Los paquetes de baterías de 52 V y los FET 3077 son buenos, y he aquí por qué

Durante años, el mercado de bicicletas eléctricas usó designaciones heredadas para los voltajes del sistema de energía, como 24 V, 36 V y 48 V. Esto se debió a que los primeros sistemas usaban el común 12V Ácido de plomo sellado (SLA), conectadas en serie (las SLA se encontraban en sillas de ruedas eléctricas desde hace décadas). La verdad de hoy litio Los sistemas de alimentación por batería son un poco más confusos, e intentaré explicar lo que verá en los catálogos de bicicletas eléctricas durante los próximos uno o dos años, y por qué.

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¿Tensión completamente cargada? o el voltaje «nominal» promedio?

Cualquier forma de Plomo-ácido la batería generalmente aparece como su voltaje completamente cargado, y luego, cuando se usa para conducir la bicicleta eléctrica… el voltaje disminuye a un ritmo constante. El litio es…diferente. Los primeros minutos del viaje, el voltaje de la batería de litio caerá con bastante rapidez hasta su voltaje «nominal», que está cerca de su voltaje promedio para todo el viaje. Entonces… el voltaje permanecerá muy cerca de ese voltaje promedio durante la mayor parte del viaje. Cerca del final, el voltaje caerá con bastante rapidez.

Los ajustes en el cargador determinarán el voltaje exacto al que termina su batería de litio, y el Corte de bajo voltaje (LVC) dentro del controlador determinará el voltaje del paquete cuando se corte la energía.

Los SLA son muy baratos de comprar, pero… son voluminosos, pesados ​​y de corta duración para la cantidad de vatios-hora que contienen, en comparación incluso con los paquetes de litio más baratos. Cuando se tiene en cuenta una vida útil de 1000 ciclos de un paquete de litio de calidad, es más barato comprar litio, porque un paquete SLA tendría que ser reemplazado varias veces durante esa cantidad de tiempo. Además, durante todo ese tiempo, el paquete de litio sería más ligero y más pequeño.

Con suerte, te he convencido de que pagues un poco más por un paquete de litio que durará muchos años, pero… ¿qué litio?

Todavía es posible comprar un Fosfato de hierro y litio paquete (LiFePO4). Por alguna razón relacionada con la química, tienen un voltaje nominal de 3,2 V por celda (a veces aparece como 3,3 V), por lo que un paquete de LiFePO4 que aparece como un paquete de 48 V generalmente usará 16 celdas en serie (16 X 3,2 V = 51,2 V). Ese no es el voltaje completamente cargado, o el LVC, solo el promedio. Sin embargo, LiFePO4 se está volviendo menos común y las baterías de mejor rendimiento y más asequibles por ahora (y en el futuro cercano) usando NCM y NCA.

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Pilas de litio 18650 con NCM y NCA

Los grandes jugadores en el mercado de las herramientas inalámbricas son Panasonic, Samsung y LG, y… ahí es donde obtienes las celdas de alta corriente que encontrarás dentro de los mejores y más rentables paquetes de baterías para bicicletas eléctricas. Hay varias formas y tamaños de celdas recargables utilizadas en esa industria, pero el formato cilíndrico 18650 (18 mm de diámetro, 65 mm de largo) ahora es con mucho el más popular. Toda la carcasa exterior de metal es el ánodo negativo (debajo de la envoltura de plástico), por lo que son intrínsecamente resistentes, incluso antes de que se configuren dentro de la carcasa de la batería.

Hace dos años escribimos sobre las nuevas químicas NCM y NCA, y el año pasado escribimos sobre celdas de alta corriente con estas químicas. Esta primavera escribimos sobre el nuevo celdas de mayor capacidad. Todo esto significa que estamos viviendo una nueva era emocionante para las bicicletas eléctricas. Ambas químicas tienen un voltaje nominal de 3,7 V por celda. Muchas compañías hacen que sus cargadores usen un protocolo de carga que carga completamente los paquetes a 4,2 V por celda para obtener un poco más de alcance, pero si solo carga los paquetes a 4,1 V por celda (o incluso mejor, 4,05 V por celda)… puede haber un aumento dramático en el recuento del ciclo de vida de los paquetes.

