Calculadoras de Paquete de Batería
Calculadoras de paquete de batería DIY, configuración BMS y celdas
BatteryPackCalc es un kit de herramientas gratuito para diseñar y validar packs de baterías de litio caseras para bicicletas eléctricas, patinetes eléctricos, conversiones EV y sistemas de energía doméstica. Construir un pack es una cadena de decisiones vinculadas: el conteo de serie y paralelo fija tu voltaje y capacidad, la clasificación C de la celda limita cuánta corriente puedes extraer de forma segura, la tira de níquel y la resistencia interna establecen cuánto voltaje llega realmente a la carga, los umbrales del BMS deciden cuándo el pack se apaga, y el tiempo de carga y el calor de la celda te dicen cómo se comporta el pack día a día. Equivocarse en uno de estos aspectos afecta a los demás — una tira subdimensionada se sobrecalienta, un BMS desajustado se dispara innecesariamente o falla en proteger, una rama descargada demasiado envejece prematuramente. Cada calculadora en este sitio resuelve un eslabón de esa cadena usando las fórmulas estándar de ingeniería de baterías, mostradas abiertamente en la guía de cada herramienta para que puedas seguir la matemática e insertar números directamente de la hoja de datos de tu celda. Comienza con la herramienta de configuración S/P para fijar voltaje y capacidad, luego dimensiona tus límites de corriente con la herramienta de clasificación C, verifica los números de la tira de níquel y resistencia interna para que la caída de voltaje sea manejable, y finalmente establece los cortes del BMS y confirma que el tiempo de carga y calor estén dentro del rango que tu carcasa puede manejar. Verificar un diseño aquí cuesta minutos; descubrir una falla después de soldar por puntos 200 celdas cuesta todo el pack.
- Configuración S/P — Calcula voltaje, capacidad y energía del paquete desde la configuración de celdas
- Calculadora de Tasa C — Corriente y potencia máxima de descarga desde la tasa C
- Corriente de Tira de Níquel — Capacidad de corriente y resistencia de la tira de níquel
- Resistencia Interna del Paquete — Impedancia del paquete, caída de voltaje y pérdida de potencia
- Calculadora de Tiempo de Carga — Estimación del tiempo de carga CC-CV
- Generación de Calor de Celda — Disipación térmica de celda y paquete bajo carga
- Voltaje de Corte BMS — Configuraciones OVP/UVP/OCP para NMC, LFP, LTO
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Configuraciones de paquetes de batería populares
- Paquete e-Bike 36V 10Ah (10S3P)
- Paquete e-Bike 48V 15Ah (13S4P)
- Paquete e-Bike 52V 20Ah (14S5P)
- Paquete EV 72V 30Ah (20S5P)
- Powerwall DIY 14S4P
- Scooter eléctrico 13S4P
- Paquete DIY 18650 10S3P
- Paquete LiFePO4 16S2P
- Paquete e-Bike 24V 7Ah (7S2P)
- Paquete alta potencia 20S6P
Preguntas Frecuentes sobre Packs de Baterías
¿Cómo elijo entre más celdas en serie (S) y más en paralelo (P)?
La serie establece el voltaje, el paralelo establece la capacidad — elige tu conteo de S del voltaje que tu motor y controlador esperan, luego elige P del tiempo de funcionamiento que necesitas. Un sistema de bicicleta eléctrica de 36 V quiere 10S porque 10 × 3,6 V ≈ 36 V nominal; un sistema de 48 V quiere 13S o 14S. Una vez que S está fijo, agrega celdas en paralelo para aumentar amperios-hora: 10S2P duplica el rango de 10S1P al mismo voltaje. Una S más alta significa voltaje más alto y corriente más baja para la misma potencia, lo que reduce las pérdidas de cableado y tira, pero también necesita más cables de equilibrio y un BMS con el conteo de canales correspondiente. Más P distribuye la corriente entre celdas, reduciendo el estrés y calor por celda.
¿Qué significa la clasificación C y cómo limita mi pack?
La clasificación C es la corriente máxima de la celda expresada como múltiplo de su capacidad: una celda de 3,5 Ah clasificada 5C puede entregar 5 × 3,5 = 17,5 A continuamente. A nivel de pack, la capacidad de corriente escala con el conteo en paralelo, así que un grupo 4P de esas celdas puede suministrar 4 × 17,5 = 70 A. La clasificación C alrededor de la cual debes diseñar es la cifra continua en la hoja de datos, no el pico — las clasificaciones de pico aplican solo por segundos. Ejecuta tu carga constante al menos un 20% por debajo del límite continuo, porque la corriente sostenida cerca de la clasificación genera calor y acelera el envejecimiento. Si tu carga necesita más corriente de la que el pack puede entregar, agrega celdas en paralelo en lugar de empujar las existentes más allá de su clasificación.
¿Por qué importa el grosor de la tira de níquel y cómo la dimensiono?
