Fattori critici nella progettazione delle batterie ebike

In un articolo precedente abbiamo esaminato le tendenze attuali e future delle batterie per ebike. Ora ci concentreremo sui fattori chiave da considerare quando si progetta e costruisce una batteria per ebike. Quindi, per scoprire gli aspetti che consideriamo quando creiamo una batteria per ebike di alta qualità, continua a leggere.

Le celle agli ioni di litio sono il fondamento di qualsiasi batteria per ebike. Sono disponibili in varie forme, dimensioni, capacità, tensioni e velocità di scarica. La batteria scelta per la batteria della tua ebike è determinata dai tuoi requisiti e preferenze specifici, come potenza in uscita, densità di energia, durata del ciclo, sicurezza e costi.

Esistono diversi tipi di celle agli ioni di litio attualmente sul mercato, ma quelle più comuni utilizzate nelle bici elettriche sono le celle cilindriche 18650 e 21700, solitamente con chimica NMC o NCA. Questo perché queste batterie offrono la massima densità di energia.

Alcuni fattori che consideriamo quando testiamo e selezioniamo le celle agli ioni di litio sono:

Con così tanti fattori da considerare, un produttore di batterie per ebike non può semplicemente fare affidamento sui dati dei fornitori di celle. Dovrebbero invece testare e convalidare le prestazioni in modo indipendente per ogni determinata applicazione. Presso Johnson Matthey Battery Systems disponiamo di un complesso programma di test sulle celle, eseguito sia nel nostro laboratorio interno che in laboratori esterni e università.

Un sistema di gestione della batteria (BMS) è un dispositivo che monitora e controlla vari aspetti di un pacco batteria ebike, come tensione, corrente, temperatura, stato di carica (SoC), stato di salute (SoH) e bilanciamento delle celle.

Un BMS può proteggere la batteria da sovraccarico, scaricamento eccessivo, sovracorrente, sovratemperatura e cortocircuiti. Può anche comunicare con altri dispositivi sull'ebike, come il controller, il display o il caricabatterie. È fondamentale proteggere il BMS da danni e dall'umidità.

Un BMS personalizzato può presentare numerosi vantaggi rispetto a un sistema generico o standardizzato, tra cui:

Progettare e costruire un BMS personalizzato richiede conoscenze e competenze complesse in ingegneria elettronica, programmazione e progettazione PCB. Pertanto, è fondamentale collaborare con un produttore di batterie esperto in questo campo.

Il design meccanico di un pacco batteria per ebike si riferisce alla forma, alle dimensioni, alla struttura e alla disposizione delle celle e degli altri componenti all'interno di un involucro o involucro. La progettazione meccanica influenza le prestazioni, la sicurezza, la durata e l'estetica della batteria. Alcuni fattori da considerare quando si crea un progetto meccanico ottimale includono:

Ogni progetto di batteria deve essere ottimizzato per la produzione in serie, un fattore che dovrebbe essere considerato fin dalle prime fasi del progetto. Inoltre, la produzione in serie di batterie per ebike richiede procedure adeguate per garantire alta qualità e coerenza. Alcune procedure vitali includono:

La convalida del progetto è il processo di verifica che il progetto di una batteria per ebike soddisfi lo scopo e i requisiti previsti. Può essere eseguito tramite vari test ed esperimenti su modelli prototipi o campioni del pacco batteria in condizioni realistiche.

I produttori esperti di batterie creano complessi DVP&R (Design Validation Plan & Report) da seguire in ogni fase di sviluppo del prodotto. I risultati delle prove vengono documentati in appositi report.

Alcuni aspetti della pre-convalida iniziale possono essere completati durante la fase iniziale della progettazione eseguendo simulazioni termiche e meccaniche. Ciò influenza alcune decisioni di progettazione, garantendo che il prodotto finale supererà la convalida e la certificazione senza problemi o requisiti di riprogettazione. Ciò contribuisce a una rapida realizzazione del progetto.

La certificazione del prodotto è il processo per ottenere l'approvazione o il riconoscimento da parte delle autorità o organizzazioni competenti, che consente alla batteria dell'ebike di essere venduta o utilizzata in un mercato o una regione specifici. Ottenere la certificazione del prodotto implica il rispetto di determinati standard, regolamenti, leggi o linee guida che regolano la qualità, la sicurezza, le prestazioni o l'impatto ambientale della batteria.