Materiales y desarrollo ligero

Materiales y desarrollo ligero de bicicletas eléctricas

El aligeramiento de las bicicletas sigue siendo una tendencia en la industria. Con el avance de la tecnología de impresión 3D y la tecnología aditiva, los materiales de aleación de titanio y los materiales de aleación de magnesio se utilizarán más ampliamente en la reducción del peso de las bicicletas. Los intentos de nuevos materiales se basan principalmente en mejorar el rendimiento.
 
Debido a las ventajas en demanda y precio, la promoción a gran escala de las aleaciones de magnesio aún necesita que baje el precio de las materias primas. Las bicicletas eléctricas tienen un amplio mercado. Las futuras iteraciones de la tecnología de bicicletas se centrarán en el escenario de las bicicletas asistidas eléctricamente, y la demanda de aleaciones de magnesio se reforzará aún más.
Índice

El desarrollo de las bicicletas eléctricas

De hecho, la historia de las bicicletas con asistencia eléctrica se remonta a la década de 1890. En 1895, Ogden Bolton Jr. solicitó una patente para la primera bicicleta a batería con un motor de buje de corriente continua equipado con un conmutador de escobillas de 6 polos en la rueda trasera. Esta e-bike tiene una batería de 10 voltios que puede producir 100 amperios, pero es tan voluminosa que resulta casi imposible conducirla.

A medida que los procesos de batería y motor tomaban forma, nacía la verdadera bicicleta eléctrica asistida. En 1989, Yamaha construyó uno de los primeros prototipos, que tenía un aspecto muy similar al de una e-bike moderna.El desarrollo de las bicicletas eléctricas

En la década de 1990 se desarrollaron sensores de control de potencia y par motor para ciclomotores eléctricos. En 1992, Vector Service Limited lanzó la primera bicicleta de asistencia eléctrica llamada Zike, que incorporaba una batería de níquel-cromo integrada en el cuadro y un motor magnético de 850 gramos. Sin embargo, las ventas fueron muy bajas, por una razón que no está clara, posiblemente debido a los elevados costes de producción.

En 1993, Yamaha inventó el primer sistema de pedaleo asistido. Por su parte, el icono automovilístico estadounidense Lee Iacocca fundó EV Global motors en 1997. EV Global produce una bicicleta de asistencia eléctrica llamada e-bike SX, que fue uno de los primeros conceptos utilizados para promover la asistencia eléctrica. Mientras que las voluminosas bicicletas de asistencia eléctrica de la época utilizaban baterías de plomo-ácido, los modelos más recientes emplean baterías de níquel-hidruro metálico, níquel-cadmio y baterías de iones de litio. La aplicación de baterías de iones de litio es uno de los avances más importantes en la tecnología de las bicicletas eléctricas. La mayor densidad energética mejora enormemente la facilidad de uso.

Análisis del material para bicicletas

  • Armazón de acero
    La estructura de bastidor de acero tiene una gran capacidad de carga y evidentes ventajas de precio, por lo que se sigue utilizando ampliamente en algunos vagones de estación. La gran resistencia y rigidez del bastidor de acero le permite soportar un mayor peso, por lo que es adecuado para viajes de larga distancia y para transportar objetos de gran tamaño. Además, los bastidores de acero son relativamente baratos, lo que los convierte en una opción asequible. Los principales materiales utilizados en el bastidor de acero son el acero al cromo molibdeno 4130 y el acero Reynolds.
  • Aleación de aluminio
    La aleación de aluminio tiene un rendimiento relativamente equilibrado en todos los aspectos y su precio es relativamente bajo, por lo que es muy común en el uso diario. El cuadro de aleación de aluminio tiene buenas propiedades de ligereza, lo que hace que la bicicleta sea más flexible y fácil de maniobrar. Sin embargo, las aleaciones de aluminio tienen una rigidez y resistencia débiles y una vida útil relativamente corta, por lo que pueden no ser adecuadas para su uso en escenarios que requieran una mayor capacidad de carga y durabilidad. Los cuadros de aleación de aluminio utilizan principalmente materiales de aluminio de las series 6000 y 7000.Análisis del material para bicicletas
  • Fibra de carbono

