Funcionamiento de una bici eléctrica

Una bici de pedaleo asistido funciona como una bici normal… ¡pedaleando! – Aunque existen matices:

Bici dotada de sensor de par: Estas bicicletas eléctricas son capaces de medir la fuerza que se hace en los pedales, y ayudar de forma proporcional. El método ofrece una sensación de “bicicleta normal” agradable y suave. Como inconvenientes, para lograr una asistencia contundente… existen que hacer un esfuerzo contundente, y por último, las reparaciones son costosas y complicadas.

Sensor de movimiento con regulador: Es el método más habitual. Un sensor en los pedales detecta que se pedalea y acciona el controlador. El usuario maneja el nivel de asistencia con un manto regulador (clase acelerador o similar). Algunos sistemas cuentan con un display en el que se puede regular la asistencia en 4 o 6 niveles. Este método es bastante simple, libre de problemas, y facilita un mejor control sobre la asistencia.

Algunos fabricantes ofrecen la posibilidad de suministrar la bici con acelerador independiente del pedaleo (como una moto), para su uso fuera de vías públicas. Esta es una decisión del usuario. El tener un acelerador es una buena solución, ya que facilita las salidas de un cruce, semáforo o subida, y ofrece más control. Esperemos que las futuras legislaciones permitan usar esta modalidad por vías públicas, ya que no aumenta el riesgo en absoluto, y ofrece una óptima experiencia de uso.

Las partes de una bici eléctrica:

Básicamente una bicicleta eléctrica está formada de:

- Parte “ciclo”, esto es, la bici normal.
- Batería: Donde se almacena la energía que va usar la bici.
- Controlador: el “cerebro” del método, envía la poder al motor.
- Motor eléctrico.
- Sensor de pedaleo y regulador de poder, si aplica.

Vamos a centrarnos exclusivamente en los sistemas eléctricos, intentando explicarlo de la forma más fácil posible. Estos componente también se pueden comprar sueltos o en forma de KIT en tiendas de internet especializadas, haciendo fácil transformar nuestra bici actual en una eléctrica, o reparar la que ya tenemos.

Las Baterías

bateria bicicleta eléctrica

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Las baterías de una bici son el “almacén” de energía. Se recargan con un cargador específico, y por lo general se pueden extraer de la bici para mejor comodidad. (ej. se aparca la bici en el garaje y se sube la batería a casa).

Existen varios clases de baterías, bastante distintos entre ellos:

Baterías de Plomo: Las baterías con tecnología gel de plomo son bastante económicas y fiables, pero pesadas. Por este motivo, prácticamente ya no se usan en bicicletas eléctricas, aunque siguen siendo bastante populares en scooter eléctricos, patinetes y similares. También son bastante utilizadas por “manitas” y para experimentos, por su bajo precio y tolerancia a los “errores” ;-). Su duración es de unos dos años o 500 ciclos de recarga.

Baterías de Ni-Mh: Ya no se usan debido a que han quedado eclipsadas por las de Litio. Son más livianas que las de plomo, pero bastante delicadas. Requieren una carga y descarga completa y controlada cada cierto tiempo, y tienen efecto memoria.

Baterías de Litio: Sin duda alguna son las baterías definitivas, ya que son pequeñas y livianas, algo fundamental en una bici. No tienen efecto memoria en absoluto, y son mucho más “ecológicas” que las que contienen plomo o níquel. Dentro del litio, existen variedades.

Litio-ión: Actualmente bastante evolucionadas. Tienen una cantidad de energía considerable por su peso y una vida de unos 1000 ciclos. Los nuevos clases, denominados Lition Ion-Mn son bastante seguras y estables, tanto a las vibraciones como a los impactos, gracias a sus circuitos de seguridad.

Litio-Polímero (LiPo): Litio-Polímero (LiPo): Es la segunda generación de baterías. Están formadas por unas finas láminas. Su principal ventaja frente al litio-ion es son más livianas por capacidad de energía almacenada. Además, aceptan tasas de descargas bastante altas (siempre con un circuito de protección), lo que es útil en una bici eléctrica para momentos de aceleración, subidas, etc. Son bastante utilizadas en electrónica y en aviones de radiocontrol.

El óptima sitio para colocar la batería es en el transportín (rack) de la bici, ya que no afecta a sus dimensiones, y reparte pesos de forma eficiente.

Como notas generales en todas las baterías:

Ninguna tiene efecto memoria, por lo que no existen necesidad de dejarlas descargar completamente. De hecho, es óptima cargarlas después de cada uso y almacenarlas siempre a carga completa. Si se van a dejar sin usar durante un tiempo largo (ej. invierno), es recomendable cargarlas una vez cada dos meses.

Nunca tires las baterías a la basura, son tóxicas. Siempre use los puntos limpios de su ciudad o pueblo. Existen que usar los cargadores específicos, y cargarlas en lugares ventilados. Aunque los cargadores son en su mayoría “inteligentes”, no es recomendable dejarlos en carga más de 8 horas seguidas.

Comprueba el precio de la batería de repuesto antes de comprar tu bici, ya que puede encontrar diferencias de precio enormes. De nuevo, internet es una herramienta bastante útil a la hora de comprar e informarse.

