Factores críticos en el diseño de baterías de bicicletas eléctricas

En un artículo anterior, analizamos las tendencias actuales y futuras en baterías para bicicletas eléctricas. Ahora nos centraremos en los factores clave a considerar al diseñar y construir una batería de bicicleta eléctrica. Entonces, para conocer los aspectos que consideramos al crear una batería de bicicleta eléctrica de alta calidad, sigue leyendo.

Las celdas de iones de litio son la base de cualquier batería de bicicleta eléctrica. Vienen en varias formas, tamaños, capacidades, voltajes y tasas de descarga. La batería elegida para su bicicleta eléctrica está determinada por sus requisitos y preferencias específicos, como la potencia de salida, la densidad de energía, el ciclo de vida, la seguridad y el costo.

Actualmente existen varios tipos de celdas de iones de litio en el mercado, pero las más comunes utilizadas en bicicletas eléctricas son las celdas cilíndricas 18650 y 21700, generalmente con química NMC o NCA. Esto se debe a que estas baterías ofrecen la mayor densidad de energía.

Algunos factores que consideramos al probar y seleccionar celdas de iones de litio son:

Con tantos factores a considerar, un fabricante de baterías para bicicletas eléctricas no puede confiar simplemente en los datos de los proveedores de celdas. En lugar de ello, deberían probar y validar el rendimiento de forma independiente para cualquier aplicación determinada. En Johnson Matthey Battery Systems, contamos con un complejo programa de pruebas de celdas, que se lleva a cabo tanto en nuestro laboratorio interno como en laboratorios externos y universidades.

Un sistema de gestión de batería (BMS) es un dispositivo que monitorea y controla varios aspectos de un paquete de batería de bicicleta eléctrica, como voltaje, corriente, temperatura, estado de carga (SoC), estado de salud (SoH) y equilibrio de celdas.

Un BMS puede proteger la batería contra sobrecargas, sobredescargas, sobrecorrientes, sobretemperaturas y cortocircuitos. También puede comunicarse con otros dispositivos de la bicicleta eléctrica, como el controlador, la pantalla o el cargador. Es vital proteger el BMS de daños y de la humedad.

Un BMS hecho a medida puede tener muchas ventajas sobre un sistema genérico o disponible en el mercado, como por ejemplo:

Diseñar y construir un BMS personalizado requiere conocimientos y habilidades complejos en ingeniería electrónica, programación y diseño de PCB. Por lo tanto, es fundamental asociarse con un fabricante de baterías con experiencia en este campo.

El diseño mecánico de un paquete de baterías para bicicletas eléctricas se refiere a la forma, tamaño, estructura y disposición de las celdas y otros componentes dentro de una carcasa o recinto. El diseño mecánico influye en el rendimiento, la seguridad, la durabilidad y la estética de la batería. Algunos factores a considerar al crear un diseño mecánico óptimo incluyen:

Cada diseño de batería debe optimizarse para la producción en serie, un factor que debe considerarse desde las primeras fases del proyecto. Además, la producción en masa de baterías para bicicletas eléctricas requiere procedimientos adecuados para garantizar una alta calidad y coherencia. Algunos procedimientos vitales incluyen:

La validación del diseño es el proceso de verificar que el diseño de una batería de bicicleta eléctrica cumpla con el propósito y los requisitos previstos. Esto se puede realizar mediante diversas pruebas y experimentos en modelos prototipo o muestras del paquete de baterías en condiciones realistas.

Los fabricantes de baterías con experiencia crean un complejo DVP&R (plan e informe de validación de diseño) que se debe seguir en cada etapa del desarrollo del producto. Los resultados de las pruebas se documentan en informes apropiados.

Algunos aspectos de la prevalidación inicial se pueden completar durante la etapa inicial del diseño mediante la realización de simulaciones térmicas y mecánicas. Esto influye en algunas de las decisiones de diseño, asegurando que el producto final pase la validación y certificación sin problemas ni requisitos de rediseño. Esto contribuye a una rápida realización del proyecto.

La certificación de producto es el proceso de obtener la aprobación o el reconocimiento de las autoridades u organizaciones pertinentes, lo que permite vender o utilizar la batería de la bicicleta eléctrica en un mercado o región específica. Obtener la certificación de un producto implica cumplir con ciertos estándares, regulaciones, leyes o pautas que rigen la calidad, la seguridad, el rendimiento o el impacto ambiental de la batería.

La certificación de producto también puede implicar la prueba e inspección del producto por parte de laboratorios o agencias de terceros acreditados para verificar su cumplimiento y calidad.

La certificación de baterías de bicicletas eléctricas es un paso importante y necesario, y es vital que un fabricante de baterías tenga las instalaciones necesarias para realizar pruebas, como ONU 38.3, internamente, y que haya establecido asociaciones con organismos de certificación externos para garantizar una certificación sin problemas. proceso para el marcado CE y/o UL. Esto contribuirá a que la batería llegue al mercado sin retrasos indebidos.

Las baterías para bicicletas eléctricas son productos complejos que requieren un diseño y una producción cuidadosos para garantizar un rendimiento, seguridad y durabilidad óptimos. Al elegir un fabricante que siga las mejores prácticas, puede estar seguro de que la batería de su bicicleta eléctrica cumplirá con sus expectativas y requisitos, además de aprobar la certificación sin problemas. Todo el proceso debe ser fluido y oportuno, y dar como resultado la entrega de un producto de la más alta calidad.

Johnson Matthey Battery Systems es líder mundial en el diseño y fabricación de baterías de iones de litio para bicicletas eléctricas. Desde su base en Polonia, producen una variedad de baterías para bicicletas eléctricas, junto con baterías para otros tipos de electrodomésticos.

Este artículo está patrocinado por Johnson Matthey Battery Systems.