Сборка аккумулятора для электровелосипеда
Аккумуляторы для велосипедов
6 минут Автор: Михаил Скворцов 277
Электровелосипед – продвинутая модификация байка с электрическим приводом. Дополнительное толкающее усилие позволяет велосипедисту сэкономить силы на пересеченной местности и длительных перегонах. Работу электродвигателя обеспечивает накопитель энергии – аккумулятор.
Существует несколько распространенных типов аккумуляторов для велосипеда. Какие АКБ можно встретить в продаже, какими особенностями они обладают, а также как самостоятельно сконструировать батарею, будет рассказано в этой статье.
Какие типы аккумуляторов используют на велосипедах
Аккумуляторная батарея во многом определяет параметры электровелосипеда. При установке системы привода на обычный велосипед следует внимательно отнестись к выбору источника энергии.
Аккумуляторы на велосипеды:
- свинцово-кислотые;
- гелевые;
- никелевые;
- литиевые батареи (+ полимерные).
SLA – так маркируются свинцово-кислотные АКБ – бюджетный вариант в представленном ряду. Ценовое превосходство, к сожалению, не оправдывается большим количеством недостатков: вес, быстрый выход из эксплуатации, низкая стойкость к перепадам напряжения при зарядке. Батареи хватает примерно на 2 года. Это около 700 циклов зарядки. Весит один аккумулятор порядка 4 кг – серьезный массовый прирост!
Гелевая батарея обладает аналогичными свойствами, что и SLA. Внутри корпуса заключен сжиженный гелий. Более долгий срок эксплуатации по сравнению со свинцовым аналогом.
Никельсодержащие (NiMH). В состав аккумулятора входит гибридная смесь никеля с другими металлами. Дорогой, но выгодный в эксплуатации вариант: вес около 2 кг, срок службы 3 года, допустимое количество зарядок и разрядок – 850. Прерогатива дорогих велосипедов, на дешевых моделях встретить их почти невозможно.
Литиевые энергонакопители содержат в основе легкий щелочной металл. Они компактны и долговечны. В зависимости от носителя электроэнергии, вело-аккумуляторы литиевого типа подразделяются на следующие типы:
- кобальтовые,
- марганцевые,
- ферро-фосфатные,
- полимерные.
Литий-кобальтовая АКБ – пара «литий – оксид кобальта». Для велосипедов такой тип батарей используется крайне редко из-за повышенной опасности: в динамических условиях они могут взрываться или течь. Остальные свойства безупречны – легкость, малогабаритность, удобство.
Батарея LiMnO2 – бюджетный вариант в семействе литиевых. Марганцевые аккумуляторы – это большие и тяжеловесные приспособления, и на легкий байк не подойдут. Чаще можно встретить на укомплектованных горных электровелосипедах. Рабочие характеристики – эксплуатация до 5-ти лет, 1000 циклов зарядки, средняя чувствительность к перепадам напряжения.
Ферро-фосфатная литиевая батарея – пара «литий – фосфат железа». Ими комплектуют исключительно дорогие велосипеды. Характеристики: 2000 циклов, низкая потеря мощности, высокая стойкость, срок работы свыше 5-ти лет.
Литий-полимерная АКБ обладает теми же рабочими показателями, что и распространенный марганцевый источник питания. Однако она более удобна в обращении за счет пластичного и встраиваемого полимерного корпуса.
Параметры велосипедных батарей
Характеристики аккумулятора, определяющие его эксплуатационные показатели:
- выдаваемое напряжение;
- количество батарей;
- электрическая емкость.
Отдельная батарея может выдавать напряжение в 12 Вольт и кратное ему: 24, 36, 48 В.
Производители АКБ для велосипедов придерживаются номинального напряжения в 24 В. Обеспечивающие его источники тока называются 2-батарейными.
АКБ с тремя узлами питания общим напряжением в 36 В ставятся на более дорогие модели велосипедов. Очень редко, но можно встретить и 4-батарейные аккумуляторы с выходом в 48 В.
