Самые емкие аккумуляторы для электровелосипеда

Всё об аккумуляторах для электровелосипеда

Аккумуляторные батареи

Выбор аккумуляторной батареи: виды, ёмкость, мощность и другие параметры.

Аккумулятор является одним из ключевых компонентов, чьи характеристики определяют цену электровелосипеда, его эксплуатационные качества и потенциал. Определяясь с конкретной моделью велогибрида или набора для электрификации велосипеда, важно иметь полноценное представление о технической стороне вопроса. Батарея определяет запас хода на одном заряде и максимальную мощность, подаваемую на электромотор. Важным параметром для аккумулятора легкого электротранспорта является вес на единицу ёмкости. Кроме того, имеет значение ресурс батареи, время зарядки и особенности работы при пониженной температуре.

Купить аккумулятор для электровелосипеда

Часто задаваемые вопросы

На сколько хватает батареи?

Количество энергии, запасаемое батареей измеряется в ватт-часах. Данный показатель является основным для любого аккумулятора и говорит о теоретическом пробеге на одном заряде и максимальной выходной мощности. Один Ватт-час составляет 1/1000 кВт/ч, привычной единицы измерения потребленного электричества. Ёмкость батареи в Ватт-часах определяется произведением фактических Ампер-часов и номинального напряжения АКБ ( для батареи 36 В, 10 Ач значение составляет 360 Вт*ч).

Теоретический пробег на заряде определяется делением энергоёмкости на среднее энергопотребление, которое зависит от скорости передвижения. Потребление энергии на скорости 25 км/ч = 10 Вт*ч на км, соответственно батарея на 360 Вт*ч в теории обеспечивает пробег 36 км по прямой, на скорости 25 км/ч.

Фактическая же дальность поездки зависит от многих параметров: вес пилота, скорость поездки, помощь педалями, частота ускорений, рельеф местности, наличие ветра и температура окружающей среды. Другими словами, при равномерном движении по ровной дороге с умеренной скоростью, крутя педали ( идеальные условия) Вы получите один результат, а при поездке по городу с частыми ускорениями, наличием горок и встречном ветре результат может быть совсем другим.

Для типичного серийного электровелосипеда с батареей 36 В, 10 Ач (360 Вт*ч) производители указывают дальность 40 км на одном заряде, что является адекватной оценкой при езде с помощью педаляей со скоростью 25 км/ч.

Как долго заряжается аккумулятор?

Время зарядки батареи зависит от параметров зарядного устройтва. Зарядное устройство мощностью 2 А зарядит батарею ёмкостью 10 А*ч за 6 часов. При этом батарея зарядится до 80% всего за 4 часа. Зарядка аккумулятора до 100% займёт ещё 2 часа, в связи с особенностью режима зарядки постоянным напряжением (CV ) с уменьшением силы тока. Батарею можно использовать, не дожидаясь стопроценоной зарядки. Если для Вас это слишком долго, время зарядки можно уменьшить, докупив более мощное зарядное устройство. Прежде, чем приобретать такое устройство, следует выяснить максимальный зарядный ток способна выдержать ваша батарея. Необходимо проконсультироваться с продавцом.

Как долго прослужит батарея?

Аккумуляторы со временем и в следствии износа теряют определенную часть ёмкости. Износостойкость определяют в количестве циклов заряд-разряд. Как правило, для бытовых литий-ионных аккумуляторов это значение составляет 1000 циклов или 3 года эксплуатации. Это примерно сопоставимо с батареей ноутбука или сотового телефона.

Для свинцовых батарей период составляет 300 циклов. Литий-железо-фосфатные и литий-полимерные аккумуляторы, разработанные для электромобилей, могут служить 2000-3000 циклов.

5 рекомендаций по эксплуатации литиевых аккумуляторов

Выполняя нескольких не сложных действий, можно продлить жизненный цикл вашей литий-ионной батареи.

1. Заряжайтесь регулярно. Возьмите себе за правило заряжать электротранспорт после каждой поездки. У литий-ионных аккумуляторов отсутствует « эффект памяти», поэтому подзарядка батареи даже при уровне заряда 50-70% ей не навредит. Кроме того, при следующем использовании у вас будет 100% заряженный АКБ, что никогда не бывает лишним. Стоит также избегать регулярного глубокого разряда ниже 10-20% ёмкости.

2. Раз в 3 месяца полностью разряжайте АКБ. Специалисты рекомендуют полностью разряжать аккумулятор 4 раза в год, после чего заряжать его до 100% и оставлять на 8-12 часов на зарядке для балансировки.