    La fibra de carbono es actualmente el principal material para cuadros de bicicletas de carretera y de montaña de gama alta. Tiene las características de ligereza, buena absorción de impactos y alta resistencia. El diseño ligero del cuadro de fibra de carbono hace que la bicicleta sea más flexible y rápida, por lo que resulta ideal para la competición. Sin embargo, las estructuras de fibra de carbono son propensas a fracturarse cuando se someten a una fuerza lateral, lo que sigue siendo un problema técnico por resolver. El proceso de fabricación de los cuadros de fibra de carbono es muy complejo y su precio es elevado, por lo que se ha convertido en el material preferido para las bicicletas de gama alta.

    Los cuadros actuales de gama alta suelen utilizar materiales como el T700 o el T800 como cuerpo principal del cuadro, mientras que el T1000 se utiliza principalmente para mejorar las partes clave de la rigidez, como el eje de pedalier y las vainas, para obtener los máximos beneficios.

  • Aleación de titanio
    La aleación de titanio es un material ligero, sólo superado por la fibra de carbono, con una excelente resistencia y resistencia a la corrosión entre los materiales, ligeramente inferior a la resistencia del acero. La vida a la fatiga de un cuadro de aleación de titanio es cinco veces superior a la de los cuadros de acero y aluminio ordinarios, lo que significa que la vida útil de la bicicleta se prolongará. El diseño ligero del cuadro de aleación de titanio hace que la bicicleta sea más ligera y flexible, por lo que resulta ideal para los ciclistas que buscan un alto rendimiento. Sin embargo, debido a la complejidad del proceso de fabricación y la tecnología de soldadura, el precio y el coste de los cuadros de aleación de titanio son muy elevados, por lo que los cuadros de aleación de titanio sólo se eligen en el mercado de bicicletas de gama alta.

    En la actualidad existen dos tipos principales de monturas de aleación de titanio, a saber, la aleación de titanio 6-4 y la aleación de titanio 3-2,5.

  • Aleación de magnesio
    Las aleaciones de magnesio ocupan una posición única en el mundo de la bicicleta. Se trata de un material emergente que ha atraído la atención y la exploración humanas desde la década de 1980. Famosos fabricantes de bicicletas como Cannondale y Pinarello también se han sumado al boom de la fabricación de bicicletas de aleación de magnesio. Sin embargo, aunque las bicicletas de prueba de aleación de magnesio producidas por Pinarello y Mérida lograron resultados extraordinarios en el Tour de Francia, no se comercializaron con éxito debido a la dificultad de la tecnología de fabricación y a los problemas de calidad de los productos acabados, lo que provocó el abandono de los cuadros de aleación de magnesio.

    Si comparamos la fibra de carbono, veremos que hay muchos componentes manuales en el proceso de producción de la fibra de carbono y que no es tan adecuada para la producción en serie como la aleación de magnesio. Por lo tanto, cuesta más, lleva más tiempo y tiene mayores requisitos de proceso. Por ello, con el desarrollo de la tecnología de fundición a presión integrada y la tecnología de aleación de magnesio, el mercado ha vuelto a probar las bicicletas de aleación de magnesio.

 

Desarrollo de tecnología de asistencia eléctrica

La tecnología de asistencia eléctrica es la tecnología central de las bicicletas de asistencia eléctrica, que incluye principalmente tres aspectos: motor, batería y sistema de control. El nivel técnico y los indicadores de rendimiento de estos tres aspectos afectan directamente a factores importantes como la autonomía de crucero, la potencia de salida, la inteligencia y el coste de las bicicletas con asistencia eléctrica. En los últimos años, con el avance de la ciencia y la tecnología y la demanda del mercado, la tecnología de asistencia eléctrica ha seguido haciendo avances e innovaciones.

