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viernes

Las celdas son el elemento más importante de la batería



Si la batería es el componente más importante de un vehículo eléctrico, las celdas que la componen son a su vez los elementos más importantes de ésta. 

Las diferencias de calidades entre unas celdas y otras es enorme, por lo que una buena bicicleta eléctrica comienza por una buena selección de sus celdas.

              Celda en nuestro laboratorio

Están comercializándose baterías de Li Ion fabricadas con celdas chinas de fabricantes prácticamente desconocidos y de dudosa calidad, lo cual significa ahorrar un poco en la compra pero adquirir un producto de baja calidad, por lo que mi primera recomendación al comprar una bicicleta eléctrica o una batería es asegurarse de que las celdas son de un fabricante reconocido como Samsung, Panasonic, Sanyo, LG, etc.

Pero no basta con ello, porque las “gigafactorías” asiáticas de estos gigantes, producen una ingente cantidad de celdas y no todas son de igual calidad. Ellos mismos las clasifican en sus procesos de control de calidad en diferentes grupos y reservan las primeras calidades a las grandes marcas de automóviles por ejemplo. Sus “peores” calidades pasan a mercados secundarios, asiáticos en primera instancia y después van a todo el mundo. Eso quiere decir que una batería Samsung comprada en China puede no tener una calidad como esperaríamos de Samsung, por poner un ejemplo.

Batería en proceso de fabricación con celdas de 3500mAh
Una garantía –no total, hay que decirlo- de que se adquieren celdas de las primeras calidades de la marca, es comprarlas a un distribuidor europeo de “prestigio” en el mercado, dicho con las reservas propias que me produce tal concepto. Y eso es justamente lo que intentamos hacer en Ebikes y Carbono, en nuestra convicción de que la celda es el corazón de la batería.

Aquí tenemos un lote de celdas de Li Ion Samsung diseñadas pensando en el mercado de los coches eléctricos y que utilizamos ventajosamente para fabricar baterías para bicicletas.


Una vez recibido el lote, procedente de un distribuidor centroeuropeo, chequeamos una a una todas las celdas para comprobar su estado, sus tensiones, etc. y acto seguido sometemos a un muestreo aleatorio a un examen minucioso en el laboratorio, midiendo tasas de carga y descarga en diferentes condiciones de trabajo.



Tras ello -y solo tras haberse realizado estos pasos- las celdas son declaradas aptas para poder fabricar baterías artesanales, a medida y adaptadas a las necesidades de cada ciclista. Baterías que están proyectadas para la realización de muchos Km si se las cuida adecuadamente ... pero ese es otro tema.
 


Saludos.
La energía más limpia es la que no se consume.

lunes

Testando celdas LG

  Resultado de imagen de 18650 LG 3500Aprovechando que estamos fabricando una batería de 36V y 17,5Ah en carcasa para el portabotellas, con configuración 10S5P, hemos procedido a testar algunas de las celdas recibidas.

Celda LG en una de las pruebas realizadas
 
Se trata de celdas LG de 3500mAh y 10A de tasa de descarga máxima, compradas como siempre en Europa.

El fabricante en sus especificaciones nos informa de que las celdas poseen una resistencia interna inferior a 40mΩ, una capacidad superior a 3400mAh si se descarga a 0,2C y una capacidad superior al 80% tras 400 ciclos, lo cual no está nada mal.

 Capacidad final obtenida tras el proceso de medición

En primer lugar cargamos las celdas objeto de prueba con un buen cargador y una carga lenta y a continuación –al día siguiente- las sometemos a las pruebas descargando con intensidades de 500mA y 1000mA, lo cual es un 40% más que la carga a la que el fabricante garantiza la capacidad (0,2C o 700mA).



 Medición de la resistencia interna de las celdas

Las pruebas transcurren como era de esperar, con resultados satisfactorios. En ningún momento se observa sobrecalentamiento, la resistencia interna es inferior a la máxima y la capacidad obtenida de 3463mAh, que es una cifra magnífica si tenemos en cuenta que la hemos descargado a 500 y 1000mA.

Se trata de celdas de calidad que nos proporcionarán una batería fiable y muy ligera y compacta, lo cual es una garantía para el proyecto de electrificación de la bicicleta.


Saludos.
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miércoles

Análisis de baterías por ordenador



Resultado de imagen de ebike battery analyzerTeniendo en cuenta lo que significa la batería en nuestras bicicletas eléctricas y que se trata del elemento más caro e importante, es necesario someterlas a chequeos periódicos para analizar su estado y también en ocasiones porque no funcionan adecuadamente y queremos saber la causa.

Para ello es preciso seguir un procedimiento sistemático de pruebas que comienzan con la revisión de los conectores y el cableado, el estado del BMS y otras cada vez más profundas que pasan por someter a diferentes ciclos de carga y descarga a la batería y a sus grupos de celdas en paralelo.

Pero, ¿qué equipo técnico es necesario para someter a estos test a baterías de 24, 36, 48V o más y más de 500Wh de capacidad como término medio?

