Vamos a describir como Incrementar la Potencia de nuestro Patinete Eléctrico haciendo algunas modificaciones a nuestro patinete; para que todo se entienda es necesario hacer un pequeño repaso de algunos conceptos teóricos. No te asustes es bastante sencillo.
Piensa que todo aumento de potencia se realiza, siempre es así, a expensas de un mayor consumo de energía y como bien sabes ésta ha de salir de la batería que es el elemento que la contiene. Dicho de otro modo, consumirás mayor cantidad de amperios en todo instante y eso penaliza bastante el rendimiento global de este componente.
Piensa que la potencia (medida en vatios, W) x el tiempo que la estamos utilizando (medido en horas, h) nos indica la energía que estamos consumiendo (medida en vatios por hora, Wh).
Las baterías se diseñan para una descarga en amperios concreta, incrementarlo significa un incremento del estrés al que está sometida y por ello su duración en ciclos de vida se acortará sensiblemente.
Si aceptas que ocurra lo anterior, la Manera de Mejorar las Prestaciones de Potencia de tu e-Scooter pasa por ampliar la fuerza del motor. Todo lo que vamos a contar servirá también si tu patinete es de dos motores.
Lo primero que debes modificar son algunos parámetros en la pantalla o hackear el firmware instalado con uno nuevo. Al cambiar el programa de control instalado en fábrica podrás quitar el limitador de velocidad del e-Patinete y añadir más potencia a la que dispones de fábrica.
En primer lugar pregúntate que es lo que quieres conseguir al trucar tu patinete:
- ¿Incrementar la potencia total? ✅
- ¿Superar la velocidad máxima actual? ✅
- ¿Ampliar la autonomía de distancia recorrida? ✅
No son exactamente lo mismo pero los tres conceptos están interrelacionados. Dependiendo de lo que quieras conseguir tendrás que modificar más o menos cosas en tu patinete.
Empezamos realizando una descripción de las partes que inciden sobre estas propiedades características de tu Scooter para que sepas como acometer las reformas con garantía de éxito.
Componentes Principales de un Patinete Eléctrico que Determinan su Potencia Máxima.
En un e-Scooter existen tres elementos constituyentes a los que debes prestar atención a la hora de mejorar las prestaciones de potencia de nuestro «juguete»:
- Motor: determina la potencia máxima total y ese límite no se puede superar. Si quieres ir más allá debes cambiarlo por otro mas grande.
- Batería: como contenedor de electricidad para el motor tiene una capacidad y corriente máxima que puede entregar definidas por construcción; es muy sensible a las descargas rápidas cuando tiene que entregar mucha corriente de manera instantánea; las grandes corrientes de descarga la deterioran muy rápidamente reduciendo los ciclos de carga-descarga.
- Electrónica de control: se encarga de regular la carga y descarga de la batería; establece la máxima intensidad para preservar la integridad del motor y la vida útil de la batería.
Puedes hacer cambios en todos ellos o solo en alguno, todo depende de lo que quieras conseguir. Es evidente que para extraer el máximo debes «trastear» en todos.
No olvides buscar las características de tu motor, batería y controlador electrónico. Una vez que lo tengas claro, puedes calcular la «reserva» que te queda por «extraer».
¿Qué Potencia Necesita Nuestro Patinete?
Antes de continuar debes saber como se determina la Potencia Total que necesita tu patinete para alcanzar las condiciones en las que quieres circular.
La potencia total depende principalmente del peso desplazado, la inclinación de la vía y su estado de conservación y la velocidad de circulación.
Esta página de nuestro Blog te muestra como se calcula esta potencia total, aunque es ese caso lo hace para determinar la Autonomía Real de la Batería de un Patinete Eléctrico, las fórmulas son las mismas puesto que hablamos de cuestiones íntimamente relacionadas.
Si has leído la página que te hemos recomendado, ya sabes que la Potencia Total es la suma de la Potencia de Rodadura, la de Resistencia con el Aire y la de Inclinación de la Vía. Este dato calculado es el que tienes que comparar con la potencia de tu motor.
Por último decir que la potencia eléctrica es el producto de la tensión por la intensidad (P=VxI), de ello se deduce que la podemos aumentar o disminuir variando la tensión, la intensidad o ambas a la vez.
