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31 mar 2020

Construcción de batería para bici 12Ah 52V utilizando carcasa china



Hace poco un conocido me preguntó por la preparación de una batería a partir de una carcasa prefabricada para la ocasión. El problema era que estaba diseñada para colocar un BMS especialmente fabricado para ella, con 6 alojamientos para los MOSFET, en aluminio (foto superior).
Al no disponer de él, tuve que recortar parte del plástico y adaptarlo para un BMS lo más pequeño posible.

Piezas de las que se compone la carcasa prefabricada para 13S:



1 abr 2018

Mejoras en la bici eléctrica: Monitor de batería/velocímetro y cableado


Conversor DC-DC 4,5-42V a 3-35V basado en un LM2596
Aprovechando que el programa de monitorización del BMS por bluetooth ya funciona, he puesto en marcha un viejo móvil de 5" Hyundai Kore que hará las veces de monitor de batería y velocímetro.
En el siguiente vídeo se puede ver su funcionamiento:



28 jun 2017

Últimas mejoras en la bici eléctrica: Nueva batería monitorizada con BMS inteligente por bluetooth


En esta entrada os voy a hablar de la última actualización de nuestra bici eléctrica: Nueva batería de 18Ah y nuevo BMS totalmente programable (Aliexpress):
  • Balanceo de celdas, constante o sólo en la carga, a partir de un voltaje determinado.
  • Voltajes mínimos y máximos, amperaje máximo (hasta 150A) programables.
  • Conexión bluetooth o RS232 para programación/monitorización; la conexión bluetooth permite monitorización en línea vía app Android, con posibilidad de bloqueo de batería anti-cacos, programación "al vuelo", etc
  • Con sensores de temperatura de batería para seguridad/autodesconexión.

Gracias a este nuevo BMS podemos evitar que la batería baje del 10% de carga, cambiando los 2,5V por celda con el que suelen venir prediseñados los BMS, por otro más saludable para la batería como 3,1V con lo que reservamos al menos entre un 5 y un 10% de carga y alargamos su vida útil.
Por otro lado, la batería ahora consta de 9x10s=90 unidades de la excelente pila Li-Mn Sony Konion VTC4 18650, con lo que tenemos 2Ahx9=18Ah de capacidad, más que suficiente para hacer unos 40 kms sin demasiadas cuestas.
Pero mejor que mil palabras, un vídeo en el que os comento por encima los detalles, y a continuación hago una prueba de ascenso para comprobar temperaturas y respuesta del motor y control:

Podemos monitorizar la carga de la bici y amperaje consumido por el módulo bluetooth, aunque la aplicación en este caso es muy inestable y se cuelga cada poco (para cambiar los valores de protección hay que cambiar el idioma del Android a inglés o no funcionará). Irán actualizando la app para corregir estos problemas, supongo.

Esta vez he mejorado la disposición de las celdas en el cuadro de la bici; al cambiarlas a tumbadas, facilita la conexión entre celdas además de evitar cualquier posible cortocircuito por desgaste por vibraciones. Para apoyarlas mejor he imprimido 6 apoyos con forma de media pila 18650 para distribuir mejor el peso también en el centro:



Para darle más potencia, la placa del BMS lleva por detrás más MOSFET; si instaláramos los que faltan podría manejar hasta 150A pico sin calentarse apenas, pero en mi caso no necesito más que 50A así que le he retirado los disipadores de aluminio que lleva a ambos lados y los MOSFET traseros para hacerla más liviana y fina, y poder colocarla sin problemas encima de la batería.



Además es muy conveniente aplicarle una capa de epoxi o silicona transparente en la zona de integrados, para aislar del agua y humedad y poder usarla bajo la lluvia sin miedo.

1 feb 2017

Sobre los controles KELLY para motores sin escobillas


Antes de cambiar al controlador que venía incluído con el kit chino Golden Motor que compré para mi conversión a bici eléctrica, estuve probando con un Kelly KBS48101X de 40A y entre 24-48V, famosos por ser totalmente configurables (te pueden servir desde para una bici, hasta para una silla de ruedas). Lo que más me interesaba y me gustaba del mismo, aparte su completísimo programa de configuración, es que te permite una frenada regenerativa variable según voltaje que le demos en un terminal (podríamos colocar frenos con potenciómetro para ello).
Además el soporte que tienen es magnífico, contestan rápido a los correos resolviendo cualquier duda; yo tuve un problema conexionando los HALL y quedé muy contento.
Al final lo vendí porque no funcionaría en caso de que los sensores HALL en el motor fallaran (cosa que el de Golden Motor sí, además de su velocidad crucero configurable), pero pongo los detalles por si a alguno le sirven.

