Купить аккумуляторную батарею для электровелосипеда

Купить-то конечно можно, вот только что? Какие батареи бывают? Чем отличаются? Как установить? Где купить? Сколько стоит?
Батарея в электровелосипеде — это 1/3 или 1/2 цены. Когда я собирал себе велосипед, на изучение ситуации с батареями пришлось потратить массу времени. А все почему? А потому, что обзора подобного тому, что вы сейчас читаете в сети не было.
Магазинам полный обзор батарей не нужен, поскольку для этого придется рекламировать конкурентов, а такое в капиталистическую модель мироустройства не вписывается. Для видеоблоггинга подобные обзоры — неформат. В результате пришлось закрыть информационную дыру самостоятельно.
Обзор не претендует на энциклопедичность. Но дает неплохое предварительное представление о ситуации с батареями для электровелосипедов на конец 2019 — начало 2020 года.

Классификация аккумуляторных батарей

Батарея (фр. batterie) — это два или более соединённых параллельно или последовательно электрических элементов. В просторечии, в случае с электровелосипедами аккумуляторной батареей называют, как батарейные блоки (относительно крупные ёмкости, наполненные мелкими химическими источниками тока), так и отдельные элементы (какие они бывают, рассмотрим позже).
Различных батарей дофига. В целях торжества Порядка над Хаосом нужно их классифицировать. С этого мы и начнем.

Совершенно очевидно, что классифицировать аккумуляторные батареи (батарейные блоки) нужно по месту пребывания оных на раме или в раме.

Классификация по месту

Универсальные батареи

Используются для электрофикации горных, прогулочных и туристических велосипедов.

  • Батарея в рюкзаке. Дешево и сердито. Как сделано описано на форуме. Если сопрут велосипед, то без батареи. Маленькая, а радость.
  • Батарея на багажнике. Самый древний способ установки аккумуляторных батарей. По данным археологии этот тип установки известен человечеству с начала XX века от Рождества Христова. Неудобен тем, что занят багажник, а также центр тяжести велосипеда высоко и смещен к жопе. С первой проблемой можно отчасти справиться сделав двухярусный багажник, со второй не справиться никак.
Можно купить, как готовую батарею встроенную в багажник, так и багажник с корпусом батареи. Такие батареи обычно рассчитаны на 50-60 ячеек.
  • Батарея на подседельный штырь типа «лягушка». Не знаю почему земноводное. На мой взгляд не похоже. Бывают маленькие, бывают весьма объемные. Проблема с ними та же, что и с батареей на багажнике: центр тяжести высоко и смещен к хвосту фюзеляжа, а багажник использовать неудобно поскольку над ним висит эта хрень. Дополнительный минус: вероятнее всего не получится использовать лучший амортизационный подседельный штырь.
    Лягушки популярны у владельцев двуподвесов, поскольку нормального багажника там конструктивно не предусмотрено, а место внутри треугольника рамы зачастую занято амортизатором заднего колеса. Подробный обзор этого типа батареи тут.
Непонятно, как перетаскивать этот электровелосипед через препятствия. Весит он не меньше 30 кг. Что бы он находился в горизонтальном положении поднимать его придется держась за подседельный штырь, что явно неудобно.
  • «Треугольник» в раму.
    Плюсы: позволяет не перегружать заднюю часть электровелосипеда и сохранять нормальную развесовку; можно использовать батареи большой ёмкости; легко изготовить под любую конфигурацию треугольника рамы.
    Минусы: как правило неудобно снимать батарею для зарядки; проблемы с креплением; все ленточки которые могут оторваться рано или поздно отрываются; выглядит несколько «колхозно»; уязвимость при авариях выше, чем у более технологичных моделей.
  • «Бутылка» в раму.
    Плюсы: позволяет не перегружать заднюю часть электровелосипеда и сохранять нормальную развесовку; выглядит вполне симпатично; нет проблем с креплением (обычно крепится на место бутылки для воды); легко снимать для зарядки.
    Минусы: маленькая ёмкость.
  • «Дельфин» в раму.
    Плюсы: позволяет не перегружать заднюю часть электровелосипеда и сохранять нормальную развесовку; хороший дизайн; нет проблем с креплением (обычно крепится на место бутылки для воды); легко снимать для зарядки, емкость больше, чем у «бутылок».
    Минусы: отсутствуют. Это вершина эволюции быстросъемных аккумуляторных батарей для электровелосипедов.
Батарейный блок представленый на картинке выше в настоящее время самый популярный, его можно купить за 2360 руб. Вместимость: 65 аккумуляторов 18650. Также его можно купить уже в сборе за 19000-27000 руб. Я использую именно такой уже два года в условиях пересеченной местности. Нареканий нет.

