Шелепиха
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:
- Свинцовые (гелевые) – используются редко и только в целях экономии. Они тяжелые, имеют низкую удельную емкость, долго заряжаются и выдерживают не более 200 циклов перезарядки.
- Литий-ионные (Li-ion) – рекордсмены по удельной емкости, батареи этого типа чаще всего устанавливаются на современные е-байки. Li-ion батареи быстро заряжаются, не имеют большого саморазряда и выраженного эффекта памяти, способны работать в широком температурном диапазоне – от -20 до +50 °С. Их ресурс – около 1000 циклов перезарядки.
- Литий-железо-фосфатные (LiFePO4) – особая разновидность литий-ионных АКБ. Эти батареи морозоустойчивы, способны эффективно работать даже при -30 °С, имеют малый саморазряд и ресурс свыше 2000 циклов. Они отлично выдерживают пиковые нагрузки и высокие зарядные токи, меньше склонны к деградации, подходят для интенсивной эксплуатации в жестких условиях, отличаются надежностью и долговечностью. Часто такие батареи ставятся на мощные электровелосипеды, развивающие высокие скорости.
Лучшие АКБ для электрических велосипедов и других видов персонального электротранспорта – литиевые, причем их характеристики зависят от химического состава катода в используемых аккумуляторах. В качестве катодного материала может применяться литий-марганцевая шпинель LiMn2O4, кобальтат лития LiCoO2, литий-кобальт-марганцевая шпинель Li(NiCoMn)O2, литий-железофосфат LiFePO4.
В таблице представлены параметры литиевых АКБ в зависимости от материала катода:
|
Критерий сравнения |
LiCoO2 |
LiMn2O4 |
Li(NiCoMn)O2 |
LiFePO4 |
|
Штатное напряжение, В |
3,6 |
3,8 |
3,7 |
3,3 |
|
Предельное напряжение, В |
4,2 |
4,2 |
4,3 |
3,6 |
|
Удельная емкость, Вт·ч/кг |
150–190 |
105–135 |
150–180 |
95–125 |
|
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). |
10С |
10С |
35С |
|
Циклический ресурс |
300–800 циклов перезарядки |
500–1000 циклов |
1000–1500 циклов |
Более 2000 циклов |
|
Допустимый температурный диапазон |
От -10 до +50 °С. |
От -20 до +60 °С. |
От -20 до +65 °С. |
От -30 до +70 °С. |
|
Уровень безопасности |
Средний |
Высокий |
Высокий |
Самый высокий |
|
Степень деградации со временем и с увеличением количества циклов перезарядки |
Средняя, зависит от температуры эксплуатации и хранения. С увеличением температуры – повышается. |
Средняя |
Средняя |
Малая |
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 |
|
|
48 В, 10 Ач |
≈60 км |
≈40 км |
≈25 км |
Для езды на такой скорости батарея 48 В, 10 Ач не подходит. Возможны только кратковременные ускорения. |
– |
|
48 В, 15 Ач |
≈90 км |
до 60 км |
до 40 км |
≈25 км |
Для езды на такой скорости батарея 48 В, 15 Ач не подходит. Возможны только кратковременные ускорения. |
|
48 В, 20 Ач |
до 125 км |
≈75 км |
≈50 км |
≈30 км |
≈27 км |
|
48 В, 35 Ач |
≈215 км |
≈130 км |
≈90 км |
≈55 км |
≈45 км |
|
60 В, 30 Ач |
≈225 км |
до 140 км |
≈95 км |
до 60 км |
до 50 км |
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:
- 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.
- 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.
- 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.
В предыдущей статье нашего блога рассказывается о типах электрических велосипедов и вариантах их использования.
