Cargando las baterías en invierno

 La bajada de temperaturas propias de la estación invernal hace que los más indecisos dejen en casa la bicicleta, aunque bien abrigados no hay ningún problema para seguir utilizándolas, sobre todo las eléctricas en las que si se quiere, prácticamente no sudamos y no realizamos grandes esfuerzos, por lo que mantener una temperatura sin altibajos es más fácil.

Precisamente para que nuestras máquinas estén perfectas, en invierno hay que tener en cuenta varias cosas sobre su elemento más importante, las baterías.

Las baterías llevan mal tanto el frío como el calor, de modo que a 20°C es como mejor se encuentran …. prácticamente como nosotros, lo cual no significa que no puedan trabajar en otras condiciones, teniendo en cuenta que son más sensibles al frío y al calor en el proceso de carga que en el de descarga. Esta dependencia de la temperatura es más acusada en nuestras baterías de litio que en las de plomo ácido o en las de NiCd o NiMH.

 

Las baterías de Li Ion no pueden ser cargadas bajo cero, pues esta tecnología solo admite cargas rápidas entre 5 y 45°C y cargas lentas (como las que suministran los cargadores más utilizados) entre 0 y 50°C.

Muchos usuarios guardan sus bicicletas en lugares en los que durante la noche la temperatura puede caer bajo cero y aún así las dejan conectadas a sus cargadores durante esos periodos. Esto no debe hacerse bajo ningún concepto, pues además de que el proceso de carga se alarga al aumentan la resistencia interna de las celdas y de que su capacidad disminuye, sobre el ánodo de las celdas se forman depósitos de litio metálico que deterioran las celdas, hacen disminuir sus prestaciones y en determinados casos pueden llevar a inutilizarlas irreversiblemente.

No obstante, la mayoría de las celdas de Li Ion podrían cargarse bajo cero a condición de hacerlo a tasas de carga ultrabajas y asumiendo una pérdida de capacidad. Como la mayoría de los usuarios no disponen de cargadores que adapten la tasa de carga a la temperatura de la batería, lo mejor es simplemente no cargar bajo cero y cargar lentamente por debajo de 5 °C.

Hay que señalar que aunque este comportamiento podría parecer similar al de las baterías de plomo ácido o Ni Cd o Ni MH, no lo es, pues en esas baterías se puede realizar la carga sin grandes problemas 18 o 20 bajo cero a condición de ir disminuyendo la tasa de carga adaptándola a la temperatura, mientras que en las de Li Ion lo que habría que hacer es practicamente reducir a cero la intensidad de carga y además, exponiéndonos al deterioro de la batería.

Respecto al caso contrario, las altas temperaturas, también afecta al proceso de carga, aunque en este caso, es inusual que tales temperaturas se den por factores ambientales, siendo más bien debidos a que el usuario procede a cargar la batería estando caliente porque acaba de realizar un trayecto, por ejemplo. Tal hábito no es aceptable y en otro artículo trataremos las limitaciones del proceso de carga por elevadas temperaturas.

 

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Baterías encriptadas o codificadas

Cuando alguien decide cambiar la batería de arranque de su automóvil con motor térmico (de gasolina o de gasóleo), tanto si lo hace personalmente como si encarga el trabajo a un taller cualificado, debe elegir la nueva batería de entre la pléyade de ellas que ofrece el mercado, desconectar los terminales de la vieja batería y sustituirla por la nueva.

Si el vehículo dispone de sistemas electrónicos que no deban sufrir ningún corte de corriente mientras se realiza el cambio, habrá que conectar en paralelo durante el tiempo que dure la operación, una segunda batería de respaldo. Y ya está, no hay más.

Esto mismo es aplicable a cualquier dispositivo que tengamos que utilice baterías ... salvo muchas bicicletas eléctricas, cuyos fabricantes diseñan sus baterías de modo que emiten una señal encriptada (lo de menos es que esté encriptada o codificada, lo importante es su mera existencia) que debe recibir el controlador para que el sistema entre en servicio. 

Técnicamente no es algo demasiado complejo. Un emisor de señal en la batería y un receptor en el controlador, pero el efecto es queesa bicicleta está blindada ante cualquier cambio. El usuario queda obligado (sin saberlo generalmente) a comprarle las baterías que necesite en el futuro al fabricante de la bicicleta, lo cual es un tipo de monopolio que priva de derechos básicos a ese consumidor.

