Cálculo de degradación de batería y pérdida de capacidad
| Condición | Capacidad total | Pérdida (%) | Pérdida de capacidad (kWh) | Energía al 100% | Cálculo de pérdidas | Rango | Tiempo de carga estimado con carga rápida de CC de 150 kW |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Batería nueva | 60kWh | 0 | 0kWh | 60kWh | — | 450 kilometros | ~24 minutos |
| 10% de pérdida de capacidad | 54kWh | 0.1 | 6kWh | 54kWh | 60 kWh x 0,10 = 6 kWh | 450 − (450×0,10) = 405 kilómetros | 54/150 × 60 = ~22 min |
| Pérdida de capacidad del 20 % | 48kWh | 0.2 | 12 kWh | 48kWh | 60 kWh x 0,20 = 12 kWh | 450 − (450×0,20) = 360 kilómetros | 48/150 × 60 = ~19 min |
📌 Esta tabla se basa en un vehículo con una batería de 60 kWh y una autonomía nominal de 450 km. Los cálculos suponen velocidad y consumo constantes, con una autonomía calculada linealmente. En el uso real, factores como el clima, la velocidad de conducción, la pendiente de la carretera, el estado de los neumáticos y la eficiencia del sistema pueden provocar desviaciones en la autonomía y el consumo.
⚡ Los cálculos del tiempo de carga indican el tiempo mínimo teórico. En escenarios reales de carga de CC, el sistema de administración de batería (BMS) puede reducir gradualmente la potencia de carga según el estado de carga (SOC), la temperatura y el estado de la celda. Además, la potencia máxima soportada por la estación de carga y el vehículo influye en el tiempo. Por lo tanto, los tiempos de carga reales pueden ser más largos que los calculados.
🔍 🔍 Explicación: Química de la batería, BMS y degradación con el tiempo
Los ciclos de carga/descarga, la temperatura, la alta potencia de carga y el almacenamiento provocan el envejecimiento de la batería. La estructura química interna se degrada → las células pierden capacidad de almacenamiento de energía.
Siempre muestra la capacidad máxima actual. Entonces si hay 10% de pérdida, 100% = 54 kWh; si 20% de pérdida, 100% = 48 kWh. Por lo tanto, incluso si la pantalla muestra 100%, no contiene tanta energía como antes (menos energía almacenada).
El tiempo de carga se reduce ligeramente porque es necesario llenar menos energía.
Una batería no es un circuito electrónico; por tanto, no se puede conocer con exactitud su estado interno. Los cálculos se basan en la corriente, el voltaje, la energía y el flujo de electrones que entran y salen de la batería. También se evalúan datos como cuántas horas se ha cargado la batería y su antigüedad para estimar el tiempo de uso, y la pantalla del vehículo muestra el estado de energía como porcentaje o rango. El sistema de gestión de baterías (BMS) monitorea continuamente este flujo de electrones, calor, voltaje y corriente; limita la batería contra sobrecarga, sobredescarga y sobrecalentamiento. También genera datos estimados del estado de la batería (SOH) a partir de ciclos de carga y descarga.
El líquido electrolítico se degrada, se forma gas, aumenta el calor, se hinchan las células, surge el riesgo de incendio y la vida útil de la batería se reduce significativamente.
Se producen reacciones inversas en la estructura química, los electrodos colapsan, la celda muere por completo y se vuelve irrecuperable.
La potencia que se muestra en la estación de carga y en la pantalla del vehículo es casi idéntica (p. ej., 11 kW CA, 150 kW CC). Sin embargo, la potencia real que ingresa a la batería es entre un 5% y un 12% menor para CA y entre un 3% y un 7% menor para CC debido a pérdidas en cables y conectores. El BMS siempre considera esta pequeña diferencia y protege la batería contra una carga excesiva o insuficiente.
Corrige las incertidumbres que surgen de los cambios químicos en la batería y los desequilibrios entre las celdas, asegurando que la pantalla del vehículo muestre el estado de energía y el estado de la batería con precisión. Durante la carga normal, es posible que la energía que entra y sale no sea perfectamente precisa debido a errores de medición, envejecimiento y pérdidas de cables/conectores; La calibración permite al BMS ver la capacidad real y el SOH.
La pérdida del primer año es rápida debido al "asentamiento químico y al equilibrio celular"; después de eso, la batería se estabiliza y la pérdida se ralentiza (alrededor del 95%→92%). En los primeros ciclos de carga-descarga, se forma la capa SEI (Interfase de electrolito sólido); esta capa consume energía químicamente. La batería es nueva, las superficies de los electrodos y el electrolito no son completamente estables. También se asientan pequeños desequilibrios y diferencias de resistencia entre las células. De ahí la rápida caída inicial.
La capa SEI se ha asentado, las estructuras químicas son estables y las células están equilibradas. Bajo el mismo uso, los ciclos de carga-descarga causan menos pérdidas. Resultado: la pérdida de capacidad anual es menor y no lineal, y avanza lentamente.