Duración y Estado de Batería de Vehículos Eléctricos: Análisis Exclusivo

¿Cuánto dura la batería de los vehículos eléctricos? Utilice el análisis gratuito de la degradación de las baterías de vehículos eléctricos para comparar la degradación promedio con el paso del tiempo de las baterías de diferentes marcas y años de modelo de los vehículos. Geotab basó este análisis interactivo en los datos de 6.300 vehículos eléctricos de flotas y consumidores. Siga leyendo para obtener información sobre el estado de la batería de los vehículos eléctricos y conocer conclusiones clave sobre el rendimiento real de la batería. 

Ver también:

• ¿En qué medida afecta la temperatura al rango de los vehículos eléctricos?

La importancia de las baterías de los vehículos eléctricos

Si está pensando en comprar un vehículo eléctrico (EV), hay algunos factores importantes que debe considerar. Estas tres preguntas probablemente se encuentran en la parte superior de su lista:

• ¿Cuánto costará el vehículo eléctrico?
• ¿Qué rango tiene?
• ¿Cuánto durará la batería?

Desde una perspectiva del ciclo de vida útil, el rendimiento y el estado de la batería realmente son la clave de todo. Debido a que la batería es el componente más costoso de un vehículo eléctrico, el grado de degradación afectará el valor residual del vehículo (lo que ayuda a responder la pregunta planteada sobre los costos) y también tendrá un impacto directo en el rango máximo utilizable con el paso del tiempo.

¿Cuánto durará la batería de un vehículo eléctrico? 

Es posible que haya notado que cuesta obtener una respuesta directa a las preguntas sobre la duración de la batería de un vehículo eléctrico. En cambio, lo que puede obtener es la seguridad de que las baterías están cubiertas por la garantía si les pasa algo malo. Por lo general, la cobertura de la batería es de 8 años o 160.934 kilómetros, pero varía según el fabricante y el país.

Las garantías son tranquilizadoras al igual que el hecho de que los costos de las baterías disminuyen significativamente cada año. Desde el 2010, el precio promedio de un paquete de baterías de iones de litio ha disminuido en más de un 80% (en inglés).

La garantía de un fabricante de automóviles para su tecnología de baterías y la promesa de reducir los costos deben inspirar cierto grado de confianza. Sin embargo, a la mayoría de nosotros nos acomodaría más saber qué tan rápido se espera que nuestras baterías se degraden y cómo minimizar esta pérdida.

¿En qué consiste la degradación de la batería de los vehículos eléctricos?

La degradación de la batería es un proceso natural que reduce de forma permanente la cantidad de potencia que una batería puede almacenar o suministrar. Por lo general, las baterías de los vehículos eléctricos pueden suministrar más potencia de la que los componentes de los motopropulsores pueden soportar. Como resultado, la degradación de la potencia rara vez se observa en los vehículos eléctricos y solo importa la pérdida de la capacidad de la batería para almacenar la potencia.

La condición de una batería se denomina estado (SOH, por sus siglas en inglés). Las baterías comienzan su vida útil con el 100% de su SOH y, con el tiempo, se deterioran. Por ejemplo, una batería de 60 kWh que tiene un 90% de su SOH actuaría eficazmente como una batería de 54 kWh.

Tenga en cuenta que esto no es lo mismo que el rango del vehículo (la distancia que el vehículo puede recorrer con esos kWh), que fluctúa diariamente según cada viaje y una serie de factores, incluidos el nivel de la carga, la topografía, la temperatura, el uso auxiliar, los hábitos de conducción y la carga de pasajeros o bienes.

Factores comunes que afectan el estado de las baterías de iones de litio:

1. Tiempo
2. Temperaturas altas
3. Funcionamiento con alto y bajo estado de carga 
4. Corriente eléctrica alta
5. Uso (ciclos de energía)

Si bien se han realizado muchas investigaciones sobre el estado de las baterías, hay muy pocos datos sobre el seguimiento del rendimiento práctico de los vehículos eléctricos con el paso del tiempo, y muchas menos comparaciones entre diferentes marcas y modelos. Hasta ahora. 

Presentación del análisis de degradación de la batería del vehículo eléctrico

Geotab creó el análisis de degradación de la batería de los vehículos eléctricos para evaluar cómo se han mantenido las baterías y considerar la importancia relativa de los factores anteriores en la vida útil de la batería de los vehículos eléctricos en condiciones reales. 

