Carga de baterías de VE: potencia, curvas y tiempo de carga

La potencia de carga de un VE cambia a medida que se llena la batería y varía su temperatura. La curva de carga muestra cómo interactúan los límites de la batería, el vehículo y la estación, y ayuda a entender cuánto dura una parada de carga.

Cómo llega la corriente AC y DC a la batería

La carga suministra energía eléctrica que la batería almacena como energía química. Los electrones circulan por el circuito externo mientras los iones se desplazan dentro de las celdas; Battery basics explica estas reacciones. La batería recibe corriente continua (DC), tanto si el vehículo está conectado a un punto AC como a una estación DC. US Department of Energy: DOE Explains Batteries

Durante la carga AC, el cargador embarcado convierte la corriente alterna en continua para la batería de alta tensión. El wallbox proporciona una conexión AC controlada; la conversión ocurre en el coche. US Department of Energy: How all-electric cars work Por tanto, un cargador embarcado de 11 kW no puede absorber 22 kW de un punto AC de 22 kW. Las fases disponibles, el límite de corriente de la instalación y los ajustes del vehículo pueden reducir aún más la potencia.

Una estación DC alimentada por la red realiza la conversión principal AC-DC fuera del coche y suministra corriente continua regulada por el puerto de carga, sin pasar por el cargador AC embarcado. Algunos vehículos utilizan después un convertidor DC de tensión embarcado o reconfiguran eléctricamente el pack para adaptarse al rango de tensión de la estación, como se explica más adelante.

Vehículo y estación coordinan el suministro durante toda la sesión. En CCS, la comunicación establece los límites operativos; las comprobaciones eléctricas y la adaptación de tensión preceden a la carga con corrientes elevadas. La estación adapta su salida a las peticiones del vehículo dentro de sus propias capacidades. CharIN: Combined Charging System design guide V7

Este capítulo se centra en la aceptación de carga de la batería y el rendimiento de carga. La serie EV charging aborda conectores, instalaciones domésticas y carga pública.

Energía, potencia y tiempo de carga

La potencia en kilovatios describe la velocidad de transferencia de energía; la energía en kilovatios-hora describe la cantidad transferida. El punto de medida importa: entrada de red, salida de la estación DC, entrada en los bornes de la batería y aumento de energía almacenada son magnitudes diferentes.

El contador de facturación de una estación DC mide la energía eléctrica entregada en la conexión del vehículo, no la energía química retenida en las celdas. OIML G 22: Electric vehicle supply equipment metrology Las pérdidas de conversión y resistivas consumen energía a lo largo del recorrido, mientras la calefacción, la refrigeración y otros sistemas del vehículo utilizan parte de la potencia recibida. Charging loss explica estos límites de medición.

Para un mismo punto de medida e intervalo de tiempo:

Potencia media (kW) = energía transferida (kWh) ÷ tiempo transcurrido (h)

Como ejemplo hipotético, una estación DC entrega 49 kWh en 18 minutos, es decir, 0,3 horas. Su potencia media es 49 ÷ 0,3 = aproximadamente 163 kW. Aunque alcance brevemente 250 kW, la media de la sesión sigue siendo 163 kW. El aumento de energía almacenada será menor que la energía entregada por la estación.

Si los 49 kWh describen un aumento de energía almacenada, el mismo cálculo da la velocidad media de almacenamiento. En ese caso no puede compararse directamente con un pico medido a la salida de la estación.

También conviene interpretar con cuidado los cambios del estado de carga (SOC) mostrado. Multiplicar un aumento de 70 puntos porcentuales por la capacidad declarada da una estimación, no una medida de energía transferida. El SOC estima la carga y la tensión varía dentro de la ventana operativa. La capacidad bruta incluye energía fuera de la ventana accesible al conductor. EVKX utiliza la capacidad neta (utilizable) para la energía dentro de ella. Battery capacity and buffers explica las definiciones de EVKX, incluida la reserva por debajo del 0% mostrado. La diferencia entre carga y energía se explica en Battery basics.

Qué determina la curva de carga

Una curva de carga suele representar la potencia frente al SOC mostrado. Su forma refleja la restricción activa en cada punto: corriente permitida por la batería, hardware del vehículo, salida de la estación o control térmico.

La estación tiene límites independientes de potencia, tensión y corriente. La potencia anunciada solo está disponible en las combinaciones que permiten esos límites. El reparto de potencia en la instalación y los límites térmicos del cable o la estación pueden reducir la salida durante una sesión. DC fast charging aborda estas restricciones. El documento de CharIN sobre clases de potencia DC muestra por qué una potencia nominal debe acompañarse de un rango operativo de tensión y corriente. CharIN: DC CCS power classes V7.2

En el vehículo, el sistema de gestión de la batería supervisa tensiones de grupos de celdas, corriente del pack y temperaturas. Texas Instruments: EV battery-management systems En CCS, el controlador de carga utiliza los límites resultantes para solicitar corriente y tensión a la estación. CharIN: Combined Charging System design guide V7 Un grupo de celdas próximo a su límite de tensión puede limitar todo el pack; Cell balancing explica la influencia de las diferencias de carga. Un componente sobrecalentado también puede limitar la sesión. Battery management system explica las decisiones de supervisión y control.