9 ene 2017

Avisador inteligente de necesidad de recarga de batería para la bici eléctrica con alarma antirrobo 2/2


Como comentamos en la anterior entrada, mis objetivos al poner un microcontrolador programado con Arduino en la bici eléctrica eran los siguientes:
  • Con un LED RGB mostrar la carga/situación de la batería monitorizando una de las celdas (la más débil si es posible) el voltaje de la batería, para evitar sorpresas de no tener carga suficiente para el viaje del día siguiente, indicando en naranja cuando sea necesario recarga (entre el 20 y 40%).
  • Con un acelerómetro y un altavoz piezoeléctrico potente (y un mosfet para activarlo) podemos añadir una alarma anti-robo, sólo desarmable por un botón escondido de la vista, lo que es muy práctico contra amigos de lo ajeno.
  • E incluso (esto de momento pendiente), añadir luz de freno automática mediante el acelerómetro (que cambie de baja intensidad a intensidad mayor cuando el acelerómetro perciba una deceleración en el eje de la marcha), poder guardar estadísticas de uso (número de recargas, tiempo de uso, o añadir pequeña pantalla OLED para mostrar consumo instantáneo en Ah con un sensor Hall (como el Allegro ACS75x, etc), carga de batería, etc.
Así que estas navidades he podido ponerme manos a la obra, y con el banco de pruebas he testeado posibilidades hasta obtener algo funcional:


29 dic 2016

Ampliando la duración de la batería de la bici: Añadiendo dos celdas en el portaequipajes


La batería de mi bici constaba de 8 celdas en serie de 6 baterías LiFePo4 A123 en paralelo cada una, y me dí cuenta que podía tener algo más de velocidad punta y autonomía añadiendo dos celdas con las baterías LiFePo4 A123 que me sobraron y cambiando el BMS al que encontré de 10S y 60A (mucho mejor que el anterior de sólo 15Ah):

BMS/Control de carga de la batería LiFePo4 para 10 celdas y 60A máximo.
NOTA IMPORTANTE: Ampliar el número de celdas de una batería existente sólo se puede hacer si las celdas que añadimos son del mismo tipo de baterías, capacidad y estado de las mismas, es decir, si pueden dar el mismo amperaje sin dañarse, y durante el mismo tiempo. En caso contrario, se nos desbalancearán rápidamente y necesitaremos un BMS muy bueno para corregir las diferencias (y con probabilidad unas celdas se dañarán mucho antes que las otras). Se pueden mezclar baterías pero siempre que la capacidad por celda sea la misma, y que su rendimiento, con los amperios que demandemos, sea el mismo que el de las otras celdas. 
No me cansaré de repetir de que si montáis vosotros mismos una batería de Iones de Litio, que pongáis BMS, pues éste corta el paso de la corriente tanto en la sobrecarga como en la sobredescarga en cualquiera de las celdas, protegiéndolas.
Actualización 7/02/17: He podido comprobar que el balanceo se realiza de forma independiente cada 5 celdas, si os fijáis en el circuito, esto es así porque el control lo realizan de forma separada dos microprocesadores. Puede servir si las baterías son nuevas y no hay mucha diferencia entre celdas, pero es otro ejemplo de falsas especificaciones por parte del fabricante chino, que dará lugar, con el tiempo y las recargas, a que 5 baterías de un lado tengan diferente voltaje con las otras 5, y que si no se rectifica con un balanceo real cada X recargas, producirá a la larga un contraproducente desbalanceo (menor capacidad y duración). He pedido otro que realmente balancee, y además con cortes sobrecarga/descarga programables. Lo barato... sale caro.

Por otro lado, al aumentar sólo en 6V la carga máxima, puedo seguir utilizando la configuración del control del motor para 24V (al tener corte automático en caso de que baje demasiado el voltaje el propio BAC-281P, nos cortaría prematuramente la alimentación si usamos una batería de 33V con una configuración de 36V).