Ya estás en condiciones de analizar las reformas que necesitas realizar desde un punto de vista teórico que más tarde aplicarás en la práctica sobre tu e-Patinete directamente.
Mejoras que Aumentan la Potencia de un Patinete.
Como imaginas debes hacer transformaciones en los componentes descritos anteriormente si quieres mejorar tu e-Patinete. Mira una por una las modificaciones admitidas y la ganancia de potencia que aportan.
Los cambios que te proponemos afectarán a más de un componente principal por la relación que existe entre ellos. Irás viendo diferentes combinaciones pero con todas ellas puedes intuir otras acciones que conseguirán iguales objetivos.
Aumento de la Tensión Aplicada en Terminales del Motor del Patinete.
Los motores de un patinete giran mas o menos rápido en función del valor de la tensión aplicada en sus bornes. El regulador electrónico se encarga de fijar la tensión de salida en función de la posición del acelerador; para aumentar o disminuir la velocidad basta con hacer lo propio con la tensión cambiando la posición del acelerador.
Alcanzada la máxima tensión para la que el controlador electrónico ha sido programado, el motor ya no podrá girar más rápido; habremos alcanzado su «tope» de velocidad.
Los motores se diseñan para girar con un máximo de revoluciones por minuto (rpm); que se corresponde con un limite superior de tensión fijada en el regulador del Controlador Electrónico.
Existe un cierto margen para incrementar las revoluciones y es lo que vas a aprovechar para ampliar la potencia disponible en tu e-Scooter.
Generalmente el regulador puede dar más tensión de la utilizada para alcanzar la velocidad legal de 25 km/h, indirectamente nos están diciendo que su tensión ha sido limitada en fábrica, por tanto si accedes a él a través de la interface del patinete (pantalla) puedes modificar el parámetro de velocidad.
Este ligero aumento de la tensión en bornes del motor no daña el aislamiento de las bobinas puesto que existe un cierto margen que no vamos a superar.
⚡ Si aumentamos la componente tensión incrementamos la potencia. El aumento de velocidad de giro viene asociado aunque no aporta nada interesante bajo el punto de vista del aumento de potencia.
Es decir, un motor puede girar a mucha velocidad pero si lo hace en vacío (rueda en el aire, por ejemplo) no estará consumiendo más potencia que la necesaria para hacer girar el peso de la rueda a esa velocidad. Cuestión distinta es que pretendamos hacerlo con todo nuestro peso sobre el patinete circulando.
Aumento de la Intensidad de Corriente que Circula por el Motor.
La otra componente que determina la potencia de un motor es la intensidad de la corriente que atraviesa sus bobinas. Es evidente que cuanto mayor sea de más potencia dispondremos para una determinada tensión.
Levanta del suelo la rueda motriz y acciona el acelerador, la rueda girará en vacío. Seguro que intuyes que la potencia necesaria para hacer esto es muy pequeña. Ya has visto que la tensión se corresponde con las actuales revoluciones de giro y por tanto se queda fija.
Si la potencia es pequeña la intensidad demandada de la batería también y tendrá un valor fijo establecido, de manera automática, por las condiciones de trabajo impuestas. En este caso, se corresponde con la estrictamente necesaria para vencer la inercia de la rueda, el rozamiento de ejes y cojinetes (rodamientos) y la resistencia del aire.
⚡ Aumentando la componente intensidad la potencia sube. ¿Puedes hacer igual que con la tensión rodando en vacío?, la respuesta es NO. El controlador electrónico puede fijar una tensión pero NO PUEDE INYECTAR MÁS AMPERIOS, «algo» se lo tiene que pedir.
¿Entonces como se aumenta la intensidad en el motor?, simplemente obligando a que realice un mayor trabajo con la rueda motriz. Mira como…
Acciona el freno, ya sabes que la tensión de salida se mantiene fija, si no cambias la posición del acelerador, el motor quiere girar más despacio por la acción del freno pero el regulador lo evita aumentando la corriente, lo que a su vez incrementa la potencia y vence la resistencia de frenado.
⚡ ¿Y cómo se entera el Control Electrónico que tiene que aumentar la intensidad?, se lo dice ese «algo» que no es otra cosas que una característica interna del motor: la fuerza contra-electromotriz (FCEM).
