Cargando baterías, alimento para la mente [El ciclo de las baterías #4 | Lanzamiento en 2026]

Hace cinco años, con las perspectivas de Claudius Jehle, CEO de volytica diagnostics GmbH, lanzamos la serie de artículos “The Battery Cycle”, con el objetivo de iluminar las complejidades de las baterías de litio-ion.

Dicha serie ofreció una gran cantidad de información valiosa para todos aquellos involucrados en la movilidad eléctrica.

Ahora, cinco años después, volvemos a esos mismos temas, nuevamente gracias a la colaboración con Claudius Jehle, enriquecidos con datos del mundo real y lecciones aprendidas.

Toda la serie de artículos, actualizada recientemente, también se publicará en una sección especial monográfica que acompañará las ediciones de Sustainable Bus (y sus plataformas hermanas Sustainable Truck & Van y Powertrain International) a lo largo de 2026.

Agradecemos sus preguntas, comentarios y contribuciones en info@sustainable-bus.com.

Imaginar las baterías como decantadores de vino abultados llenos de cerveza espumosa, tal como lo hicimos en el artículo anterior sobre el estado de carga, ayuda enormemente a comprender los problemas cotidianos relacionados con la estimación del SoC, los problemas de equilibrio y las paradas repentinas. Pero esta analogía también facilita mucho entender las preguntas típicas sobre la carga de baterías, que abordaremos en este artículo.

Aquí explicaremos, entre muchas otras cosas, cómo y por qué duplicar la potencia de carga no reduce a la mitad el tiempo de carga, al menos si se pretende cargarla hasta su capacidad total.

Comencemos con las configuraciones de carga en depósitos, es decir, con autobuses o camiones que cuentan con baterías bastante grandes (>300 kWh) y están diseñados para operar todo el día sin necesidad de recargas o con solo unas pocas. Por lo general, se desea que la batería esté al 100% por la mañana y que quede algo de reserva al final del día.

¿Es una buena opción cargar en el depósito?

Pero cargar la batería al 100% antes de comenzar el día no es tan sencillo como podría parecer. El cargador primero “negocia” el proceso de carga con el vehículo a través de algún tipo de protocolo de comunicación dedicado, lo que implica llegar a un acuerdo sobre —en primer lugar— la potencia de carga prevista que el cargador puede suministrar, así como sobre la capacidad de la batería para recibirla. Nos limitaremos aquí a la parte relacionada con la batería, ya que se podrían escribir artículos interminables sobre esta delicada y frágil fase de comunicación. En particular, explicamos la situación para baterías de tamaño adecuado y no excesivamente grandes; en el caso de baterías de gran tamaño, la parte relacionada con la tensión continua explicada a continuación generalmente no afecta tanto el proceso de carga.

Se trata de una corriente constante en flujo continuo; por eso esta fase se denomina fase de corriente constante o simplemente fase CC (ver gráfico a la derecha). En la analogía con la cerveza, el vaso se llena constantemente y aumenta su nivel de llenado; tanto la cerveza como la espuma van en aumento. Desde el punto de vista electroquímico, comienzan a formarse “sobrepotenciales” en el voltaje medible (si ha leído los artículos anteriores, esto se debe a que la migración de los iones voluminosos hacia los electrodos requiere cierto esfuerzo, y esto se observa macroscópicamente como un aumento reversible del voltaje que desaparece lentamente una vez que cesa la carga, al igual que la espuma en la cerveza…).

Cuando la altura total de llenado, es decir, cerveza más espuma, se acerca al borde del vaso, o sea, cuando la tensión de la batería alcanza el valor máximo absoluto admisible, el cargador y la batería comienzan rápidamente a negociar un nuevo perfil de corriente que cambia de forma gradual, manteniendo la altura total de llenado constante en la parte superior: la fase de tensión constante o CV. En esencia, al reducir gradualmente la corriente se permite que la parte espumosa disminuya, mientras que la parte líquida puede seguir subiendo. Este proceso en su conjunto se denomina a menudo “carga CCCV”.

Imagínese que simplemente dejaría de cargar cuando el voltaje alcance por primera vez su valor máximo: la espuma se asentaría y, de forma algo sorprendente, descubriría que su vaso solo está al 85% lleno después de unos 10 a 30 minutos. Por lo tanto, es exactamente como preparar una cerveza: se permite que fluya la cerveza hasta que la espuma llegue al borde, luego se reduce el flujo manteniendo constante la altura total (CV), cambiando únicamente la proporción entre líquido y espuma.

