Аккумулятор для электровелосипеда своими руками. Аккумулятор электровелосипеда


Выбор аккумулятора для электровелосипеда - Eltreco

Аккумулятор велогибрида, как впрочем и любого другого транспорта на электрической тяге, является одним из ключевых компонентов, чьи характеристики определяют цену готового электровелосипеда или стоимость затрат по электрификации имеющегося транспортного средства, его эксплуатационные качества и потенциал. Определяясь с конкретной моделью велогибрида, набора для электрификации или создавая собственный проект, важно иметь полноценное представление о технической стороне вопроса, тем более что эти знания помогут сделать правильный выбор с учетом перспективы модернизации вашего персонального электротранспорта.

Характеристики батареи и терминология

Напряжение

Аккумуляторные батареи состоят или собираются из отдельных ячеек, соединенных между собой. Каждая ячейка имеет более или менее постоянную зависимость напряжения от его химии. Для никель-кадмиевых (никель-металлогидридных) элементов вольтаж ячейки равен примерно 1,2V, у свинцово-кислотной батареи – 2,0V, для литиевых элементов напряжение составляет порядка 3,7V. Серийные hub-моторы и электродвигатели электровелосипедов и скутеров на электротяге рассчитаны на работу от 24, 36 или 48-вольтных батарей, поэтому определенное количество элементов должно быть последовательно соединено в «батарейный пакет», который обеспечит желаемое напряжение сети. Пакет номиналом в 36V может быть собран из 10 литиевых элементов, 18 ячеек свинцово-кислотной АКБ или 30 элементов NiMH.

Ампер-часы

В процессе потребления тока от аккумулятора, номинальное напряжение будет очень медленно снижаться до тех пор, пока ячейки не отдадут весь заряд, после чего напряжение на клеммах батареи резко упадет. Теоретически, аккумулятор, который может отдавать 1 ампер в течение 1 часа, имеет емкость 1Ah. На практике же производители рассчитывают емкость АКБ, беря за основу 20-часовой цикл разряда до минимального напряжения. Большинство батарей электровелосипедов характеризуются емкостью порядка 10Ah. Предположим, что электрохозяйство вашего велогибрида потребляет в среднем 15 Ампер тока – при оснащении его батареей в 10Ah вы можете ожидать полный разряд АКБ в течение примерно 40 минут.

В общем и целом, размер и стоимость ячейки соотносится непосредственно с ее емкостью, выраженной в ампер-часах. То есть двукратное увеличение показателя ампер-часов будет означать увеличение в два раза размера, веса и стоимости. На практике это соотношение немного колеблется из-за различной плотности упаковки элементов и масштабов производства. Например, знакомый многим типоразмер «AA» NiMH ячейки имеет емкость около 2 Ah, ячейка типа «C» – 4Ah, емкость ячейки «D» составит около 8Ah, крупные элементы «F» характеризуются емкостью в 12-13 Ah.

Ватт-часы

Характеристика емкости аккумуляторной батареи, выраженная в Ватт-часах, имеет большее практическое значение, поскольку дает представление о количестве запасенной электроэнергии. Один Ватт-час составляет одну тысячную кВт/ч, привычной нам бытовой единицы измерения потребленного электричества. Для того чтобы сделать вещи более знакомыми, количество хранящихся в аккумуляторной батарее Ватт-часов принято определять произведением фактических Ампер-часов и номинального вольтажа АКБ.

Поэтому аккумулятору на номинальное напряжение, скажем, 48V необходимо меньшее количество Ампер-часов (4Ah), чтобы обеспечить запас энергии в 192Wh равноценный запасу 24-вольтного аккумулятора емкостью 8Ah. При условии, что обе батареи имеют одинаковую химию, вы вполне можете ожидать, что они будут весить примерно одинаково, стоить столько же, и обеспечивать такую же производительность на надлежащим образом спроектированных велогибридах (то есть рассчитанных на 24V и 48V соответственно).