A los efectos de este artículo, recomiendo cargar a 4,1 V por celda, así que… un paquete de baterías de litio de 48 V «supuesto» que usa 13 celdas en serie tendrá un voltaje completamente cargado de 13 X 4.1 V = 53.3 V cuando se llena. Recomiendo un LVC de 3.0V por celda para una vida útil máxima, por lo que un paquete hecho de 13 celdas en serie (13S) tendría un LVC de 39V. Así que… el «paquete de batería de 48V” sería 53,3 V cuando está completamente cargada y 39 V cuando es tan bajo que el controlador corta la batería (13 celdas por los 3,7 V “nominales” por celda = 48,1 V)

13 celdas en serie:

53,3 V completamente cargada (4,1 V por celda)

48,1 V nominales (3,7 V por celda)

39,0 V LVC (3,0 V por celda)

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¿Más voltios, menos amperios?

Hace cinco años, los constructores de kits de bicicletas eléctricas no tenían paquetes de baterías de alta corriente disponibles. La actualización personalizada común fue construir una batería de bricolaje con voltios más altos (que requieren más cadenas de celdas en serie), utilizando celdas extraídas de baterías de herramientas inalámbricas. Pero, incluso para tener la cantidad más básica de rango (de las conexiones en paralelo), estas baterías de bricolaje a menudo eran muy grande.

Con el tiempo, la situación ha mejorado drásticamente. El alto rendimiento aún cuesta más, pero la velocidad y el alcance decentes ahora están disponibles a precios razonables para cualquiera que quiera eso, y…también lo necesita para caber en un cuadro de bicicleta promedio.

Ahora que vivimos en un mundo donde el ebiker promedio puede tener voltios más altos y también amperios más altos en un paquete más adaptable, ¿cuáles son algunas buenas reglas generales para usar al planificar la construcción de una bicicleta eléctrica en kit?

Elevar los voltios en un sistema (sin cambiar el Kv del motor), es la forma común de aumentar ligeramente la velocidad máxima del motor, y también aumentará la potencia (vatios) sin un aumento significativo en el calor del sistema. Esto se debe a que la mayor parte del calor que se genera en el sistema de su bicicleta eléctrica proviene de los amperios. Ha sido una regla general desde hace mucho tiempo que, siempre que sea posible, debe:

“…sube los voltios, baja los amperios…”

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¿Hasta dónde podemos subir los voltios?

Lo primero que debe considerar son las limitaciones de su controlador. Si su controlador no puede manejar altos voltios, entonces tiene que cambiar el controlador, o… arreglárselas con el voltaje máximo de su controlador.

Hemos establecido que los voltios completamente cargados de una batería son más altos que su clasificación «nominal». Las baterías se clasifican así porque…¡eso es lo que los clientes han querido durante años! Si quieres nuestro consejo, esto es lo que el ebiker promedio realmente debería querer:

A) Batería a base de litio, fabricada con química NCM o NCA

B) Su paquete de baterías utiliza celdas cilíndricas 18650 para seguridad, rendimiento y asequibilidad

C) Paquete de carga a 4,1 V por celda para una vida útil máxima (en lugar de 4,15 V o 4,2 V)

Ahora, si cada paso para agregar una cadena en serie a un diseño de paquete es un paso de 4,1 V, y un paquete común de 13S (48,1 V nominales) es de 53,3 V cuando está completamente cargado. Entonces, un paso hacia un paquete 14S sería:

51,8 V nominal (3.7VX 14), y 57,4 V cuando está cargado (4.1VX 14), entonces… para los propósitos de esta conversación, llamemos a un paquete 14S un paquete de 52V.

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Si 14S es bueno, ¿15S es mejor?

Este artículo trata sobre cómo aprovechar al máximo los productos comunes producidos en masa, que le dan al constructor de bicicletas eléctricas la mejor valor por su dinero.

Muchos cargadores 14S están ajustados para cargar a 4,2 V por celda, por lo que un paquete 14S (que ahora llamamos 52 V) tendrá un voltaje completamente cargado de 58,8 V. Usando esto como nuestra guía, un cargador común a 4.2V por celda cargaría un 15S empacar a 63Vy ese es el número mágico para recordar…

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Uso de componentes eficientes en el controlador

Cuanto menor sea el voltaje máximo de los condensadores y FET, cuanto más eficientes son. Ahora, cada vez que escucho la palabra «eficiencia», inmediatamente pienso que la versión un poco más eficiente de un componente me proporcionará una o dos millas adicionales de rango Siempre me inclino por tener una batería más grande de lo que necesito, por lo que un precio más bajo suele influir más en mi compra, en lugar de una eficiencia ligeramente mayor.