От количества узлов питания зависит, какой силы будет выдаваемый крутящий момент у электродвигателя. Это напрямую связано с максимально возможной скоростью велосипеда. Правда, на электромоторах ставят контроллеры для ограничения до 30 км/час.
Электроемкость – параметр, который определяет срок эксплуатации от зарядки до полного исчерпания запаса энергии. Велосипед с аккумулятором высокой емкости можно смело пускать на расстояние в 30 – 50 км.
Расстояние условно связывают с емкостью аккумулятора: 1 км = 1А/ч. В зависимости от количества и емкости каждой батареи определяется среднее расстояние, которое можно проехать в режиме непрерывной работы электродвигателя. Километраж-емкость и количество затрачиваемой энергии могут не совпадать из-за препятствий на дорогах, подъемов, перекатов и т.д.
Как сделать АКБ своими руками
Любители покопаться в механизме собственного велосипеда наверняка спросят, можно ли сделать аккумулятор самостоятельно.
Для сборки батареи с нуля потребуется:
- несколько батареек (например, литий-марганцевых);
- соединительные проводки;
- паяльник;
- штекер;
- емкость.
В качестве емкости для АКБ удобно использовать велофлягу. Она легко вместит в себя батарейки и надежно крепится на раме с помощью держателя. Один конец фляги должен подавать энергию на двигатель. На противоположной стороне – выход для зарядного устройства.
По порядку о том, как сделать аккумулятор своими руками:
- С учетом полярности связать батарейки. Их количество будет зависеть от номинального выходного напряжения. Для АКБ с батарейками в 12 В достаточно две или три. Провода последовательно соединяют концы батареек.
- По краям, на выходах спаять пару проводов в один.
- Просверлить отверстия в днище фляги и крышке.
- Поместить батареи в емкость и вывести провода через отверстия.
- К верхней части подсоединить штекер – через него будет подаваться питание при зарядке.
- Установка корпуса на держателе и герметизация отверстий.
- Выходной кабель подключить к генератору электродвигателя.
На участке «аккумулятор – двигатель» можно сделать специальный разъемник для удобства отсоединения батареи от мотора во время зарядки.
Собранный своими руками аккумулятор будет, конечно, быстрее садиться и дольше заряжаться (до 6 часов). Такой вариант хорошо совместим с самодельным электродвигателем или маломощным мотором, но никак не дорогими моделями движков.
Что дает аккумуляторная батарея? Установленный на велосипед дополнительный источник энергии позволит увеличить скорость, динамику и проходимость, а также сэкономить собственные силы. Предпочтительно приобретать и устанавливать готовые решения. Но при должном количестве желания, времени и сноровки можно соорудить аккумулятор самостоятельно.
Подключение двух аккумуляторов на электровелосипеде: для чего нужно, способы, минусы
Многие обладатели электрических велосипедов, особенно этим грешат начинающие пользователи, делают ошибки при расчётах и отдают предпочтенье недостаточно ёмким батареям. Как следствие, возникает дилемма: приобрести дорогую АКБ большей ёмкости или сделать ставку на ещё один дополнительный накопитель? Последнее решение в кругах велосипедистов является спорным, мол подсоединить пару батареек к одному силовому агрегату не получится! Однако на самом деле, это не является правдой. Тут главное немного вникнуть в теорию и вы сразу всё поймёте.
Содержание:
- Что даёт параллельное подсоединение двух аккумуляторов на электробайке?
- Что даёт последовательное соединения двух батарей на электровелосипеде?
- Что даёт независимое подсоединение двух аккумуляторных батарей?
- Минусы монтажа двух батарей на электрический велосипед.
Что даёт параллельное подсоединение двух аккумуляторов на электробайке?
Если соединить парочку аккумуляторных батарей по предложенной схеме, то нас ожидают следующие обстоятельства:
возрастёт суммарная энергоёмкость;
напряжение останется на прежнем уровне.
