Какие аккумуляторы лучше использовать для электровелосипеда? Аккумуляторы для электровелосипедов


Виды аккумуляторных батарей для электровелосипедов

Современный аккумулятор электровелосипеда  представляет собой набор литий–ионных (Li-ion)  или литий-железофосфатных (LiFePo4) элементов и платы управления батареей (БМС). БМС следит за равномерностью заряда батарей и параметрами зарядки/разрядки, защищает от коротких замыканий. Кроме того существуют устаревшие типы АКБ, применяемые в электротранспорте.

 

Напряжение АКБ напрямую влияет на частоту вращения (скорость). Произведение Напряжения*Ёмкость - на дальность езды.

 

Достоинства свинцовых (гелевых) аккумуляторов:

- самые дешевые, по сравнению с другими АКБ.

- возможна эксплуатация при небольших отрицательных температурах, но с потерей ёмкости АКБ.

 

Недостатки свинцовых (гелевых) аккумуляторов:

- тяжёлые (низкая удельная емкость),

- медленный режим заряда (8-10 ч),

- низкая постоянная мощность отдачи (порядка 500Вт для 48В-10Ач),

- малое количество циклов (150-200).

 

 

Достоинства литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов:

- они наиболее легкие и ёмкие, 

- имеют максимальную на сегодняшний день удельную емкость (Вт*ч\кг),

 

Недостатки литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов:

- температурный режим эксплуатации ограничен от 0 до +40 градусов Цельсия, 

- невозможность быстрой зарядки,

- низкая постоянная мощность отдачи (порядка 500Вт для 48В-10Ач),

- высокое внутреннее сопротивление, что не дает возможности эксплуатировать такие батареи с мощными моторами, более 750Вт.,

- количество циклов заряд-разряд составляет в среднем 300-400,

- при неблагоприятном стечении обстоятельств (короткое замыкание, при вышедшей из строя БМС) есть риск возгорания. 

 

 

Достоинства литий-железо-фосфатных (LiFePo4) аккумуляторов:

- Самое главное достоинство -это большой срок службы: более 2000 циклов (на призматических элементах в железном корпусе), но в пакетах имеют срок службы 200-400 циклов, т.к. они взбухают и рвутся по швам.

- может эксплуатироваться на морозе до -20 градусов,

- доступен быстрый заряд за 45 мин (при наличии соответствующего зарядного устройства и платы управления батареей (БМС)),

- высокая постоянная мощность отдачи (порядка 1500Вт для 48В-10Ач), подходит для мощных моторов, выдавая большую постоянную и мгновенную мощность,

- пожаробезопасны, не горючи.

 

Недостатки литий-железо-фосфатных (LiFePo4) аккумуляторов:

- более низкая удельная ёмкость, чем у литий-ионных аккумуляторов (на 30% выше вес при той же ёмкости).

- дороже всех остальных АКБ (но удельная цена эксплуатации самая низкая).  

 

 

Отдельно следует упомянуть о вариантах Литий-полимерных батарей (LiPo), выпускаемых в мягких корпусах (так называемые "липоли", "котлеты", "пакеты"). Данный тип корпуса батарей не рассчитан на эксплуатацию в условиях электровелосипеда, так как очень боится ударов и вибрации во время работы, а так же требует специальных контейнеров, поддерживающих их форму.

Они предназначены для эксплуатации в электроавтомобилях, где таких вибраций нет. Очень часто использует в авиамоделях, где важен вес.

В связи с чем их срок службы будет, как правило, существенно ниже заявленного, при сопоставимой цене с элементами в твердой оболочке. В связи с этим данные виды литиевых батарей в отличие от других производителей мы не используем.

 

 

 

Достоинства Литий-полимерных (LiPo) аккумуляторов:

- они самые легкие и ёмкие, 

- возможность быстрой зарядки,

- имеют максимальную на сегодняшний день удельную емкость (Вт*ч\кг),

- самая высокая постоянная мощность отдачи (порядка 2400Вт для 48В-10Ач),

 

Недостатки литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов:

- Самые опасные в плане возгорания! При неблагоприятном стечении обстоятельств (короткое замыкание, при вышедшей из строя БМС, разрыв пакетов, авария) есть большой риск возгорания. 