⚡ Un motor eléctrico al girar produce una tensión interna, llamada fuerza contra-electromotriz (FCEM), de polaridad opuesta a la de la tensión de su fuente de alimentación (Vb), en este caso la batería.
La FCEM aumenta o disminuye en el mismo sentido que lo hace la velocidad de giro del motor. Cuando disminuye el regulador electrónico suministra más corriente desde la batería hacia el motor y viceversa.
Una explicación de andar por casa…
Mira el esquema de un motor de Corriente Continua (CC), es una representación sencilla de un motor de corriente continua muy simplificado que sirve para explicar lo que ocurre en su interior. Aquí no estamos en una clase de electrotecnia, no hay que ser tan rigurosos.
- La FCEM se genera en la bobinas por inducción magnética, se opone a la circulación de la corriente y crece a medida que aumentan las revoluciones del motor
- Existe otra tensión opuesta (Vd = I x Ri) debida a la circulación de corriente a través de la pequeña resistencia interna de los devanados de las bobinas de inducción.
- Es decir que Vb = FCEM + (I x Ri) = FCEM + Vd
- Al conectar el motor la FCEM vale cero y va creciendo a medida que aumentan las revoluciones del motor hasta llegar a un valor en el cual se estabiliza.
- Esto ocurre cuando las revoluciones alcanzan el valor que «corresponde» a la tensión de alimentación aplicada por el regulador electrónico en ese momento.
- Por esta razón la intensidad y el par de arranque de los motores eléctricos es tan elevado y explica el porqué de la aceleración tan «explosiva» que tienen los vehículos eléctricos.
Si el motor gira muy lento, o se llega a parar, la intensidad de corriente solo la limita la resistencia interna de las bobinas, del cableado de alimentación y la resistencia interna de la batería. La suma de estas resistencias es muy pequeña y por tanto la intensidad aumenta enormemente.
Este valor de intensidad de corriente es tan grande que puede acabar quemando el motor por exceso de temperatura. Esto es lo que ocurriría si no fuera porque el regulador electrónico interviene limitando un tope máximo. Es lógico pensar que existe un cierto margen de seguridad para ese límite máximo y el regulador corte mucho antes.
⚡ Es precisamente este valor de intensidad máxima permitida el que debes modificar en el Control Electrónico, aprovechando una parte del margen de seguridad existente, aumentándolo ligeramente para mejorar la potencia.
Mejorar la refrigeración del motor.
La resistencia eléctrica de los conductores (cableado de alimentación y devanados de las bobinas de inducción) aumenta en proporción con la temperatura y resta algo de potencia al motor aunque no tiene demasiada importancia.
Hemos visto anteriormente que aumentar mucho la intensidad produce mucho calor y esto NO ES DESEABLE PARA NADA, tienes que ser cuidadoso y limitar el aumento de la corriente.
⚡ Al mejorar la refrigeración, no buscas recuperar potencia, se trata de una precaución adicional para proteger al motor contra sobre-temperatura.
⚡ El calor afecta al engrase de los rodamientos pero más importante es que deteriora el barniz de aislamiento de las bobinas cristalizándolo.
Mejorar la ventilación permite recuperar un poco de esa potencia perdida. Al poder liberar más calor del interior puedes aumentar la intensidad sin poner en peligro al motor.
Generalmente los motores de los patinetes se encuentran en las ruedas y están selladas para que no entre polvo y agua; en caso contrario podrían deteriorarlo muy rápidamente por desgaste, oxidación o cortocircuitos en las bobinas.
⚡ No es fácil encontrar una propuesta de refrigeración aumentada. Una posible solución pasaría por sustituir las tapas de plástico que encierran el motor dentro de la rueda por otras de metal con un ligero relieve aleteado.
La opción comentada incrementa la transmisión de calor y la superficie de intercambio con el aire pero hace que la rueda sea más pesada lo que también resta potencia.
Veamos más cosas…
¿Qué limitaciones tiene la Batería a la hora de Aumentar la Potencia de nuestro Patinete?
Ya sabemos que aumentar la intensidad produce un aumento de calor, hemos visto una posible solución si mejoramos la refrigeración aunque es difícil de aplicar.