En mi opinión un fabricante lo que debe ofrecer es calidad, asistencia, precios competitivos, buen servicio y atención ausencia de tiempos de espera ante cualquier demanda de los usuarios. Y de ese modo serán los usuarios los que voluntariamente se decantarán por sus productos, pero nunca pretender esclavizarles a sus productos a la fuerza, pues a la larga se volverá contra él, por tratarse de una política de ventas perversa y desde luego equivocada.

No recomiendo, por tanto, comprar bicicletas electrificadas con sistemas codificados, pues nos limitarán tremendamente las opciones de mantenimiento, salvo que esto se tenga claro desde el momento de la compra, conociendo las consecuencias y aun así, por la razón que sea, se opte por ese modelo y marca.

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Sensores de velocidad y diplays

Uno de los parámetros que más nos interesa controlar es la velocidad y con él la distancia, en sus diferentes versiones (distancias totales, parciales, etc.) para lo cual es preciso que la bicicleta cuente con un dispositivo al efecto.

Lo habitual es que el propio motor informe al display de las vueltas que da y que ello nuestro sistema lo combine con otros datos complementarios como diámetro de rueda, tasa de reducción, etc.

Para ello se utilizan sensores internos que utilizan el efecto Hall, efecto con varias aplicaciones en nuestras ebikes y que se basa en que sobre un conductor que atraviesa un campo magnético se induce un campo eléctrico, una diferencia de potencial en el conductor que aunque es de algunos microvoltios en nuestro caso, se puede detectar y amplificar.

Pues bien, como sucede con otros ámbitos, los displays deben ser compatibles con nuestro motor aunque los más sofisticados pueden configurarse para ser compatibles con diferentes tipos de motores. En particular es muy importante un parámetro, el número de señales que el motor envía en cada vuelta, pues hay motores que envían solo una señal y otros envían varias.

 

El display debe ser informado, entre otros, de este parámetro pues de lo contrario nos suministrará datos de velocidad y distancia muy diferentes de los reales. A modo de ejemplo, en el ampliamente extendido KT-LCD3, una excelente pantalla que recoge muchos parámetros de gran utilidad, incluyendo potencia instantánea consumida o temperatura ambiente (o del motor si se dispone del sensor correspondiente) este dato se configura en su parámetro P2 como el “número de pulsos que se generan en cada vuelta de rueda” dándose la circunstancia de que hay motores que generan un pulso, pero otros hasta 6.

Lo malo es que la mayoría de este tipo de información técnica no viene acompañado del motor cuando se adquiere en una tienda, limitándose a venir configurado el display cuando se adquiere el kit completo, pero pudiendo haber problemas si en caso de avería tenemos que sustituir algún elemento. En el taller, a falta de estos parámetros, se debe proceder modificando la configuración y haciendo pruebas y mediciones, hasta dar con los parámetros válidos.

En definitiva, es bueno saber que nuestras ebikes son cada vez más configurables y que los componentes no siempre son compatibles entre sí, lo cual es importante tener en cuenta de cara a una reparación o sustitución.

 

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PAS: Sensores de asistencia y pedalecs

El término PAS (Pedal Assist System) se utiliza para designar a los dispositivos que hacen que el motor de una bicicleta eléctrica empuje solo cuando se pedalea. Las bicicletas dotadas con estos sistemas poseen una denominación genérica de Pedalecs.

 Hay dos grandes familias de ellos, los sensores de pedaleo que captan el movimiento de las bielas y los sensores de torque, que miden la fuerza que se ejerce al pedalear.

La introducción de estos sistemas aporta grandes ventajas a nuestros vehículos, como son evitar la necesidad de un acelerador que es molesto cuando se debe pedalear un largo rato bajo esfuerzos a veces importantes y hacer del pedaleo asistido algo más natural.

 

Desde el punto de vista de la instalación y el mantenimiento, el sensor de pedaleo es de los componentes más delicados de ubicar adecuadamente y de hecho es frecuente encontrase con bicicletas que lo llevan deficientemente instalado. Incluso los más simples, que van en una de las bielas, exigen un estudio detallado al instalarlo para que quede bien y se integre en la bicicleta.

En este artículo nos centraremos en los PAS más sencillos, los que detectan el movimiento de las bielas, porque son los más extendidos, sobre todo en los kits.