Емкость в 192Wh – самая небольшая для АКБ, используемых на электровелосипедах. Многие модели велогибридов промышленного производства отличаются аккумулятором с подобными характеристиками, поскольку такая АКБ удешевляет стоимость электровелосипеда. Для людей, которые хотят ездить на расстояния в 40-50 километров, можно порекомендовать использование аккумулятора емкостью порядка 400Wh. В зависимости от характера эксплуатации велогибрида, среднее потребление энергии в пределах 9-10Wh на километр пути характерно для нормальных конфигураций электробайков с двигателем прямого привода.

Плотность энергии

При сравнении аккумуляторов различной химии, одним из важных показателей является плотность энергии, выражаемая в соотношении емкости в Ватт-часах на килограмм веса АКБ. Эта цифра скажет о том, насколько тяжелой будет аккумуляторная батарея для достижения определенного диапазона дистанции пробега. Для свинцово-кислотных батарей это значение составляет 20-30 Вт·ч/кг, для NiCad – 35-40 Вт·ч/кг, NiMH АКБ характеризуются значением 50-60 Вт·ч/кг. Выше чем у других это соотношение будет у современных литий-ионных (~ 110 Вт·ч /кг) и литий-полимерных аккумуляторов (до 160 Вт·ч/кг). Располагая этими значениями, вы можете легко прикинуть вес пакета ячеек без необходимости искать данные производителя.

Разрядный ток

Еще один термин, с которым вы столкнетесь, это «C rate» или кратность тока разряда к емкости аккумулятора (1С, 2С). Данный способ нормализации характеристик производительности позволяет сравнивать батареи различной емкости в равных условиях.

Предположим, вы нашли на eBay 24-вольтный NiMH аккумулятор на 4Ah, который рассчитан на кратность 1С при длительном непрерывном разряде и на 2С в течение короткого времени. Вы решили взять две банки, чтобы собрать 48-вольтную батарею в 4Ah для вашего велогибрида – по вашим расчетам производительности АКБ будет более чем достаточно для короткой поездки на работу и обратно. Проблема заключается в том, что кратность в 1С допустима для токов в 4А, в то время как ваш электробайк, вероятно, нуждается в токах 10-20А. Если эти банки будут подвергаться таким токам разряда, то напряжение будет значительно просаживаться, что приведет не только к снижению производительности, но и существенному уменьшению количества циклов разряд/заряд.

На самом деле самые дешевые NiMH ячейки не предназначены для токов разряда больше, чем 1С. Это означает, что если ваш велогибрид потребляет в среднем 15A, вам понадобится АКБ, который имеет емкость порядка 15 Ah и выше.

Пошаговый выбор АКБ

Во-первых, определитесь с вольтажом. Во многих ситуациях, особенно если вы собираетесь заменить аккумулятор на действующем электробайке, напряжение определяется контроллером электроники и не может быть изменено просто по вашему желанию. В ином случае, вольтаж определяет максимальную скорость электровелосипеда, и у вас определенная свобода при выборе напряжения для удовлетворения ваших ожиданий производительности техники. Если вам известно соотношение прилагаемого напряжения и частоты оборотов электродвигателя, то можно легко вычислить, насколько быстрым будет ваш электробайк при используемом напряжении. Для лучшей производительности, выберите такое значение вольтажа, которое дает скорость без нагрузки примерно на 20% больше, чем нужная вам крейсерская скорость.

Можно собирать пакеты с любым количеством ячеек на любое напряжение, однако большинство батарей имеют стандартный вольтаж с шагом в 12V – наиболее распространенными являются АКБ на 24V, 36V, 48V, в некоторых случаях находят применение АКБ на 72V и выше. Зарядные устройства, как правило, также рассчитаны для этих напряжений.

