Los retos de la carga ultrarrápida de coches eléctricos: más velocidad, pero a costa de la vida útil

Desde hace años, nos indicaban que la carga rápida de coches eléctricos dañaba la batería, reduciendo su capacidad. Pero los datos reales apenas mostraban diferencias a largo plazo entre los modelos cargados habitualmente con una toma rápida y una lenta. Pero la evolución está empujando los límites de los sistemas rápidos a cifras considerables, con tomas ya por encima del MW, lo que puede tener su impacto, especialmente si el coche no está preparado para manejar estas potencias.

Según podemos leer en el portal chino 163.com, un conductor de VTC que trabaja en las calles de Pekín confirmó que la mayoría de los conductores de este tipo optan por la carga ultrarrápida, ya que les ahorra mucho tiempo. Sin embargo, han observado que esta modalidad «daña» la batería, acelerando su degradación.

Una encuesta reciente reveló que los conductores de coches eléctricos con un kilometraje diario superior a los 100 km utilizan la carga ultrarrápida en más del 70% de sus recargas, lo que provoca que la capacidad de la batería de sus vehículos disminuya del 100% al 85% en dos años, con una tasa de degradación promedio del 7,5% anual.

Lu Chihua, profesor de la Facultad de Ingeniería Automotriz de la Universidad Tecnológica de Wuhan, explicó que, según el análisis de la tecnología predominante en la industria, la vida útil de las baterías LFP puede alcanzar entre 3.000 y 5.000 ciclos en condiciones normales, mientras que las baterías de níquel, cobalto y manganeso (NCM) superan los 2.000 ciclos.

Con una frecuencia de carga de 1 a 2 veces por semana, y considerando la vida útil inherente de la batería, un uso normal durante 8 a 10 años no debería ser un problema. Sin embargo, el uso frecuente de la carga ultrarrápida es una historia diferente.

Varios estudios han demostrado que de media, los eléctricos de dos años con más de 100 cargas rápidas tienen una salud de batería de alrededor del 85%, y la tasa de degradación se acelera. La investigación más reciente del equipo del académico Ouyang Minggao de la Universidad de Tsinghua indica que el uso frecuente de carga ultrarrápida a 120 kW o más puede reducir la vida útil de la batería en un 40% en comparación con la carga lenta.

Algo que no tiene una afección lineal, y esta tiene mayor o menor impacto según el modelo y según el sistema de refrigeración de la batería, cuyo rendimiento puede definir la diferencia entre perder más o menos capacidad a largo plazo.

Las largas garantías de batería ocultan «trucos»

Con respecto a la garantía de las baterías de los coches eléctricos, en China, las regulaciones estipulan que, desde 2016, las empresas de coches eléctricos deben ofrecer un período de garantía de al menos 8 años o 120.000 kilómetros. Esto significa que el período de garantía se aplica al primero de los dos que se cumpla: 8 años de uso normal de la batería o 120.000 kilómetros recorridos por el vehículo.

Se entiende que la mayoría de las empresas aplican actualmente esta normativa para la garantía de las baterías, es decir, la batería puede ser reemplazada si su capacidad se degrada al 70% u 80% después de 8 años de uso normal, o hasta los 120.000 kilómetros.

Por ejemplo, Tesla ofrece una garantía para la batería y la unidad de transmisión de 8 años o 240.000 kilómetros (en China) lo que ocurra primero. Específicamente, las baterías y unidades de transmisión del Tesla Model S tienen una garantía de 8 años o 240.000 kilómetros, mientras que la garantía del vehículo completo y la unidad de transmisión de la batería es de 4 años u 80.000 kilómetros.

Además, la política de garantía de la batería de Tesla incluye el mantenimiento de una capacidad mínima del 70% durante el período de garantía. Si la batería se degrada más del 30% bajo un uso normal, Tesla ofrece un reemplazo gratuito.

Además, se informa que las políticas de garantía de batería ofrecidas por algunas marcas de coches eléctricos incluyen una garantía de por vida para el sistema de tres componentes principales (batería de tracción, motor y sistema de control electrónico, o BMS), pero esto está sujeto a ciertas condiciones, como ser el primer propietario, no superar un kilometraje anual de 30.000 kilómetros, realizar el mantenimiento en talleres de servicio autorizados y no utilizar el vehículo con fines comerciales. Solo si se cumplen estas condiciones, se puede optar al reemplazo de la batería cuando su capacidad se degrade al 70% u 80%.

