Как выбрать аккумулятор для электровелосипеда

6

Какие аккумуляторы для электровелосипедов лучше

Электрические велосипеды чаще всего выбирают по размеру, дизайну и мощности двигателя. Но нужно обращать внимание и на ёмкость установленной батареи. От нее будет зависеть дальность поездок без подзарядки и стоимость электротранспорта. Также важно учитывать тип АКБ. Он влияет на длительность службы элемента и массу велосипеда. Рассмотрим, какие аккумуляторы для электровелосипедов лучше, и сравним их характеристики.

Виды батарей и разница между ними

Аккумулятор на электрическом транспорте представляет собой закрытый блок с установленными в нем элементами. За работу элементов отвечает плата. Она следит за равномерной зарядкой компонентов батареи и контролирует уровень заряда. Также плата защищает АКБ от короткого замыкания и скачков напряжения.

По такому принципу устроены все аккумуляторные батареи. Разница между ними заключается лишь в типе установленных элементов. Это могут быть следующие виды аккумуляторов:

• Li-ion или литий-ионные;
• LiFePo4 или литий-железофосфатные;
• свинцовые;
• литий-полимерные.

Каждый вид имеет минусы и плюсы, поэтому надо изучить особенности продукции перед выбором.

Элементы литий-ионного типа

Устройства Li-ion считаются лучшим выбором для электротранспорта. Они мало весят, быстро заряжаются и имеют солидную ёмкость, позволяющую ездить на большие расстояния. Батареи этого типа рассчитаны минимум на 300 полных зарядов. Это значит, что вы сможете 3 года кататься на велосипеде, не испытывая трудностей с быстрой разрядкой.

Но у Li-ion есть недостатки. В первую очередь это:

1. Невозможность использования на морозе. На холоде батарея будет выдавать низкое напряжение. Это не проблема, если вы не ездите на велосипеде зимой.
2. Ограничения по мощности. Если мощность двигателя больше 750 Вт, Li-ion не сможет с ним работать, потому что не будет генерировать достаточное напряжение.
3. Риск возгорания. АКБ не загорится при исправной плате, так как электроника защищает устройство от замыкания и перегрева. Но если плата выйдет из строя, может возникнуть возгорание. Современная электроника редко допускает подобные эксцессы.

Свинцовые АКБ

Батареи свинцового типа имеют два существенных плюса. В первую очередь это низкая цена, по сравнению с другими АКБ. Второй важный фактор — устойчивость к морозам. На велосипеде с таким накопителем можно кататься даже холодной зимой. Но это сомнительное преимущество, так как по снегу мало кто ездит на электротранспорте. Если вас привлекает подобный экстрим, смело покупайте модель со свинцовым аккумуляторным блоком.

Любителям покататься по нормальным дорогам будет полезно ознакомиться с минусами свинцовых элементов. Среди них стоит выделить 3 существенных недостатка:

1. Малую ёмкость батареи. Заряда не будет хватать на длительные прогулки. Если выбрать устройство с повышенной ёмкостью, это заметно отразится на массе батареи, так как свинец — тяжелый металл. Соответственно велосипед тоже сильно прибавит в весе.
2. Долгую зарядку. АКБ будет заряжаться около 10 часов до максимума. Это долго для любителей активного образа жизни.
3. Урезанный срок эксплуатации. Батарея выдерживает примерно 150 циклов зарядки. Этого мало, при условии, что вам придется часто заряжать накопитель из-за небольшой ёмкости.

Перечисленные минусы способствуют постепенному вытеснению этой продукции с рынка АКБ для электровелосипедов. Лучше заказать Li-ion, чем ежедневно заряжать свинцовый накопитель по 10 часов и привести его в негодность в течение сезона.

Батареи LiFePo4

Некоторые элитные модели современных электровелосипедов оснащаются литий-железофосфатными батареями. Эти накопители значительно превосходят рассмотренную выше продукцию по характеристикам. Рассмотрим 4 достоинства, выводящие LiFePo4 на лидерские позиции:

1. Быстрая зарядка. Велосипед можно зарядить в течение часа. Главное — подсоединить АКБ к оригинальному зарядному устройству, подключенному к сети 220 вольт.
2. Полноценная работа на морозе. Батарея выдерживает температуру до -30 градусов.
3. Поддержка мощности двигателя до 3 кВт.
4. Устойчивость к возгоранию.