Конечно, подобный тип соединения увеличит преодолеваемую на одном заряде дистанцию, но здесь нужно знать, что параллельно следует соединять аккумуляторы аналогичной ёмкости, конструкции и напряжения. Если на вашем электробайке контроллером поддерживается рекуперативное торможение, то состыкованные параллельно АКБ будут подзаряжаться одновременно и как следствие, дальность хода увеличиться ещё больше. В принципе, собирать такую схему достаточно просто: «+» одного накопителя подсоединяют к плюсу другого накопителя, ну а «-» подключаем к минусу.
Что даёт последовательное соединения двух батарей на электровелосипеде?
ёмкость остаётся на прежнем уровне;
суммарное напряжение возрастёт.
Такое решение может удовлетворить потребности тех райдеров, которые устанавливают более мощный силовой агрегат, в то время, как напряжения уже установленной АКБ попросту не хватает для него. Точно, как и при параллельной схеме, нужно использовать накопители в распоряжении которых идентичные ёмкости и напряжения.
Что даёт независимое подсоединение двух аккумуляторных батарей?
Есть возможность собрать две независимые схемы и запитать от них два электромотора. Такая модификация пригодится тем юзерам, которые хотят заполучить в своё распоряжение полноприводный аппарат, для более эффективного преодоления внедорожных поверхностей.
Минусы монтажа двух батарей на электрический велосипед:
- выйдет дороже: себестоимость одной энергоёмкой АКБ в любом случае будет скромнее, чем сумма потраченная на пару накопителей;
- возрастает масса велобайка и как следствие, будет затруднено педалирование;
- два накопителя будут занимать на велосипеде довольно много места, которое могло бы быть отведено под дополнительные устройства и аксессуары.
Заключение
Как видим, установить два аккумулятора на электробайк вполне реально, тут вопрос в другом: покроют ли все преимущества, все недостатки с точки зрения конктретного велосипедиста?
Аккумулятор для электровелосипеда своими руками
В продаже представлен богатый ассортимент литиевых аккумуляторов для различных видов персонального электротранспорта. Но иногда хочется собрать аккумулятор для электровелосипеда своими руками, чтобы отточить свое мастерство, попрактиковаться в создании полезного устройства и быть уверенным в качестве сборки. Если вы также задались целью самостоятельно собрать аккумуляторную батарею с нужными характеристиками, вам понадобятся:
- достаточное количество элементов Li-ion типоразмера 18650;
- BMS плата управления – она отвечает за выравнивание заряда элементов питания, контролирует процесс заряда и разряда АКБ и продлевает срок ее службы;
- соединительные провода, разъемы;
- подходящий по размерам бокс или кейс из металла или пластика – его можно купить или изготовить самостоятельно;
- 2 противопожарных пакета;
- амперметр;
- паяльник;
- зарядное устройство.
Алгоритм сборки Li-ion батареи для электровелосипеда своими руками
Подготовленные ячейки типоразмера 18650 попарно укладываются в пакеты с учетом полярности, обеспечивая параллельное соединение. К ним подсоединяются силовые и балансирные провода. Пакеты последовательно соединяются друг с другом для получения необходимого напряжения. Разъемы выводятся наружу с использованием удлинителей. Балансирные провода соединяются последовательно.
Все литиево-ионные элементы тщательно стягиваются и укладываются в подготовленный бокс или кейс, в котором заранее необходимо просверлить отверстия для вывода проводов. Тут же припаивается плата BMS. Провода выводятся наружу, после чего к верхней части подсоединяется штекер для дальнейшего осуществления зарядки батареи. Все отверстия кейса тщательно герметизируются. В завершение, кабель собранной батареи подключается к электрическому контроллеру (нагрузке ), и источник питания размещается на транспортном средстве – на раме, багажнике или в другом подходящем месте.
Меры безопасности
Собираясь собрать самодельный аккумулятор для велосипеда своими руками, помните, что:
- В процессе работы и при тестировании аккумуляторов важно быть предельно аккуратными и осторожными.
- Нельзя допускать падений элементов питания и собранной батареи, их нагрева, сдавливания, проникновения в них сторонних предметов.
- Важно избегать короткого замыкания, перезарядки аккумуляторов, применения обратной полярности.
- В случае чрезмерного нагрева необходимо прекратить эксплуатацию батареи или зарядного устройства.