3. Храните частично заряженными. Оптимальным состоянием для зимнего хранения литий-ионного аккумулятора является уровень заряда от 30-50% при температуре от 0 до 25°C. Если же оставить батарею полностью заряженной, со временем ее емкость может снизится. Важно также избегать хранения в полностью разряженном состоянии, это может нанести батарее большой урон!

4. Заряжайте правильно. Не допустимо заряжать батарею при минусовой температуре. Если Вы катаетесь зимой, оставляйте байк прогреться перед зарядкой, температура аккумулятора должна быть выше 0°C. Используйте только совместимые зарядные устройства для литий-ионных аккумуляторов. Важно чтобы зарядное устройство соответствовало по напряжению и максимальному току зарядки Вашего АКБ. Среди владельнов Tesla также есть мнение, что заряд аккумулятора до 80% вместо 100% несколько продлевает срок его службы.

5. Не допускайте перегрева. Злейшим врагом литий-ионных аккумуляторов является высокая температура. Поэтому не оставляйте технику в непосредственной близости от источников тепла, например электрообогревателей и старайтесь избегать парковки в жару под палящим солнцем. Максимальная температура, при которой допустимо использование литий-ионных аккумуляторов: +50-60°C.

Технические параметры

Напряжение ( вольты)

Современные аккумуляторные батареи состоят из литий-ионных ячеек, соединенных между собой. Каждая ячейка имеет номинальное напряжение 3,7 В. При этом в 100% заряженном состоянии напряжение составляет 4.2 В, а в разряженном от 2.5 до 3 В.

Справедливости ради, стоит упомянуть о свинцоко-кислотных батареях с номиналом 12 В ( дешевле, менее долговечно, сильно тяжелее) и литий-железо-фосфатных элементах с номиналом 3.2 В ( дороже, тяжелее, но долговечнее).

Двигатели, используемые в персональном электротранспорте, рассчитаны на рабочее напряжение 24, 36 или 48-вольт. Для получения соответствующего номинального напряжения, ячейки последовательно соединяют в батарею. Например, 48 В это 13 последовательных литий-ионных элементов (4 свинцовых или 15 lifepo4).

Ёмкость ( ампер-часы)

Аккумулятор, который отдаёт силу тока 1 ампер в течение часа, имеет емкость 1 ампер в час ( Ач, Ah). Большинство батарей электровелосипедов характеризуются емкостью порядка 10 Ач. Предположим, что потребляемая сила тока вашего электротранспорта в среднем 15 Ампер. При оснащении его батареей в 10Ah вы можете ожидать полный разряд АКБ в течение примерно 40 минут.

Размер и стоимость ячейки непосредственно соотносится с ее емкостью, выраженной в ампер-часах. То есть двукратное увеличение показателя ампер-часов будет означать увеличение в два раза размера, веса и стоимости батареи.

Мощность батареи ( ватты)

Еще один термин, с которым вы столкнетесь, это «C rate» или кратность разрядного тока к емкости аккумулятора (1 С, 2С). Мощность, которую способна отдать батарея, определяется умножением значения C на энергоёмкость, т.е. если у вас батарея 360 Вт*ч, 2С, то она способна выдавать мощность не более 720 Вт. Показатель С имеет разные значения для продолжительного и кратковременного тока разряда. Большинство литий-ионных батарей выдаёт 0.5-1С при продолжительном разряде и 2С при пиковой нагрузке. Специальные, высокомощные ячейки способны выдавать 3, 5 и даже 10С. Кроме того, на мощность влияет установленная в батарею BMS. Она может ограничивать максимальную мощность, чтобы не повредить батарею и продлить срок её службы. Батареи на серийных электровелосипедах как правило уже подобраны под установленный мотор.

Вес ( плотность энергии)

Данный показатель напрямую влияет на вес аккумулятора, т.е. насколько тяжелой будет аккумуляторная батарея определенной энергоёмкости. Плотность энергии выражается в соотношении емкости в Ватт-часах на килограмм веса АКБ. Для свинцово-кислотных батарей это значение составляет 20-40 Вт·ч/кг, Lifepo4 = 90-130 Вт·ч/кг, литий-полимер = 130-180 Вт·ч/кг, литий-ион = 180-250 Вт·ч/кг. Располагая этими значениями, вы можете легко прикинуть вес пакета ячеек без необходимости искать данные производителя.

Виды аккумуляторных батарей для электротранспорта

Свинцовые аккумуляторы — наиболее распространенный и дешевый вид батарей. Используются во всех автомобилях, мотоциклах и скутерах. Свинцовый аккумулятор имеет низкую плотность энергии 30-40 Вт⋅ч/кг ( батарея ёмкостью 1 кВт⋅ч будет весить около 30 кг) и непродолжительный срок служби при использовании как основного источника питания (300 циклов заряда). Коротковременно могут выдавать высокий ток, однако при продолжительном разряде под нагрузкой теряют ёмкость. Номинальное напряжение 12 В. Используются в самых дешевых версиях электровелосипедов и электроскутеров, а также в старых моделях электромобилей.