Во-вторых, определите минимальную емкость. Когда напряжение известно, следующим шагом необходимо выяснить, сколько ампер-часов потребуется для достижения желаемого пройденного пути на одном заряде. Это, конечно, зависит от того, насколько вы собираетесь вкладываться в педалирование, как быстро вы будете ездить, также необходимо учесть перепады высот местности, где вы собираетесь кататься. Следующая таблица основана на минимальном усилии педалирования. Список ниже примерно характеризует энергозатраты АКБ при минимальном уровне системы поддержки педалированию PAS:

  • Минимальная помощь мотора (езда с помощью двигателя только на холмах, скорость – не выше 30км/ч) – 6-8 Вт·ч/км.
  • Типичная нагрузка (скорость около 40 км/ч, все время используются и педали, и двигатель) – 9-12 Вт·ч/км.
  • Режим «пожирания энергии» (используется только электропривод, буксируется прицеп или перевозится груз, езда на максимальной скорости) – 14-20 Вт·ч/км

Теперь берем максимальную желаемую дистанцию поездки, умножаем на соответствующий расход емкости на километр из списка выше и получаем приблизительное число минимальной емкости аккумулятора в Ватт-часах. Разделив это число на напряжение можно узнать оценку минимальной емкости АКБ в Ампер-часах.

Последнее, с чем следует определиться – это тип химии аккумуляторной батареи. У вас есть данные вольтажа и емкости, так что вопрос состоит в том, чтобы найти АКБ желаемого веса на имеющийся бюджет. Для одинаковых параметров емкости и напряжения, NiCad батарея будет примерно вдвое дороже свинцово-кислотной, но и вдвое легче, NiMH будет на 30% легче и более дорогой, а литиевая – в два раза дороже никель-металлогидридной и опять наполовину легче.

www.eltreco.ru

Блог -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 (1С, 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.

 

Тип батарей Номинал, В Плотность, Вт*ч/кг Заряд, С Разряд, С Цикл жизни
Li-ion / li-po 3,7 160-260 0.5-2С 2-10С 500-2000
lifepo4 3,2 90-130 3-15С 2000-3000
LTO 2,4 50-90 3-6С 3-20С 20000-25000
Lead-acid 2 30-50 0.2С 1-5С 200-300

 

Купить аккумулятор для электровелосипеда

Теги: батареи, аккумуляторы, литий-ион, LiFePO4

bikelectro.ru

Архивы аккумулятор - Electricus.me - электровелосипед своими руками, мотор колесо, аккумулятор для электровелосипеда

Кастом электровелосипед для лета. Сегодня я расскажу о своем новом (уже не своем) проекте. Это кастом электровелосипед на раме mongoose diamond black double.

DSCN9868

» Read more..

Идея использование Lifepo4 аккумулятора-инвертора в автомобиле уже давно захватила меня. И, меня удивляет, как люди, не выключающие машину на ночь, еще не дошли до такого простого решения, как использовать АКБ, которому и минус 70 градусов еще не беда.

IMG_20140602_155059» Read more..

Меня часто спрашивают, как построить электровелосипед своими руками. Многие приходят с уже готовым образом в голове. Иногда этот образ настолько далек от реальности, что я потом в силу стрессов откусываю на кухне кактус мелкими кусочками.

электровелосипед своими руками » Read more..

Последнее время мне часто приходится отвечать на вопросы читателей. На рынке появились дешевые батареи, и все больше людей заказывает себе батарейку через интернет, ориентируясь в основном на цену.

Оправдано ли это? На что следует обратить внимание при заказе?

» Read more..

Решил мы, а именно я и постоянный читатель сайта Алексей, скрасить вечер выходного в постройке велосипеда. А то как везти кучу коробок без машины на другой конец города? Конечно же своим ходом.

Итак, легким движением четырех рук, брюки байк превращается…

» Read more..

Попросили меня тут собрать батарейку для электровелосипеда на заказ. Вроде и себе руки не всегда доходят строить, но как отказать в батарейке для хорошего проекта.

» Read more..

Продам вот такую новую батарейку для электровелосипеда с зарядкой на 2А. Вес 3.82кг, предохранитель на 30А внутри стоит.

Батарейка 14к 12500, с зарядкой 15,5к. 14.000 (спец цена)

Дешевле не найти, даже если заказывать самим из китая.

Думал себе оставить, но решил что 30А это мало даже с учетом возможности выжать больше. Внутри пакеты, вроде по 10Ач.

Связаться можно нажав на кнопку Feedback в правом верхнем углу экрана.

» Read more..