Equilibrando potencia y vida útil

Con la rápida popularización de la carga ultrarrápida, como el sistema de BYD con más de 1.000 kW, cómo prolongar la vida útil de la batería y equilibrar la protección de la batería con la protección de los derechos de los propietarios y sus garantías se ha convertido en un nuevo desafío.

De hecho, la industria y las empresas no han ignorado este problema, y una de las estrategias consensuadas es «tratar el síntoma» desarrollando avances tecnológicos para proteger las baterías. En los últimos años, muchas empresas han estado desarrollando tecnologías de protección de baterías dirigidas a los problemas relacionados con el impacto de la carga ultrarrápida en la vida útil de las baterías.

Entre ellas, en el control del aumento de temperatura durante la carga, algunas empresas de baterías han adoptado un diseño integrado de placa de enfriamiento por agua para controlar la diferencia de temperatura de las celdas dentro de ±2℃ durante la carga rápida, y en combinación con un nuevo electrolito, han logrado que el número de ciclos de carga a 4C supere los 1.500, lo que supone una mejora del 50% en comparación con las soluciones tradicionales.

En cuanto al sistema de gestión térmica de la batería (BMS), algunas empresas han añadido un «modo de protección de carga ultrarrápida» que limita la potencia de carga a 60 kW cuando la batería está por debajo del 20%, evitando así algunos problemas que dañan la batería. Otras han adoptado la tecnología de preclimatización de la batería, que mejora la eficiencia de la carga rápida en entornos de -10℃ en un 35% y reduce la tasa de degradación de la batería en un 30%.

Además de la protección de la tecnología de la batería de energía, algunas estaciones de carga ultrarrápida actuales también ajustan automáticamente la corriente durante todo el proceso de carga para mitigar el impacto en la batería en sí. Por ejemplo, al comienzo de la carga ultrarrápida de un vehículo eléctrico, la corriente suele ser mayor para reponer rápidamente la energía; sin embargo, a medida que la batería se acerca a la carga completa, la corriente disminuye gradualmente para evitar la sobrecarga y proteger la batería.

Qi Lu, director y profesor del Laboratorio de Materiales y Tecnología de Nuevas Energías de la Universidad de Pekín, señaló que una carga rápida ocasional tiene un impacto limitado en la salud de la batería, siendo su uso repetido y sin una buena gestión del calor el problema. Al mismo tiempo que los fabricantes de coches mejoran las medidas técnicas relevantes, también deberían popularizar entre los propietarios y consumidores el conocimiento científico y razonable sobre el uso de la carga ultrarrápida.

En circunstancias normales, los propietarios deben controlar la proporción de uso de la carga ultrarrápida por debajo del 40% y tratar de utilizar la carga lenta siempre que el tiempo lo permita, especialmente evitando el uso de la carga ultrarrápida cuando la batería está por debajo del 10% o por encima del 90%, ya que el uso de la carga ultrarrápida en este rango daña más la batería. Algo que, por regla general, suele hacer de forma automática el propio vehículo.

En el lado del usuario, se debe construir un sistema de conocimiento de «carga basada en escenarios», e incluso los fabricantes de coches deberían desarrollar una combinación de un «modo de carga rápida de emergencia», para poder cargar a la máxima potencia en momentos puntuales cuando tenemos mucha prisa, y un «modo de carga lenta diario», que controle esta potencia cuando tenemos más tiempo, mientras se permiten a los consumidores desarrollar buenos hábitos de uso para proteger la batería.

En el lado político, se deben delimitar los «límites de la garantía de carga rápida», promulgar regulaciones de garantía de carga ultrarrápida, aclarar la responsabilidad de las empresas y eliminar las preocupaciones de los consumidores.

Solo así será posible formar gradualmente un nuevo patrón de carga ultrarrápida y garantía a largo plazo de la batería y la electrónica de potencia, haciendo que una batería pueda durar más de 10 años a pleno rendimiento sin mayores problemas. Algo que ayudará a nivel de imagen al coche eléctrico.