Батареи «дельфин» используются в конструкции, как дешевых электрофэтбайков, так и дорогих фирменных городских электровелосипедов.

Простенький популярный китайский фэтбайк. Цена: 98000 руб
Creme Ristretto ON+ Solo E-Bike 2020 с кареточным мотором Shimano. Цена: 184166 руб.
Хорошая съёмная батарея на 143 литий-ионных ячеек 18650. Называется Б143 Химия NMC. Вес: 8 кг. Разработана и изготовляется в Самаре. Есть у них батареи и меньшей емкости.
Электрофэтбайк с батареей Б143

Батареи встроенные в раму электровелосипеда

Внешние батареи

Наиболее распространённые типы представлены на картинках. Если вы хотите использовать один из этих вариантов, вам придется приобрести либо специально разработанную раму, либо электрический велосипед в сборе.

Поскольку конструктивно электровелосипеды с вертикальной загрузкой батарейного блока просты, то и цена их минимальна. Эта весьма популярная модель стоит 65000 руб.
Особенно часто вертикальные батарейные блоки используются в складных городских электрических велосипедах. Батарея этой крошки — 48V21/30/32A. Купить такой е-байк можно за 46000 руб.

Пространственные рамы

В просторечии — мангалы. По сути это обширные металлические батарейные отсеки к которым приделаны руль, колеса и прочие мелочи. Эти конструкции рассчитаны на высокие скорости и дальнобойность. По сути велосипедами не являются, скорее это электроскутеры с педалями.

Купить эту пространственную раму можно за 38143 руб. Что бы она стала похожа на то, что вы видите на фотографии и поехала нужно будет добавить еще минимум 120000 руб.

Батареи, как элемент рамы

Вершиной эволюции электровелосипедов являются изделия в которых батарея встроена в раму и визуально незаметна.
Плюсы: эффектный дизайн, все провода идут внутри рамы, батарея хорошо защищена от механических повреждений.
Минусы: небольшая ёмкость и высокая цена.

Алюминиевая рама со встроенной батареей и кареточным мотором Bafang 500W. Можно купить за 177000 руб.

Конструктивных решений множество. Приведу наиболее распространённые в разных ценовых категориях.

Инженерные решения позволяют использовать скрытые в раме батарейные отсеки и в складных электровелосипедах. Цена: от 78000 руб.
Часто батарея видна, но тем не менее встроена в раму электровелосипеда. Эту модель можно купить за 98000 руб.
Cube Acid Hybrid One 400 29 E-Bike 2020
У известных производителей велосипедов мотор-колёс мы уже не увидим. Тут стоит кареточный электромотор Bosch Performance. Аккумуляторная батарея: Bosch PowerPack 400. Вес: 22.1 кг. Купить такой электровелосипед можно за 120345 руб.
Cube Reaction Hybrid EX 625 29 E-Bike 2020
Мотор: Bosch CX Generation 4. Аккумулятор: Bosch PowerPack 400. Вес: 23.8 кг. Купить этот электровелосипед можно за 184000 руб.

Классификация аккумуляторов

Электрический аккумулятор — это химический источник тока, основная специфика которого заключается в обратимости внутренних химических процессов, что обеспечивает его многократное циклическое использование (через заряд-разряд). Термин «аккумулятор» используется для обозначения отдельного элемента. То-есть аккумулятор не = батарея. Батарея — это совокупность аккумуляторов. С этим разобрались.

Различных типов аккумуляторов около тридцати. Тип аккумулятора определяется используемыми материалами. Вне зависимости от типа аккумулятора, как только вы его приобрели, он сразу начал деградировать, даже если вы его не используете. Так что не сидите дома. Больше катайтесь! )
В электровелосипедах используются следующие типы:

Свинцово-кислотный аккумулятор

Используются в самых дешевых версиях самодельных электровелосипедов. В настоящее время никакого смысла в их применении нет.

Литий-ионный аккумулятор (Li-ion)

  • Это самые современные, популярные, лёгкие и ёмкие аккумуляторы, что очень важно для облегчения конструкции электровелосипеда.
  • Максимальная удельная ёмкость.
  • Количество циклов заряда и разряда от 300 не снижает номинальную емкость. К примеру Riese & Muller гарантирует, что используемые ими батареи Bosch будут по-прежнему заряжаться на 60% через два года или после 500 циклов зарядки.
LG аккумуляторы INR18650MJ1

В настоящее время наиболее популярным и удобным является хорошо зарекомендовавший себя стандарт Li-ion аккумуляторов — 18650 (как обычная пальчиковая батарейка). Более новым стандартом является — 21700. Но опыт его использования в электротранспорте пока не велик.

