Recarga rápida para coches eléctricos. (II) ¿Cómo funciona?

Después de un primer artículo donde se explica el ABC de la recarga rápida (Recarga rápida para coches eléctricos ¿Qué es?), en este artículo se desarrollan más detalles acerca de ella. Explicaré algunas de las variables que afectan a la recarga rápida y algunos aspectos de la batería que se deben conocer.

Recarga rápida para coches eléctricos. ¿Cómo funciona?

Una batería de coche eléctrico está compuesta de muchas celdas. Una celda corresponde a  una unidad de batería, similar a las que usas en toda tu electrónica de consumo. Cada fabricante opta por una configuración. Un Tesla Model S con el pack de 85 kWh cuenta con 7.104 celdas individuales. Sin embargo, un BMW i3, con 21,6 kWh cuenta con «solo» 96 celdas. Lógicamente, las celdas utilizadas por el BMW son mucho más grandes que las de Tesla.

La batería de un coche eléctrico nunca es usada al 100%, siempre hay un margen de seguridad. En el caso del BMW i3, la capacidad útil es de 19 kWh, frente a los 21,6 kWh de capacidad bruta. El margen, es utilizado para amortiguar las cargas y descargas. De esta forma, la batería hace ciclos entre el 5% y el 95% de su capacidad, alargando así su vida útil. Todo esto es controlado por el BMS o Battery Management System.

Los factores que influyen en la vida de la batería son variados: la temperatura, la edad de la batería, el tiempo que se pasa cargada al completo o el número de ciclos de carga y descarga. A pesar de que se tiende a pensar que sí, no queda del todo claro si la recarga rápida afecta negativamente a la vida de la batería.

Durante la recarga, hay una comunicación constante entre el cargador y la batería. El BMS indica cual debe ser la velocidad de carga. La recarga rápida CHAdeMO y CCS Combo suele ser de 50 kW. Para conseguir esa potencia, lo normal es cargar a 400 V y 125 A.

P = V * I =400 * 125 = 50.000 W = 50 kW

Algunos Supercargadores de Tesla en cambio, ya admiten hasta 135 kW. Esto equivale a una intensidad por encima de los 300 amperios.

Los coches eléctricos suelen usar baterías de entorno a 400 voltios cuando están totalmente cargadas. Este voltaje disminuye cuando se trata de una batería descargada. Puede bajar hasta unos 300 voltios. El voltaje subirá durante la recarga rápida, permitiendo cada vez cargar un poco más rápido. Cuando se llega a un voltaje cercano a los 400 voltios, la corriente de carga empieza a disminuir, disminuyendo también la potencia. Se puede ver en el siguiente gráfico.

¿Qué afecta a la velocidad de recarga?

Pasemos a explicar los factores que afectan en la velocidad de recarga.

La capacidad del pack. Por norma general, una batería de mayor capacidad puede cargar más kilómetros en menos tiempo. A una batería más grande se le puede dar una mayor potencia. Esto es uno de los motivos por los cuales los híbridos enchufables no suelen admitir recarga rápida: su batería es demasiado pequeña. No se puede meter demasiada potencia en una batería pequeña.

El estado de carga. Cuando la batería está prácticamente cargada, la potencia de recarga disminuye para evitar el sobrecalentamiento de las celdas. Normalmente la potencia disminuye cuando la batería está cargada al 80 o 90%, llegando hasta el 100% mucho más despacio. Por eso mucho fabricantes anuncian que el coche puede ser cargado del 0 al 80% en media hora. A partir del 80% la recarga se vuelve más lenta.

La temperatura de la batería. La temperatura ideal para una batería es de 20-25ºC. Cuando la temperatura es demasiado baja o demasiado alta, el BMS  reduce la potencia de recarga con el fin de no degradarla prematuramente. Si la batería tiene un sistema de calefacción y refrigeración, este se activará para poner la batería a la temperatura ideal. Por ejemplo, cuando intentas cargar el Tesla Model S a temperaturas bajo cero, al principio no recarga nada y usa la energía para calentar la batería.

En un próximo artículo hablaré de los tipos de conectores que se usan para la recarga rápida de coches eléctricos.

Relacionados | Recarga rápida para coches eléctricos. (I) ¿Qué es?

Fuente | Fastned