Conociendo las implicaciones…

¿Cuáles son las implicaciones? Observe los resultados de la simulación en el diagrama: una consecuencia evidente es que duplicar la potencia de carga no reduce a la mitad el tiempo de carga, al menos si se pretende cargarla por completo. De hecho, la fase de carga constante (CC) se acelera, pero tampoco en un factor de 2, ya que la espuma sube mucho más rápido, por lo que la fase de carga variable (CV) se vuelve aún más marcada. En el ejemplo, ni siquiera se alcanza la fase de CV después de unos 900 segundos (lo cual ocurriría más tarde); sin embargo, al duplicar la potencia, se alcanza la fase de CV después de unos 570 segundos, lo que reduce el consumo energético en un 24 %. Triplar la potencia hace que el sistema entre inmediatamente en la fase de carga variable (sin que se observe fase de carga constante), lo que resulta en un consumo energético inferior a dos veces el original. Huelga decir que esto es solo un ejemplo y podría no ser aplicable a sus activos específicos.

Las baterías de gran tamaño —y esto es especialmente cierto en los dispositivos basados en LFP— no presentan este efecto de forma tan marcada como se explica aquí (ya que es posible que ni siquiera se alcance la fase de corriente constante; es como verter unos 1 litro de cerveza en un vaso de 1,5 litros: apenas se generará suficiente espuma como para llegar al borde).

Aprendizaje: una potencia de carga 3 veces mayor no reduce necesariamente el tiempo de carga en un 300 %.

Puede ocurrir fácilmente que la fase de corriente constante dure tanto como la fase de corriente variable. ¡Obtener los primeros 80 % de carga puede llevar tanto tiempo como obtener los últimos 20 %! Obsérvelo en sus sistemas de monitoreo: primero, el SoC aumenta de forma lineal y luego disminuye lentamente hasta estabilizarse en el 100 %.

La carga por catenaria en voladizo (como en los trolebuses o algunas ideas de aplicación para camiones eléctricos) también merece mención: además de los evidentes desafíos infraestructurales que implica mantener una red de catenarias, un verdadero reto radica en la configuración eléctrica de los vehículos: la mayoría de los vehículos terrestres tienen neumáticos de goma, que no conducen la corriente eléctrica. Por lo tanto, los vehículos con neumáticos de goma que utilizan catenaria necesitan dos cables en voladizo (lo que aumenta la complejidad de la infraestructura en comparación con los trenes con neumáticos metálicos). Sin embargo, el verdadero problema es la seguridad: en un sistema con ruedas metálicas, una falla eléctrica (como que un cable vivo toque el chasis del vehículo y lo someta a alta tensión) se desviaría inmediatamente al suelo a través de las ruedas; el riesgo de que los chasis o la carrocería metálicos queden bajo tensión es muy bajo. Pero en vehículos con neumáticos de goma, una falla eléctrica podría someter todo el vehículo a tensión, y un pasajero que toque la carrocería podría recibir una descarga eléctrica.

Choque eléctrico. Como resultado, la configuración eléctrica de dichos vehículos añade complejidad y costos, lo que los hace más difíciles económicamente.

Si no puede observar esto en sus datos al acercarse al 100%, la razón más probable es que el SoC que ve no sea el real, el “verdadero” SoC. Los fabricantes originales y los productores distinguen entre el SoC que se comunica (a menudo llamado “SoC operativo”) y el “verdadero”, calculado internamente (“SoC técnico”), lo cual es especialmente relevante en el caso de baterías de gran tamaño, donde la capacidad neta operativa utilizable difiere significativamente de la capacidad técnicamente disponible.

El SoC operativo está adaptado para, por ejemplo, mostrar el 100 % cuando en realidad solo está al ~90 %. Sin entrar en demasiados detalles, existen buenas razones para hacerlo: (a) contar con reservas (para compensar los errores de estimación conocidos, véase el artículo anterior), (b) ahorrar batería (un SoC demasiado alto o bajo suele ser perjudicial para su estado) y (c) emular un comportamiento aparentemente uniforme durante toda la vida útil al ir liberando gradualmente esas reservas. Así que, en relación con el punto (c), si ahora no observa este comportamiento de carga, es muy posible que lo observe más adelante; tenga en cuenta que el tiempo necesario para cargar la batería del vehículo podría aumentar en el futuro.

Consejos prácticos: No se limite a solicitar acceso a los datos de la batería, pida las señales adecuadas con la resolución correcta. Parámetros como SoC, SoH, corriente, voltaje y temperatura deben registrarse con una frecuencia lo suficientemente alta como para reflejar el comportamiento real de carga.

