Cómo funcionan las conexiones en serie y en paralelo
Las celdas en serie (S) suman sus tensiones; las celdas en paralelo (P) suman capacidad y corriente. Un pack 4S2P tiene cuatro grupos en serie, cada uno formado por dos celdas en paralelo: ocho celdas en total.
V = S × V_celda Ah = P × Ah_celda Wh = V × Ah I_max = P × I_max,celda
Ejemplo con celdas Samsung 30Q (3000 mAh, 15 A): 4S2P da 4 × 3,6 = 14,4 V nominales, 16,8 V con carga completa y 10 V en el corte de 2,5 V, 2 × 3 = 6 Ah, 14,4 × 6 = 86,4 Wh y hasta 2 × 15 = 30 A.
Configuraciones habituales
| Serie | Nominal (3,6–3,7 V por celda) | Carga completa (4,2 V por celda) | Nombre habitual |
|---|---|---|---|
| 1S | 3,6–3,7 V | 4,2 V | |
| 2S | 7,2–7,4 V | 8,4 V | |
| 3S | 10,8–11,1 V | 12,6 V | 12 V |
| 4S | 14,4–14,8 V | 16,8 V | |
| 5S | 18–18,5 V | 21 V | |
| 6S | 21,6–22,2 V | 25,2 V | |
| 7S | 25,2–25,9 V | 29,4 V | 24 V |
| 10S | 36–37 V | 42 V | 36 V |
| 13S | 46,8–48,1 V | 54,6 V | 48 V |
| 14S | 50,4–51,8 V | 58,8 V | 52 V |
Celdas Li-ion: 3,6–3,7 V nominales y 4,2 V con carga completa. El corte está entre 2,5 y 3,0 V por celda, según el modelo; las celdas LiFePO4 tienen 3,2 V nominales y 3,6–3,65 V con carga completa.
BMS, cargador y fusible
El BMS (sistema de gestión de la batería) vigila cada grupo en serie y desconecta el pack en caso de sobrecarga, sobredescarga, sobrecorriente y cortocircuito. Elígelo para el mismo número de grupos en serie y la misma química, con una corriente nominal superior a la máxima de tu carga. El cargador debe ser CC/CV, ajustado a S × 4,2 V (S × 3,6–3,65 V para LiFePO4). Pon un fusible en el cable principal, dimensionado entre la corriente de tu carga y la que soportan las celdas y los cables.
Viajar en avión con un pack de baterías
Normas de la IATA para las baterías de iones de litio de repuesto que llevan los pasajeros: hasta 100 Wh en el equipaje de mano; de 100 a 160 Wh solo con la aprobación de la aerolínea y como máximo dos; por encima de 160 Wh solo como carga de mercancías peligrosas. Las baterías de repuesto nunca van en el equipaje facturado, y las aerolíneas pueden ser más estrictas. Solo pueden volar baterías de un tipo ensayado según UN 38.3, y un pack casero normalmente no lo está; tapa los terminales con cinta o capuchones.
Preguntas frecuentes
¿Cuántas celdas 18650 hacen falta para 12 V?
Tres en serie (3S): 10,8–11,1 V nominales y 12,6 V con carga completa. Si la tensión debe quedarse por encima de 12 V durante casi toda la descarga, usa cuatro (4S, 14,4 V nominales, 16,8 V con carga completa) con un regulador. Añade celdas en paralelo para tener más capacidad.
¿Y para 24 V o 36 V?
Los aparatos de 24 V suelen usar 7S (25,2 V nominales, 29,4 V con carga completa); los packs de 36 V de las bicis eléctricas son 10S (36 V nominales, 42 V con carga completa). Con LiFePO4, 4S da 12,8 V y 8S, 25,6 V.
¿Cómo se calculan los Wh?
Multiplica la tensión nominal por la capacidad en Ah. Un pack 4S2P de celdas de 3 Ah da 14,4 V × 6 Ah = 86,4 Wh, lo mismo que ocho celdas de 10,8 Wh cada una.
¿Qué BMS necesito?
Uno para el mismo número de grupos en serie y la misma química (un BMS 4S Li-ion para un pack 4S Li-ion), que aguante en continuo más corriente que la máxima de tu carga. Un BMS con balanceo mantiene los grupos a la misma tensión.
¿Puedo mezclar celdas de distinta capacidad?
No. En serie, la celda de menor capacidad se agota primero y fija la capacidad de todo el pack; en paralelo, las celdas de distinto tipo o edad se reparten mal la corriente. Usa celdas del mismo modelo, mejor si son del mismo lote.
¿18650 o 21700?
Una celda 21700 mide 21 × 70 mm en lugar de 18 × 65 mm: 4000–5000 mAh en lugar de 3000–3500, con alrededor de un 45 % más de peso. El mismo pack necesita menos celdas y menos soldaduras.
¿Por qué cae la tensión bajo carga?
Toda celda tiene una pequeña resistencia interna: con corrientes altas su tensión cae, y se recupera en reposo. Así el corte llega antes, y la capacidad que obtienes con corrientes altas, y con frío, es menor que la nominal.