- температурный режим эксплуатации ограничен от 0 до +40 градусов Цельсия, 

- количество циклов заряд-разряд составляет в среднем 400-500 (чаще всего пакеты расходяться по швам)

 

 

Эксплуатация аккумуляторной батареи

Li-ion (литий - ионную) батарею можно эксплуатировать при температуре воздуха от 0 до +35С. При отрицательных температурах такие батареи быстро деградируют. Хранение осуществляется от -20 до +50 градусов с  зарядом 50% от номинала. Срок службы такой батареи составляет в среднем 3 года..

 

LiFePO4 (литий – железофосфатную)  можно эксплуатировать на разряд и хранить от -20 до +50С,

Заряжать от 0 до +50С. Хранение литий-железофосфатной батареи рекомендуется при 70% заряда. Срок службы такой батареи составляет 8 лет.

 

Свинцовые аккумуляторы (AGM, GEL)

Некоторые производители электровелосипедов до сих пор для удешевления конструкции применяют устаревшие свинцовые аккумуляторы (гелевые, жидкостные, рулонные), изначально разработанные для источников бесперебойного питания. Их эксплуатация в составе электровелосипеда, как правило, происходит за пределами рекомендуемых производителями этих батарей режимов, что приводит к быстрой  деградации. К тому же, свинцовые гелевые аккумуляторы имеют значительный вес  - в 2 раза тяжелее, по сравнению с более современными литиевыми батареями, а так же более длительное время зарядки.

 

Литий-ионные (Li-ion) и Литий Полимерные (LiPO) батареи могут быть очень опасны!

Как правило заряд и разряд этих батарей контролирует специальный контроллер (BMS), который следит за параметрами, чтобы они не выходили за допустимые пределы. Но иногда он выходит из строя,и тогда параметры очень быстро, иногда даже в течение 2-3 циклов выйдут за область допустимых режимов элементов.

 

Вот что случается при перезаряде банки до 4,6В, которая обычно заряжается под контролем БМС до 4,2В. Тест проводился зимой и только на одной ячейке:

В батарее электровелосипеда их может стоять от 12 до 20-40 штук. Возгорание такого количества литий-ионных и полимерных батарей представляет очень большую опасность!

 

Температура горения литиевых АКБ достигает 3000С. Для справки: сталь плавится при температуре всего 1500С, бетон плавится при 600С. При возгорании литиевых АКБ ни в коем случае не тушить водой, т.к. происходит химическая реакция лития с водой, вызывая усиление горения. Лучше засыпать песком или накрыть плотной тканью для прекращения доступа кислорода.

 

 

 

Фото сгоревшего электровелосипеда из-за неисправности BMS:

Так что покупая Литий-ионные батареи и Li-PO, не забудьте на всякий случай застраховать свою квартиру\дачу, где будет храниться и заряжаться такая АКБ. 

Какая будет потребляемая мощность АКБ, в зависимости от веса, скорости, Вы можете самостоятельно посчитать в Калькуляторе здесь, понять требуемый тип АКБ (по выдаваемой мощности) и оценить необходимую ёмкость батареи.

 

 

 

goldenmotor.ru

Аккумулятор электровелосипеда. Основные характеристики и типы

akkum-300x288

Выбор хорошего аккумулятора напрямую определяет расстояние, которое можно будет проехать на одной зарядке и эффективность использования этого аккумулятора (возможную токоотдачу, режимы работы, скорость его зарядки и многое другое). При равных габаритах и массе, разные аккумуляторные батареи, в зависимости от типа и конструкции, могут работать  совершенно по-разному.

Любой аккумулятор обладает такими характеристиками, как емкость, напряжение, габариты, вес, допустимая глубина разряда, время заряда, максимальный ток заряда и разряда, и общий срок службы батареи.

Напряжение – измеряется в вольтах (В) и определяет напряжение бортовой сети. Может быть грубо соотнесено со скоростью велосипеда по схеме Скорость (км/ч) = Напряжение – 6. Большее напряжение в системе намного более практично. Для современных электровелосипедов стандартны напряжения  24 В, 36 В, 48 В, 60 В, 72 В. Не всегда можно заменить аккумулятор на аккумулятор с большим напряжением без риска повреждения оборудования электровелосипеда, однако в некоторых случаях такая возможность есть.

Емкость – это количество энергии, которое может быть запасено в батарее. Является основной характеристикой любой  батареи. Единицей измерения является ампер-час. Батарея емкостью 8 А*ч может питать нагрузку током 1А в течение 8 часов, или током 2А в течение 4 часов, и т.д.. При этом следует понимать, что емкость батареи снижается при увеличении тока разряда (иными словами, въезжая в гору, электровелосипедист разряжает свой аккумулятор быстрее).