Son necesarios analizadores computerizados con capacidad para generar miles de datos del proceso y presentarlos adecuadamente para su análisis pero también –y esto es si cabe más importante- con capacidad para disipar potencias de más de 200W e incluso 500W y 1000W.

Tales equipos no están al alcance de cualquiera, por sus precios y porque no son fáciles de encontrar, pero son necesarios si se quiere hacer este importante trabajo.

Yo utilizo un cargador profesional con interface de conexión al ordenador ... pero no es suficiente y por ello lo debo complementar con un banco de cargas artificiales regulables que me permitan gestionar esas potencias de descarga tan altas, que de no alcanzarse no permitirán analizar la baterías en condiciones reales de trabajo.
  Esquema simplificado de algunos elementos del equipo de diseño propio que utilizo

En cada carga artificial monitoreo las intensidades, potencias, energías disipadas, etc. y lo mismo en el propio cargador, que además analiza cada grupo de celdas en paralelo lo me permite estudiar su respuesta individual frente a la demanda de energía del motor de la bicicleta.

Como herramienta adicional utilizo un simulador de diseño propio que me permite seleccionar antes de comenzar los valores más apropiados para cada carga y para el propio cargador.



 Simulador de ebikes&carbono

Todo ello permite valorar bastante rigurosamente el estado de una batería y de cada una de sus celdas.

Saludos.
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martes

Testando las baterías



Resultado de imagen de ebike battery testLas baterías que utilizamos en nuestras bicicletas, igual que sucede con las de los vehículos eléctricos en general, son el auténtico corazón de todo el sistema, el lugar en el que se genera la electricidad que necesitan nuestros motores para realizar su trabajo.

Aprovechar al máximo su potencial implica cuidarla y utilizarla adecuadamente desde antes de su instalación en la bicicleta, desde el momento en el que se reciben las celdas individuales que se utilizarán en su fabricación e incluso desde antes, eligiendo muy bien el lugar en el que compraremos esas celdas, pues nada tienen que ver los controles de calidad del mercado europeo con los del mercado asiático.

También es recomendable que las celdas tengan la mínima antigüedad, es decir, que haya transcurrido el menor tiempo posible desde su fabricación hasta que fabricamos nosotros la batería para la bicicleta y que si tienen ya algunos meses se hayan almacenado bajas de carga y en lugar apropiado.

El momento de recibir una caja de celdas es siempre especial, porque de ellas saldrán baterías que permitirán hacer muchos Km durante años. En mi caso el proceso de fabricación pasa por hacer un test de carga y descarga a algunas de las celdas y comprobar que todas las tensiones son idénticas (con sólo diferencias de centésimas de voltio) pues de no ser así, si montamos grupos en paralelo que se diferencien en más de una décima de voltio del resto, es probable que el BMS sea incapaz de balancear bien y esa diferencia se arrastre y reduzca las prestaciones de la batería.

El test de una celda se puede realizar con un buen cargador programable, siempre que se tome la precaución de utilizar conductores y conectores que casi carezcan de resistencia, pues cualquier resistencia por mínima que sea será interpretada por el cargador como que se trata de resistencia interna de la batería y no permitirá una carga óptima ni un test óptimo. Por ello yo utilizo un sistema sin conectores y con cables muy cortos y gruesos o bien un aparato específicamente diseñado para los test que justamente tiene ese problema bien resuelto.

Aquí podemos ver un test de una celda Samsung 18650 de 2900mAh de las que utilizo para la fabricación de baterías y cómo el test arroja un resultado muy bueno:


Aquí tenemos en el mismo test el valor de la resistencia interna de la celda que tampoco está nada mal:


Estos buenos resultados ya nos hacen empezar bien el proyecto.

Test para baterías en servicio

Otra cosa son las baterías que ya se están utilizando y que como es natural van perdiendo capacidad y normalmente aumentando su resistencia interna. Es muy recomendable realizar de vez en cuando un test de carga y descarga para conocer cómo se encuentran, qué podemos esperar de ellas e incluso poder estimar cuánta vida útil les queda.

En ese sentido, realizamos los test sometiendo a la batería a diferentes procesos de carga y descarga, con intensidades diferentes y midiendo todos los parámetros (tensiones, intensidades, energía, etc.)
  Imagen relacionada
 En el caso de que los resultados sean malos, puede deberse a que la batería está ya al borde de su vida útil o bien que sea alguna celda la que está mal, en cuyo caso para poder repararla hay que abrirla, descubrir las celdas y someterla a esos mismos ciclos pero con el balanceador de un buen cargador y analizando por ordenador las gráficas de carga y descarga de cada celda, para así detectar las que están mal.

Todo esto es un servicio que ofrecemos y que deberían empezar a exigir los usuarios de bicicletas eléctricas a todos los profesionales del sector, pues técnicamente no son procesos demasiado complejos y que sin embargo nos ayudan a optimizar este importantísimo elemento de nuestros vehículos.