Hay algunos componentes críticos (batería, motor, controlador, pantalla) que componen una bicicleta eléctrica.Este artículo tiene como objetivo explicar la función de cada componente a quienes recién están aprendiendo sobre bicicletas eléctricas.
La batería
Las baterías de bicicletas eléctricas son el motor de la creciente popularidad de las bicicletas eléctricas y ofrecen a los usuarios un modo de transporte sostenible y eficiente.Estas baterías han evolucionado significativamente desde los primeros días de opciones pesadas y menos eficientes como plomo ácido, níquel cadmio o NiMH.Hoy en día, el mercado está dominado por las baterías de iones de litio, que se han convertido en sinónimo de los sistemas modernos de bicicletas eléctricas debido a su ligereza, alta potencia y confiabilidad.
La evolución de las baterías de bicicletas eléctricas
El viaje desde las voluminosas y pesadas baterías del pasado hasta las elegantes y eficientes unidades de iones de litio de hoy es un testimonio de los avances en la tecnología de baterías.Las baterías de iones de litio han revolucionado la industria de las bicicletas eléctricas al proporcionar una fuente de energía más potente y duradera, hasta 10 veces más ligera que sus homólogas de plomo-ácido.Este salto tecnológico no sólo ha hecho que las bicicletas eléctricas sean más fáciles de usar, sino que también ha ampliado su alcance y vida útil, con baterías de litio de primer nivel que ofrecen más de 5 a 6 años de uso regular si se mantienen adecuadamente.
Elegir la batería adecuada para su bicicleta eléctrica
Al seleccionar una batería para su bicicleta eléctrica, es fundamental tener en cuenta factores como el voltaje, los requisitos de energía y la autonomía.Las baterías de mayor voltaje pueden ofrecer más potencia y velocidad, mejorando la experiencia de conducción.Sin embargo, es importante asegurarse de que el controlador de su bicicleta eléctrica pueda soportar el voltaje para un funcionamiento eficiente.La autonomía es otro aspecto crítico, que normalmente se mide en vatios-hora (Wh).Para calcular el alcance, multiplique los amperios de la batería por su voltaje.Por ejemplo, una batería de 48 V y 15 AH tendría 720 Wh de energía, lo que equivale aproximadamente a 36 millas en condiciones ideales.
La configuración de las celdas dentro de la batería de una bicicleta eléctrica, dispuestas en circuitos en serie y en paralelo, dicta el voltaje y la capacidad generales, medidos en amperios-hora (Ah), del paquete de baterías.Por lo general, las baterías de las bicicletas eléctricas están configuradas para suministrar 36 o 48 voltios, aunque es posible encontrar baterías con voltajes tan bajos como 24 V o tan altos como 72 V.Los sistemas con voltajes más bajos tienden a requerir una corriente más alta, lo que requiere el uso de cables más gruesos y conectores más robustos para manejar el aumento de carga.Por el contrario, los sistemas con voltajes más altos pueden presentar un riesgo de descarga eléctrica si no se manejan adecuadamente.El rango de voltaje de 36-52 V a menudo se considera ideal, ya que equilibra la seguridad contra descargas eléctricas con el beneficio de utilizar cables y conectores de calibre más liviano, razón por la cual es una opción frecuente para las bicicletas eléctricas.
La capacidad de una batería, que indica cuánta carga puede contener, se mide en amperios-hora (Ah) o vatios-hora (Wh).Los vatios-hora se calculan multiplicando los amperios-hora por el voltaje, lo que proporciona una imagen clara del contenido energético total de la batería y, por tanto, de su rango potencial.Las baterías de bicicletas eléctricas suelen ofrecer entre 300 y 800 vatios-hora de energía.
El motor
Las bicicletas eléctricas utilizan un motor para convertir la energía eléctrica almacenada en la batería en energía mecánica, impulsando la bicicleta hacia adelante.Este motor se puede colocar en varios lugares de la bicicleta, siendo el motor de cubo un tipo común.Ubicado dentro del buje de la rueda delantera o trasera, el motor del buje permite una fácil conversión de una bicicleta tradicional simplemente cambiando la rueda por una con un buje motorizado.La mayoría de los motores de bicicletas eléctricas actuales son motores de CC sin escobillas (BLDC) con imanes permanentes, que cuentan con cables trifásicos para el suministro de energía y, a menudo, cinco cables de sensores Hall para ayudar al sistema de control a medir la posición del motor para un funcionamiento suave a bajas velocidades.
Los motores de cubo vienen en dos tipos principales: de engranajes y de transmisión directa.Pueden ser pequeños con un rendimiento modesto o grandes y potentes, según el uso previsto.Por ejemplo, las tareas pesadas como el transporte de carga o la subida de colinas empinadas requieren motores más grandes, mientras que la asistencia ligera en terrenos mayoritariamente planos se puede gestionar con motores más pequeños y compactos.