Для примерного расчёта пробега на одном заряде аккумулятора можно использовать следующую схему:

Имеется двигатель, с максимальной мощностью 350 Вт. Если напряжение в системе составляет 36 В, то для того, чтобы определить максимальную силу тока в цепи, используем стандартную формулу 350 Вт/36 В = 9,72 А. У аккумулятор на 8 А*ч, время постоянной работы на максимальной мощности составит 8 А*ч/9,72А = 0,82 часа. Для грубого расчёта проходимого расстояния,  умножим 0,82 часа * 30 км/час (максимальная скорость электровелосипеда, как указано выше, примерно равна напряжению в системе – 6 км/ч) = 25 км.

При использовании этой схемы нужно помнить, что двигатель не всегда работает на максимальной мощности. Соответственно, реальный пробег с меньшей скоростью или меньшими нагрузками (читать как меньшими токами разряда) может увеличиться практически в два раза.

Каждый цикл разряда-заряда называется зарядным циклом. Аккумулятор имеет определенное количество циклов разряда-заряда, после чего емкость начинает пропорционально падать.  Если аккумулятор разряжен, скажем, на 10% и вновь заряжен, то считается, что потрачен один такой цикл. Однако, глубина разряда также принципиально влияет на срок жизни, поэтому о правильном подсчете времени жизни аккумулятора. Речь идёт только о грубом приближении.

Для аккумулятора современного электровелосипеда стандартной емкостью  является емкость от 8 А*ч до 25 А*ч.

Фактический срок службы батареи определяется числом циклов заряд-разряд и зависит от условий ее эксплуатации. Для батареи крайне важны такие показатели, как глубина разряда и время выдержки в разряженном состоянии (для каждого типа батареи эти величины разные). Чем сильнее разряжается батарея и чем большее время она находится в разряженном состоянии, тем меньшее число возможных циклов работы следует от неё ожидать.

В процессе эксплуатации полезная емкость аккумулятора уменьшается и соответственно – все характеристики тоже.

Токи заряда и разряда аккумуляторной батареи определяются ее емкостью.

Например, для Li-ion аккумуляторов максимальный ток заряда не должен превышать 0,8 С, где С – емкость аккумулятора. Ток разряда строго не должен превышать 1 С (а лучше 0,8 С). Например, аккумулятор из примера выше, при максимальной мощности двигателя, работает в аварийном режиме, что приведет к быстрому выходу из строя.

Часто недобросовестные производители в силу разных причин комплектуют велосипед аккумулятором, неподходящим по токам для установленного двигателя. Это особенно критично для Li-ion аккумуляторов.

На сегодняшний день для электротранспорта используются следующие типы аккумуляторных батарей:

