Bajo su carcasa de plástico o de aluminio, la batería de su bicicleta eléctrica no es un único acumulador grande: es un conjunto de decenas de pequeñas celdas, conectadas entre sí y vigiladas por una placa electrónica, el BMS. Así funciona todo.
La celda, la pieza básica
La mayoría de las baterías de bicicletas, patinetes y herramientas eléctricas están hechas de celdas cilíndricas que parecen pilas grandes:
- 18650: 18 mm de diámetro, 65 mm de largo, de 2,5 a 3,5 Ah;
- 21700: 21 mm de diámetro, 70 mm de largo, hasta unos 5 Ah.
Una celda de iones de litio tiene una tensión nominal de 3,6 a 3,7 V. Está llena a 4,2 V y no debe bajar de unos 2,5 a 3 V, pues se dañaría. Este margen tan estrecho es lo que hace imprescindible la vigilancia electrónica.
En serie: se suman las tensiones
Una sola celda no basta para mover un motor. Por eso se conectan varias en serie (el + de una al − de la siguiente): las tensiones se suman. El número de celdas en serie se indica con una S:
| Montaje | Tensión nominal | Tensión a plena carga |
|---|---|---|
| 7S | 24 V | 29,4 V |
| 10S | 36 V | 42 V |
| 13S | 48 V | 54,6 V |
| 14S | 52 V | 58,8 V |
Por eso una batería «de 36 V» marca 42 V en el multímetro recién salida del cargador.
En paralelo: se suman las capacidades
Para ganar autonomía, se conectan varias celdas en paralelo (todos los + juntos, todos los − juntos). La tensión no cambia, pero las capacidades se suman. El número de celdas en paralelo se indica con una P.
Estas celdas en paralelo forman lo que llamamos un grupo. Dentro de un grupo, las celdas están soldadas entre sí y se comportan como una sola celda grande: siempre tienen exactamente la misma tensión.
Cómo leer una batería: el ejemplo 10S4P
Una batería 10S4P tiene 10 grupos en serie, cada uno con 4 celdas en paralelo, es decir, 40 celdas en total. Con celdas de 3,5 Ah:
- tensión: 10 × 3,6 V = 36 V;
- capacidad: 4 × 3,5 Ah = 14 Ah;
- energía: 36 V × 14 Ah = 504 Wh.
Los vatios hora (Wh) son la verdadera medida de la autonomía: es la cifra que conviene comparar entre dos baterías.
El montaje de un pack
En un pack bien hecho:
- las celdas se unen con tiras de níquel soldadas por puntos: un impulso eléctrico muy breve que no calienta la celda. Nunca se suelda una celda con soldador de estaño, el calor la estropearía;
- unos aislantes (arandelas y papel aislante) protegen los bordes de las celdas contra los cortocircuitos;
- cada grupo está conectado al BMS mediante un cable de equilibrado, que le permite medir su tensión;
- una o varias sondas de temperatura van pegadas entre las celdas;
- todo se sujeta con soportes, se protege con una funda termorretráctil y se aloja en la carcasa.
El BMS, el cerebro de la batería
El BMS (Battery Management System) es la placa electrónica que vigila el pack en todo momento. Sus funciones:
- protección contra la sobrecarga: corta la carga si un grupo supera unos 4,2 V;
- protección contra la descarga profunda: corta la salida si un grupo baja demasiado;
- protección contra sobrecorrientes y cortocircuitos;
- vigilancia de la temperatura: interrumpe la carga o la descarga si el pack está demasiado frío o caliente;
- equilibrado: al final de la carga, iguala la tensión de los grupos disipando un poco de energía en los más cargados.
Punto clave: el BMS razona grupo por grupo. Basta con que un solo grupo llegue a su límite para que corte toda la batería. El grupo más débil determina, por tanto, la autonomía del conjunto.
En las baterías de marca (Bosch, Shimano, Yamaha, Stromer…), el BMS hace aún más: cuenta los ciclos, guarda el historial y se comunica con el motor y la pantalla. Lo explicamos en el artículo sobre BMS bloqueados y errores de comunicación.
Lo esencial
- Una batería son celdas en serie (la tensión) y en paralelo (la capacidad).
- Las celdas en paralelo forman grupos; el más débil limita todo el pack.
- El BMS protege las celdas y equilibra los grupos: sin él, una batería de litio sería peligrosa.
¿Quiere saber en qué estado están los grupos de su batería? Nuestra prueba de capacidad se lo dice con precisión.