Cuando se conduce una bicicleta eléctrica más rápido que las RPM máximas del motor, según lo determinado por la combinación de voltaje del motor y la batería, la respuesta del motor diferirá según su tipo.Un motor de engranajes con rueda libre dejará de proporcionar energía, mientras que un motor de transmisión directa puede activar el frenado regenerativo, resistiendo una mayor aceleración y potencialmente recargando la batería.
La diferencia entre motores de buje y motores de montaje central en bicicletas asistidas por energía eléctrica
La diferencia entre los motores de buje y los motores de tracción central en las bicicletas eléctricas radica en su ubicación y características de rendimiento.Los motores de buje están integrados en el buje de la rueda, lo que significa que impulsan directamente la rueda.Son simples, relativamente económicos y silenciosos, con un accionamiento directo que tiene menos piezas móviles, lo que los hace duraderos y requieren menos mantenimiento.Los motores de cubo son adecuados para terrenos planos y desplazamientos regulares.
Los motores de tracción media, por otro lado, están montados en el área de la manivela y el pedal de la bicicleta.Impulsan la cadena de la bicicleta y aprovechan los cambios existentes en la bicicleta, lo que significa que pueden ser más eficientes en una gama más amplia de terrenos, incluidas colinas empinadas.Los sistemas de tracción media ofrecen una mejor distribución del peso y un centro de gravedad más bajo, lo que mejora el manejo de la bicicleta.Generalmente son más caros que los motores de buje y pueden requerir más mantenimiento debido a la tensión adicional sobre la cadena y los engranajes de la bicicleta.
Ambos tipos de motor ofrecen distintos beneficios y la elección entre ellos depende de las necesidades específicas del ciclista y del tipo de terreno por el que se desplazará.
Controlador
El controlador del motor es un componente crucial, aunque a menudo pasado por alto, en la configuración del hardware de una bicicleta eléctrica.Es imposible conectar directamente un motor sin escobillas a una batería sin este dispositivo.El controlador del motor cumple dos funciones esenciales:
1) Transforma el voltaje CC del paquete de baterías en una corriente alterna trifásica, que es necesaria para que los devanados del motor permitan que el motor gire.
2) Regula dinámicamente el voltaje entregado al motor, que puede variar desde 0 V hasta el voltaje total del paquete de baterías.Esta regulación es en respuesta a las entradas del acelerador del usuario, los sensores del pedal y los límites de corriente preestablecidos.
Es particularmente importante comprender esta última función.El controlador del motor puede modular el voltaje que llega al motor a cualquier nivel entre cero y el máximo proporcionado por la batería.Por ejemplo, con una batería de 48 V, es posible que el motor solo reciba de 10 a 12 V a bajas velocidades, alrededor de 25 V a velocidades medias y los 48 V completos a medida que se acerque a la velocidad de crucero máxima de la bicicleta.Conducir al 50% del acelerador con una batería de 48 V significa que el motor recibe 24 V y funciona como lo haría con una batería de 24 V a máxima aceleración.
Esta variación de voltaje, controlada por el controlador del motor, permite ajustar la potencia de salida del motor durante un viaje, lo cual es crucial para administrar un vehículo eléctrico.El controlador funciona esencialmente como un convertidor reductor CC-CC, reduciendo el voltaje al motor mientras aumenta proporcionalmente la corriente.Por ejemplo, pueden fluir 48 V y 10 amperios desde la batería al controlador, que luego convierte y suministra 24 V y 20 amperios al motor.
Los controladores de motor están diseñados con rangos de voltaje y límites de corriente específicos.El límite actual es el amperaje máximo que el controlador consumirá del paquete de baterías.Un controlador de motor más pequeño y de baja corriente puede tener una potencia nominal de 14 amperios, lo que significa que no consumirá más de 14 amperios de la batería.Si el motor intenta consumir más corriente, el controlador reduce automáticamente el voltaje al motor para mantener el consumo de corriente en el límite establecido.El uso de un controlador de bajo amperaje con un motor de cubo grande dará como resultado una menor potencia de salida del motor de la que es capaz de producir.Por el contrario, emparejar un controlador de alto amperaje con un motor pequeño podría provocar sobrecalentamiento, daños o desgaste en los componentes internos del motor.
Mostrar
Los kits de bicicletas eléctricas modernas y las bicicletas eléctricas completas suelen venir equipadas con una computadora con pantalla sofisticada, que ofrece a los ciclistas una vista del tablero del estado de la bicicleta.Esta es una mejora significativa con respecto a los primeros modelos de bicicletas eléctricas, que solo presentaban un indicador de batería LED básico.Sin embargo, a diferencia de las pantallas estandarizadas para computadoras o televisores, estas pantallas de bicicletas eléctricas carecen de uniformidad en diferentes aspectos como la funcionalidad, los buses de comunicación (como I2C, Canbus, LIN, UART, etc.) y los protocolos.Estas pantallas generalmente se combinan con un controlador de motor específico y se desarrollan para un conjunto específico de características del kit; rara vez puede cambiar a una marca diferente de controlador de motor y hacer que funcione con su pantalla, o viceversa, puede encontrar una pantalla alternativa para su controlador específico.