Sin embargo, todos deberíamos preocuparnos por la eficiencia, y he aquí por qué: ¡CALOR!

Si tiene un sistema ineficiente (que eligió porque era un poco más barato) y le pone los 1200 vatios de potencia recomendados… algunos de esos vatios se convertirán en calor perdido, en lugar de conducir el volante. Un sistema más eficiente funcionaría más frío y tendría más potencia al volante.

Hay un montón de caro componentes de bicicletas eléctricas que proporcionarán hasta 100 V más 100 A de potencia durante todo el día (¡¡10 000 W!!), pero… ya sabemos que la mayoría de los nuevos ciclistas terminan satisfechos con alrededor de 1200 W (generalmente en sus segundo bicicleta eléctrica). Entonces, ¿cuáles son los componentes producidos en masa más asequibles que proporcionarán eso?

Los condensadores más comunes que se encuentran en los millones de controladores de 36 V y 48 V tendrán un voltaje máximo de 63V. Los controladores absolutamente más baratos tienen un voltaje de sistema fijo (y un LVC fijo), pero los controladores más populares entre los fabricantes de kits tienen características que están un paso adelante y tienen programable capacidades de voltaje. Tú pudo haga un pedido especial de un controlador que tenga condensadores y FET de mayor voltaje, pero… los componentes de mayor voltaje serán menos eficientes, y se calentará más con el mismo flujo de amperaje.

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Voltaje FET y más números…

Un MOSFET es un Semiconductores de óxido de metal (de qué está hecho) Transistor de efecto de campo (Que hace). Es un interruptor de ENCENDIDO/APAGADO que los controladores de bicicletas eléctricas usan para energizar las fases del motor en los momentos precisos necesarios para que el motor funcione. Estos dispositivos son los que hacen fluir los amperios a las bobinas, y son la parte que se calienta.

Si desea un controlador de voltaje ajustable (ya sea que lo programe en su garaje o que el minorista lo programe antes del envío), los FET 4110 son populares para los controladores que se pueden ajustar para funcionar entre 60 V y 100 V (el 4115 funcionará entre 83V a 132V). Para hasta 100V? considere también el CSD1953KCS, el AOT290L o el IRFP4468.

Un FET 3077 auténtico de alta calidad funcionará con voltajes de hasta 73 V, y lo hará de manera más eficiente y más fría que un FET 4110 (que es lo que necesitaría si desea un voltaje del sistema entre 65 V y 100 V). Debido a los picos de voltaje y la ondulación del voltaje, realmente debería tener un margen de seguridad de 8 V en el diseño del sistema, por lo que… un FET 3077 de 73 V máx. no debe alimentarse por encima de 65 V.

Esto plantea una pregunta… ¿No podríamos pedir un controlador con condensadores de mayor voltajey aún usa los FET 3077 de 73 V? (¿para usar eficientemente una batería de 60V en lugar de 52V?) Es posibleya que un cargador de 4,2 V por celda en una batería de 16 S (60 V nominales) se cargaría por completo a 67,2 V (pero recuerde, agregar más cadenas en serie para aumentar el voltaje del paquete hará que el paquete sea más grande).

Los FET de 73 V (nuestro amoroso 3077) estarían bien cuando se usa un paquete de 60 V (67 V recién salido del cargador), pero…no lo recomendamos, y he aquí por qué…

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Voltaje, amperios y seguridad

No importa qué voltaje use en su sistema de bicicleta eléctrica, un paquete de alta corriente que puede producir una gran cantidad de amperios puede causar ¡QUEMADURAS MUY GRAVES!

ebikers llaman a esto KFF (por Dedos fritos de Kentucky), pero… es poco probable que te mate por electrocución. Cuanto más altos sean los amperios, peor será la quemadura (y definitivamente disfrutamos altos amperios por aquí), sin embargo… ¿cuántas voltios ¿Qué se necesita para matar a alguien (cuando se habla de DC)?