Por lo que respecta a los vehículos completos, los principales actores son la japonesa Yamaha, la estadounidense Trek, la china Giant, etc. Estas empresas son muy competitivas en el diseño, la fabricación y la venta de bicicletas con asistencia eléctrica, y ofrecen una gran variedad de tipos y grados de productos para satisfacer las necesidades de los distintos consumidores.Tecnología de asistencia eléctrica

En cuanto a las baterías, el peso ligero, la alta densidad energética, la larga vida útil y el bajo coste son las principales directrices para el desarrollo del tecnología de baterías. En la actualidad, las baterías de iones de litio representadas por pequeñas baterías de litio ternarias cilíndricas se han convertido en el tipo de batería mayoritario para las bicicletas eléctricas. Tienen las ventajas de ser ligeras, de gran capacidad, de larga vida útil y de gran seguridad.

Según las estadísticas, la producción mundial de baterías de iones de litio alcanzó los 150 millones de kilovatios-hora en 2019, de los cuales alrededor de 10% se utilizaron en el campo de las bicicletas eléctricas asistidas. En el futuro, con la mejora de los materiales y procesos de las baterías de iones de litio, así como el desarrollo y la aplicación de nuevas baterías de litio como baterías de litio de estado sólidoLa resistencia de las bicicletas eléctricas mejorará aún más.

En términos de motores, la alta eficiencia, el bajo nivel de ruido, el pequeño tamaño y la inteligencia son las principales direcciones para el desarrollo de la tecnología de motores. En la actualidad, los motores sin escobillas representados por los motores de corriente continua sin escobillas de imanes permanentes de alta velocidad han ido sustituyendo gradualmente a los motores de corriente continua con escobillas y dentados y se han convertido en el tipo de motor principal para las bicicletas eléctricas asistidas. Tienen un alto rendimiento, un bajo nivel de ruido, un tamaño reducido y una larga vida útil. 

Según las estadísticas, la producción mundial de motores de corriente continua sin escobillas alcanzó los 240 millones de unidades en 2019, de las cuales alrededor de 15% se utilizaron en el campo de las bicicletas eléctricas asistidas. En el futuro, con la optimización del rendimiento de los motores de CC sin escobillas y la promoción y aplicación de nuevos motores sin escobillas, como las máquinas autoalineadoras sin escobillas, la potencia de salida de las bicicletas eléctricas asistidas aumentará aún más.

Panorama del mercado de las bicicletas eléctricas

Una bicicleta eléctrica asistida es un nuevo tipo de transporte que combina un motor, una batería y un sistema de sensores inteligentes. Puede ajustar automáticamente la potencia de salida del motor en función de la fuerza de pedaleo y la velocidad del ciclista, proporcionando así una experiencia de conducción más cómoda y eficiente. Cada vez más consumidores y gobiernos de todo el mundo prefieren las bicicletas con asistencia eléctrica, y su tamaño de mercado y ventas muestran una rápida tendencia de crecimiento.Panorama del mercado de las bicicletas eléctricas

Según los datos, el mercado mundial de bicicletas con asistencia eléctrica alcanzará los US$27,22 mil millones en 2021, un aumento de 13,9% en comparación con 2020. Se espera que para 2029, el tamaño del mercado mundial se acerque a los 225.500 millones de yuanes, con una tasa de crecimiento anual compuesto (TCAC) del 12,2% en los próximos seis años.

Los principales fabricantes del mercado mundial de bicicletas eléctricas son Giant, Accell Group, Pon y Riese & Müller. Estos cuatro grandes fabricantes representan aproximadamente 27% de la cuota de mercado mundial. Las bicicletas eléctricas de paseo son el segmento de producto más importante del mercado mundial de bicicletas con asistencia eléctrica, con aproximadamente 36% de cuota de mercado. En el futuro, con el desarrollo de cambio de batería y la aplicación de modelo de negocio de la estación de intercambio de bateríasEl mercado de las bicicletas eléctricas crecerá en el futuro.

 
Puestos relacionados

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

logotipo tycorun

ENERGÍA TYCORUN

Ofrecemos productos, soluciones y servicios de baterías de iones de litio en toda la cadena de valor de la energía. Apoyamos a nuestros clientes en su camino hacia un futuro más sostenible.

Productos

Entradas recientes

Puestos calientes

Formulario de contacto Demo (#3)
Ir arriba

Solicitar presupuesto

Email:info@takomabattery.com