Статьи

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:

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*
*Параметры АКБ*	*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.