¿Y si solo aumentamos la tensión? La tensión no influye en la temperatura del motor pero tiene un límite bajo el punto de vista del aislamiento de las bobinas del motor.
En los niveles de tensión que nos movemos con los patinetes el barniz aislante utilizado es el mismo y da igual que el motor sea de 24 V que de 72V no hay diferencia.
Puedes realizar incrementos de potencia que no sean críticos bajo el punto de vista de la temperatura del motor pero chocarás con las capacidades de la batería
⚡ El límite lo pone la batería; tiene unos valores de tensión e intensidad máximos determinados por construcción.
Un acumulador de electricidad no es más que un conjunto de celdas electroquímicas que asociadas en serie suben la tensión y conectadas en paralelo suman la intensidad de cada serie.
El número y disposición de las celdas determina la Capacidad de la batería. La energía acumulada se mide en vatios por hora (Wh = V x Ah). Por muchas razones es interesante que la batería tenga la tensión más elevada posible, algunas ya las hemos visto.
⚡ Las celdas de Ion-Litio 18650, muy comunes en los patinetes, tienen una tensión nominal de 3,6 voltios y una capacidad de 3400 mAh.
A continuación te presentamos una imagen capturada de una tabla en la que se recogen datos obtenidos en un test realizado a una celda comercial:
⚡ La celda se puede descargar hasta los 2,5 voltios, en esta prueba solo se descarga hasta 2,8 voltios, es decir, no se mide la capacidad total.
Supongamos que tienes un patinete con un motor de 300 vatios (W) y una batería de 36 voltios (V) con una capacidad de 7.800 mAh (7,8 Ah), estaremos hablando de un total de 281 Wh (datos facilitados por el fabricante).
Imaginemos que para construir realmente esta batería de 36 voltios el fabricante ha preparado series de diez celdas (10 x 3,6 V =36 V) y dispuesto tres grupos serie en paralelo (3 x 3400 mAh = 10.200 mAh) puesto que con dos grupos en paralelo se habría quedado corto. ¿Entonces porqué dice que son 7.800 mAh y no 10.200 mAh?, veamos…
En primer lugar hay que calcular la tensión y la intensidad media en la batería. La batería completamente cargada tiene 4,2 voltios y la descargamos hasta los 2,8 voltios; la tensión media es de 3,5 voltios. La intensidad media para 300 vatios es de 8,57 amperios; por cada grupo serie deben pasar 2,85 amperios.
Si te fijas en la tabla anterior, la capacidad en Ah varía según la corriente que atraviesa las celdas de cada serie. Interpolando el valor de 2,85 A tendremos una capacidad de 10,770 Wh y 3,107 Ah con 3,47 V por celda.
Nuestra batería, en una disposición 10S3P, tiene 30 celdas. Utilizando los datos calculados anteriormente nos da un total de 323 Wh.
Toda esta capacidad no la podemos utilizar hay que dejar una reserva del 15 % por tanto nos quedan 280 Wh utilizables.
⚡ ¿Hasta donde podemos aumentar la intensidad?, en la tabla siguiente se recogen datos de una batería comercial, comprueba que podemos alcanzar los 15 A, es decir 5 A por cada grupo. Observa que la capacidad de la batería caerá hasta los 309 Wh (30 x 10,296 Wh de la tabla anterior), con la reserva del 15% disponemos de 262Wh.
⚡ El regulador del control electrónico de tu patinete está limitado a 17 A, por lo que no hay problema. Está preparado para entregar hasta 600 W.
| Capacidad: | 7800 mAh |
| Voltaje estándar: | 36 V |
| Tipo de batería: | batería de LI-Ion |
| Modelo de celda: | 18650 |
| Corriente máx. de salida: | 15 A |
| Distancia recorrida: | 28 kilómetros |
| Potencia nominal del cargador: | 84 Wh |
| Voltaje de entrada nominal del cargador: | 100-240 VCA, 50/60Hz |
| Voltaje límite de carga de la batería: | 42 V |
| Disposición celdas: | 10S3P |
| Tiempo de carga: | aproximadamente 4 horas |
| Aplicación: | Xiaomi M365 Scooter |
| Peso aproximado: | 1.665 gramos |
| Tamaño: aprox.: | 334x68x40mm / 13.15×2.68×1.57 pulgadas |
⚡ Una tensión más elevada hace que el cableado del e-Patinete pueda ser de menor sección y la electrónica sea más «ligera» en cuanto a características técnicas de sus componentes.