Van ubicados en la caja del pedalier y para que queden bien es necesario desmontar el eje pedalier y las bielas y con frecuencia mecanizarlos para adaptarlos perfectamente, de ahí que con demasiada frecuencia vayan mal instalados. Consisten en un disco que contiene imanes (de neodimio en el mejor de los casos) y en un sensor Hall que detecta el movimiento de los imanes y el sentido. Este sensor utiliza el mismo principio físico que los sensores de posicionamiento de las bobinas del motor.

Inicialmente los discos iban provistos de 6 imanes, siendo en la actualidad más habitual que lleven 12 y más, hasta 24. Cuantos más imanes lleve, más sensible será el sistema.

Aunque hay discos que se pueden separar en partes para su instalación y ello puede facilitar el montaje en algunos casos, su instalación (del disco y del sensor) sigue siendo delicada y necesita mucho cuidado.

Los hay de dos tipos, aunque ello depende también del controlador al que prestan servicio. Los más básicos solo permiten detectar si hay o no movimiento, es decir, funcionan como interruptores todo o nada. Si se pedalea hacia adelante se activan y si se deja de pedalear o se pedalea hacia atrás, cortan. Por tanto, para cada nivel de asistencia, al pedalear, el motor entregará la potencia máxima para ese nivel, si el sistema está configurado para asistir por niveles de potencia o intentará que la bicicleta marche a la velocidad máxima del nivel en el caso de que la asistencia esté programada por niveles de velocidad.

 

Algunos sistemas detectan también la cadencia y modulan la asistencia de manera que a mayor cadencia de pedaleo, más asiste el motor. Esto puede ser útil en ciertos casos, aunque exige más esfuerzo del ciclista conseguir que el motor asista más y desde luego no es nada recomendable en bicicletas de ciudad sin cambio, pues cuando el ciclista se clave en una cuesta, el motor le asistirá justamente menos.

En próximos artículos ampliaremos esta información porque estos sistemas suelen ser grandes desconocidos de los usuarios.

  
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Fabricación de una batería de Li Ion

Antes de comenzar se deben tener claros los siguientes parámetros:

-Tensión nominal. Por ejemplo 36V en la de las fotografías que mostramos.

-Capacidad.  Es preciso que sepamos qué capacidad aproximada deseamos para nuestra batería y a partir de este dato elegir las celdas más apropiadas.

-Tasa de descarga continua y picos a que se someterá a la batería por ejemplo en la subida a fuertes rampas. De este dato dependerá también la elección de las celdas, pues no debemos escatimar e ir ajustados, ya que eso se traduciría en acortar el tiempo de vida de la batería.

La siguiente batería está construida a partir de celdas LG que se han escogido para que las tasas de descarga cumplan ampliamente con nuestras necesidades y para que la capacidad sea la apropiada (17,5Ah en el caso de la de las fotos, es decir, más de 100Km de autonomía). Respecto a las tasas de descarga, comentar que se obtienen a partir de las características del regulador que usemos y del tipo de rutas que hará el ciclista.

Una vez que hemos adquirido las celdas en un distribuidor europeo que ofrezca garantías de calidad, las sometemos a un proceso de pruebas individuales en el laboratorio, a partir del cual conoceremos sus propiedades reales, incluyendo su capacidad.

 Después se igualan las tensiones de todas ellas para que al conectar los grupos en paralelo no haya flujos de corriente entre celdas e incluso chispazos, y se procede a soldar el conjunto de acuerdo al diseño que hayamos hecho, el cual debe intentar por todos los medios, que las corrientes a través de los conductores estén lo más equilibradas posible. 

Las soldaduras se realizan con un soldador por puntos, de modo que no haya calor por medio que deterioraría irremisiblemente las celdas, pues son muy delicadas en este punto.

Al soldar se debe tener muchísimo cuidado especialmente con los cátodos, pues si el calor derrite la funda de la celda, pondrá en contacto el cátodo con el ánodo y ello derivaría en un cortocircuito que tratándose de celdas de litio con una capacidad enorme de descarga, lo más probable es que desencadenase un incendio.

Después soldamos el BMS que también habremos seleccionado de acuerdo a las características de la batería y del controlador y cablearemos fusibles, conectores, etc. cubriendo todo de plástico especial termorretráctil y alojándolo en la carcasa o en la bolsa elegida.

Por último someteremos a la batería a diferentes pruebas en el laboratorio para conocer como responde a cargas y descargas en diferentes situaciones y tras ello se puede instalar en la bicicleta y entrar en servicio.

  
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