Kritische Faktoren beim Design von E-Bike-Batterien

In einem früheren Artikel haben wir die aktuellen und kommenden Trends bei E-Bike-Batterien besprochen. Jetzt konzentrieren wir uns auf die Schlüsselfaktoren, die bei der Entwicklung und dem Bau einer E-Bike-Batterie zu berücksichtigen sind. Um herauszufinden, welche Aspekte wir bei der Entwicklung eines hochwertigen E-Bike-Akkus berücksichtigen, lesen Sie bitte weiter.

Li-Ionen-Zellen sind die Grundlage jedes E-Bike-Akkus. Es gibt sie in verschiedenen Formen, Größen, Kapazitäten, Spannungen und Entladeraten. Welcher Akku für Ihren E-Bike-Akku ausgewählt wird, hängt von Ihren spezifischen Anforderungen und Vorlieben ab, wie z. B. Leistungsabgabe, Energiedichte, Lebensdauer, Sicherheit und Kosten.

Derzeit sind verschiedene Arten von Li-Ionen-Zellen auf dem Markt, aber die am häufigsten in E-Bikes verwendeten sind die zylindrischen Zellen 18650 und 21700, normalerweise mit NMC- oder NCA-Chemie. Denn diese Batterien bieten die höchste Energiedichte.

Einige Faktoren, die wir beim Testen und Auswählen von Li-Ionen-Zellen berücksichtigen, sind:

Da so viele Faktoren zu berücksichtigen sind, kann sich ein Hersteller von E-Bike-Batterien nicht einfach auf die Daten der Zelllieferanten verlassen. Stattdessen sollten sie die Leistung für jede bestimmte Anwendung unabhängig testen und validieren. Bei Johnson Matthey Battery Systems verfügen wir über ein komplexes Zelltestprogramm, das sowohl in unserem hauseigenen Labor als auch in externen Laboren und Universitäten durchgeführt wird.

Ein Batteriemanagementsystem (BMS) ist ein Gerät, das verschiedene Aspekte eines E-Bike-Akkus überwacht und steuert, wie z. B. Spannung, Strom, Temperatur, Ladezustand (SoC), Gesundheitszustand (SoH) und Zellausgleich.

Ein BMS kann die Batterie vor Überladung, Tiefentladung, Überstrom, Übertemperatur und Kurzschlüssen schützen. Es kann auch mit anderen Geräten am E-Bike kommunizieren, wie zum Beispiel dem Controller, dem Display oder dem Ladegerät. Es ist wichtig, das BMS vor Beschädigung und Feuchtigkeit zu schützen.

Ein maßgeschneidertes BMS kann gegenüber einem generischen oder handelsüblichen System viele Vorteile haben, wie zum Beispiel:

Das Entwerfen und Bauen eines kundenspezifischen BMS erfordert komplexe Kenntnisse und Fähigkeiten in den Bereichen Elektroniktechnik, Programmierung und PCB-Design. Daher ist es wichtig, mit einem Batteriehersteller zusammenzuarbeiten, der Erfahrung in diesem Bereich hat.

Das mechanische Design eines E-Bike-Akkus bezieht sich auf die Form, Größe, Struktur und Anordnung der Zellen und anderer Komponenten innerhalb eines Gehäuses oder Gehäuses. Das mechanische Design beeinflusst Leistung, Sicherheit, Haltbarkeit und Ästhetik der Batterie. Zu den Faktoren, die bei der Erstellung eines optimalen mechanischen Designs berücksichtigt werden müssen, gehören:

Jedes Batteriedesign muss für die Serienproduktion optimiert werden, ein Faktor, der bereits in den frühesten Phasen des Projekts berücksichtigt werden sollte. Darüber hinaus erfordert die Massenproduktion von E-Bike-Batterien geeignete Verfahren, um eine hohe Qualität und Konsistenz sicherzustellen. Einige wichtige Verfahren umfassen:

Bei der Designvalidierung wird überprüft, ob das Design eines E-Bike-Akkus seinen beabsichtigten Zweck und seine Anforderungen erfüllt. Dies kann durch verschiedene Tests und Experimente an Prototypmodellen oder Mustern des Batteriepakets unter realistischen Bedingungen erfolgen.

Erfahrene Batteriehersteller erstellen komplexe DVP&R (Design Validation Plan & Report), die in jeder Phase der Produktentwicklung befolgt werden müssen. Die Prüfergebnisse werden in entsprechenden Berichten dokumentiert.

Einige Aspekte der anfänglichen Vorvalidierung können bereits in der frühen Entwurfsphase durch die Durchführung thermischer und mechanischer Simulationen abgeschlossen werden. Dies beeinflusst einige Designentscheidungen und stellt sicher, dass das Endprodukt die Validierung und Zertifizierung ohne Probleme oder Anforderungen für eine Neugestaltung besteht. Dies trägt zu einer schnellen Projektrealisierung bei.

Bei der Produktzertifizierung handelt es sich um den Prozess der Erlangung einer Genehmigung oder Anerkennung durch relevante Behörden oder Organisationen, der den Verkauf oder die Verwendung des E-Bike-Akkus in einem bestimmten Markt oder einer bestimmten Region ermöglicht. Um eine Produktzertifizierung zu erhalten, müssen bestimmte Standards, Vorschriften, Gesetze oder Richtlinien eingehalten werden, die die Qualität, Sicherheit, Leistung oder Umweltauswirkungen der Batterie regeln.

Die Produktzertifizierung kann auch die Prüfung und Inspektion des Produkts durch akkreditierte Drittlabore oder Agenturen umfassen, um seine Konformität und Qualität zu überprüfen.

Die Zertifizierung von E-Bike-Batterien ist ein wichtiger und notwendiger Schritt, und es ist von entscheidender Bedeutung, dass ein Batteriehersteller über die Einrichtungen verfügt, um Tests wie UN 38.3 intern durchzuführen, und dass er Partnerschaften mit externen Zertifizierungsstellen aufgebaut hat, um eine reibungslose Zertifizierung zu gewährleisten Prozess zur CE- und/oder UL-Kennzeichnung. Dies wird dazu beitragen, dass die Batterie ohne unnötige Verzögerungen auf den Markt gebracht werden kann.

E-Bike-Batterien sind komplexe Produkte, die eine sorgfältige Konstruktion und Produktion erfordern, um optimale Leistung, Sicherheit und Haltbarkeit zu gewährleisten. Wenn Sie sich für einen Hersteller entscheiden, der Best Practices befolgt, können Sie sicher sein, dass Ihr E-Bike-Akku Ihren Erwartungen und Anforderungen entspricht und die Zertifizierung problemlos besteht. Der gesamte Prozess sollte reibungslos und pünktlich ablaufen und zur Lieferung eines Produkts höchster Qualität führen.

Johnson Matthey Battery Systems ist weltweit führend in der Entwicklung und Herstellung von Li-Ionen-Batterien für E-Bikes. Von ihrem Standort in Polen aus produzieren sie eine Vielzahl von E-Bike-Batterien sowie Batterien für verschiedene andere Gerätetypen.

Dieser Artikel wird von Johnson Matthey Battery Systems gesponsert.