Тестирование батареи электровелосипеда

Сегодня мы продолжим рассматривать моменты относящиеся к ремонту батареи электровелосипеда. В предыдущей статье мы рассматривали общий принцип, сегодня поговорим о том, как менять сбойные ячейки, балансировать батарею и тестировать ее под нагрузкой.

Я предполагаю что вы уже нашли сбойную ячейку и нашли ей замену. Если просто заменить ее новой, возможно проявление двух неприятных моментов:

» Read more..

img_4191

Как самостоятельно починить батарею электро велосипеда? На днях столкнулся с неприятным явление, батарейка отключала нагрузку при нажатии на резкий газ. Решил поделиться опытом, т.к ремонт батареи как оказалось не столь очевиден. » Read more..

Сегодня состоялась очередная встреча электровелосипедистов СПб.

Эволюция показала что все присутствующие перешли на 26″ колеса, мощные моторы, контроллеры, светодиодную оптику, частичную мото экипировку.

» Read more..

Сегодня я расскажу как спалить квартиру и при этом получить ожоги. как собрать батарею для электровелосипеда и при этом сэкономить.

1) Покупаем на хоббикинге вот такие липо батарейки

» Read more..

Lifepo4 электровелосипед батарея купить

Вы собрали электровелосипед? У вас уже стоит мотор и ручка газа, проложены провода и красивые стяжки окультуривают конструкцию?

Большинство новичков начинает со свинцовых батарей от источников бесперебойного питания. Они найдутся в хозяйстве у любого рачительного главы семьи.

» Read more..

13458851VxT

Какие аккумуляторы бывают у электровелосипедистов?

Свинцовые, Литий полимерные (Липо), литий йонные (Литий), Литий ферумные (Лифер).

» Read more..

electricus.me

Блог -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 (1С, 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.

 

Тип батарей Номинал, В Плотность, Вт*ч/кг Заряд, С Разряд, С Цикл жизни
Li-ion / li-po 3,7 160-260 0.5-2С 2-10С 500-2000
lifepo4 3,2 90-130 3-15С 2000-3000
LTO 2,4 50-90 3-6С 3-20С 20000-25000
Lead-acid 2 30-50 0.2С 1-5С 200-300

 

Купить аккумулятор для электровелосипеда

Теги: батареи, аккумуляторы, литий-ион, LiFePO4

bikelectro.com

Аккумулятор для электровелосипеда своими руками

В продаже представлен богатый ассортимент литиевых аккумуляторов для различных видов персонального электротранспорта. Но иногда хочется собрать аккумулятор для электровелосипеда своими руками, чтобы отточить свое мастерство, попрактиковаться в создании полезного устройства и быть уверенным в качестве сборки. Если вы также задались целью самостоятельно собрать аккумуляторную батарею с нужными характеристиками, вам понадобятся:

  • достаточное количество элементов Li-ion типоразмера 18650;
  • BMS плата управления – она отвечает за выравнивание заряда элементов питания, контролирует процесс заряда и разряда АКБ и продлевает срок ее службы;
  • соединительные провода, разъемы;
  • подходящий по размерам бокс или кейс из металла или пластика – его можно купить или изготовить самостоятельно;
  • 2 противопожарных пакета;
  • амперметр;
  • паяльник;
  • зарядное устройство.

Алгоритм сборки Li-ion батареи для электровелосипеда своими руками

Подготовленные ячейки типоразмера 18650 попарно укладываются в пакеты с учетом полярности, обеспечивая параллельное соединение. К ним подсоединяются силовые и балансирные провода. Пакеты последовательно соединяются друг с другом для получения необходимого напряжения. Разъемы выводятся наружу с использованием удлинителей. Балансирные провода соединяются последовательно.

Все литиево-ионные элементы тщательно стягиваются и укладываются в подготовленный бокс или кейс, в котором заранее необходимо просверлить отверстия для вывода проводов. Тут же припаивается плата BMS. Провода выводятся наружу, после чего к верхней части подсоединяется штекер для дальнейшего осуществления зарядки батареи. Все отверстия кейса тщательно герметизируются. В завершение, кабель собранной батареи подключается к электрическому контроллеру (нагрузке), и источник питания размещается на транспортном средстве – на раме, багажнике или в другом подходящем месте.