  1. Свинцово-кислотный аккумулятор (Sealed Lead Acid, SLA) – старый тип аккумуляторов, который в последние годы непопулярен у производителей электротранспорта, однако при этом самый дешевый и подходит для сборки дешевых проектов. Наибольшее распространение этот тип аккумуляторов получил в авто и мото транспорте. Имеет большой вес и непродолжительное время работы при высокой токоотдаче. Однако, некоторые производители до сих пор комплектуют свои детища именно этим типом аккумулятора. В основе работы аккумулятора лежит взаимодействие свинцовых пластин с раствором электролита (кислотой), в результате чего в цепи образуется эдс. В более продвинутых моделях в качестве кислоты используется гель, такие аккумуляторы получили названиегелиевые аккумуляторы. Они намного более стабильные и не так критично воспринимают полную разрядку и отрицательные температуры. Достоинства свинцовых аккумуляторов это их низкая стоимость и возможность использования при низких температурах без повреждения самой батареи. К недостаткамстоит отнести высокий вес (низкая удельная емкость – отношение емкости аккумулятора к его весу), низкая скорость заряда и сравнительно небольшое количество циклов использования батареи.
  2. Литий-ионный аккумулятор (Li-ion) – наиболее популярный и самый оптимальный тип аккумуляторных батарей для электровелосипеда на сегодняшний день. Литиевый аккумулятор обладает наилучшим сочетанием общего веса и емкости и обладают соответственно высокой удельной емкостью. Удельная емкость литий-ионных аккумуляторов наибольшая среди всех существующих типов и это является основным их достоинством. У литий-ионных аккумуляторов отсутствует так называемый эффект памяти — аккумулятор отдает емкость до того показателя, на котором в прошлый цикл эксплуатации остановилась разрядка, что фактически сокращает реальную емкость. К недостаткам этого типа относится капризное отношение к температурному режиму эксплуатации, невозможность быстрой зарядки на высоких токах, высокое внутренне сопротивление, что делает их непригодными для мощных проектов. Литий-ионная батарея также чувствительна к перегревам и требует четкого контроля за режимом разряда. Склонен к старению и потере емкости с течением времени. Количество циклов полного зярад-разряда составляет около 400, что в два с половиной раза превышает показатели свинцово-кислотного аккумулятора. Готовая батарея, как правило, представляет собой систему из банок, разрядом и зарядом которых управляет плата BMS. Банки продаются отдельно (например здесь — сам закупал именно такой вариант для своей батареи, продавец проверен)
  3. Литий-полимерный аккумулятор (Li-Po) – этот тип аккумуляторов популярен преимущественно у авиамоделистов и производителей сотовых телефонов. В простонародье известен под названиями «котлеты», «народные котлеты», «пакеты», «наркота». Аккумуляторы эти довольно капризные, боятся ударов и требуют специальных контейнеров для сборки батареи, так как сами практически лишены корпуса. Очень критично относятся к скорости разряда-заряда и рабочим токам. Распространены преимущественно среди сборщиков собственных проектов. При неправильной эксплуатации могут самовозгораться или детонировать.
  4. Литий- железофосфатный аккумулятор (LiFePo4) – относительно новый, но уже успевший завоевать популярность тип аккумуляторов. Среди любителей именуется как лифер. К достоинствам литий-железо-фосфатных аккумуляторов относится морозоустойчивость (работает на морозе до -30 градусов без потери емкости), способен заряжаться быстро на высоких токах как и долгое время отдавать высокий ток при разряде без риска повреждения самого аккумулятора. Этот тип аккумулятора обладает наибольшим количеством циклов полной разрядки-зарядки, который составляет около 1000 циклов. В меньшей степени склонен к старению, чем обычный li-ion. Также лишен эффекта памяти. К недостаткам литий-железо-фосфатных аккумуляторов относится низкая удельная ёмкость и высокая стоимость.

На данный момент наиболее оптимальным способом получить хороший аккумулятор, отвечающий всем требованиям пользователя, является его самостоятельная сборка из готовых элементов, однако не каждый человек сможет с первого раза собрать надежную батарею, пригодную для использования. Банки для аккумулятора лучше покупать на aliexpress. Для своей техники я закупал банки здесь.

Также стоит помнить, что каждая батарея имеет определенные посадочные размеры, габариты и вес. Не все батареи одинаковые и стандартные. При покупке батареи следует как можно более внимательно изучить все параметры.

 

Похожие статьи

www.kryptobike.ru

Аккумуляторы для электровелосипеда 36v и 48v

Аккумулятор – основная часть электровелосипеда, электротрицикла и другого персонального электротранспорта. От емкости аккумуляторной батареи напрямую зависит запас хода на одном заряде и максимальная мощность, подаваемая на электродвигатель.

Для велогибридов предпочтительно использовать литиевые аккумуляторы, имеющие меньший вес и большую мощность. С помощью литиевой АКБ характеристики любого электровелосипеда значительно улучшатся. Батарея такого типа может иметь разную форму корпуса, она компактна, эксплуатируется в широком температурном диапазоне, удобна и долговечна.

Одними из самых используемых сегодня являются тяговые свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Они неприхотливы в эксплуатации и хорошо функционируют даже в мороз. И при этом – дешевле литиевых. Но и тяжелее. Свинцовые АКБ подходят скорее для 3-х или 4-х колесного транспрота.

Где купить аккумулятор для велосипеда 36v и 48v

Мы поставляем качественные Li-ion (литий-ионные) АКБ для велогибридов, а также Li-Po (литий-полимерные), LiFePo4 (литий-железо-фосфатные) и SLA (свинцово-кислотные) аккмуляторы напряжением 48 вольт и 36 вольт.

Чтобы купить аккумулятор для электровелосипеда в Москве и не ошибиться с выбором, нужно проделать колоссальную работу - изучить ассортимент специализированных магазинов и побегать по городу, потратив кучу времени. Нашим покупателям мы предлагаем простое решение: если Вы затрудняетесь с выбором аккумуляторной батареи для своего электробайка, смело задавайте вопросы нашим консультантам – они всегда на связи.

Батарея для электровелосипеда – одна из самых важных и дорогих его частей, поэтому не стоит гнаться за ценником, чтобы не разочароваться в будущем. Наш магазин специализируется на продаже инновационного электротранспорта долгое время, поэтому в надежности наших поставщиков можно не сомневаться.