Aumento de potencia y mesetas

Con un SOC bajo, la batería puede tener un margen considerable de tensión, pero un pack frío o una estación limitada en corriente puede seguir restringiendo la potencia. La comunicación inicial y el aumento gradual de corriente también hacen que los primeros segundos puedan diferir del resto de la curva.

Con corriente aproximadamente constante, el aumento de tensión eleva la potencia. Si la estación o el vehículo mantienen la potencia constante, la corriente disminuye al aumentar la tensión. Una meseta amplia de potencia puede ocultar una corriente cambiante.

Por qué disminuye la potencia

A medida que avanza la carga, las tensiones de las celdas se acercan a sus límites superiores. Reducir la corriente limita el aumento de tensión bajo carga y permite continuar. Esta reducción progresiva se denomina taper. Durante la carga limitada por tensión, la caída de corriente también reduce la potencia, lo que explica por qué los últimos porcentajes pueden tardar desproporcionadamente. La carga convencional de ion-litio utiliza una fase controlada por corriente y otra limitada por tensión, aunque los VE pueden emplear perfiles más complejos. Microchip AN947: Lithium-ion battery charging fundamentals

Las restricciones de las celdas también pueden exigir menos corriente antes de alcanzar el límite superior de tensión. El transporte de litio y las reacciones de los electrodos deben seguir el ritmo de la carga entrante. Una corriente excesiva, especialmente en una celda fría basada en grafito, puede depositar litio metálico en el electrodo negativo. Rodrigues y sus colegas muestran que las condiciones que evitan estos depósitos dependen de la temperatura, el diseño del electrodo y el protocolo de carga. Rodrigues et al.: Fast Charging of Li-Ion Cells, Part IV El mecanismo se explica en Cell chemistry and components.

Un escalón o una caída de potencia no identifica por sí solo la causa. Puede reflejar una reducción programada de corriente, límites de refrigeración o una restricción de la estación. El diagnóstico requiere datos de tensión, corriente, temperatura y cargador además de la curva.

Temperatura antes y entre las paradas

El preacondicionamiento para carga rápida calienta o enfría la batería antes de una parada prevista. La preparación mediante navegación da tiempo al sistema térmico para actuar antes de llegar; algunos vehículos permiten activación manual. Un temporizador de salida puede preparar habitáculo y batería para circular, un objetivo distinto al de cargar a alta potencia. El manual del Tesla Model 3, por ejemplo, describe por separado la preparación para salir y el calentamiento de batería para cargar según la ruta. Tesla Model 3 manual: cold-weather preparation

La batería también debe gestionar el calor generado durante la sesión. La evaluación de carga rápida del DOE identifica la evacuación de calor y el control térmico como retos centrales. US Department of Energy: Enabling Fast Charging En paradas posteriores, la temperatura inicial y la capacidad de refrigeración restante pueden diferir de las de la primera. Battery thermal management detalla calefacción, refrigeración y comportamiento en paradas repetidas.

Tensión, corriente y compatibilidad del cargador

Para la potencia DC en un punto del recorrido de carga:

Potencia (kW) = tensión (V) × corriente (A) ÷ 1.000

Los siguientes ejemplos calculados suponen que el equipo puede suministrar 500 A a cada tensión indicada:

Una arquitectura de «800 voltios» es una clase de tensión. La tensión real cambia con el SOC y las condiciones operativas. A 700 V reales, una estación de 500 A puede entregar como máximo 350 kW, aunque anuncie una potencia máxima superior.

Una tensión mayor permite transmitir la misma potencia por el cable con menos corriente, relación tratada en la evaluación del DOE. US Department of Energy: Enabling Fast Charging Con la misma resistencia del conductor, menos corriente reduce el calentamiento resistivo según I²R. El diseño de cada celda sigue determinando cuánta corriente puede aceptar. Battery pack and configuration explica cómo las conexiones en serie y paralelo establecen tensión y capacidad del pack.

Como ejemplo concreto, el configurador alemán de XPENG indica 542 kW para el X9 FWD Long Range con batería NCM de 110 kWh brutos y arquitectura de 800 V. XPENG Germany: X9 configurator Suponiendo una tensión real de 800 V, 542 kW requieren unos 678 A. A menor tensión, se necesita más corriente.

Cargar en una estación de menor tensión

Una estación cuya tensión máxima es inferior a la requerida por la batería necesita ayuda del vehículo. Hay dos enfoques principales: elevar la tensión de entrada o cambiar la configuración eléctrica del pack.

Un convertidor elevador DC-DC dedicado aumenta la tensión hasta el nivel requerido. Algunos diseños reutilizan componentes de tracción: el anuncio E-GMP de Hyundai de 2020 describe el uso del motor y el inversor para elevar una entrada de carga de 400 V para su sistema de 800 V. Hyundai: E-GMP electric platform La capacidad del convertidor, las pérdidas y el calor generado pasan a formar parte del límite de carga.

