Respuesta: La autonomía depende de la capacidad energética de la batería (Wh) y de la carga del motor (W), con importantes discrepancias entre los valores teóricos y los reales.
Fórmulas básicas y definiciones
Energía de la batería (Wh) = Tensión (V) × Amperios-hora (Ah)
Potencia de carga (W) = Potencia necesaria para el funcionamiento estable del motor o del sistema
Tiempo de funcionamiento teórico (horas) = Energía de la batería ÷ Potencia de carga
Ejemplo: Una batería de 432 Wh que alimenta un motor de 350 W produce una autonomía teórica = 432 ÷ 350 ≈ 1,23 horas (aprox. 74 minutos).
Sin embargo, se trata de una estimación idealizada. El funcionamiento real debe tener en cuenta diversas pérdidas y factores de influencia.
Factores reales y corrección de la degradación
Los siguientes factores influyen significativamente en el tiempo de ejecución real:
1. Fluctuaciones de carga y picos de potencia: El funcionamiento frecuente a alta potencia o la aceleración del motor someten a la batería a condiciones de alta carga, reduciendo directamente el tiempo de funcionamiento.
2. Pérdidas por conversión y resistencia interna: La energía sufre inevitablemente pérdidas durante su transmisión y conversión. Estas pérdidas se producen en la propia batería, la unidad de control electrónico (ECU), el cableado y diversas interfaces, lo que reduce la eficiencia global y la autonomía efectiva.
3. Estrategias de prevención de descargas profundas: Para prolongar la vida útil de las baterías, los sistemas suelen impedir que se descarguen completamente a 0%. Por ejemplo, muchos dispositivos limitan la capacidad utilizable a unos 80%, lo que significa que aunque la batería tenga una capacidad nominal, su potencia utilizable real se reduce en consecuencia.
4. La temperatura: La temperatura ambiente afecta significativamente al rendimiento de la batería. En condiciones de frío, la actividad química de la batería disminuye, lo que reduce su rendimiento; por el contrario, las altas temperaturas aceleran los procesos de degradación interna, reduciendo igualmente la autonomía.
5. Degradación de la batería: A medida que aumenta el número de ciclos de carga y descarga, las propiedades químicas de la batería se deterioran gradualmente, haciendo que su capacidad máxima disminuya lentamente. Esta es la razón fundamental por la que la vida útil de la batería disminuye con el tiempo.
Ejemplo: Para una batería de 432 Wh limitada a 80% de descarga con 10% de pérdida de eficiencia, la energía utilizable es de 432 × 0,8 × 0,9 = 311 Wh. Si se alimenta un sistema de 350 W, la autonomía es de 311 ÷ 350 ≈ 0,89 horas (unos 53 minutos).
Estimaciones de escenarios de aplicación45
Carga ligera o modo de crucero (potencia media del motor 150-250 W): Una batería de 432 Wh puede soportar 2-3 horas de autonomía
Terreno llano + pedaleo asistido moderado: autonomía alcanzable de 24-112 km, dependiendo de la capacidad de la batería, el nivel de asistencia, el modo de conducción y el terreno.
Carga pesada o escalada frecuente: El alcance puede descender a 30%-60% de los valores teóricos.
Cómo seleccionar las pilas en función de la autonomía deseada
1. Determinar la demanda de potencia media (W)
2. Establezca el objetivo de duración del trayecto (horas)
3. Tenga en cuenta la redundancia de capacidad y la estrategia de descarga (por ejemplo, utilice la capacidad disponible 70-85%)
4. Capacidad necesaria de la batería = (Potencia × Tiempo) ÷ Proporción utilizable
Ejemplo: Para un sistema con una potencia media de 300 W, una duración objetivo de 2 horas y un coeficiente de utilización de 0,8:
Necesidad = (300 × 2) ÷ 0,8 = 750 Wh de capacidad de la batería.