У этих устройств есть лишь 2 недостатка: высокая стоимость и увеличенная масса. Но второй минус подразумевает сравнение с литиевыми ионными моделями, которые легче в два раза при одинаковой ёмкости. Если же сравнивать со свинцовыми накопителями, то LiFePo4 будут гораздо легче, долговечней и удобней в использовании.

Литий-полимерные элементы

Еще одна разновидность батареи — литий-полимерная. Этот накопитель очень боится тряски во время движения. Его почти не устанавливают на велосипеды, так как для монтажа потребуется специальный защитный контейнер. Поэтому от АКБ LiPo можно смело отказаться в пользу устройств другого типа. Чаще всего эти элементы устанавливают на электрокарах, так как там отсутствует тряска.

Вкратце о балансировке батареи

Мы рассмотрели, какие бывают аккумуляторы для электровелосипедов. Теперь не помешает поговорить о балансировке. Батарея велосипеда состоит из отдельных накопителей, объединенных в блок параллельным или последовательным методом. В случае разбалансировки этого модуля все элементы будут иметь разное напряжение. То есть один из них зарядится раньше других, после чего процесс прекратится. В результате полная ёмкость накопителя не будет соответствовать заявленной. Самое опасное здесь то, что накопитель может продолжить зарядку. Это приведет к возгоранию перезаряженного элемента.

При покупке заводского велосипеда можно не беспокоиться о разном напряжении ячеек. В новом накопителе все элементы имеют примерно одинаковые характеристики, поэтому полная ёмкость получается максимальной. Чтобы она оставалась такой в дальнейшем, используйте только оригинальное зарядное устройство для подключения велосипеда к электросети. Если же разбалансировка произошла из-за неправильной подзарядки, лучше обратитесь в сервисный центр.

Из этой статьи каждый сможет сделать выводы о том, какие аккумуляторы для электровелосипедов лучше для его задач. Но даже это пособие не поможет разобраться с техническими характеристиками, если вы в них не ориентируетесь. В таких случаях рекомендуется не искать проблемы и купить транспорт на литий-ионных элементах. Он подойдет для катания по городу и прочих несложных задач.

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. – 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. – 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

Штатное напряжение, В

Предельное напряжение, В

Удельная емкость, Вт·ч/кг

Разрядный ток без ущерба для ресурса (С – значение емкости батареи)

1С (работа на разрядных токах выше номинальной емкости сокращает ресурс АКБ из-за нагрева ячеек).

300–800 циклов перезарядки

Более 2000 циклов

Допустимый температурный диапазон

Степень деградации со временем и с увеличением количества циклов перезарядки

Средняя, зависит от температуры эксплуатации и хранения. С увеличением температуры – повышается.

Выбор емкости аккумуляторной батареи

Чтобы выбрать АКБ для электровелосипеда, кроме типа химии нужно определиться с нужным значением емкости. От емкости батареи и скорости езды зависит дальность пробега е-байка на одном заряде. Дополнительно на дистанцию пробега влияют вес транспортного средства вместе с райдером и перевозимым грузом, площадь поперечного сечения транспортного средства, коэффициент аэродинамического сопротивления и другие факторы.

Расстояние пробега будет больше при спокойной езде по равнинной местности в безветренную погоду, по возможности с накатом, с минимальным использованием тормозов и дополнительным вращением педалей в помощь электромотору. В таблице приведены приблизительные значения дистанции пробега на электровелосипеде без использования педалей в зависимости от параметров АКБ и скорости езды.

Параметры АКБ

Дистанция пробега в зависимости от скорости движения

20 км/ч

30 км/ч

40 км/ч

50 км/ч

60 км/ч

Для езды на такой скорости батарея 48 В, 10 Ач не подходит. Возможны только кратковременные ускорения.