La carga por bancos modifica la conexión eléctrica entre secciones del pack. La documentación del Audi Q6 e-tron describe la conmutación de su batería de clase 800 voltios en dos bancos de menor tensión que cargan en paralelo. Audi declara hasta 135 kW en total en este modo. Audi: charging technologies and Q6 e-tron bank charging La descripción del Macan de Porsche de 2024 da los mismos 135 kW totales sin elevador adicional de alta tensión, frente a hasta 270 kW con equipos de alta tensión adecuados. Porsche: Macan charging technology

Tanto con conversión como con carga por bancos, la compatibilidad con una estación de menor tensión puede implicar un límite de potencia diferente del pico anunciado del vehículo.

Qué indica la tasa C

La tasa C expresa la corriente de carga o descarga respecto a la capacidad de referencia de la batería en amperios-hora. Microchip AN947: Lithium-ion battery charging fundamentals

Tasa C = corriente (A) ÷ capacidad de referencia (Ah)

Para una batería hipotética de 100 Ah, 100 A son 1C, 250 A son 2,5C y 500 A son 5C. Una corriente constante de 1C transferiría la carga de referencia en una hora. Un pico de 5C no promete una carga completa en 12 minutos: la reducción progresiva y la ventana permitida determinan la sesión real.

Cuando solo se conocen potencia y capacidad energética, dividir kW entre kWh da una relación potencia-energía en horas inversas. Se usa a menudo como aproximación de la tasa C. Por ejemplo, 250 kW divididos entre 100 kWh dan 2,5 h⁻¹.

La aproximación es mejor cuando potencia y capacidad describen la misma batería y la tensión real es cercana a la nominal utilizada para calcular su energía. A corriente constante, el aumento de tensión eleva kW/kWh aunque la tasa C basada en corriente siga constante. Las capacidades bruta y neta también producen relaciones diferentes: hay que indicar el denominador.

La tasa C ayuda a comparar la intensidad de carga entre baterías de distinto tamaño. Para una tasa dada, evitar depósitos de litio depende del diseño de los electrodos y la temperatura. Rodrigues et al.: Fast Charging of Li-Ion Cells, Part IV Una comparación útil exige especificar capacidad de referencia, límites de corriente y condiciones de ensayo. Maccor: understanding C-rate in battery testing

Comparar el rendimiento de carga

Compare conjuntamente la variante exacta de batería, el intervalo de SOC, la energía añadida y el tiempo transcurrido. Un resultado de 20–80% comienza más tarde que uno de 10–80%, y dos coches que recorren el mismo intervalo porcentual pueden almacenar cantidades muy diferentes.

La especificación alemana del XPENG X9 FWD Long Range combina su pico anunciado de 542 kW con 20–80% en 10 minutos. XPENG Germany: X9 configurator

También deben distinguirse las afirmaciones sobre estación y vehículo. En su anuncio del Z9GT del 13 de marzo de 2026, BYD describió una estación Flash Charging capaz de hasta 1.500 kW mediante un conector para el mercado chino. Anunció por separado 10–70% en cinco minutos y 10–97% en nueve minutos para el nuevo sistema. La potencia de la estación no demuestra por sí sola un pico de 1.500 kW del vehículo ni la potencia media en esos intervalos. El anuncio del lanzamiento europeo no especificó las capacidades de las estaciones europeas ni un protocolo detallado para esos tiempos. BYD: Denza Z9GT Flash Charging announcement

Al consultar una curva o ensayo publicado, compruebe:

• El vehículo, la versión de batería y el software exactos, y si la curva es medida, del fabricante o estimada.
• El intervalo de SOC, el tiempo y el punto de medida de potencia y energía.
• Las capacidades de tensión, corriente y potencia de la estación, incluido reparto o reducción de potencia.
• La preparación de la batería, las condiciones ambientales y si el resultado corresponde a una sesión o a paradas repetidas.

Estas comprobaciones también se aplican a las curvas de variantes de EVKX. Una curva estimada y una sesión medida aportan evidencias distintas; sin condiciones de ensayo, la reproducibilidad queda limitada.

Relacionar la carga con la distancia recorrida

Para comparar viajes, utilice energía disponible para circular y consumo sobre la misma base energética de batería. Los kilovatios-hora entregados por el cargador deben ajustarse por las pérdidas antes de usarlos en este cálculo.

En una parada hipotética de 20 minutos, el coche A gana 60 kWh útiles y después consume 30 kWh/100 km. Esa energía permite 200 km. El coche B gana 50 kWh en el mismo tiempo y consume 20 kWh/100 km, lo que permite 250 km.

El coche A almacena energía más rápido; el B añade más distancia durante la parada con esas hipótesis. Adaptar el consumo a velocidad, tiempo meteorológico y carga previstos hace útil la comparación para planificar el viaje.