Analizamos el estado de la batería de 6.300 vehículos eléctricos de flotas y consumidores, lo que representa 1.800 millones de días de datos. A partir de los datos telemáticos procesados, obtuvimos información sobre cómo las condiciones del mundo real influyen en el estado de la batería de los vehículos eléctricos, lo que proporciona datos añadidos de la degradación promedio de 21 modelos de vehículos distintos, que representan 64 marcas, modelos y años. 

Notas sobre el análisis: 

• Las curvas de degradación que aparecen a continuación corresponden a la línea de tendencia promedio de los datos analizados. 
• Estos gráficos pueden ofrecer información sobre el estado promedio de la batería con el paso del tiempo, pero no deben interpretarse como una predicción precisa de ningún vehículo específico.
• No hay un subconjunto de marcas, modelos y años de vehículos disponible en la visualización; excluimos vehículos con datos insuficientes, por lo que no se alarme si falta su vehículo de preferencia.

Comience con el análisis

Conclusiones clave

Se observaron altos niveles de mantenimiento sostenido del estado de la batería

Ante todo, en función de los datos de más de 6.000 vehículos eléctricos, que abarcan todas las marcas y los modelos más importantes, las baterías presentan altos niveles de mantenimiento sostenido del estado. Si se mantienen los índices de degradación observados, la gran mayoría de las baterías superarán la vida útil del vehículo.

Al igual que nos pasa a nosotros, la salud se deteriora con la edad

Como es de esperar, cuanto más antiguo sea el vehículo, más probable es que su batería se haya deteriorado. Sin embargo, cuando se observa una disminución promedio en todos los vehículos, la pérdida es posiblemente menor, con un 2.3 % al año. Esto significa que si compra un vehículo eléctrico hoy con un rango de 241 kilómetros, es poco probable que perder aproximadamente 27 kilómetros de rango accesible transcurridos cinco años afecte sus necesidades diarias.

¿Es lineal la degradación de la batería de los vehículos eléctricos?

Si bien en este análisis se muestra una degradación más o menos lineal, como regla general, se espera que las baterías de los vehículos eléctricos se deterioren de manera no lineal: una caída inicial, que luego sigue disminuyendo, pero a un ritmo mucho más moderado. Al final de su vida útil, una batería tendrá una caída final significativa, como se muestra a continuación. 

Afortunadamente para los conductores, muy pocas baterías de las que hemos observado han alcanzado la caída del final de la vida útil para que podamos predecir en qué punto es probable que esto ocurra. Continuaremos monitoreando para ver cuándo comienza la degradación no lineal (también conocida como “fin”).

Existe una diferencia medible entre marcas, modelos y años

A partir de nuestros datos, parece que las baterías de los vehículos responden de manera diferente a la prueba del tiempo, según su marca y año del modelo. ¿Por qué algunos modelos de vehículos parecen degradarse, en promedio, más rápido que otros? Dos posibles contribuyentes son la química de la batería y la gestión térmica del paquete de baterías. 

Si bien los vehículos eléctricos utilizan baterías de iones de litio, existen muchas variaciones diferentes en las químicas de iones de litio (la diferencia más prominente son los materiales que se utilizan para los electrodos). 

La composición química de una batería influirá en cómo responde a la tensión. Además de la química celular, las técnicas de control de temperatura difieren entre los modelos de vehículos. Una distinción importante es si el paquete de baterías se enfría o se calienta con aire o líquido.

Comparemos un vehículo con un sistema de enfriamiento con líquido con uno con un sistema de enfriamiento mediante aire pasivo: el modelo S del 2015 de Tesla y el sistema Nissan Leaf del 2015 de Nissan, respectivamente. El modelo Leaf tiene una tasa de degradación promedio del 4.2%, mientras que el modelo S del 2.3%. Una buena gestión térmica implica una mejor protección contra la degradación.

Estado de la carga (SOC) y el efecto del búfer

Otra razón prevista en cuanto a las diferencias en el estado de la batería entre los fabricantes es cómo se controla el SOC. El funcionamiento de una batería casi llena o vacía tiene consecuencias en el estado de la batería. Para limitar este efecto, muchos fabricantes añaden un búfer que impide eficazmente el acceso a los extremos de la ventana del SOC (que se muestra en la siguiente imagen).

