Как выбрать аккумулятор для электроскутера?

Штатные аккумуляторные батареи, которые ставят на электроскутеры и другие виды персонального электротранспорта в базовой заводской комплектации, обычно имеют скромные технические характеристики. Установка мощной батареи с большим запасом емкости закономерно приводит к значительному удорожанию транспорта ввиду высокой цены таких АКБ. Поэтому производители оснащают серийные модели электрических скутеров, мопедов и велосипедов аккумуляторами со средними рабочими параметрами.
Зато при замене АКБ, как и при сборке персонального электротранспорта на заказ, можно расширить выбор и не ограничиваться стандартными моделями. Например, если вы хотите увеличить расстояние пробега до 80–100 км на одном заряде, для этого понадобится батарея с солидным запасом емкости. Если же вас интересует увеличение токоотдачи АКБ и возможность использовать мотор на полную мощь, можно собрать батарею с увеличенными токами разряда.

Типы аккумуляторов для электроскутера

Моторы электроскутеров, мопедов и другого транспорта с электрическим приводом получают питание от бортовых АКБ тягового типа. Такие батареи ввиду особенностей внутреннего строения способны интенсивно работать в циклическом режиме и обеспечивать стабильную токоотдачу на протяжении всего цикла разряда. По типу химии это могут быть литий-ионные (Li-ion, LiFePO4) или необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторы, например, гелевые.

1. Литий-ионные АКБ

Это накопители энергии с высокой удельной энергоемкостью, хорошей токоотдачей, малым саморазрядом и ресурсом 500–2000 циклов и выше, в зависимости от используемого катодного материала. На электроскутер или электромопед, как и на персональный электротранспорт в целом, лучше всего ставить Li-ion батареи, собранные из высокотоковых ячеек с катодным материалом LiMn2О4 или LiFePO4.
Для моторов мощностью 750–1000 Вт и выше предпочтительны модели LiFePO4. Они:

• отдают в нагрузку большие токи и не перегреваются при этом;
• позволяют мощным моторам полноценно раскрыть свой потенциал;
• обеспечивают достаточную токоотдачу для резвого разгона и быстрой езды;
• эффективно работают даже на морозе;
• дольше служат – более 2000 циклов;
• соответствуют высоким требованиям безопасности (не склонны к возгоранию и взрыванию).

Но по удельной энергоемкости ячейки LiFePO4 примерно на 30% уступают Li-ion моделям с катодным материалом LiMn2О4. А еще они имеют номинальный вольтаж 3,2 В вместо 3,6 В и рабочий диапазон 3–3,6 В вместо 2,5–4,2 В. Поэтому для электровелосипедов, самокатов, скутеров и других транспортных средств с мощностью моторов до 750 Вт отлично подходят батареи из Li-ion ячеек с марганцем.
Литиевые батареи собирают из одинаковых ячеек цилиндрической или призматической формы подходящего типоразмера и обязательно оснащают BMS платой для контроля рабочих параметров и недопущения опасных состояний. Схему сборки подбирают с учетом того, какими должны быть напряжение, емкость и размеры АКБ.

 2. Герметичные свинцово-кислотные АКБ

Они бывают со связанным или гелеобразным электролитом (AGM, AGM-мультигель, GEL), не нуждаются в обслуживании и по эксплуатационным характеристикам выгодно отличаются от обслуживаемых свинцово-кислотных аккумуляторов с жидким электролитом. Но даже лучшие свинцовые батареи уступают литий-ионным – и по удельной энергоемкости, и по сроку службы, и по эффективности использования накапливаемой энергии.
В стандартной комплектации электромопедов и скутеров емкость гелевых АКБ обычно составляет 20 А•ч, а по габаритам и весу они превосходят Li-ion модели идентичной емкости где-то на 70%. Соответственно, если вместо свинцово-кислотной батареи поставить литиевую примерно тех же размеров и массы, удастся значительно увеличить ее емкостной запас и мощность, а значит – увеличить дальность хода, улучшить динамику разгона и повысить развиваемую скорость.

Напряжение, емкость, размеры

Это главные параметры выбора АКБ для электроскутера, электровелосипеда или другого транспорта на электротяге. Напряжение батареи должно приблизительно быть равным вольтажу электромотора, можно с небольшим запасом, т.к. более мощный накопитель энергии лучше раскрывает возможности мотора. Для набора нужного напряжения элементы соединяют последовательно. Так, номинальный вольтаж 48 В достигается последовательным соединением 13 Li-ion элементов (схема 13S) или 15 ячеек LiFePO4 (схема 15S).
Емкость выбирают, сопоставляя среднее потребление энергии мотором и желаемое расстояние пробега на 1 заряде, а также учитывая предстоящие токовые нагрузки – ток потребления мотора + запас 30%. Для прироста емкости, а вместе с ней и допустимых токов, элементы питания соединяют параллельно. Аккумуляторы LiFePO4 допускают кратковременную токоотдачу порядка 10С, ячейки LiMn2O4 – до 3С, где С – величина емкости в ампер-часах. Например, если на электроскутере стоит батарея емкостью 25 А•ч с типом химии LiFePO4, она может обеспечивать кратковременную токоотдачу 250 А и долговременно держать вдвое меньший ток – 125 А.
Когда подходящее напряжение и емкость выбраны, т.е. понятно, какой будет схема сборки и сколько ячеек понадобится для ее реализации, остается убедиться, что собранная по этой схеме батарея поместится в батарейный отсек.
Ранее в нашем блоге вышла статья о распространенных ошибках при сборке мощного электровелосипеда.