Características del BMS 10S LifePo4 60A con balanceo en carga ref. BMS-10SQZ6060LF375:


Datos importantes:
  • Para 10 Celdas LiFe de 3,6V, 36V total.
  • Pico de corriente máxima: 90A
  • Corriente constante aprox. sin disipador: 30A
  • Consumo en espera: 0,1 mAh (100 microAmperios/hora).
  • Para que el balanceo sea efectivo con sólo 70mAh de balanceo por celda, la carga debe ser lo más lenta posible (en función de la diferencia de carga de celdas), recomendada <500mAh.
Como pude comprobar, cabían las 12 en una vieja carcasa de disco duro estropeada de aluminio. 

5 oct 2016

Avisador inteligente de necesidad de recarga de batería para la bici eléctrica basado en ATtiny85 1/2



Ya es la segunda vez que me pasa; cojo la bici, y tras el viaje al trabajo, me deja tirado por batería descargada en mitad de la cuesta... con la molestia de tener que subir sus 30 kgs. por pendientes del 14% (y el perjuicio que le produce a la batería descargarse totalmente, por suerte son LiFePo que soportan bastante bien ésto).

No tengo indicador de carga (la maneta que me suministraron es para 48V) para calcular si tiene suficiente energía para los 4 km que tengo que hacer, y además las LiFePo4 tienen una variación muy pequeña de voltaje entre el 20% y el 80% de capacidad (entre 3,15V y 3,35V), con lo que es fácil descuidarse. Y ponerla a cargar todos los días no es algo práctico ni lo mejor para la batería (lo ideal sería recargarla cuando le quede el 20% para maximizar su vida útil). Y los indicadores de carga de batería me parecen demasiado "tragones" de energía. Así que...

A cada necesidad... una solución

29 feb 2016

Preparando nueva batería para la bici utilizando la tecnología LiFePo4; segura, potente y duradera


En esta entrada veremos cómo construir una batería LiFePo4 a medida para nuestra bici, más adecuada que la anterior de LiCo para cuestas pronunciadas (sí, otra entrada sobre baterías, ya siento rayaros tanto con el tema ;)

Actualmente la mejor tecnología en baterías disponible para una bici eléctrica off-road es la LiFePo4 (litio-ferrofosfato), porque, a pesar de tener un 30% menos de densidad de energía que las LiCoO
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, y ser más caras, sus ventajas en cuanto a potencia, seguridad y durabilidad lo contrarrestan con creces:
  • Potencia: Las LiCoO2 sólo dan 1C; es decir, unos 2 A para una 18650, en cambio el modelo ANR26650M1A de litio-ferrofosfato de la marca A123 entregan 50A sin despeinarse.
  • Son de las más seguras de litio; soportan ser maltratadas, sobrecargadas sin arder en llamas, muy importante si la bici la cargamos por la noche en casa.
  • Aunque en principio presentan menos capacidad (por lo que pueden parecer más caras), a la larga mantienen su capacidad mucho más tiempo, por lo que en 500 recargas o menos, su capacidad supera a las baterías de Litio-cobalto.
  • Mientras que las de Litio la durabilidad media es de 800 recargas completas, las de litio-ferrofosfato pueden conservar hasta un 80% de su capacidad tras 2000 recargas (o más dependiendo de la marca de la batería).
  • Con esta batería podremos recuperar toda la energía de las frenadas, sin necesidad de "apaños" para eliminar parte en forma de calor, por lo que obtenemos mayor autonomía.


Ya veis que cuando el peso no es problema, sólo por la ventaja de durabilidad ya son más convenientes que las de LiCoO2. En caso de que no necesitemos potencia, y la autonomía/peso sean importantes, por ser una bici de paseo como las que han instalado los ayuntamientos, y con 10 o 20A nos lleguen, las LiCoO2 nos valen perfectamente. Otra opción similar es la química LiMnO2 (Litio-Dióxido de Manganeso) que permite hasta una descarga de 20C sin perder capacidad, como las IMR VTC4 de Sony; pero duran sólo unos 500 ciclos.
ATENCIÓN: Hay gente que monta baterías LiPo, que aunque tienen potencia a raudales, son las más peligrosas y sólo aceptan 500 recargas.