Además de los búferes de protección en el extremo superior e inferior del rango de la batería, muchos vehículos ofrecen al propietario del vehículo eléctrico la opción de detener la carga diaria normal a un nivel inferior al 100%.

¿Sabía que…? 

La eliminación de los extremos no solo se realiza por el estado de la batería, sino también para un funcionamiento seguro del vehículo. En los extremos, la batería no podrá aceptar ni suministrar potencia completa y la experiencia de conducción se verá afectada. En esencia, una batería al 100% no está completamente cargada desde un punto de vista de la composición química de la batería pura.

Del mismo modo, con el 0% no está completamente vacía. Debido a que el propietario del vehículo no puede acceder a estas piezas del rango de la batería por razones de seguridad y de duración de la batería, es probable que muchas personas no estén al tanto de esto. Gracias a las actualizaciones inalámbricas de software, es posible que el tamaño del búfer cambie con el paso del tiempo, según lo descubierto por algunos propietarios de Tesla en el 2019 cuando notaron una disminución en su rango superior. Tesla confirmó (en inglés) que la actualización era “para proteger la batería y mejorar la longevidad”.

Además, algunos fabricantes de automóviles tienen techos de carga ajustables, en los cuales el usuario puede preconfigurar en qué punto la batería se deja de cargar (p. ej., puede indicar al vehículo que deje de cargarse al 75% en lugar del 100%). Esta región discrecional del propietario (B en el gráfico anterior) trabaja en combinación con el búfer no discrecional (A) para limitar el funcionamiento de la batería en áreas de mayor degradación.

Consideremos un ejemplo: 

El Chevrolet Volt, especialmente en las primeras versiones del modelo, en comparación tiene grandes búferes de protección superior e inferior (regiones A y D) que cambian de manera dinámica a medida que la batería envejece. Si bien los búferes más grandes implican contar con menos energía para conducir, deberían producir un paquete de baterías de mayor duración. Debido a los búferes más grandes del SOC, la gestión térmica con líquido y el tamaño dinámico (decreciente) del búfer, se deben esperar tasas de degradación más lentas que las del promedio del Volt.

¿Qué factores adicionales parecen influir en el estado de la batería?

Con base en los datos telemáticos disponibles, pudimos evaluar la degradación de la batería por diferentes factores a los que se expusieron los vehículos y ver si hubo alguna correlación con el deterioro del estado. Estos factores incluyeron lo siguiente:

• Uso
• Climas extremos
• Tipo de carga 

El uso alto del vehículo no equivale a una mayor degradación de la batería

Un dato interesante que pudimos recopilar a partir de los datos fue que los vehículos con uso alto no mostraron una degradación de la batería significativamente mayor. Estas deberían ser buenas noticias, ya que no se saca beneficio a un vehículo eléctrico si solo está estacionado en el patio de la flota.

¿Qué se puede concluir? Que no se debe temer a la hora de poner sus vehículos eléctricos en ciclos de alto trabajo. Siempre que se mantengan en su rango de conducción diaria, la duración de la batería no se verá afectada negativamente. Advertencia: Si el uso alto requiere una carga rápida de CC de rutina, asegúrese de leer la sección sobre el impacto del tipo de carga.

Los vehículos conducidos en temperaturas altas muestran un deterioro más rápido en el SOH de la batería

Una batería expuesta a temperaturas muy altas estará propensa a más daños, pero ¿en qué medida? ¿Un vehículo eléctrico en Arizona tendrá una duración de batería diferente a la del mismo automóvil conducido en Noruega? Para averiguarlo, agrupamos los vehículos según las siguientes condiciones climáticas:

• Templado: menos de 5 días al año con más de 27 °C (80 °F) o menos de -5 °C (23 °F).
• Caluroso: más de 5 días al año con más de 27 °C (80 °F).

Como se ilustra a continuación, los vehículos conducidos en climas calurosos mostraron una tasa de deterioro notablemente más rápida que la de aquellos conducidos en climas templados. Esta no es una buena noticia si usted y su flota trabajan bajo el sol.

Los climas fríos y calurosos también afectan su rango diario. Para comprender cómo, eche un vistazo a nuestro análisis, en el cual se detalla cómo la temperatura afecta el rango de los vehículos eléctricos. 