La tira de níquel transporta toda la corriente del grupo entre celdas, así que una tira subdimensionada se comporta como un fusible no intencionado — se sobrecalienta, daña el sello de la celda y puede desencadenar un runaway térmico. El dimensionamiento usa una densidad de corriente conservadora de aproximadamente 6 A/mm² para níquel puro (4 A/mm² para acero niquelado): una tira estándar de 8 mm × 0,15 mm es 1,2 mm², buena para aproximadamente 7 A continuos en aire libre. Dentro de un pack caluroso y cerrado eso se reduce a cerca de 5 A. Cuando una sola capa es insuficiente, apila dos capas, usa material más grueso, o agrega un sándwich de cobre-níquel. Siempre dimensiona la tira para la peor corriente de grupo — corriente del pack dividida por el número de grupos en paralelo que alimenta — no el promedio.
¿Cómo elijo los voltajes de corte del BMS para mi química?
El BMS compara cada celda contra umbrales por celda que dependen de la química. NMC (la celda común 18650/21700) protege en aproximadamente 4,25 V sobrevoltaje y 3,0 V bajo voltaje; LFP (LiFePO4) en 3,65–3,70 V y 2,5 V; LTO en 2,9 V y 1,8 V. Multiplica el límite por celda por tu conteo S para el corte a nivel de pack: un pack 13S NMC se dispara en sobrevoltaje cerca de 55 V y bajo voltaje cerca de 39 V. Establece el máximo de tu cargador en o justo por debajo del sobrevoltaje del pack para que el BMS sea una última línea de defensa en lugar de un disparo rutinario. Para protección contra sobrecorriente, permite margen por encima de tu consumo constante — aproximadamente 1,3× la corriente de diseño — para que breves picos de aceleración o cuesta no disparen innecesariamente el pack.
¿Qué es el equilibrio de celdas y por qué mi pack lo necesita?
Las celdas en una cadena en serie nunca tienen capacidad o resistencia interna idénticas, así que en muchos ciclos sus voltajes se desvían. Sin equilibrio, la celda más débil alcanza el corte superior primero durante la carga y el corte inferior primero durante la descarga, así que el pack completo se detiene en la peor celda — pierdes capacidad utilizable y la anomalía envejece aún más rápido. Un BMS de equilibrio sangra carga de las celdas más altas (equilibrio pasivo) o la traslada entre celdas (equilibrio activo) para mantenerlas alineadas, usualmente cerca de la cima de la carga. Esto es por qué el conteo S que cablear debe coincidir exactamente con tu BMS: un BMS 13S en un pack 14S deja un grupo sin monitorear y sin equilibrar, lo cual es tanto una pérdida de capacidad como un riesgo de incendio.
¿Qué causa la caída de voltaje y cuánto debo esperar?
La caída de voltaje es la diferencia entre el voltaje en reposo del pack y su voltaje terminal bajo carga, y proviene de la resistencia interna. La resistencia del pack es la resistencia de la cadena en serie compartida entre grupos en paralelo: S × resistencia de celda ÷ P. Un pack 13S4P de celdas de 20 mΩ tiene aproximadamente 13 × 20 ÷ 4 = 65 mΩ, así que extraer 40 A cae 40 × 0,065 = 2,6 V y convierte un pack nominal de 48 V en aproximadamente 45,5 V en los terminales. Una caída pesada también hace que el corte de bajo voltaje se dispare antes de lo que la capacidad restante sugeriría, lo que aparece como rango perdido bajo aceleración fuerte. Redúcelo agregando celdas en paralelo, eligiendo celdas de menor resistencia y manteniendo baja la resistencia de interconexión — y recuerda que la resistencia de celda aumenta a medida que envejecen y cuando funcionan frío.
¿Cuánto tiempo tardará mi pack en cargarse?
Como primera estimación, divide la capacidad del pack por la corriente del cargador: un pack de 14 Ah en un cargador de 5 A necesita aproximadamente 14 ÷ 5 = 2,8 horas de carga a corriente constante. Los cargadores de litio reales usan un perfil CC-CV sin embargo — empujan corriente constante hasta que el pack alcanza voltaje completo, luego mantienen ese voltaje mientras la corriente disminuye hacia cero. Esa disminución agrega tiempo que la división simple pierde, así que un total realista es aproximadamente 1,2× a 1,5× la cifra de corriente constante, o aproximadamente 3,4 a 4,2 horas aquí. Una corriente de carga más alta termina la fase de carga masiva más rápido pero pasa proporcionalmente más tiempo en la disminución, y el BMS puede ralentizar las cosas aún más mientras equilibra celdas cerca de la cima de la carga.
¿Cuánto calor generarán mis celdas y es seguro?
El calentamiento de la celda sigue la ley de Joule, q = I²R: una celda transportando 10 A a través de 20 mΩ disipa 10² × 0,02 = 2 W. La corriente aquí es por celda, no por pack — un consumo de pack de 40 A dividido entre cuatro celdas en paralelo es 10 A cada una. Porque el calor escala con el cuadrado de la corriente, duplicar la corriente por celda cuadruplica el calor, mientras que duplicar el conteo en paralelo al mismo consumo de pack reduce el calor de cada celda a un cuarto. El aumento de temperatura depende de qué tan bien el pack disipa calor: una construcción bien ventilada podría ver 3 °C/W de resistencia térmica de celda a ambiente, una cerrada más cerca de 8 °C/W. Mantén las celdas cómodamente por debajo de su máximo nominal (típicamente 60 °C) bajo tu carga continua en peores condiciones, y agrega flujo de aire o espaciamiento si los números se calientan.