Facteurs critiques dans la conception des batteries de vélos électriques

Dans un article précédent, nous avons passé en revue les tendances actuelles et à venir en matière de batteries de vélos électriques. Nous allons maintenant nous concentrer sur les facteurs clés à prendre en compte lors de la conception et de la construction d'une batterie de vélo électrique. Alors, pour découvrir les aspects que nous prenons en compte lors de la création d’une batterie de vélo électrique de haute qualité, continuez à lire.

Les cellules Li-ion constituent la base de toute batterie de vélo électrique. Ils se présentent sous différentes formes, tailles, capacités, tensions et taux de décharge. La batterie choisie pour votre batterie de vélo électrique est déterminée par vos exigences et préférences spécifiques, telles que la puissance de sortie, la densité énergétique, la durée de vie, la sécurité et le coût.

Il existe actuellement plusieurs types de cellules Li-ion sur le marché, mais les plus couramment utilisées dans les vélos électriques sont les cellules cylindriques 18650 et 21700, généralement avec la chimie NMC ou NCA. En effet, ces batteries offrent la densité énergétique la plus élevée.

Certains facteurs que nous prenons en compte lors du test et de la sélection des cellules Li-ion sont :

Avec autant de facteurs à prendre en compte, un fabricant de batteries pour vélos électriques ne peut pas simplement se fier aux données des fournisseurs de cellules. Au lieu de cela, ils doivent tester et valider les performances de manière indépendante pour une application donnée. Chez Johnson Matthey Battery Systems, nous disposons d'un programme complexe de tests de cellules, réalisé à la fois dans notre laboratoire interne et dans des laboratoires et universités externes.

Un système de gestion de batterie (BMS) est un dispositif qui surveille et contrôle divers aspects d'une batterie de vélo électrique, tels que la tension, le courant, la température, l'état de charge (SoC), l'état de santé (SoH) et l'équilibrage des cellules.

Un BMS peut protéger la batterie contre la surcharge, la décharge excessive, la surintensité, la surchauffe et les courts-circuits. Il peut également communiquer avec d'autres appareils du vélo électrique, tels que le contrôleur, l'écran ou le chargeur. Il est essentiel de protéger le BMS des dommages et de l'humidité.

Un BMS sur mesure peut présenter de nombreux avantages par rapport à un système générique ou standard, tels que :

Concevoir et construire un BMS personnalisé nécessite des connaissances et des compétences complexes en ingénierie électronique, en programmation et en conception de PCB. Il est donc essentiel de s’associer à un fabricant de batteries expérimenté dans ce domaine.

La conception mécanique d'une batterie de vélo électrique fait référence à la forme, à la taille, à la structure et à la disposition des cellules et autres composants dans un boîtier ou une enceinte. La conception mécanique influence les performances, la sécurité, la durabilité et l’esthétique de la batterie. Certains facteurs à prendre en compte lors de la création d’une conception mécanique optimale comprennent :

Chaque conception de batterie doit être optimisée pour la production en série, un facteur qui doit être pris en compte dès les premières phases du projet. De plus, la production en série de batteries de vélos électriques nécessite des procédures appropriées pour garantir une qualité et une cohérence élevées. Certaines procédures vitales comprennent :

La validation de la conception est le processus permettant de vérifier qu'une conception de batterie de vélo électrique répond à son objectif et à ses exigences. Cela peut être réalisé via divers tests et expériences sur des modèles prototypes ou des échantillons de batterie dans des conditions réalistes.

Les fabricants de batteries expérimentés créent des DVP&R (Design Validation Plan & Report) complexes à suivre à chaque étape du développement du produit. Les résultats des tests sont documentés dans des rapports appropriés.

Certains aspects de la pré-validation initiale peuvent être complétés dès les premières étapes de la conception en effectuant des simulations thermiques et mécaniques. Cela influence certaines décisions de conception, garantissant que le produit final passera la validation et la certification sans problèmes ni exigences de reconception. Cela contribue à une réalisation rapide du projet.

La certification du produit est le processus d'obtention de l'approbation ou de la reconnaissance des autorités ou organisations compétentes, qui permet à la batterie du vélo électrique d'être vendue ou utilisée dans un marché ou une région spécifique. L'obtention de la certification d'un produit implique le respect de certaines normes, réglementations, lois ou directives qui régissent la qualité, la sécurité, les performances ou l'impact environnemental de la batterie.