Заказать аккумулятор для электровелосипеда с доставкой по Москве и во все регионы России можно в любое удобное время по телефону или на сайте.

formand.ru

лучший тип аккумулятора для электровелосипеда

Аккумулятор это, пожалуй,  один из самых важных комплектующих электровелосипеда. От него зависят самые важные параметры, влияющие на комфортность эксплуатации электровелосипеда. Это, прежде всего вес и количество запасенной в нем энергии. От выбора аккумулятора зависит и скорость, и пробег на одной зарядке.

Для комплектования электровелосипедов используются в основном три типа аккумуляторов:

  • Свинцово-кислотные, гелиевые, AGM. Самые дешевые, но и самые тяжелые аккумуляторы.
  • Аккумуляторы типа автомобильных, практически не применяются, в виду наличия жидкого электролита и не герметичности.
  • Гелиевые аккумуляторы отличаются наличием электролита в виде желеобразной массы типа силикона. Это стало возможным благодаря добавкам кремния в серную кислоту являющуюся основным компонентом электролита. Такие аккумуляторы достаточно хорошо переносят глубокие разряды и практически герметичны. Электролит не вытекает т.к. находится в желеобразном состоянии. Пластины аккумулятора хорошо сохраняются и не осыпаются даже при глубоких разрядах, а образующиеся в процессе работы газы хорошо поглощаются порами желеобразного электролита. Боятся перезаряда.  Срок службы гелиевых аккумуляторов около 300 циклов заряд—разряд.

В AGM аккумуляторах электролит находится в жидком виде. Но вся кислота находится в сепараторе из стеклоткани между пластинами. AGM аккумуляторы дороже гелиевых и имеют меньший срок службы. Они легко сульфатируются при разрядке более чем на 75 — 80% и при этом сильно теряют емкость. 

Вес трех аккумуляторов 12В 12 A/час  (для получения батареи 36В 12 А/час) будет около 12 кг. Срок службы их на электровелосипеде ограничен 1 — 2 годами. Время зарядки 8 — 12 часов.

Это слишком тяжелые аккумуляторы для электровелосипеда. Они устанавливаются на самодельные электровелосипеды или на электровелосипеды со стальной рамой самого низкого ценового диапазона. Обычно производители таких устаревших велосипедов уменьшают емкость аккумуляторов, снижая рабочее напряжение с 36В до 24В. Это конечно значительно сокращает дистанцию пробега на одной зарядке. При выборе электровелосипеда обращайте внимание на напряжение и емкость установленного аккумулятора.

Литий никель кобальт марганцевые (LiNiMnCoO2) — наиболее легкие и достаточно долговечные из серии литий ионных аккумуляторов. В последние пару лет технология изготовления литий ионных аккумуляторов состав катодных материалов которых имеет химический состав LiNiMnCoO2 значительно усовершенствована. Ресурс аккумуляторов этого типа около 1500 перезарядок или 5 лет эксплуатации. Вес аккумулятора 36В 10 А/час около 4 кг.

Литий железо фосфатные (LiFePo4) — самый подходящий тип аккумулятора для эксплуатации на электротранспорте. Они весят примерно на 5-10% больше литий марганцевых, но при этом имеют ресурс эксплуатации в 2000 — 3000 циклов перезаряда. Они имеют самое стабильное напряжение в процессе разряда, выдерживают большие зарядные и разрядные токи. Экологичны и отлично приспособлены для жестких условий эксплуатации. Пока это и самый дорогой тип аккумулятора. Ввиду освоения технологии их изготовления достаточно большим количеством фирм, стоимость их уже значительно упала и приближается к стоимости литий-марганцевых аккумуляторов. В настоящее время уже изготавливаются стартовые LiFePo4 батареи для автомобилей.

e-vel.by

Аккумуляторы для электровелосипеда. Из чего можно выбирать?

Прежде чем купить электровелосипед все будущие владельцы этих прекрасных аппаратов хотят знать - какому типу аккумулятора отдать предпочтение? Это действительно необходимо сделать потому, что выбор типа аккумулятора применяемого на электровелосипеде в основном и определяет большинство эксплуатационных характеристик, цену и вес велосипеда.

 На серийных электровелосипедах доступной ценовой категории в настоящее время используются в основном три типа силовых аккумуляторов:

  •   Свинцово - кислотные (SLA) и гелиевые аккумуляторы.