Меры безопасности

Собираясь собрать самодельный аккумулятор для велосипеда своими руками, помните, что:

  1. В процессе работы и при тестировании аккумуляторов важно быть предельно аккуратными и осторожными.
  2. Нельзя допускать падений элементов питания и собранной батареи, их нагрева, сдавливания, проникновения в них сторонних предметов.
  3. Важно избегать короткого замыкания, перезарядки аккумуляторов, применения обратной полярности.
  4. В случае чрезмерного нагрева необходимо прекратить эксплуатацию батареи или зарядного устройства.
  5. Нельзя использовать ячейки сомнительно качества, с признаками повреждений.

Если вы сомневаетесь в достаточности своих знаний и опыта, лучше сэкономьте время и силы – просто купите готовую аккумуляторную батарею Li-ion с подходящими параметрами или закажите ее профессиональную сборку на заказ, с предоставлением гарантии на выполненную работу. Изготовление аккумуляторной батареи на заказ позволяет самостоятельно выбрать ячейки для сборки АКБ и четко соблюсти требуемые характеристики. В частности, вы можете заказать аккумулятор оптимально подходящей вам формы, размеров, емкости.

О пайке литиевых элементов

Паять литиевые ячейки крайне нежелательно – при нагреве паяльником их легко испортить. Но для лучшей балансировки пайка нужна, поскольку избыточное сопротивление приводит к искажению сведений о напряжении, получаемых зарядным устройством. Компромиссное решение – использовать элементы с клеммами и воздействовать на них паяльником кратковременно, максимум пару секунд.

Альтернативой пайки может стать:

  1. Применение в роли контактов редкоземельных магнитов. Они мощные, обеспечивают отличный контакт с ячейками, а снаружи покрыты неокисляющимся цинком или никелем. Припаивать к ним провода нужно очень осторожно, не превышая температуру Кюри порядка 300 °С. При этом важно использовать паяльник с термической стабилизацией и легкоплавкий припой.
  2. Специальная держалка, как для установки простых батареек. В ней элементы питания будут находиться без жесткой фиксации, что позволит при необходимости менять неисправные «банки».
  3. Готовая держалка с предусмотренной защитой литий-ионных элементов. В нее просто вставляются незащищенные «банки», без пайки и других сложностей.

Выводы

Самодельная батарея для электровелосипеда – это хорошее решение при условии использования качественных элементов питания и наличия знаний и навыков, необходимых для профессиональной сборки такого устройства. Если вам нужен хороший аккумулятор под конкретные требования (нестандартная форма, размеры и другие характеристики), можно самостоятельно собрать его из комплекта элементов 18650. Но без наличия опыта в таких делах не всегда удается с первой попытки создать надежный аккумулятор, пригодный для эксплуатации.

Поэтому проще и безопаснее купить готовый аккумулятор для электробайка. Если в продаже нет модели с нужными вам параметрами, закажите ее сборку в мастерской ВольтБайкс. Наши специалисты изготовят нужную вам батарею с точной подгонкой под необходимые характеристики и требования, качественно выполнят все работы и предоставят гарантию.

Предлагаем вам прочесть в нашем предыдущем материале о том, как правильно заряжать аккумулятор электровелосипеда.

www.voltbikes.ru

Как правильно заряжать аккумулятор электровелосипеда – основные правила подзарядки АКБ — Об электровелосипедах подробно — Блог

При правильной зарядки аккумулятора, устройство прослужит намного дольше. В материале рассказываем как правильно зарядить аккумулятор электровелосипеда, а так же литий-ионные батареи и аккумулятор велосипеда LiFePO4. Для оснащения велосипеда электроприводом используются 3 основных компонента – мотор-колесо, контроллер и 

Для оснащения велосипеда электроприводом используются 3 основных компонента – мотор-колесо, контроллер и аккумуляторная батарея. При несоблюдении правил подзарядки аккумуляторной батареи пробег электробайка на одном заряде будет постоянно снижаться, даже если АКБ еще относительно новая. К тому же, при неправильной эксплуатации литиевые батареи могут еще больше деградировать. Вероятность возникновения таких проблем невысока, но лучше не рисковать и строго соблюдать все рекомендации по эксплуатации электровелосипеда.

