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Dimensionar a bateria


A capacidade energética de uma bateria é medida em Wats/hora (W/h) e não apenas no seu débito de corrente de amperes/hora (A/h). Uma bateria de 24V com 12A/h tem a mesma capacidade de uma bateria de 48V e 6A/h. Essa capacidade é calculada multiplicando a tensão da bateria pela sua corrente nominal o que corresponde a 288W/h no exemplo anterior. A tensão da bateria está diretamente ligada á velocidade (rpm) e binário (força) do motor devido ao modo de construção do mesmo para determinada tensão. O mesmo motor alimentado a 36V terá o mesmo binário que se for alimentado a 24V, apenas terá menor velocidade com a tensão inferior. O binário mais elevado é obtido aquando o fabrico do motor através do nº de polos do mesmo. Quanto menos polos maior as rpm mas menor será o binário. Por essa razão é que 2 motores iguais com a mesma velocidade sendo um alimentado a 24V e outro a 36V se nota uma maior capacidade de subida no motor alimentado a 36V devido ao superior binário obtido no fabrico para determinadas rpm.

No geral, a melhor opção situa-se na escolha de baterias com 36V de tensão nominal para motores de 250W e 500W e de 48V para motores de 1000W. Pode-se obter um excelente compromisso entre binário e velocidade utilizando baterias de 48V também nos motores de 250W e 500W mas isso reflete-se numa bateria mais dispendiosa e pesada.

Baterias de 24V, embora mais económicas, só deverão ser utilizadas no caso de percursos com pouco nível de inclinação (até 5% apróx.) ou então motores em rodas de tamanho 24" ou inferior e velocidades que não ultrapassem os 20Km/h. Há que ter em conta que mediante a tensão da bateria os componentes do Kit a escolher terão que estar preparados para esse valor e não apenas o motor.

As informações acima dizem respeito à utilização de motores de cubo dos mais usuais e económicos sistemas eléctricos.

Encontramos agora no mercado, e também por nós fornecidos, os sistemas de motor central em que o mesmo é instalado no centro pedaleiro e substitui os originais pratos pedaleiros da bicicleta. Este tipo de sistema tem grandes vantagens em relação ao motor de cubo porque permite com o mesmo motor disponibilizar binário e velocidade conforme seja a relação de mudanças escolhida. Como o mesmo funciona com inferiores rotações também permite aumentar a autonomia sendo um dos melhores sistemas que se pode contemplar ao realizar a conversão de uma bicicleta. A maioria destes funcionam a 36V mas também há a 48V para altas velocidades.

Em termos comparativos podemos adiantar que um sistema central de 250W consegue ter o mesmo desempenho que um motor de cubo de 500W com a vantagem de possuir maior autonomia. Pode até mesmo superar o motor de cubo mais potente se a bicicleta estiver preparada com mudanças derelações altas na traseira, como por exemplo, uma cassete 11-34T

O consumo por Km de uma bicicleta elétrica depende do tipo de motor, do percurso, do peso do conjunto bicicleta/utilizador, nível físico do utilizador, resistência gerada pelo vento, tamanho da roda, entre outros. Esse parâmetro varia entre 4 a 18W/h por Km para motores de 250W. Não é assim possível realizar um cálculo exato da autonomia de uma bateria mas consegue-se obter um valor médio aproximado através de um cálculo realizado em função do consumo por Km de um determinado motor. Este consumo tem como referência o auxilio do utilizador através da pedalada numa bicicleta normal e com um peso total do conjunto de apróx. 100Kg e velocidade ideais para cada tipo de motor. A utilização de apenas o acelerador sem auxiliar com a pedalada, o uso de motores para velocidades superiores a idade da bateria e outros fatores reduzem a autonomia. No caso de utilizar apenas o acelerador sem pedalar reduz a autonomia em apróx. 30%.

A formula é muito simples bastando dividir a capacidade energética (W/h) da bateria pelo consumo por Km do motor em causa que poderá consultar na tabela abaixo. Os valores indicados têm como principio a utilização do sistema na sua assistência máxima pelo que o cálculo realizado nos indicará, apróx., os Km mínimos que poderão ser realizados nas condições anteriormente descritas. Utilizando, por exemplo, um nível de assistência inferior ou pedalando ativamente conseguirá aumentar consideravelmente a autonomia.

Estes valores baseiam-se em dados reias realizados com diversos equipamentos e em várias condições pelo que são o mais aproximados possível á realidade. Estes valores são apenas indicativos e apenas para motores de cubo. Os sistemas de motor central permitem maior autonomia, se utilizados no mesmo regime.

A título de exemplo supomos uma bateria de 36V com 11A/h de capacidade e um motor de 36V 250W. A capacidade energética da bateria será de 36 X 11=396W/h  com o referido motor que consome apróx. 9W/h por Km teremos: 

396/9=44Km

A autonomia mínima da bateria sendo nova e não ultrapassando os 100Kg do conjunto ciclista/bicicleta, com auxilio da pedalada, assistência máxima e com o motor indicado será de apróx. 44Km.

A escolha da capacidade da bateria não tem apenas como dado único o cálculo anteriormente realizado. Há ainda um fator mais importante que não deve ser  esquecido. Mesmo que só vá realizar 10Km há uma capacidade mínima a ter em conta na escolha da bateria de forma a que esta não esteja constantemente no limite e ultrapassando o mesmo o que reduzirá significativamente a sua durabilidade . O valor da mesma nunca deve ser inferior em capacidade a metade do valor da corrente máxima do controlador, isto corresponde a uma taxa máxima de 2C de descarga da bateria. Resumindo, se o controlador do motor do sistema elétrico debitar o máximo de 17A a bateria nunca pode ter uma capacidade inferior a 8,5A/h, ou seja, 9A/h que será a capacidade standard das baterias disponíveis. Este será o valor mínimo da bateria independentemente dos Km a realizar. Bateria de capacidade inferior irá sofre um desgaste prematuro por funcionar acima da capacidade nominal que suporta (2C de taxa de descarga). Como será óbvio se a bateria disponibilizar superior capacidade tanto melhor.

No caso de, por exemplo, os motores de 500W com controladores de 22A que usam baterias de 11A/h na sua alimentação, embora a mesma esteja dentro dos limites, significa que a bateria irá estar sujeita a constantes descargas no seu limite 2C. Será conveniente optar por uma bateria de superior capacidade para que a mesma dure mais tempo e assim rentabilize melhor o investimento. Outra opção, no caso de se pretender baterias muito leves, é a escolha de baterías com células de alta descarga 3C ou 5C fornecidas pela Samsung e Panasonic.


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