Как рассчитать емкость аккумулятора для электровелосипеда

Калькулятор электротранспорта

Полный вес транспортного средства — с учётом веса пассажиров и аккумулятора.

Коэффициент аэродинамического сопротивления: велосипед с велосипедистом 0.7-1.15 (1.0 в среднем), легковой автомобиль 0.2-0.7 (0.35 в среднем), автобус 0.3-1.1 (0.7 в среднем).

Площадь миделя — это площадь поперечного сечения транспортного средства по направлению к движению. Для горного велосипеда с велосипедистом условно принимается за 0.4м2, для дорожного велосипеда 0.65м2, для шоссейного 0.32м2. Легковой автомобиль от 1.5м2, автобус от 4м2.

Коэффициент трения качения по ровному асфальту: горный велосипед (резина для бездорожья) или автомобиль — 0.015 , дорожный велосипед — 0.006 (полуслик), шоссейный велосипед — 0.003 (слик 120PSI). Коэф. трения качения для горного велика или автомобиля: грунтовая дорога или твёрдый снег — 0.03, грязь — 0.1, песок — 0.3.

КПД двигателя задаётся для установленной скорости и мощности. Для электровелосипеда: режим максимального КПД (идеальный) 80-85%; поездка с частыми остановками и разгоном до максимума 40-60%; езда на постоянной скорости, близкой к максимальной 60-80%; невысокая постоянная скорость 30-50%, медленная езда с остановками 20-40%. В данном случае скорость относительна и определяется процентом потребляемой мощности от максимальной.

КПД поправочный может использоваться как корректирующий коэффициент для более точного расчёта времени работы и расстояния с учётом реальных замеров.

Экспонента Пекерта — показатель "несовершенства" аккумулятора на больших токах нагрузки. Качественные железофосфатные аккумуляторы имеют экспоненту Пекерта в районе 1.05, свинцово-кислотные от 1.1 до 1.3 и более. С возрастом аккумулятора значение растёт.

Расчёты пробега производятся для параметра Ёмкость АКБ. Одновременно с этим можно вычислить необходимые характеристики аккумулятора, задав Желаемый запас хода.

Результаты расчёта вычисляются для заданной механической мощности двигателя (первая колонка) и заданной скорости (вторая колонка).

Данный калькулятор электротранспорта позволяет рассчитать:
— ёмкость аккумулятора для преодоления необходимого расстояния
— мощность, необходимую для достижения заданной скорости
— скорость, которую будет способно развить ТС при заданной мощности
— расстояние, которое проедет ТС с учётом многих значений
— ток разряда, энергопотребление и многое другое.

Калькулятором можно пользоваться не только для электротранспорта, электровелосипедов, электромобилей, но и для расчёта характеристик транспортных средств на ДВС. Также калькулятор будет полезен для расчёта длительности работы аккумулятора при разных нагрузках, в том числе не связанных с транспортными средствами.

Расчёт ёмкости аккумулятора: как сделать и зачем нужен?

Собираете электросамокат? Мы настоятельно рекомендуем в первую очередь думать не о двигателе, а о батарее, которую Вы на своё детище поставите. Сделайте расчёт ёмкости аккумулятора в зависимости от нагрузки и отталкивайтесь от него.

Почему сперва выбираем батарею?

И в пользу именно такого порядка действий есть несколько весомых аргументов:

1. Запас хода. Вы можете поставить на свой электроскутер самый мощный и быстрый мотор, но какой от него будет толк, если батарея сядет за две минуты?
2. Запас мощности. Опять-таки, глупая ситуация: Вы выбрали мощный двигатель, а батарея его не тянет;
3. Вес. Вы поставили мощный двигатель, к нему в пару такую же мощную батарею и, внезапно, получили самокат весом 25 кг. Нет, такие модели тоже имеют место, когда они запланированы, а если подобный результат получается неожиданно – это печально.

Поэтому лично мы рекомендуем такую последовательность действий:

1. Определяетесь с максимальным весом будущего самоката;
2. Определяетесь с минимальным запасом хода;
3. Смотрите, сколько весят/потребляют интересные Вам по скорости и мощности двигатели;
4. Делаете расчёт ёмкости аккумулятора в паре с каждым из них;
5. Выбираете оптимальный результат.

Буквально 10 минут времени, немного простой математики, и Вы уже будете точно знать, что именно Вам нужно.

Формула расчёта ёмкости аккумулятора

В нужной нам формулировке она выглядит очень просто:

Ёмкость аккумулятора = Вт-ч/км*Запас хода

Где Вт-ч/км – это расход ватт-часов на километр для нашего мотора. А этот параметр, в свою очередь, зависит от скорости движения и мощности двигателя. В среднем очень показателен вот такой график:

Левая ось – это как раз вт-ч/км, правая – условная мощность мотора, горизонтальная – скорость движения в километрах. Чтобы рассчитать ёмкость нужного Вам аккумулятора:

1. Выберите на горизонтальной оси нужную Вам максимальную скорость (допустим, 50 км/ч);
2. Проведите от неё вертикальную линию до пересечения с синим графиком, а потом, от точки пересечения, горизонтальную к левой оси (в нашем примере получится 23 вт-ч/км);
3. Определитесь с запасом хода (например, 40 км) и подставьте значения в формулу. Для нашего примера: ёмкость = 23*40 = 920 вт-ч.

Теперь дело за малым: вычислить ёмкость в ампер-часах. Для этого разделите полученную ёмкость на вольтаж выбранной батареи (например, 24 Вт). В примере выше получится 920/24 = 39 А/ч (округлили вверх).

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.

Расчет емкости батареи электровелосипеда для необходимых скорости и дальности пробега

Возможно, вы уже где-то слышали или читали, что на батарее 48В 10 Ач можно проехать 40 км, в другом месте говорят про 100 км, а в третьем что и вовсе в кругосветку можно отправиться =) Megavel честен со своими покупателями и заявляет средние показатели пробега на одной зарядке.

Ниже мы составили таблицу соотношения скорости к емкости батареи. Конечно же, скорость не единственный фактор, влияющий на пройденное расстояние. Поэтому рассмотрим вариант более-менее равнинной местности с безветренной погодой, батарея полностью заряжена, пилот весом 80 кг и ростом 175 см, вес байка порядка 35 кг, спокойный режим езды без использования педалирования. Кстати, езда накатом, использование тормозов по-минимуму, помощь мотору педалями позволяет существенно увеличить дистанцию! Так как большая часть энергии идет на преодоление сопротивления воздуха, затраты энергии растут не линейно со скоростью, поэтому поговорка «Тише едешь — дальше будешь» в случае электробайков очень кстати =)

Вольтаж и емкость батареи (В, Ач)
в скобках версия электрочоппера Megavel