Литий-ионные АКБ можно эксплуатировать при морозе до -20 °С, но расстояние пробега при использовании батареи в таких условиях существенно сокращается из-за снижения токоотдачи. К тому же, при температуре ниже -10 °С литий-ионные АКБ быстро разряжаются. Частично решить проблему позволяет утепление аккумуляторной батареи теплоизоляционными материалами.

На сегодняшний день для сборки батарей электровелосипедов следует рассматривать следующие варианты:

Samsung      INR18650-25R 2500mAh
Sony/Murata US18650VTC6 3000mAh
Sony/Murata US18650VTC5 2600mAh
Samsung      INR18650-30Q 3000mAh
Panasonic    NCR18650B    3350mAh
Panasonic    NCR18650PF    2900mAh
Samsung    INR18650-35E 3450mAh
Sanyo          NCR18650GA    3350mAh
Samsung    INR18650-29E 2900mAh
LG                INR18650MJ1  3500mAh
LG                INR18650HG2  3000mAh
LG                INR18650MH1  3200mAh

В сети имеется масса тестов и статей про аккумуляторы формата 18650. Также можно просадить фантастическое количество времени на тематические форумы. Сравнивать характеристики различных элементов удобно тут.

Если же вы желаете просто получить батарею соответствующую вашим требованиям, по приемлемой цене, без проблем и в разумные сроки, проще обратиться к профессионалам.
Уже довольно давно сборка батарей вполне конкурентный бизнес и цены никто не задирает.

Я считаю, что самым разумным вариантом является приобретение корпуса батареи на Алиэкспрессе, а покупать элементы и заниматься сборкой проще в России. Вот несколько фирм занимающихся продажей аккумуляторов и сборкой:
https://www.li-force.ru/ (Томск, но работают и по почте)
https://small-china.ru/workshop (Москва)
https://e4bike.ru/page/battery-configurator (Зеленоград)

Многие владельцы электротранспорта собирают батареи самостоятельно, приобретая элементы в Китае. Это дает некоторую экономию при сборке электровелосипеда. Но нужно анализировать отзывы на элементы конкретного продавца. Китайские интернет-магазины склонны к легким заработкам на подделках, но те, кто наработал хорошую репутацию к обмана по возможности избегают.

Литиевые аккумуляторы имеют специальные требования при подключении нескольких ячеек последовательно. Зарядные устройства для таких многосоставных аккумуляторов с ячейками или сами аккумуляторные батареи снабжаются схемой балансировки ячеек (в просторечии БМС). Battery Manage System представляет собой электронное устройство для контроля за состоянием батареи, в наиболее развитых BMS реализованны следующие функции: защита от перезаряда, защита от переразряда, балансировка, защита от короткого замыкания, защита от длительного превышения разрядного тока.
Желающим углубиться в тему про БМС кликать сюда. Если вы заказываете сборку батареи мастерской, то нужно сказать какую БМС ставить (зависит от того, какой мотор вы используете). Если собираете батарею самостоятельно, то БМС можно приобрести в интернет-магазине (36V и 48V).

Зарядка аккумуляторов
* В каком порядке подключать зарядное устройство к розетке и батарее единого мнения нет. Желающие углубиться в тему могут проследовать сюда.
* Заряжайте аккумуляторы только теми зарядными устройствами, которые специально для этого разработаны. В Москве зарядные устройства вдвое дороже. Лучше купить на Алиэкспрессе.

Наиболее бережно, но долго (около 8 часов) батареи с Li-ion заряжаются зарядками на 2A (у меня вот такая, со штекером для батареи типа «Дельфин»). Такая долгая зарядка неудобна в путешествиях. Поэтому для туризма лучше купить более мощное зарядное устройство на 10А (0,76 кг), 6,6А или (1,2 кг), 4,5А.

Хранение аккумуляторов
Вопросам связанным с долговременным хранением Li-ion аккумуляторов посвящена отдельная статья.

LiFePO4

Литий-железо-фосфатный аккумулятор (LiFePO4, LFP) — тип электрического аккумулятора, являющийся видом литий-ионного аккумулятора, в котором используется LiFePO4 в качестве катода.