⚡ Para extraer el máximo posible de la batería sin dañarla, también se calienta con intensidades elevadas, dependes del regulador de control.
⚡ No debes olvidar que la cantidad de energía almacenada por la batería es finita. Si aumentas la potencia consumirás antes la batería y recorrerás menos distancia.
Modificar la Electrónica de Control, Conectores y Cableado.
Tocando la electrónica de control puedes mover los limites de carga máxima y mínima para aprovechar algo más de capacidad de la batería.
⚡ Modificando datos del Controlador Electrónico aumentas la tensión y la corriente de descarga con lo que poduedes suministrar más energía al motor aumentado su potencia.
Ya sabes que incrementar la tensión del motor aumentará la velocidad de giro de éste pero depende de que las características de programación de la electrónica lo permita y para ello la batería debe disponer de un margen de reserva.
⚡ Todos los motores tienen una potencia nominal pero durante periodos cortos de tiempo, esa potencia puede ser más del doble. Si mantienes a raya el calor dentro del motor, de la batería y del regulador mediante una adecuada reprogramación de la electrónica puedes aumentar la potencia nominal durante bastante tiempo.
Limitaciones Constructivas de la Estructura y Componentes Mecánicos, Eléctricos y Electrónicos del Patinete.
La estructura del patinete esta diseñada para unas determinadas solicitaciones, si sobrepasamos los esfuerzos de diseño vamos a deteriorar los mecanismos o directamente romperlo.
Pensemos que los ejes por su grosor, los rodamientos por su tamaño y construcción, las piezas de unión por su capacidad de apriete y resistencia, la suspensión por su capacidad de absorber impactos, etcétera tienen unos límites que no debemos superar o se deteriorarán muy rápidamente.
A título de ejemplo, la energía de un salto depende de la velocidad y la altura que tomemos. Es evidente que una conducción mas deportiva o por terrenos irregulares afectará al patinete en mayor medida cuanto mayor sea la potencia.
⚡ Potencias elevadas producen fuertes aceleraciones y vibraciones, también grandes fuerzas que realizan elevadas solicitaciones a los componentes del e-Scooter.
- Si el incremento de los amperios de intensidad es elevado te verás obligado a reforzar las pistas de las placas electrónicas con soldadura de estaño u otro método si no quieres que se fundan.
- También debes cambiar el calibre o duplicar los fusibles en la placa electrónica de control.
- Quizá sea necesario aumentar la sección de los cables de alimentación, desde la batería hacia el regulador y de este hacia el motor, si el aumento de intensidad es importante.
- No debes olvidar los conectores eléctricos implicados puede ser necesario sustituirlos por otros con mayor capacidad.
- Conviene repasar las soldaduras (o reforzarlas) de la conexiones de las celdas de la batería para que no se suelten con las vibraciones y pierdas tensión con la consiguiente bajada de potencia.
- Si notas que haces tope en la amortiguación deberás «endurecerla» apretando los tornillos de ajuste. Si esto no es suficiente deberás cambiar la suspensión.
Cambiar piezas por otras con mejores prestaciones o duplicar componentes.
No es objeto de esta página proponer el cambio de piezas del patinete puesto que de lo que se trata es de «potenciar» las que ya tiene. Simplemente vamos a enumerar algunos cambios posibles por si te resulta de interés.
Conocidos todos los aspectos que afectan a las modificaciones, estas en condiciones de analizar el cambio de componentes:
- Cambiar la batería por otra de mayor capacidad y corriente máxima.
- Poner otra batería de características similares en paralelo.
- Cambiar la rueda-motor por otra de mayor potencia.
- Poner una segunda rueda motorizada y hacerlas trabajar en paralelo si el regulador de control aguanta este aumento de corriente.
- Unido a lo anterior, cambiar el controlador de motor por otro de mayor potencia para incrementar la corriente máxima disponible.