Для езды на такой скорости батарея 48 В, 15 Ач не подходит. Возможны только кратковременные ускорения.

Примечание. Данные приведены при остальных факторах, приближенных к идеальным: ровная дорога, отсутствие ветра, райдер весом 60 кг, e-bike массой 35 кг, езда без рывков и частых торможений.

Выбор емкости АКБ в зависимости от длительной скорости движения

Кроме необходимой дистанции пробега, при выборе емкости АКБ нужно учесть скорость предстоящей езды на электровелосипеде. Для скоростной езды с частыми ускорениями рекомендуется выбрать батарею большей емкости:

1. Для езды с длительной скоростью 20–30 км/ч – достаточно емкости 10 Ач и вольтажа 36 В. Запас хода в таком случае составит 35–45 км при использовании редукторного мотор-колеса и езде по ровной асфальтированной дороге, и на 30% меньше при оснащении байка прямоприводным мотором.
2. Для передвижения с длительной скоростью 40 км/ч, получения пробега до 40 км, периодических поездок по лесным тропам, песчаным грунтовым дорогам или пересеченной местности – 15 Ач.
3. Для езды с длительной скоростью 50–60 км/ч – 30 Ач и выше.

Для езды в горной местности рекомендуется использовать в тандеме с аккумуляторной батареей не скоростное, а тяговое мотор-колесо. Затяжные подъемы желательно преодолевать на невысокой скорости, без чрезмерных усилий, чтобы избежать перегрева электроники и продлить жизнь батареи.

Виды корпусов и места установки АКБ для электровелосипедов

Литиевые АКБ для электровелосипедов производятся в разных корпусах: «бутылка» или «фляга», «лягушка», «река Янцзы», «дельфин», Hailong, Tiger Shark, с креплением на раму, подседельную трубу или на багажник, съемные и другие варианты. Прочный корпус защищает батарею от ударов, повреждений и преждевременного выхода из строя. АКБ в жестких корпусах имеют ключ для крепления, индикатор заряда, порт для подсоединения зарядного устройства и штекер для подключения к контроллеру.

Место установки аккумуляторной батареи выбирается из соображений комфортности и равномерного распределения весовой нагрузки на байк. Чаще всего АКБ устанавливается в треугольнике рамы. Но в сочетании с передним мотор-колесом удобно размещать батарею на багажнике или подседельном штыре.

Какой аккумулятор выбрать для электровеосипеда?

Аккумуляторная батарея является, пожалуй, самым важным узлом электровелосипеда. От ее зависят основные эксплуатационные характеристики – вес, расстояние пробега на одной зарядке, срок эксплуатации.
Литий-ионные аккумуляторы для электровелосипедов считаются лучшими по сравнению со всеми другими типами аккумуляторных батарей.

Все литий-ионные аккумуляторные батареи имеют низкий саморазряд, обладают высокой удельной емкостью, являются необслуживаемыми и у них отсутствует эффект памяти. Максимальный срок эксплуатации достигается при циклировании на 85% емкости аккумулятора. Т.е с точки зрения достижения максимального срока эксплуатации нельзя перезаряжать аккумулятор и полностью его разряжать. Десяток неполных циклов эквивалентны по расходу ресурса одному полному циклу заряд/разряд. Поэтому выбор аккумуляторной батареи большей емкости всегда предпочтительнее с точки зрения расходования ресурса и дистанции пробега на однойй зарядке.

На настоящий момент в массовом производстве находятся литий-ионные аккумуляторные батареи на базе соединений лития с кобальтом, марганцем, железом. Аккумуляторные батареи в зависимости от химического состава катодного материала достаточно сильно отличаются по эксплуатационным параметрам и количеству циклов заряд/разряд. И это необходимо иметь в виду при выборе аккумулятора для электровелосипеда т.к. не всегда очевидно, с каким именно типом аккумулятора на базе ионов лития вы имеете дело. Очень часто продавцы этих аккумуляторов и сами слабо представляют себе, что же они на самом деле предлагают.

Какой аккумулятор лучше выбрать для электровелосипеда?

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.

Особенности

Преимущества

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.