Aquí hay una historia sobre un mecánico de automóviles y una batería de 12V / 80A:

“…Un amigo mío (hace muchos años) estaba cambiando la batería de un camión… Cometió dos errores… Primero, se dejó el anillo de matrimonio puesto… Segundo, usó una llave sin aislamiento. Mientras apretaba el terminal vivo de la batería, la llave inglesa entró en contacto con su anillo de bodas… Desafortunadamente, el anillo entró en contacto con la carrocería del camión…

… El anillo de repente se convirtió en extremadamente caliente, y por suerte no se soldó a la llave ni a la carrocería… Quedó con una quemadura severa en forma de anillo en el dedo, y hubo que cortarle el anillo por la hinchazón del dedo…»

OK, eso fue 80A de CC, pero… en baja tensión. La piel del cuerpo humano es un aislante razonablemente efectivo en los voltajes de 48V-63V de los que estamos hablando en este momento, pero… ¿si la piel se quema con amperios altos? el tejido interior conduce muy bien la electricidad.

La CA en el suministro eléctrico de su hogar “alterna” su dirección 60 veces por segundo (60 ciclos), y esto significa que 60 veces por segundo, el voltaje pasa por encima de una lectura de “cero voltios”. DC tiene un flujo constante, y si fluye a través de su mano, puede hacer que los músculos se contraigan y ¡no puedes dejarlo ir! El escenario de pesadilla es si la electricidad fluye de una mano a la otra, que pasa a través de tu corazón, y…¡no puedes dejarlo ir!

Y qué Voltaje en esa situacion es menos ¿letal?

De acuerdo con ISO 60950-1 (descarga eléctrica, 0.2.1, página 23), es seguro tocar 60 VCC en un circuito SELV, y este estándar se usa tanto en EE. UU. como en Europa.

Si pensamos en esto por un momento, podemos construir una situación en la que alguien pueda morir con solo 36V. Pero…digamos por el bien de este argumento que…100V CC absolutamente penetrar la piel humana…con solo tocarlo (24 celdas en serie, 24S, por si tenías curiosidad). Los 58 V de una batería 14S completamente cargada no penetrarán la piel humana seca en circunstancias normales, y si la piel se daña debido a los amperios altos, la cantidad de daño en el tejido interno será el resultado de cuánto tiempo se mantiene el contacto (lo que significa que se producirá daño en el tejido incluso a 36 V si la piel se abre con amperios altos)

Cuanto más se mantenga por debajo de 60 V, más seguro estarás. Sin embargo, los estándares internacionales para el voltaje que penetra la piel son…voltajes superiores a 60V.

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Kits de ciclo Luna y baterías de 52V

No es ningún secreto que ElectricBike.com y luna ciclo llc son empresas hermanas. Si observa su catálogo de piezas que venden, notará que son uno de los pocos minoristas que venden paquetes de baterías de 52 V, así que…sería razonable que cualquier lector se mostrara escéptico sobre un artículo de una «revista de opinión independiente» que de repente comienza a decirles a los clientes que lo que simplemente están vendiendo es lo mejor desde el pan rebanado.

Pero, no estamos escribiendo sobre baterías de 52V porque las estamos vendiendo, Luna está vendiendo baterías de 52V porque de las razones enumeradas aquí…Luna Cycle puede almacenar lo que quiera. ¿Por qué Luna intentaría cambio qué están comprando los clientes, ¿por qué no vender a los clientes lo que ya parecen estar lo suficientemente contentos de comprar? (en realidad, también venden baterías de 48V y 36V)

La gran mayoría de los ebikers son no hot rodders que construyen una bicicleta eléctrica rápida a partir de un kit y luego correo sobre eso La mayoría solo quiere tener un producto confiable que usen de vez en cuando. El gran problema para la mayoría de las personas interesadas en comprar una bicicleta eléctrica es…no hay ningún lugar cerca para hacer una prueba de manejo (a ver que modelo les gusta)

Las bicicletas eléctricas de fábrica llave en mano recientes son maravillosas, pero definitivamente son más costosas que agregar un kit a una bicicleta existente, y muchos ciclistas nuevos llegan a la conclusión de que una equipo es la forma en que quieren ir.

El problema que más hemos escuchado de los nuevos ebikers que compraron un kit es que, tan simples como pueden ser, muchos sintieron que era más difícil de lo necesario tener todo junto y funcionando. Creemos que la capacidad de rendimiento final de un kit es más importante que si se tarda una o dos horas en instalarlo, porque…solo necesita ser instalado una vez. Sin embargo, somos sensibles a las preocupaciones de los nuevos entusiastas que están sentados en la cerca e indecisos sobre si dar el paso o no al ebike.

El Bafang BBS02 es probablemente el más fácil mid drive para instalar, ya que el controlador está integrado dentro de la carcasa del motor. Y… El Golden Motor “Magic Pie” es el más fácil hubmotor trasero para instalar, porque el controlador en él también está integrado en el interior la carcasa del motor. Tener el motor y el controlador juntos no solo facilita la instalación, sino que elimina gran parte del desorden de cableado de la vista, para una apariencia más elegante.