Они самые дешевые и широко распространенные. Но, к сожалению и обладающие самым малым ресурсом и большим весом. Удельная емкость аккумуляторов этого типа не превышает 30 Вт·час на кг. Аккумулятор на 36 вольт и емкостью 10 A/часов весит больше 13,5 кг. С ресурсом перезарядок не более 250 раз. Такого аккумулятора хватит примерно на 1 год эксплуатации. Оптимальный ток разряда для этого типа аккумуляторов - 0,3 емкости. Если аккумулятор работает в нормальных условиях, то потери ёмкости невелики, однако даже одноразовая перегрузка и глубокий разряд способны привести к потере ёмкости на 60-80%. Основные причины снижения емкости – это интенсивная сульфатация пластин из-за глубокого разряда, разряженого состояния в течении длительного времени, больших разрядных токов обусловленных  движением  велосипеда в гору или по бездорожью. Не подходят эти аккумуляоры и для электровелосипедов оборудованных мотор колесом с прямым приводом https://lifepo4.by/motor-koleso из-за больших пиковых нагрузок.

Следует отметить -  гелиевые аккумуляторы менее чувствительны к глубокой разрядке чем свинцово-кислотные. Необходимо тщательно следить за рекомендованным режимом эксплуатации аккумуляторов этих типов. И все равно, в любом случае они не идут ни в какое сравнение с силовыми аккумуляторами литиевой группы.

  • Литий ионные (Li-Ion)  аккумуляторы

Аккумуляторы на ионах лития являются лучшими силовыми источниками тока. Преимуществами Li-ion аккумуляторов являются большое количество циклов, высокая энергетическая плотность и низкий самозаряд.Технология их производства постоянно совершенствуется, а стоимость уменьшается. Удельная плотность запасаемой энергии постоянно растет за счет совершенствования технологии.

Литий-ионный аккумулятор состоит из положительных и отрицательных электродов, электролита, пористого сепаратора и контактов.Для отрицательных пластин используется графит. Электролит представляет собой в основном смесь LiPF6 и карбоната.В качестве катодного материала используются несколько материалов:

  • кобальтат лития LiCoO2
  • литий-марганцевая шпинель LiMn2O4
  • литий-кобальт-марганцевая шпинель (Li(NiCoMn)O2
  • литий-феррофосфат LiFePO4.

Химический состав используемого катодного материала во многом определяет технические характеристики аккумуляторов.

 

Химический состав катода аккумулятора

Характеристики

LiCoO2

LiMn2O4

Li(NiCoMn)O2

LiFePo4

Удельная емкость Вч/кг 

150-190

105-135

150-180

95-125

Рабочее напряжение В

3,6

3,8

3,7

3,3

Максимальное напряжение В

4,2

4,2

4,3

3,6

Разрядный ток (С–емкость акк.)

1C

10C

10C

35C

Ресурс (циклы заряд-разряд)

300-800

500-1000

1000-1500

2000-3000

Диапазон рабочих температур

-10°C~50°C

-10°C~60°C

-10°C~65°C

-20°C~70°C

Безопасность

-

+

+

++

Срок эксплуатации, лет (при уменьшении емкости на 20%)

3

3-4

3-5

5-10

Все аккумуляторы подвержены  деградации во времени и от количества циклов заряд-разряд. Работа  аккумулятора на разрядных токах больше  номинальной емкости, как правило, приводит к существенному уменьшению ресурса аккумулятора из-за повышения внутренней температуры ячеек в процессе работы на больших токах. Деградация определяется в большой степени  температурой эксплуатации и хранения, и ускоряется с ростом температуры. Литий железо фосфатные аккумуляторы (LiFePo4) меньше подвержены деградации, чем все остальные аккумуляторы литиевой группы.

  • Литий-полимерные (Li-pol)  аккумуляторы

Отличие от Li-ion аккумуляторов заключается в типе применяемого электролита. Электролит представляет собой пластиковую не проводящую ток пленку, но допускающую обмен ионами. Такая полимерная пленка заменяет обычный традиционный сепаратор, пропитанный электролитом.

Простая конструкция аккумулятора существенно удешевляет производство и позволяет выпускать очень тонкие аккумуляторы произвольной формы.

Есть правда большой недостаток - сухие Li-pol аккумуляторы обладают большим внутренним сопротивлением. Приемлемый уровень проводимости достигается только при нагревании более 60°C. Тем не менее Li-polymer аккумуляторы иногда используются в качестве резервных источников питания в которых установлены нагревательные элементы, поддерживающие приемлемую температуру.