¿Qué pasa con la tarifa por oportunidad?

Con la carga oportunista a lo largo del recorrido, existen otros desafíos. Por lo general, no se carga al 100% (solo por la mañana, como se mencionó anteriormente), sino que se recarga repetidamente una batería de menor capacidad (<200 kWh). La espuma apenas llega al borde, por lo que no hay fase de corriente continua intensa, solo de corriente alterna. Es más bien como rellenar una copa de agua o vino tinto de vez en cuando. Para interrupciones rápidas durante la carga, la potencia suele ser bastante alta. Así que, aunque no hay una fase de corriente continua que pueda “obstruir” la carga rápida, los pulsos elevados pueden causar picos de voltaje inducidos por la resistencia (en este caso, la analogía con el vaso y el líquido falla un poco; quizás sea mejor pensar en vino espumoso: lo viertes y la espuma sube extremadamente rápido a gran altura y desaparece prácticamente en segundos). A medida que la resistencia aumenta debido a la degradación, estos picos también se incrementan. Mensaje clave: la carga oportunista tiene características beneficiosas, al menos en cuanto a los horarios de carga, pero...

Sufren de un aumento en el tiempo de carga inducido por la degradación.

Finalmente: la carga inductiva…

Una observación sobre la carga inductiva, en la que el conexión eléctrica física se reemplaza por una transmisión inalámbrica de energía. Es una idea fantástica, ya que prácticamente no habría necesidad de ajustes de posición ni manipulación manual. Incluso se podría cargar mientras se conduce. Pero la física interviene: la proporción de energía que llega al vehículo en comparación con lo que se pierde debido a ineficiencias propias de la inducción —en otras palabras, lo que se convierte en calor en el entorno— depende principalmente de (a) la distancia entre el receptor y el emisor y (b) la frecuencia del campo de inducción electromagnética alterna.

Para que la carga inductiva no se vuelva económicamente insostenible, es necesario o bien (a) reducir la distancia entre el emisor y el receptor a solo unos pocos milímetros o bien (b) aumentar la frecuencia, lo que a su vez implica un tamaño mayor de la bobina y, por consiguiente, más peso. Idealmente, una bobina de cobre (de varios cientos de kilogramos) debería colocarse a pocos milímetros del emisor. Esto resultó, y sigue resultando, técnicamente tan desafiante que hasta el día de hoy no se ha encontrado una solución económicamente viable y escalable; por eso, cerca del 100% de todas las baterías se cargan mediante conexiones directas.

Al final, animamos a todos a discutir abiertamente las opciones e implicaciones de las diferentes filosofías de carga con sus socios OEM. Es muy útil solicitar la máxima transparencia en las señales básicas de la batería y del cargador, e incluso información periódica sobre su degradación, ya que ahora sabemos cómo esta afecta todos los aspectos de una batería.

En resumen

Las baterías de iones de litio presentan un efecto curioso: la cantidad de energía que se puede cargar en un tiempo determinado depende de la potencia de carga; por ejemplo, duplicar la potencia de carga no reduce necesariamente a la mitad el tiempo de carga.

El SoC que se muestra (“SoC operativo/neto”) con frecuencia no es el verdadero SoC, y hay buenas razones para ello.

En aplicaciones de carga en almacenes o en cualquier lugar donde la batería se carga al 100% (realmente al 100%), y donde la batería no es excesivamente grande, se emplea algún tipo de carga CCCV.

El patrón peculiar de CCCV hace que duplicar o triplicar la potencia de carga no reduzca el tiempo a la mitad ni en un tercio.

La carga ocasional es mayormente de tipo CC, por lo que no es susceptible a este patrón, pero sí a un aumento de las resistencias debido a

* es decir, las características OCV; véase el artículo n.º 3

** es decir, los voltajes de sobrepotencial/dinámicos

*** Los resultados de la simulación (LFP, SOC0=50%, temperatura ambiente de 30°C) provienen de: Bunzel, A.; Morawietz, L.; Ufert, M.: Technologische und ökonomische Bewertung der Elektrifizierung von ÖPNV-Busflotten im Werkstatt- und Betriebshofbereich. Fachtagung „Werkstatt- und Betriebshofkonzepte für Elektrobusse“, Dresden, 11.-12.10.2018.

El artículo “Cargar baterías, alimento paranuclear [The Battery Cycle #4 | Lanzamiento en 2026]” se publicó originalmente en Sustainable Bus.