¿Qué tiene esto que ver con las baterías de 52V? Bien…ambos funcionarán con un sistema de batería de 52V, directo de fábrica. Además, si obtiene la cantidad deseada de energía de más voltios, puede usar menos amperios que produzcan calor. Esto significa que cualquiera de estos kits en 52V funcionará más frío en comparación con el uso del mismo poder con un bajo voltaje paquete (que requeriría más amperios para obtener la misma potencia).

Nuestras encuestas de los últimos años han demostrado que la mayoría de los ciclistas nuevos intentan ahorrar todo el dinero posible en su primer kit de bicicleta eléctrica. Pero luego, casi siempre terminan queriendo más poder. Más energía cuesta más dinero, así que… ¿cuánta energía es el «punto óptimo» que logra un equilibrio ampliamente aceptado entre energía y costo? La respuesta es sobre 1200W.

Si hay 1200 watts de potencia ilegal donde vives, entonces… no deberías estar leyendo este artículo (¡niño malo!), pero para aquellos que pueden usar legalmente 1200 W si conduces de manera segura donde vives… puedes obtener eso desde 52 V X 23 A = 1200 W. Ninguno de los kits enumerados aquí debe calentarse lo suficiente como para dañarse si está solo corriendo 23Ay eso significa que estos kits deberían funcionar durante mucho tiempo, brindándole muchos años felices de servicio.

Y, si está de acuerdo con nuestra evaluación de que «la mayoría» de las bicicletas eléctricas estarían bien atendidas con seguridad por un paquete de 52 V, pero… desea más potencia que solo 1200 W, el Bicicleta de hoja El motor de buje trasero de 1500 W está ganando mucha popularidad como un «hot rod» cuando se usa 52 V X 50 A = 2600 W (el nombre que figura en la lista «1500 W» está muy por debajo de la categoría).

Hemos escrito muchos artículos sobre bicicletas eléctricas que usan más de 2600 W, pero cuando comience a planificar una construcción para algo así, ya no utilizará componentes asequibles y eficientes. los gran diversión en ese nivel requiere dinerales. (Solo para que conste sobre cuál es el siguiente paso en el voltaje, Luke/LFP mencionó recientemente que los FET que funcionarán con un máximo de 20S son más eficientes que los FET para voltajes superiores a 20S (20 X 4.1V = 82V cuando está completamente cargado)

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Dónde conseguir packs de baterías de 52V/14S

Con el tiempo, más minoristas comenzarán a vender paquetes de baterías y cargadores 14S como opción. En este momento, hay varios proveedores de paquetes de 52 V, y si se encuentra en los EE. UU. y quiere un proveedor local, el primer lugar para verificar es luna ciclo llc.

Recientemente, en septiembre… fui a la International interbike convención, donde las fábricas muestran sus diseños más nuevos. La bicicleta eléctrica todoterreno alemana de muy alta gama «Spitzing» anunció con orgullo que todas sus baterías nuevas serán 14S, así que… ¿parece que esto se está poniendo de moda?

No hay nada de malo con un sistema de 48 V, o incluso con un sistema de 60 V o 72 V. Los hemos visto todos. Sin embargo, si planea comprar un kit de bicicleta eléctrica durante el próximo año, le recomendamos que considere los beneficios de una batería de 52V.

La mejor de las suertes y viaja seguro.

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Inversores de batería Ebike DC a 120V AC

editar: me topé con una razón más para que me gusten los paquetes de baterías de 48V y 52V. Hay muchos sistemas eléctricos fuera de la red donde una cabina tiene paneles solares para cargar un enorme paquete de baterías. Luego, el voltaje de CC de las baterías se convierte a 120 V CA, para hacer funcionar los componentes domésticos comunes. ¿El voltaje más común de esos paneles solares? 48V. Una mirada rápida a las especificaciones de los inversores que convierten la CC en 120 V CA muestra que el voltaje máximo que puede ingresar al inversor es… 60 V máx.

Esto significa que los paquetes de baterías de bicicletas eléctricas de 48 V y 52 V pueden alimentar un inversor común y asequible durante un corte de energía, pero… una bicicleta eléctrica de 60 V o superior no puede.

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Escrito por Ron/spinningmagnets, noviembre de 2015