Li-polymer аккумуляторы, которым комплектуются все современные бытовые электронные приборы не представляют собой Li-polymer аккумуляторы в чистом виде. Речь идет об аккумуляторах не с сухим твердым электролитом. Для повышения электропроводности в них добавляют гелеобразный электролит. Практически все  Li-pol аккумуляторы сегодня являются гибридами т.к. cодержат электролит в виде геля.  Правильнее их называть литий-ионными-полимерными. Однако в рекламных целях маркируют их просто как Li-polymer.

В чем разница между Li-ion и Li-polymer аккумуляторами содержащими гелеобразный электролита? Разница заключается только в том, что в Li-polymer аккумуляторе используется скпаратор в виде пленки, заменяющий пористый сепаратор. Гелиевый электролит добавляется для снижения внутреннего сопротивления. Технические характеристики Li-polymer аккумуляторов не превосходят технические характеристики Li-Ion аккумулторов, ведь по сути дела это тоже Li-Ion аккумулятор. Срок эксплуатации ограничен 3-5 годами, а ресурс заряд-разряд не превышает 1000 циклов.

 

Процесс зарядки - разрядки литий ионных аккумуляторов очень критичен к напряжению отдельной ячейки. Каждая ячейка  существенно влияет на долговечность аккумулятора в целом. Контролем за процессами заряда - разряда на ячейке занимается специальная  электронная система - BMS (Battery Manegement System). Работа BMS состоит в контроле напряжения на каждой ячейке и шунтировании ее вблизи заданных границ напряжения на ячейке. Следует помнить – в случае глубокой разрядки, аккумулятор следует зарядить как можно быстрее, в противном случае BMS отключит процесс зарядки. Это может произойти, если напряжение из-за саморазряда снизится ниже заданного порога безопасности. Коррекции заряда ячеек с помощью BMS и  удержания его на заданном уровне позволяет  оптимизировать ёмкость всей батареи и предотвращает старение отдельных ячеек аккумулятора. BMS также контролирует тепературу ячеек аккумулятора и при превышении заданного порога отключает аккумулятор.

Для зарядки аккумуляторов литиевой группы необходимо использовать только специальные зарядные устройства, потому, что зарядка проводится в два этапа - сначала до заданного напряжения, а затем при постоянном напряжении до достижения заданного минимального тока зарядки. Вес силового аккумулятора этого типа в алюминиевом кейсе на 36 вольт и емкость 10 A/часов составляет примерно 4 кг. Этот тип силовых аккумуляторов способен обеспечить электровелосипеду пробег только на двигателе в 35-45 км на одной зарядке https://lifepo4.by/na-odnoy-zaryadke#overlay-context=akkumulyatory-dlya.

  • Особое место среди аккумуляторов на основе ионов лития занимают литий железо фосфатные аккумуляторы (LiFePо4).

С момента изготовления первой промышленной партии в 2006 году этот тип аккумуляторов является вершиной технологии силовых аккумуляторв. Он без преувеличения самый лучший по всем основным параметрам. Принцип действия основан на использовании электродов нано масштаба и активации обмена ионами между электродами за счет увеличения их активной поверхности. Эта новая ”нано фосфатная” технология дала толчок развитию силовых аккумуляторов с небывалыми характеристиками:      - они отличаются высокой скоростью зарядки и емкостью порядка 100 Вт·час на кг. 15-20 минут необходимо потратить на их полную зарядку. Нужно только иметь зарядное устройство способное выдать большой зарядный ток и аккумулятор должен быть оснащен соответствующей BMS.       - имеют ресурс циклирования в несколько раз больший, чем остальные модели аккумуляторов литиевой группы;      - прочные и безопасные;      - допускают большой разрядный ток без ущерба для ресурса;      - имеют мизерный cаморазряд – около 3% за год;      - широкий диапазон рабочих температур (от -300С до +700С ) с сохранением характеристик;      - выдерживают больше 2000 - 3000 перезарядок и срок службы более 10 лет. При этом потеря емкости к концу срока эксплуатации малозаметна;      - отсутствует эффект "памяти".

LiFePo4 батареи также оборудованы системой BMS. Для зарядки литий железо фосфатных аккумуляторов нужно применять только специальные зарядные устройства. Это связано с тем, что напряжение на ячейке литий железо фосфатного аккумулятора несколько меньше (3,6 B), чем на ячейке литий марганцевого или литий полимерного аккумулятора  (4,2 B).     Недостаток у литий железо фосфатного аккумулятора только один – стоимость. Она выше стоимости силовых литий марганцевых аккумуляторов приблизительно на 20%.      Вес силового аккумулятора в алюминиевом кейсе на 36 вольт и емкостью 10 A·часов составляет 4,1 кг.