- Una variante de todo ello: poner un segundo controlador, un segundo motor en la otra rueda y una(s) batería(s) con mayor capacidad.
⚡ Todas estas son posibilidades que puedes realizar. En realidad, al hacer estas modificaciones te estás construyendo un nuevo patinete.
Aspectos Legales a Considerar a la Hora de Modificar Nuestro Patinete Eléctrico.
Partimos del supuesto que nuestro patinete tiene marcado CE y por tanto está homologado para circular como Vehículo de Movilidad Personal (VMP) por las vías públicas.
Es evidente que eliminar la limitación de velocidad o realizar modificaciones de importancia invalida la homologación obtenida por el fabricante dejando de prestar cobertura a nuestro «modelo». Ahora tu patinete es «una cosa diferente» y esto tienes que tenerlo muy presente.
Dependiendo del alcance de las modificaciones que hayas realizado, básicamente si superas la velocidad máxima de 25 km/h puedes meterte en líos puesto que tu patinete ha dejado de ser un VMP.
Puedes informarte sobre la regulación de uso los VMP en la página Normativa sobre Patinetes Eléctricos: una oportunidad perdida de nuestro Blog en ella describimos estas cuestiones desde varios enfoques. En este caso te interesarán las definiciones y cuestiones técnicas que tratamos.
Algunas Conclusiones Sobre la Reforma de Patinetes.
En el apartado anterior hemos mencionado la homologación de fábrica; las modificaciones de importancia dejarán a tu e-Scooter «sin papeles» y esto no puede traer más que problemas.
No estamos hablando, como es lógico, de la mera sustitución de elementos por avería o mal funcionamiento por otros de similares características (si son los originales de fábrica mejor).
Ya hemos hablado de la limitaciones estructurales pero no debes olvidar que al «exprimir» motor, batería y control electrónico mas allá de sus características nominales, estás reduciendo los márgenes de seguridad establecidos por el fabricante del patinete.
Esto significa que vas a incrementar los esfuerzos mecánicos, el desgaste en las piezas y aumentar la probabilidad que se produzcan roturas o averías.
Hemos descrito algunas operaciones que puedes hacer para mejorar las prestaciones de potencia de tu patinete eléctrico pero para ponerlas en práctica debes tener suficientes conocimientos técnicos, ser un poco manitas y sobremanera disponer de suficiente información técnica de los componentes de nuestro patinete.
El fabricantes te habrán facilitado alguna información sobre las características principales del patinete y sus componentes pero no irán más allá de datos someros sobre la potencia del motor y su voltaje, la capacidad de la batería y su tensión nominal y poco más.
En algunos casos, si tu patinete dispone de una App para móvil que se comunique con la pantalla de control, te habrán facilitado las instrucciones que permiten modificar la velocidad y los niveles de carga de la batería.
Todo ello es insuficiente para el objetivo que andas buscando de aumentar la potencia de tu patinete toqueteando todo lo que sea posible.
En un caso así, solo queda armarse de paciencia, buscar en Google o en Youtube y reunir toda la información que sea posible sobre tu patinete. Será difícil que encuentres los esquemas electrónicos y cosas así.
Realizar ingeniería inversa desarmando un patinete está al alcance de pocos y además lleva demasiado tiempo y esfuerzo. Quizá sea mejor comprar un Kit de Patinete Eléctrico y realizar un nuevo montaje por tu cuenta.
Si te planteas elevar mucho las prestaciones de tu Patinete Eléctrico, quizá debas considerar comprar una nueva unidad (homologada) que cumpla con tus aspiraciones y olvidar la «reforma». Siempre podrás vender tu actual patinete y recuperar algo de dinero para tu nueva compra si decides hacerlo así.
Está claro que la policía carece de conocimientos técnicos suficientes como para determinar si las nuevas piezas son o no originales o cuales son sus características técnicas pero ya no irás homologado. A ti te toca decidir.
Si no superas la velocidad máxima permitida, no hay motivo de preocupación y puesto que los VMP no pasan la Inspección Técnica de Vehículos puedes estar tranquilo en ese sentido, nadie detectará los cambios realizados.
Esto es lo que ha dado de sí este tema, si tienes preguntas o necesitas aclaraciones no dudes en dejar un comentario. Estaremos encantados de ayudarte.