Литий-железо-фосфатные (LiFePO4 ) батареи — это относительно новый вид аккумуляторов ( появился на рынке в 2004 году). Отличается продолжительным сроком служби (2000 -3000 циклов / 80%), стабильно высокими показателями токоотдачи, в том числе при пониженных температурах. Плотность энергии LiFePO4 батареи — 100-130 Вт⋅ч/кг ( батарея ёмкостью 1 кВт⋅ч будет весить 8-10 кг). Требуют особой системы балансировки и защиты ячеек (BMS ). Номинальное напряжение 3.2 В. В электровелосипедах применяются сравнительно редко из-за дорогивизны.

Литий-титанатные (LTO ) аккумуляторы сравнительно недавно появились на рынке. Для них характерны экстремально долгий срок службы (25000 -30000 циклов) и расширенный рабочий температурный диапазон. Имеют очень высокие показатели по токами заряда и разряда — LTO аккумулятор можно зарядить за 10 минут! Плотность энергии сравнительно небольшая — 80-100 Вт⋅ч/кг ( батарея ёмкостью 1 кВт⋅ч будет весить 10-12 кг). Номинальное напряжение 2.4 В. Требуют особой системы балансировки и защиты ячеек (BMS ). В электровелосипедах на данный момент не применяются.

Литий-полимерные (Li -po) и литий-ионные (Li -ion) аккумуляторы можно встретить где угодно: от электродрели до электромобиля. Они широко применяются в портативной электронике: телефонах, планшетах, ноутбуках, фотоаппаратах. Высокомощные литий-полимерные батареи используют на радиоуправляемых моделях ( машинки, вертолеты, коптеры), т.к. они способны выдавать очень большие токи. Литиевые аккумуляторы имеют довольно высокую плотность заряда — 160-240 Вт⋅ч/кг ( батарея ёмкостью 1 кВт⋅ч весит 4-6 кг) и приемлемую стоимость. Требуют особой системы балансировки и защиты ячеек (BMS ). Срок жизни: от 500 до 2000 циклов / 80%. Номинальное напряжение 3.7 В. На данный момент наиболее распространенный тип батарей в электротранспорте.

Источник

Как выбрать АКБ для электровелосипеда? АКБ и что они решают

Аккумуляторная батарея – важный узел электровелосипеда, обеспечивающий автономное питание электрического мотора. От типа АКБ зависит ее вес, циклический ресурс и диапазон рабочих температур. От емкости батареи зависит пробег электровелосипеда на одном заряде, а ее напряжение влияет на скорость и должно совпадать с рабочим напряжением мотора и контроллера. Поэтому АКБ для электрического велосипеда нужно выбирать с учетом желаемой дальности хода и характеристик остальных электрокомпонентов.

Выбор типа аккумуляторов для электровелосипеда

На электровелосипеды устанавливаются аккумуляторные батареи разных типов:

1. Свинцовые (гелевые) – используются редко и только в целях экономии. Они тяжелые, имеют низкую удельную емкость, долго заряжаются и выдерживают не более 200 циклов перезарядки.
2. Литий-ионные (Li-ion) – рекордсмены по удельной емкости, батареи этого типа чаще всего устанавливаются на современные е-байки. Li-ion батареи быстро заряжаются, не имеют большого саморазряда и выраженного эффекта памяти, способны работать в широком температурном диапазоне – от -20 до +50 °С. Их ресурс – около 1000 циклов перезарядки.
3. Литий-железо-фосфатные (LiFePO4) – особая разновидность литий-ионных АКБ. Эти батареи морозоустойчивы, способны эффективно работать даже при -30 °С, имеют малый саморазряд и ресурс свыше 2000 циклов. Они отлично выдерживают пиковые нагрузки и высокие зарядные токи, меньше склонны к деградации, подходят для интенсивной эксплуатации в жестких условиях, отличаются надежностью и долговечностью. Часто такие батареи ставятся на мощные электровелосипеды, развивающие высокие скорости.

Лучшие АКБ для электрических велосипедов и других видов персонального электротранспорта – литиевые, причем их характеристики зависят от химического состава катода в используемых аккумуляторах. В качестве катодного материала может применяться литий-марганцевая шпинель LiMn₂O₄, кобальтат лития LiCoO₂, литий-кобальт-марганцевая шпинель Li(NiCoMn)O₂, литий-железофосфат LiFePO₄.

В таблице представлены параметры литиевых АКБ в зависимости от материала катода:

Критерий сравнения

Источник

Какой аккумулятор лучше выбрать для электровелосипеда?