27 ene 2016

Construir una batería de 25V alta potencia LiFEPo4 para un patinete

Batería 28V 2,1Ah LiFePo4 ANR26650M1A
Un amigo se encontró un patinete eléctrico en la basura; tenía la batería de 24V de plomo estropeada y el relé de contacto quemado, así que me pidió una buena batería de litio para ponerle.
El motor consume 6A por lo que hacía falta una batería potente; la única opción es ir a una LiPo 6S

pero me pilló construyendo mi nueva batería para la bici, así que aproveché que me sobran pilas 26650 LiFePo4 de las mejores, del fabricante A123, para utilizar estas seguras y duraderas baterías que prácticamente ni necesitan circuito balanceador (por su baja resistencia interna se balancean solas en gran medida).



10 jul 2015

DIY Convierte tu bici en eléctrica tú mismo - Paso 5/5: Ultimando detalles: Frenado activo, Control de carga y legalidad

Este cable enrollado es mi freno ;)
Tras unos meses de uso de la bici motorizada a batería, os comentaré qué tal va. Por un lado sube bien las cuestas, y es una gozadapero las bajadas es otra cosa; en mi barrio tenemos pendientes de entre un 10 y un 14% de caída, y no frena suficientemente rápido.

Me he encontrado que su peso (alrededor de 30 kg) es un hándicap importante, y aunque el poner muchas baterías en cada celda aumenta la vida de las li-ion y su autonomía, a la hora de trasladarla (imposible subirla todos los días a un piso), o frenar, los frenos se resienten mucho (sobre todo a bajas velocidades cuando el freno-motor apenas actúa).

Por otro lado, podríamos usar el freno motor a tope y derivar esa energía a la batería, pero no se puede elevar demasiado la regeneración (el freno motor); por encima de 15 amperios (1,5C) las baterías sufren mucho por excesiva corriente (aunque no subamos de 4,2V por celda), degradándose mucho su vida útil, además el control Golden Motor es progresivo, en vez de proporcional (recupera y frena más cuanto mayor es la velocidad), por lo que nos podemos encontrar enviando unos dañinos 40A a las baterías si la cuesta es pronunciada y vamos rápido.
Otra opción es poner baterías de LiFePo4, mucho más potentes, pero de menos capacidad energética por kg, además de que su precio se dispara. Las A123 por ejemplo aceptan por cada una del tipo 26650 hasta 10A de recarga en contínua. Esta queda descartada de momento por precio y autonomía (aunque a la larga salen igual de rentables al admitir el doble de recargas).
Tras investigar, me encontré un interesante tema abierto sobre usar una resistencia como potente freno motor (qué gran pozo de sabiduría sobre bicis eléctricas es Endless Sphere), y la verdad es que funciona de maravilla:

Ejemplo de resistencia en una bici de un amigo de Endless

28 nov 2014

DIY Convierte tu bici en eléctrica tú mismo - Paso 4/5: Colocando las baterías y configurando el controlador


En un principio había probado a colocar el controlador Kelly KBS48101X,40A,24-48V (cuyo funcionamiento explicaré en otra entrada) por sus múltiples opciones de configuración, sobre todo la posibilidad de frenada regenerativa regulable con potenciómetro o voltaje. Hay decenas de controladores económicos en aliexpress pero no de la calidad de los Kelly, que viene con cable de conexión al ordenador (puerto COM) incluído, instrucciones y software descargable gratis, con múltiples parámetros y configuraciones, y buen soporte técnico, pero dado que todavía no he conseguido aplicar el frenado regenerativo variable, y no funciona en el caso de fallo de los sensores hall, y sobre todo porque de principio no me funcionó correctamente (cableado de sensores hall mal indicado), nótese el ruído que mete en la primera prueba el motor, con los sensores hall invertidos, perdiendo el 50% de su potencia:


El motor vibraba, se recalentaba, al igual que el controlador. Tras consultar con el servicio técnico de Kelly (muy rápidos y amables, me indicaron el problema rápidamente), no quise perder el tiempo con él, al examinar el que venía con el kit, me percaté de sus ventajas; después de todo GoldenMotor lo tendrá más que probado con este motor y funcionará a las mil maravillas.
Comparándolos, las únicas diferencias que hacen del BAC-028X más ventajoso para mi bici eléctrica eran las siguientes:
  • Funciona tanto en modo sensor como sin ellos (muy útil si con el tiempo falla algún hall).
  • Control de velocidad de crucero de lo que adolece el Kelly (además los botones de las manetas aprovechan todas sus funciones); muy útil en largas distancias.
  • Fácil de configurar, conexión USB (el kelly requiere una conexión a puerto COM que los ordenadores modernos no traen, por lo que hay que buscar un adaptador o viejo ordenador).
  • Posibilidad de PAS (sensor de pedaleo; sin pedalear no se activa el motor), obligatorio legalmente.
Fué conexionarlo, y todo funcionó de maravilla; motor a plena potencia, silencioso, apenas se calentaba, etc.

4 nov 2014

Evitando los pinchazos en la bici: Bandas de piel Fundax


Estuve analizando cómo proteger mi bici eléctrica de los pinchazos (de vez en cuando me gusta ir por monte, y la propia calle suele tener cristales y otros elementos afilados), ya que con el motor, es más complicado reparar, y ahora es más fácil hacerme rutas de 100 kms con la ayuda extra del motor.

Lo primero, tener unas buenas cubiertas es fundamental. Yo tengo puestas unas mixtas de Bontrager, y al ser "eco" de baja resistencia a la rodadura, no se "clavan" subiendo cuestas como las habituales de tacos, y puedo usarlas también en terrenos algo resbaladizos como hierba o tierra sin problema. Su altura de taco me da una protección extra a los pinchazos, pero me temo que cuando las desgaste un poco, los pequeños pinchazos por los que habitualmente he tenido que repararlas (en lo que ya me considero un experto), empezarán a aparecer.

Para evitar esto estuve investigando, y aunque un conocido me recomendó una espuma con la que se hincha la cámara para prevenir pinchazos, que lo que hace es rellenar los agujeros, autovulcanizándose con el aire, no me convencía para nada, porque añaden peso al ir secándose cada pocos meses (cada vez que tenemos que rellenar las ruedas de aire), además no es efectivo ante agujeros de más de 3 mm y parece que dañan la goma de la cámara.

La opción del tubeless es cara, así que tras mirar las opciones en internet en cuanto a bandas protectoras que se interponen entre la cámara y la cubierta, al final me he decantado por las de piel de Fundax al igual que Javier, quien llegó a las mismas conclusiones según su blog (de recomendada lectura pues muestra todas las opciones), pues son las que parecen ir mejor, sin añadir demasiado peso, muy longevas y que no dañan la cámara con el roce y el uso como pasa con las de plástico.

28 oct 2014

DIY Convierte tu bici en eléctrica tú mismo - Paso 3/5: Preparando el cuadro para alojar baterías y controlador

Cuadro preparado para alojar las baterías que nos impulsarán
Si no quieres complicaciones, siempre se puede poner un portaequipajes trasero en la bici, y colocar ahí la batería. Pero yo me he decantado por colocarlas en el cuadro, que, aunque lleva más trabajo, tiene una serie de ventajas:
  1. El peso estará mejor repartido, facilitando las frenadas y aceleraciones. En la rueda trasera ya tenemos unos 6 kg. con el motor, si colocamos también la batería, será más difícil de transportar y más fácil de que nos puedan robar la parte más costosa de la bici eléctrica.
  2. En el cuadro podemos colocar la batería con el formato que queramos, aprovechando un espacio desaprovechado de otra forma, y que nos permite refrigerar mejor el controlador si utilizamos un lateral de chapa de aluminio. Quedará mejor sujeta y la bici más estilizada.
  3. Buen espacio y fijación. El cuadro nos permite fijarlas muy bien, para que no "salten" con cada bache. Además, al utilizar baterías Li-ion normales, con 1C de carga/descarga, tenemos que emplear más unidades por celda para tener potencia suficiente en caso de querer superar cuestas de más del 10% sin demasiada ayuda por nuestra parte; utilizando 9 pilas 18650 x 10 celdas obtenemos una batería de 36V y 20Ah de capacidad, suficiente para hacer 50 kms sin problemas (ayudando nosotros). Una batería de ese tamaño detrás no quedaría muy estético ni pasaría desapercibida.
  4. Y estéticamente, ¡"mola" mucho! Podemos ponerle pegatinas, dibujos, etc
Mientras Jack, de cuyos tutoriales he aprendido mucho, utilizó la madera para prepararlo:


