En esta publicación, trataremos la estructura de las baterías que llevan la mayoría de vehículos eléctricos, tales como los patinetes, bicicletas o motos eléctricas.
Para poder entender como están estructuradas, debemos primero explicar un concepto básico de electricidad o electrónica, las conexiones en serie y en paralelo.
En la imagen que se puede ver más abajo, podemos ver a la izquierda una conexión en paralelo, donde los positivos y los negativos están unidos entre sí. En este caso el voltaje total sigue siendo el mismo, pero se suman las capacidades (amperaje) de las baterías. Al otro lado tenemos la conexión en serie, donde el positivo de una batería se conecta al negativo de la otra y los terminales positivo y negativo restantes, nos dan la salida, en la que esta vez se mantiene la capacidad, pero se suman los voltajes
Por último tendríamos la conexión serie-paralelo, que es la que tienen las baterías de los vehículos eléctricos y que viene a ser una mezcla de los dos conceptos, donde vendría a sumarse tanto voltaje como amperaje.
Cuando se da el caso de una conexión serie paralelo, se expresa con S y P, así en el ejemplo anterior, puesto que tenemos 2 baterías en paralelo y otras 2 en serie, tenemos una batería 2S2P de 24V y 400Ah.
Ahora trasladaremos esto a las baterías de Li-ion, donde a cada elemento lo conoceremos en adelante como celda. En el caso del Li-Ion tiene un voltaje nominal de 3,7VDC con un voltaje máximo de 4,2VDC y un voltaje mínimo de 2,95VDC. Superar o reducir el voltaje de esos límites, supondría poder llegar a estresar la química de la celda generándole una degradación prematura. Las capacidades y potencias de las celdas ya dependen de cada producto, siendo los más habituales entre los 2000mAh para celdas 18650 y 5000mAh para celdas 21700.
En un caso como el de la imagen que tenemos más abajo, podemos apreciar lo que hemos aprendido hasta ahora. Vemos una batería compuesta por 15 celdas, que tal como podemos apreciar, están unidas en bloques (Series) de 5 y a su vez, los 3 bloques están unidos en serie entre ellos, por tanto tenemos una 3S5P. En la parte izquierda apreciamos la salida positiva B+. Si siguiéramos esa celda, en su parte baja está unida por el negativo al positivo de la serie central, de la misma manera que apreciamos como el negativo de la serie central se une al positivo de la serie de la derecha, que a su vez tiene la salida por su parte baja hacia el negativo B-
Aplicando los conocimientos a las cifras, si damos por echo que esas celdas son de 2000mAh con 10A de descarga continua cada una, quedaría de la siguiente manera; tenemos 3 series, que sumadas darían un voltaje nominal de 11.1V (3.7*3) con un voltaje máximo de 12.6V (4.2*3) y una capacidad de 10.000mAh o lo que es lo mismo, 10Ah, resultado de multiplicar 2000mAh por los 5 paralelos y una potencia de descarga continua de 30A.
Por último y no menos importante, tenemos las BMS (Battery Management System) que es la placa esa verde que apreciamos en la foto anerior y que es la encargada de proteger las celdas ante un cortocircuito, un sobre o subvoltaje y sobre todo debería encargarse de balancear la carga de las celdas en el proceso de carga. Ese último paso lo hace por los puntos de balanceo, que en este caso puede apreciarse en la inscripción de la placa como B1 y B2 y que van conectados en los puntos comunes entre 2 series.
En el caso de las baterías más comunes en los patinetes eléctricos, tenemos que son baterías de 36V, por lo tanto sabemos que son 10S y la capacidad está directamente relacionada con el tipo de producto, siendo las más habituales 10S3P con entre 6 y 10Ah
Hasta aquí la explicación de las estructuras de baterías de Li-Ion. Espero que lo hayáis disfrutado y que haya sido de vuestro agrado.
Un saludo