Поэтому перед тем, как заряжать электровелосипед, нужно внимательно ознакомиться с инструкцией по зарядке используемой аккумуляторной батареи и четко следовать ей. Особенности эксплуатации АКБ зависят от ее типа. Но есть рекомендации, не зависящие от типа аккумулятора. Соблюдая их, вы сохраните эксплуатационный ресурс своей АКБ, обеспечите ей стабильную и безопасную работу.

Зарядное устройство для аккумулятора фото

Как правильно заряжать аккумулятор электровелосипеда

Независимо от того, батарею какого типа вы выбрали, соблюдайте простые правила:

  1. Используйте фирменное зарядное устройство, совместимое с вашей аккумуляторной батареей.
  2. Заряжайте АКБ при выключенном электродвигателе, строго от электросети 220 В. Снимать АКБ с электробайка не обязательно.
  3. Полная зарядка зачастую длится порядка 3–8 часов – старайтесь не оставлять батарею на подзарядке больше необходимого времени.
  4. Перед продолжительным хранением аккумулятор зарядите до рекомендованного производителем уровня и затем подзаряжайте раз в 2–3 месяца, чтобы компенсировать саморазряд.
  5. Не допускайте разряжения аккумулятора до уровня ниже 30%, иначе его эксплуатационный ресурс снизится – помните, что неоднократный глубокий разряд сокращает срок службы любой АКБ.

Для аккумуляторных батарей оптимально подходит режим частой подзарядки, при котором фактически нет глубоких разрядов, а сама батарея работает в диапазоне 20-90% заряда. Часто питание электровелосипедов осуществляется от литий-ионных литий-феррофосфатных АКБ, поэтому рассмотрим отдельно правила их подзарядки.

Как правильно зарядить электровелосипед с Li-Ion аккумулятором

Li-Ion аккумулятор фото

Литий-ионные батареи нужно беречь от чрезмерного разряда и перезаряда, хотя модели со встроенной платой защиты их не боятся. Хранить такие накопители энергии нужно заряженными на 30–50% при температуре около 15 °С, а использовать желательно в диапазоне температур от +10 до +25 °С. Важно оберегать их от воздействия источников тепла и прямых солнечных лучей.

Перед использованием новой Li-Ion батареи ее необходимо зарядить, что поможет избежать снижения доступной полной емкости АКБ и сокращения ее эксплуатационного ресурса. Еще одно важное требование – разряженный аккумулятор нужно без промедления подзарядить, не дожидаясь полного разряда. Подзаряжайте батарею после каждой, даже короткой поездки, и она прослужим вам дольше. Если АКБ переохлажден – например, после зимней поездки на электровелосипеде – перед подзарядкой его необходимо выдержать несколько часов при комнатной температуре, чтобы он прогрелся до комнатной или хотя бы плюсовой температуры.

Как зарядить аккумулятор велосипеда LiFePO4

Литий-феррофосфатные аккумуляторы прослужат дольше, если:

    • использовать специальные зарядные устройства для LiFePO4 аккумуляторов с обозначением конечного напряжения зарядки – оно отличается от АКБ других типов;
    • не допускать полного разряда;
    • не оставлять аккумулятор в разряженном состоянии;
    • холодную батарею перед подзарядкой выдержать несколько часов в помещении, чтобы ее корпус прогрелся до температуры, близкой к комнатной;
    • не заряжать аккумулятор на морозе, поскольку после прогрева АКБ до комнатной температуры возникнет перезаряд, существенно снижающий ресурс батареи;
    • чтобы не допустить перегрева, не накрывать АКБ и ЗУ в процессе зарядки.
Литий-феррофосфатный аккумулятор фото

Более детальные сведения по правильной подзарядке аккумуляторных батарей конкретных типов и конфигураций указана в инструкциях по их эксплуатации.

Обзор моделей электроскутеров, способных разгоняться до 120 км/ч, представлен здесь.

www.voltbikes.ru


Смотрите также