 Выводы:

·        Cвинцово - кислотные (SLA) и гелиевые аккумуляторы не оптимальны для установки на элекровелосипед из-за ряда недостатков. Это, прежде всего большой вес, непереносимость пиковых нагрузок, малый срок службы связанный с особенностями эксплуатации в экстремальных режимах для этого типа аккумуляторов. По статистике - пробег электровелосипеда на одной зарядке с аккумулятором SLA будет в 3 раза меньше в сравнении с пробегом на аккумуляторе литий ионной группы такой же емкости;

·         Li-Ion и Li-pol аккумуляторы достаточно хороши для электровелосипедов. Обладают относительно малым весом и большим ресурсом при щадящей эксплуатации. Стоимость аккумуляторов этого типа приблизительно в 4,5 выше стоимости свинцово – кислотных и гелиевых аккумуляторов, а вес меньше в 3-4 раза;

·        Литий железо фосфатные аккумуляторы (LiFePо4) обладают всеми преимуществами   Li-Ion и Li-pol аккумуляторов, но, кроме того, свободны от всех их недостатков:-         отлично переносят пиковые нагрузочные и зарядные токи без ущерба для ресурса;-         меньше склонны к деградации;-         выдерживают больше 2000 перезарядок при потере емкости не более чем на 20%;-         имеют малый саморязряд;-         широкий диапазон рабочих температур.Из недостатков можно отметить только более высокую стоимость (приблизительно на 20%).по сравнению с литий марганцевыми аккумуляторами. На сегодняшний день литий железо фосфатный аккумулятор - лучший выбордля электровелосипеда, из соображений ресурса и экологичностиLiFePo4 аккумуляторы предназначены для жесткой интенсивной эксплуатации. Потенциально, они способены обеспечить пробег электровелосипеду в режиме скутера не менее 70 000 км (https://lifepo4.by/zdorove).  Если на одной зарядке проезжать по крайней мере 35 км, а аккумулятор выдерживает не менее 2000 - 3000 перезарядок, то пробег электровелосипеда в 70 - 100 тыс. км вполне реален на установленном штатном аккумуляторе. Срок эксплуатации литий железо фосфатных аккумуляторов сравним со сроком эксплуатации самого элетровелосипеда на котором он установлен.

  • Корпуса аккумуляторов:

Литий ионные аккумуляторы для электровелосипедов выпускаются в различных корпусах. Они могут устанавливаться на раму, на подседельную трубу, на багажник и просто размещаться в специально изготовленных сумках. Основные типы корпусов можно посмотреть, например, здесь - https://velomotor.by/akkumulyatorТиповая емкость аккумуляторов устанавливаемых на велосипед составляет 10А·час, при напряжении 36В. Запас энергии в таком аккумуляторе позволяет проехать 35-45 км по асфальтированной дороге в режиме скутера, при условии использования редукторного мотор колеса. Двигатели прямого привода, хотя и обеспечивают велосипеду скорость более 30 км/час, примерно на 30% прожорливее редукторных мотор колес, особенно на скоростях менее 20 км/час. Они к тому же в два раза тяжелее и требуют более емких и потому более тяжелых аккумуляторов.

Если требуется обеспечить пробег велосипеда на одной зарядке более 40 км, или есть необходимость совершения поездок по песчаным грунтовым дорогам, лесу или пересеченной местности, то имеет смысл приобрести электровелосипед с энергоемким аккумулятором 15-16 A·час, или установить на велосипед дополнительный аккумулятор подключенный параллельно штатному. Причем желательно, чтобы аккумуляторы работали оба одновременно. Дополнительные аккумуляторы с креплением на багажник часто выпускаются достаточно энергоемкими 10-20 А·час. Установкой дополнительного аккумулятора можно довести пробег электровелосипеда в режиме скутера  до 100-150 км без подзарядки. При установке дополнительного аккумулятора нужно иметь в виду, что дополнительный аккумулятор должен иметь однотипный химический состав со штатным, иметь аналогичное рабочее напряжение и работать аккумуляторы должны оба одновременно. Например - оба должны быть литий ионными на напряжение 36В. Параллельное включение и одновременная работа обеспечит не только больший запас энергии, но и значительно увеличит ресурс работы аккумуляторов, за счет более щадящих условий эксплуатации.

lifepo4.by