Yo he preferido el aluminio, por aguantar muy bien las inclemencias del tiempo, fácil de montar, ligero, flexible y resistente.
Mi bici BH Jumper, como comenté en anteriores entradas, tiene un cuadro de aleación de aluminio peculiar, que lo hace más resistente a los saltos, con su forma de rombo. Después de imaginar las diferentes configuraciones, compré unos angulares de 45x23mm y 2 mts de largo, remachados en lo que iría a ser la base de apoyo de las celdas de la batería, colocadas en diagonal.
IMPORTANTE: La anchura del espacio en el cuadro debe ir en consonancia con la anchura de las baterías que queremos alojar; en mi caso 6 cms. aproximadamente.
Como las baterías irán en diagonal, debemos formar un ángulo en la parte inferior, donde no llegará el perfil:

Sujetando un lateral de la base con un sargento, perforamos con broca y remachamos

12 sept 2014

DIY Convierte tu bici en eléctrica tú mismo - Paso 2/5: Monta el motor y freno de disco en la bici

2: Colocando el motor en la bici
En esta entrada os explicaré cómo he colocado la llanta con el motor del kit en la bici, pero antes de entrar en los detalles del montaje, vamos a ampliar la información de la primera entrada sobre los motores que podemos usar para nuestra bici.
En teoría se podría usar cualquier tipo de motor entre 150 y 1000W (o más, pero poner de más me parece innecesario y peligroso), con o sin escobillas, etc, pero si pensamos usar mucho la bici, es mejor gastarse algo más en un buen motor de corriente contínua sin escobillas (BrushLessDirectCurrent BLDC) que nos durará tanto como la propia bici (mientras no lo quememos por sobrecalentamiento), ya que la única parte mecánica, los rodamientos, duran casi toda la vida y pueden cambiarse si fuera necesario.
Los motores de escobillas tienen la ventaja de ser más sencillos de manejar (no requieren de un controlador electrónico), sin embargo requieren de mayor mantenimiento al traer piezas que se desgastan (escobillas, y engranajes si tienen).
Curva de eficiencia del motor utilizado; sube dramáticamente a partir de 400 RPM y a partir de ahí se mantiene
Entre los BLDC tenemos pequeños motores de 250/380W con engranajes para aumentar el par, sus engranajes suelen ser de nylon y tras unos pocos miles de km. suelen fallar (aunque se pueden conseguir repuestos de metal). Éstos motores son los recomendados para gente que usa la bici para paseos, y para tener una ayuda con las pequeñas cuestas; son pequeños y económicos.
Golden Motor y otras marcas tienen disponibles motores sin escobillas ni engranajes desde 250W y 2,5 kg. de peso el motor delantero; siempre es preferible en una bici un motor BLDC directo sin engranajes ni escobillas por las siguientes razones:
  • Son los más eficientes (hasta el 97% de eficiencia).
  • Muy buena relación potencia/peso.
  • Muy bajo mantenimiento.
  • Alta aceleración (no hay nada mecánico que lo limite; el límite suele ser electrónico).
  • Velocidad controlable con precisión.
  • Bajo ruido en funcionamiento (tan sólo un suave rrrr a bajas revoluciones).

26 ago 2014

DIY Convierte tu bici en eléctrica tú mismo en 5 pasos - Paso 1: Construye la batería a partir de otras recicladas

Bici modificada con Prokit 901 de hasta 500W; una verdadera gozada subir las cuestas con ella
Hace tiempo que tenía en mente modificar mi bici para hacerla eléctrica; cada vez me cuesta más subir la pendiente con tramos del 14% hasta mi casa, y llegar sudando a mares en verano no es muy cómodo que digamos.
En las próximas 5 entradas os contaré los detalles de cómo he adaptado la mía por 500€ (si la quieres sin complicaciones, las tienes desde 1.100€):

1: Veremos cómo preparar la batería con pilas Li-ion 18650 usadas

2: Colocando el motor en la bici

3: Preparando el alojamiento para las baterías en el cuadro