Статья обновлена: 2020-12-17

Аккумуляторная батарея – важный узел электровелосипеда. От ее характеристик зависит вес байка, комфорт его использования и дальность хода на одном заряде. Так какие они – лучшие аккумуляторы для электровелосипедов, и каким требованиям они должны соответствовать? Прежде всего, для питания электромотора нужна АКБ, способная длительно выдавать большой разрядный ток. Например, мотор-колесо мощностью 1500 Вт и напряжением 60 В при пиковых нагрузках потребляет ток до 40 А.

Поэтому на велосипеды устанавливаются тяговые АКБ, способные стабильно выдавать необходимый ток в течение длительного времени. Стартерные аккумуляторы, используемые для запуска топливного двигателя в автомобилях, для этих целей не подходят. Они рассчитаны только на кратковременную подачу высокого пускового тока, а электромотору нужна постоянная токоотдача от АКБ на протяжении всего движения байка.

Типы АКБ для электровелосипеда

Чтобы определить, какие аккумуляторы для электровелосипеда лучше, рассмотрим распространенные типы АКБ и их особенности.

Свинцово-кислотные – бывают с жидким и гелеобразным электролитом.

Каждый элемент содержит внутри толстые электродные пластины (катод и анод из свинца и его диоксида) и водный раствор серной кислоты в качестве электролита. Ячейки на 2 В соединяются последовательно для получения нужного напряжения.

Возможность использования на морозе.

Низкая удельная емкость.

Большой вес, утяжеляющий конструкцию байка.

Длительный процесс заряда – 8–10 часов.

Скромный циклический ресурс – 150–200 циклов заряд-разряд, у некоторых моделей – до 500.

Чувствительность к глубокому разряду.

У моделей с жидким электролитом – необходимость регулярного обслуживания и выделения специального помещения для зарядки.

Литий-ионные (Li-ion) – современный стандарт для электро велосипедов и остальных видов СИМ.

Собираются из элементов цилиндрической или призматической формы, содержащих анод из пористого углерода и катод из оксида металла (LiCoO₂, LiMn₂O₄ и др.). Снабжаются управляющей электроникой – BMS платой, оберегающей элементы питания от перезарядки, короткого замыкания, перегрева, глубокого разряда и других опасных состояний.

Высокая удельная емкость.

Быстрое восполнение заряда.

Ресурс около 1000 циклов.

Отсутствие выраженного эффекта памяти.

Стабильное напряжение при разряде.

Широкий диапазон рабочих температур – от -20 до +40°С.

Допустимость зарядки только при плюсовых температурах.

При прокалывании и механических повреждениях – риск возгорания.

Подверженность естественному старению – невозвратимому снижению емкости на 10% в год.

Разновидность Li-ion батарей с катодом на основе литий-фосфата железа.

В дополнение к общим преимуществам Li-ion батарей:

Превосходная термическая и химическая стабильность.

Расширение диапазона рабочих температур до границ от -30 до +50°С.

Максимальная безопасность эксплуатации – отсутствие возгорания даже при прокалывании и разгерметизации.

Повышенная устойчивость к перезарядке, КЗ и другим нештатным ситуациям.

Возможность сверхбыстрой подзарядки.

Способность выдерживать пиковые токи разряда до 25С.

Совместимость с мощными электромоторами.

Срок службы свыше 2000 циклов.

Меньшая подверженность старению – всего 1,5% в год.

Меньшее номинальное напряжение ячеек – 3–3,3 В.

При прямом воздействии влаги – уменьшение плотности энергии из-за потери активного лития.

Подвид Li-ion с формулой катода LiNiMnCoO₂.

Сочетание никеля, марганца и кобальта обычно составляет 1:1:1 или 5:2:3.

Рабочее напряжение 3,7 В на ячейку.

Высокая энергоемкость – до до 220 Вт·ч/кг.

Большой ресурс – до 2000 циклов.

Совместимость с мощными электромоторами.

Какой аккумулятор для велосипеда лучше?

При мощности мотора до 750 Вт оптимальным выбором для электровелосипеда станет Li-ion батарея с любым типом химии. Главное – выбрать модель достаточной емкости и высокого качества. При использовании более мощного электромотора лучшим аккумулятором для велосипеда станет LiFePO4 или NMC модель. Характеристики у них схожие, но у NMC батарей выше удельная энергоемкость, а остальные рабочие параметры зависят от сочетания компонентов в составе.

Кроме типа литиевой АКБ, при выборе обязательно учитываются ее номинальное напряжение, емкость, форма и размеры. Последние параметры зависят от места установки АКБ на байке. Можно купить модели, специально разработанные для крепления на багажнике, в треугольнике рамы или на подседельном штыре.

Источник