Vistazo al tipo de carga

Pudimos observar el nivel de carga predominante utilizado con los vehículos eléctricos en nuestro sistema. Las estaciones de carga de vehículos eléctricos de América del Norte se clasifican en tres tipos comunes:

1. Nivel 1: 120 voltios: un tomacorriente regular en el hogar en América del Norte.
2. Nivel 2: 240 voltios: típico para la carga en el hogar o la flota.
3. Cargador rápido de corriente continua: DCFC: para recargas más rápidas.

Para obtener una visión general de los costos de carga y relacionados, lea nuestra guía sencilla para la carga de vehículos eléctricos.

La carga en la mayor parte de Europa se denomina carga de CA (que, por lo general, es equivalente al nivel 2 en América del Norte) y carga de CC (DCFC, como se describió anteriormente).

Si bien el Nivel 2 a menudo se cita como la manera óptima de cargar un vehículo eléctrico, la diferencia en el estado de la batería entre los vehículos que se cargan habitualmente en el Nivel 2 en comparación con aquellos que utilizaron el Nivel 1 pareció ser observable, pero no superó el nivel de importancia estadística.

Sin embargo, el uso del DCFC parece afectar la velocidad en que las baterías se deterioran. La carga rápida de una batería implica que las corrientes altas producen altas temperaturas, y se sabe que ambos factores son exigentes para las baterías. De hecho, muchos fabricantes de automóviles sugieren limitar el uso del DCFC para prolongar la vida útil de la batería de sus vehículos.

Aquí vemos todos los vehículos eléctricos con batería en el mismo grupo climático (optamos por mirar el grupo más susceptible: el de aquellos que operan en condiciones climáticas extremas) y los clasificamos según la frecuencia con la que utilizaron un DCFC: nunca, ocasionalmente (de 1 a 3 veces al mes) y con frecuencia (más de 3 veces al mes).

La diferencia entre aquellos vehículos que nunca utilizaron un DCFC y aquellos que lo utilizaron incluso ocasionalmente en climas calurosos o de temporada fue notorio. Aunque es posible que haya otros factores en juego (queremos enfatizar que este no fue un experimento controlado), se debe priorizar la carga a través de una carga de nivel 2 de menor potencia.

Consejos para prolongar la duración de la batería del vehículo eléctrico

Si bien la degradación de la batería varía según el modelo y las condiciones externas, como el clima y el tipo de carga, la mayoría de los vehículos en la carretera en la actualidad no han experimentado un deterioro significativo. De hecho, la degradación general ha sido muy leve, con una pérdida de capacidad promedio de solo el 2.3% al año. En condiciones climáticas y de carga ideales, la pérdida es del 1.6%.

Aunque algunas cosas están fuera del control de un operador, hay formas de prolongar la vida útil de la batería de su vehículo eléctrico.

Algunos consejos para usar sus vehículos eléctricos:

• Evite mantener su vehículo estacionado con la carga completa o vacía. Idealmente, mantenga el SOC entre el 20 y el 80%, especialmente cuando lo deje por períodos más prolongados, y solo cárguelo por completo para viajes a largas distancias.
• Minimice el uso de la carga rápida (DCFC). Algunos ciclos de trabajo de alto uso necesitarán una carga más rápida, pero si no utilizará su vehículo de un día para otro, el nivel 2 debería bastar para la mayoría de sus necesidades de carga.
• El clima está fuera del control de un operador, pero haga lo que pueda para evitar temperaturas extremadamente altas, como optar por estacionarse bajo sombra en días calurosos.
• El uso alto no es una preocupación, por lo que las flotas no deben dudar en emplearlo. Un vehículo eléctrico no es útil en el depósito de la flota, y usar más los vehículos es, en general, una mejor práctica de gestión de flotas.

Reflexión final

No se preocupe por los detalles. A medida que los vehículos vienen con paquetes de baterías más grandes, perder un poco de capacidad quizá no afecte sus necesidades diarias de conducción ni solape los diversos beneficios que los vehículos eléctricos tienen para ofrecer.

¿Planea que su flota pase a ser eléctrica? Los clientes de Geotab pueden obtener una evaluación de la idoneidad de vehículo eléctrico gratis para eliminar las conjeturas a la hora de adquirir un vehículo eléctrico. Averigüe cuáles vehículos eléctricos le servirán y permitirán ahorrar dinero. Para obtener más información, visite la página Funcionamiento con vehículos eléctricos: soporte de vehículos eléctricos de MyGeotab.