Какой тип элементов питания лучше использовать в вашем случае – зависит от условий предстоящей эксплуатации электровелосипеда. В большинстве случаев оптимальным выбором становятся литий-ионные аккумуляторы. Они дешевле, выигрывают в весе и при щадящей эксплуатации имеют ресурс около 1000 циклов. Но для регулярного использования электровелосипеда при низких температурах стоит выбрать LiFePO4. Но весят литий-железо-фосфатные АКБ больше, чем аналогичные им литий-ионные батареи.

На мой субъективный взгляд LiFePO4 отмирает побеждённый Li-ion. Научные разработки в этом направлении прекратились. Где покупать качественные элементы этого типа не особо понятно.

Тема использования LiFePO4 аккумуляторов в электротранспорте обширна, мутна и противоречива. Желающим погрузиться в болото информации кликать сюда.

При использовании этих элементов следует соблюдать некоторые правила.

  • Нужно использовать специальные зарядные устройства для LiFePO4 аккумуляторов с обозначением конечного напряжения зарядки – оно отличается от АКБ других типов.
  • Не следует допускать полного разряда батареи.
  • Не следует оставлять аккумулятор в разряженном состоянии.
  • Холодную батарею перед подзарядкой нужно выдержать несколько часов в помещении, чтобы она прогрелась до температуры, близкой к комнатной.
  • Не следует заряжать аккумулятор на морозе, поскольку после прогрева АКБ до комнатной температуры возникнет перезаряд, существенно снижающий ресурс батареи.

Li-Pol

Литий-полимерный аккумулятор (литий-ионный полимерный аккумулятор (lithium-ion polymer battery); аббревиатуры: Li-pol, Li-polymer, LIP, Li-poly и т. д.) — это усовершенствованная конструкция литий-ионного аккумулятора. В качестве электролита используется полимерный материал.
Лучше оставить этот тип аккумуляторов авиамоделистам. Li-Pol аккумуляторы пожароопасны при перезаряде и/или перегреве. По этой же причине требуют специальных алгоритмов зарядки (зарядных устройств).

Ёмкость и пробег

Ёмкость батареи измеряется в ампер часах Ач (Ah) Дальность хода при прочих равных условиях напрямую зависит от количества запасенной энергии, т.е. от Вт*ч (ваттчасов). Например батарея напряжением 48 вольт и емкостью 20 Ач имеет энергоемкость (количество запасенной энергии), получаемое как произведение напряжения батареи на емкость, 48В*20Ач= 960 Вт*ч или 0,96 кВт*ч.

На расход энергии аккумуляторной батареи и дальность поездки без подзарядки существенно влияют:

  • Суммарный вес электровелосипеда, велосипедиста и багажа. При увеличении нагрузки пробег уменьшается.
  • Тип электромотора. Редукторные модели позволяют проехать расстояние примерно на 30% больше, чем прямоприводные (при идентичности остальных параметрах). Поэтому на городские велосипеды устанавливаются редукторные мотор-колеса, а двигатели прямого привода используются на скоростных и внедорожных электровелосипедах.
  • Выше ёмкость батареи — выше дальность. Выше скорость — меньше дальность. С увеличением скорости возрастает и расход энергии, которая затрачивается на преодоление силы трения и всех сопротивлений (качению, аэродинамического и пр.). Они имеют квадратичную зависимость от скорости: если ехать вдвое быстрее, на преодоление сопротивлений будет затрачиваться в 4 раза больше энергии.
  • Качество дорожного покрытия.
  • Давление в шинах. Для увеличения пробега нужно минимизировать пятно контакта, т.е. туго накачать шины.
  • Стиль езды. В стандартном варианте электромотор работает в режиме ассистирования педалированию. Чем сильнее помогает мотор — тем меньше пробег. Также пробег уменьшается из-за резких разгонов, поскольку на них затрачивается большое количество энергии.

Для того, что бы примерно оценить зависимость пробега от ёмкости батареи рекомендую поиграться с калькулятором.

Что собой будет представлять ваша батарея в совокупности с конкретным мотором можно прикинуть на симуляторе.

Какой емкости батарея вам нужна?

Как правило, лучше всего приобрести батарею самой большой ёмкости на самых качественных и современных элементах, поскольку это будет означать более длительный срок службы батареи (т. е. меньшее количество циклов зарядки), а также большую универсальность использования электровелосипеда.
Но чем больше ёмкость батареи — тем выше её объем, цена и вес. Так что ищите компромисс.

Дмитрий Константинов
27.11.2019


Добавить комментарий

error: Content is protected !!