Fatores críticos no projeto de baterias para bicicletas elétricas

Em um artigo anterior, analisamos as tendências atuais e futuras em baterias para bicicletas elétricas. Agora vamos nos concentrar nos principais fatores a serem considerados ao projetar e construir uma bateria para bicicletas elétricas. Portanto, para descobrir os aspectos que consideramos ao criar uma bateria para ebike de alta qualidade, continue lendo.

As células de íons de lítio são a base de qualquer bateria para bicicletas elétricas. Eles vêm em vários formatos, tamanhos, capacidades, tensões e taxas de descarga. A bateria escolhida para sua bateria ebike é determinada por seus requisitos e preferências específicas, como potência, densidade de energia, ciclo de vida, segurança e custo.

Existem vários tipos de células de íons de lítio atualmente no mercado, mas as mais comuns usadas em ebikes são as células cilíndricas 18650 e 21700, geralmente com química NMC ou NCA. Isso ocorre porque essas baterias oferecem a maior densidade de energia.

Alguns fatores que consideramos ao testar e selecionar células de íons de lítio são:

Com tantos fatores a considerar, um fabricante de baterias para bicicletas elétricas não pode simplesmente confiar nos dados dos fornecedores de células. Em vez disso, devem testar e validar o desempenho de forma independente para qualquer aplicação. Na Johnson Matthey Battery Systems, temos um programa complexo de testes de células, realizado tanto em nosso laboratório interno quanto em laboratórios externos e universidades.

Um sistema de gerenciamento de bateria (BMS) é um dispositivo que monitora e controla vários aspectos de uma bateria ebike, como tensão, corrente, temperatura, estado de carga (SoC), estado de saúde (SoH) e equilíbrio celular.

Um BMS pode proteger a bateria contra sobrecarga, descarga excessiva, sobrecorrente, supertemperatura e curto-circuitos. Ele também pode se comunicar com outros dispositivos da ebike, como controlador, display ou carregador. É vital proteger o BMS contra danos e umidade.

Um BMS personalizado pode ter muitas vantagens em relação a um sistema genérico ou pronto para uso, como:

Projetar e construir um BMS personalizado requer conhecimentos e habilidades complexas em engenharia eletrônica, programação e design de PCB. Portanto, é vital fazer parceria com um fabricante de baterias com experiência na área.

O projeto mecânico de uma bateria ebike refere-se à forma, tamanho, estrutura e disposição das células e outros componentes dentro de um invólucro ou invólucro. O projeto mecânico influencia o desempenho, a segurança, a durabilidade e a estética da bateria. Alguns fatores a serem considerados ao criar um projeto mecânico ideal incluem:

Todo projeto de bateria deve ser otimizado para produção em série, fator que deve ser considerado desde as fases iniciais do projeto. Além disso, a produção em massa de baterias para bicicletas elétricas requer procedimentos adequados para garantir alta qualidade e consistência. Alguns procedimentos vitais incluem:

A validação do projeto é o processo de verificar se o projeto de uma bateria ebike atende à finalidade e aos requisitos pretendidos. Isso pode ser feito por meio de vários testes e experimentos em modelos de protótipos ou amostras da bateria em condições realistas.

Fabricantes de baterias experientes criam DVP&R (Plano e Relatório de Validação de Projeto) complexos a serem seguidos em cada etapa do desenvolvimento do produto. Os resultados dos testes são documentados em relatórios apropriados.

Alguns aspectos da pré-validação inicial podem ser concluídos durante a fase inicial do projeto através da realização de simulações térmicas e mecânicas. Isto influencia algumas das decisões de design, garantindo que o produto final passará na validação e certificação sem problemas ou requisitos para redesenhar. Isto contribui para a rápida realização do projeto.

A certificação do produto é o processo de obtenção de aprovação ou reconhecimento das autoridades ou organizações relevantes, que permite que a bateria da ebike seja vendida ou utilizada num mercado ou região específica. Obter a certificação do produto envolve o cumprimento de determinados padrões, regulamentos, leis ou diretrizes que regem a qualidade, segurança, desempenho ou impacto ambiental da bateria.