente máxima segura |
150 A |
450 A |
| Potencia de carga máxima (teórica) |
53 kW |
160 kW |
| Capacidad térmica |
Baja |
Alta |
| Sistema de refrigeración |
Sencillo |
Complejo y activo |
| Tiempo típico 10–80 % |
25–30 min |
18–25 min |
En este ejemplo se puede ver que las dos baterías tienen el mismo voltaje y, sin embargo, la batería más grande soporta tres veces más potencia de carga. Y eso es porque tiene una mayor cantidad de celdas entre las que se reparte la corriente, pero también un sistema de refrigeración más eficaz.
La temperatura es un problema importante
La corriente genera calor siguiendo la fórmula Pérdidas = I² x R. En las baterías pequeñas hay una menor masa térmica, lo que lleva a que tengan mayor facilidad para alcanzar temperaturas elevadas. Además, en tanto que se usan en segmentos de corte más económico, se reducen costes utilizando sistemas de refrigeración más simples o pasivos.
Como cualquier batería, las pequeñas usan un BMS (Battery Management System). Este dispositivo se encarga de limitar la corriente cuando se acerca al umbral térmico, o de seguridad, y en el caso de las baterías pequeñas se alcanza antes. O, mejor dicho, a una potencia de carga más baja.
Hay que tener en cuenta, además, el voltaje de la batería dentro de la ecuación. Ya te hablé de la importante diferencia entre 400 V y 800 V, y es lo que se aplica aquí. Los coches eléctricos pequeños suelen utilizar arquitecturas eléctricas de entre 300 y 400 V. Cuanto menor es el voltaje, mayor es la corriente necesaria para una misma potencia. Y como hemos estado viendo, mayor corriente implica mayor calor y unas pérdidas también más altas.
Para que este tipo de coches eléctricos pudieran cargar más rápido haría falta una batería compuesta por una mayor cantidad de celdas, que puedan combinarse en serie y paralelo de la forma óptima para conseguir un buen balance entre capacidad y voltaje. Pero además harían falta también otros elementos que elevan costes, peso y volumen del sistema eléctrico: cables y conectores de mayor sección, refrigeración líquida, un control térmico más sofisticado y otros componentes dimensionados para soportar altas corrientes.
| Factor |
Batería pequeña |
Batería grande |
| Nº de celdas en paralelo |
1–2 |
3–5 |
| Corriente admisible |
Baja |
Alta |
| Capacidad térmica |
Limitada |
Alta |
| Sistema de refrigeración |
Pasivo o simple |
Activo |
| Arquitectura del sistema |
300–400 V |
400–800 V |
| Potencia de carga típica |
40–60 kW |
120–250 kW |
En definitiva, sí, es técnicamente viable aumentar la potencia de carga de los coches eléctricos pequeños, y económicos, hasta cierto punto. No obstante, las limitaciones llegan mucho antes que en baterías más grandes, compuestas por una mayor cantidad de celdas. Y además, habría que incluir una serie de componentes que aumentan el peso, los costes y la complejidad de una forma que hace inviables este tipo de proyectos a día de hoy.