¿Cual es la autonomía de las baterías? – Es una pregunta complicada y depende de muchos factores. La eficiencia de las ruedas, diámetro de las mismas, terreno, peso del ciclista y funcionamiento del método en general. Sin embargo, para bicicletas de gama media-alta y con baterías de litio, se puede generalizar en:

Sistemas de 36 v. 7 amp. = entre 30 y 40 km.
Sistemas de 36 v. 10 amp.= entre 45 y 60 km.

Cuando compramos una bici, tenemos que ver que distancias vamos a recorrer. No tiene sentido comprar una bici de 36v., más cara y pesada, si no vamos a recorrer más de 20 km. al día. Además, las baterías de repuesto también son más caras cuanto más grandes.

El Motor

motor bicicleta eléctrica

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El motor eléctrico de la bicicleta es el encargado de transformar la energía eléctrica en movimiento.

Poder del motor: Aunque puede parecer el dato más vital (como en una moto o coche), en el caso de los motores de bici esta viene dada por el controlador. Casi todos los motores que se comercializan tienen una poder “nominal” de unos 180 watt., y una máxima continuada de entre 240 y 300 watt. Si el controlador lo permite, pueden dar picos de incluso el doble de la poder nominal durante una arrancada, subida, etc. La ley indica que la poder nominal no supere los 250 watt. Por motivos comerciales, los fabricantes siempre hablan de la poder permitida, pero los “picos” suelen ser mayores.

Motores “Brushless” sin escobillas y con escobillas: Esta es otra diferencia, aunque no tan grande como a veces se piensa. Los motores con escobillas tienen estos elementos para alimentar las bobinas. Las escobillas se acaban deteriorando, pero tardan más de 15.000 o 20.000 km. , que es más de lo que durarían el resto de las partes (rodamientos, etc.)

Los motores para bicicletas electricas sin escobillas “brushless” son más modernos  y no tienen piezas de contacto. Son algo más eficientes que los que tienen escobillas (más de un 80% de la energía se transforma en movimiento, frente al 75% de los de escobillas). Como inconveniente, los “brushless” pesan algo más y tienen algo menos de fuerza en las salidas que los dotados con escobillas. La forma de distinguirlos es por el número de cables. Los motores con escobillas sólo usan dos cables, y los “brushless” se conectan con tres u ocho cables.

Realmente el clase de motor no ha de ser un factor que nos preocupe en exceso. Existen motores para bici con escobillas mejores que muchos sin ellas, y viceversa. Es más vital el peso y el rendimiento del conjunto.

motor bicicleta eléctrica

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Clase de transmisión: Este si es un factor decisivo en la construcción de la bici. Existen dos clases.

Motor instalado en el eje pedalier: Son sistemas como el Panasonic o Yamaha PAS de excelente calidad, con bastantes años en el mercado y probada fiabilidad. Lo montan varias marcas de bici. Sus ventajas son que asisten desde el primer momento, y el uso es bastante intuitivo. Además, el motor hace uso de los cambios, ya que actúa en los pedales. Como inconvenientes existen que mencionar que la dificultad mecánica hace difíciles y caras las reparaciones, y que son sistemas pequeños (batería-motor) y las prestaciones son algo justas para terrenos montañosos.

Motor instalado en el buje de la rueda: También llamado motor clase “hub”.Es la forma más común de encontrar el motor. Facilita mucho el montaje, reparación y los costes de fabricación. Además, cuando está montado en la rueda delantera ofrece doble tracción y óptima reparto de pesos delanteros / traseros. Es vital que el peso de los mismos no sea bastante alto. Estos motores permiten que la parte “ciclo” sea lo más standard posible.

El Controlador

En controlador es el encargado de mandar energía al motor. El controlador suele ser específico para cada clase de motor. Existen controladores para motores brushless, como para motores brush, y su arquitectura interna es completamente distinta.

En todos los casos, los controladores alimentan al motor por medio de impulsos eléctricos (de ahí el pitido de alta frecuencia que a veces hacen). La alimentación por pulsos es más eficiente que simplemente dar “más o menos corriente” a un motor.

Suelen ser una cajita, de dimensiones 9 x 6 x 3 cm. De ellos salen cables al motor, a la batería, sensor de pedaleo o acelerador. Los controladores más avanzados, cuentan con sistemas anti-derrape para evitar que la rueda gire bruscamente al avanzar la marcha.

Otros controladores de bici incorporan frenada regenerativa, que aprovecha la inercia al frenar o en las bajadas para cargar las baterías. En el momento que se acciona la maneta del freno, el motor “retiene” con contundencia. Este método es poco usado, ya que es complejo, y parece que es más efectivo dejar la bici “costear” libremente en las bajadas que frenarla. Algunos importadores afirman que las bicicletas recargan en las bajadas. A no ser que realmente se note que el motor “frena” en la bajada, deberemos pensar que se trata más de un deseo comercial que de una realidad.

Sensores de pedaleo y acelerador

Hoy en día, se han convertido en componentes muy estandarizados. Al sensor de pedaleo se le suele llamar PAS. Trabajan por lo general con 5 v. y suelen tener 3 cables (+5, masa y señal). Ambos trabajan con unos sensores clase “hall” que detectan un campo magnético. Al pasar un imán cerca del sensor, este da una señal de salida de entre 0 y 4 voltios por el cable de señal, que el controlador interpreta para dar la poder al motor.

Lo normal es que si la bici está dotada de acelerador, también tenga unas manetas de freno que proporcionen corte del circuito, para evitar que se acelere y se frene a la vez.