- Нельзя использовать ячейки сомнительно качества, с признаками повреждений.
Если вы сомневаетесь в достаточности своих знаний и опыта, лучше сэкономьте время и силы – просто купите готовую аккумуляторную батарею Li-ion с подходящими параметрами или закажите ее профессиональную сборку на заказ, с предоставлением гарантии на выполненную работу. Изготовление аккумуляторной батареи на заказ позволяет самостоятельно выбрать ячейки для сборки АКБ и четко соблюсти требуемые характеристики. В частности, вы можете заказать аккумулятор оптимально подходящей вам формы, размеров, емкости.
О пайке литиевых элементов
Паять литиевые ячейки крайне нежелательно – при нагреве паяльником их легко испортить. Но для лучшей балансировки пайка нужна, поскольку избыточное сопротивление приводит к искажению сведений о напряжении, получаемых зарядным устройством. Компромиссное решение – использовать элементы с клеммами и воздействовать на них паяльником кратковременно, максимум пару секунд.
Альтернативой пайки может стать:
- Применение в роли контактов редкоземельных магнитов. Они мощные, обеспечивают отличный контакт с ячейками, а снаружи покрыты неокисляющимся цинком или никелем. Припаивать к ним провода нужно очень осторожно, не превышая температуру Кюри порядка 300 °С. При этом важно использовать паяльник с термической стабилизацией и легкоплавкий припой.
- Специальная держалка, как для установки простых батареек. В ней элементы питания будут находиться без жесткой фиксации, что позволит при необходимости менять неисправные «банки ».
- Готовая держалка с предусмотренной защитой литий-ионных элементов. В нее просто вставляются незащищенные «банки », без пайки и других сложностей.
Выводы
Самодельная батарея для электровелосипеда – это хорошее решение при условии использования качественных элементов питания и наличия знаний и навыков, необходимых для профессиональной сборки такого устройства. Если вам нужен хороший аккумулятор под конкретные требования (нестандартная форма, размеры и другие характеристики), можно самостоятельно собрать его из комплекта элементов 18650. Но без наличия опыта в таких делах не всегда удается с первой попытки создать надежный аккумулятор, пригодный для эксплуатации.
Поэтому проще и безопаснее купить готовый аккумулятор для электробайка. Если в продаже нет модели с нужными вам параметрами, закажите ее сборку в мастерской ВольтБайкс. Наши специалисты изготовят нужную вам батарею с точной подгонкой под необходимые характеристики и требования, качественно выполнят все работы и предоставят гарантию.
Предлагаем вам прочесть в нашем предыдущем материале о том, как правильно заряжать аккумулятор электровелосипеда.
Сборка аккумулятора для электровелосипеда
Если вы решили собственноручно сделать аккумулятор для электровелосипеда, подготовьте необходимое количество элементов питания, никелевую полосу, разъемы, провода. Не забудьте о BMS плате. Она необходима для выравнивания заряда ячеек, контроля заряда-разряда АКБ и продления ее ресурса.
Также приготовьте 2 противопожарных пакета, зарядное устройство и корпус для готовой АКБ в виде кейса из подходящего материала (металла или пластика). Из инструментов понадобятся амперметр, мультиметр, паяльник, а лучше – аппарат для точечной контактной сварки. Не помешают защитные очки и диэлектрические перчатки.
Как самому собрать аккумулятор для электровелосипеда
Процесс сборки аккумулятора для электровелосипеда из литий-ионных ячеек включает в себя следующие этапы:
- Подготовка Li-ion элементов питания типоразмера 18650 с одинаковыми характеристиками. Напряжение у них должно быть примерно одинаковым – 3,5–3,7 В. Желательно максимально выровнять его при помощи зарядного устройства.
- Расчет необходимой АКБ. Разработка схемы сборки аккумулятора для электровелосипеда. Схема разрабатывается с учетом необходимых значений емкости и напряжения. Для набора емкости ячейки необходимо соединять параллельно, а для набора напряжения – последовательно.
- Попарная укладка ячеек в пакеты по схеме параллельного соединения (для набора нужной емкости), с учетом полярности.
- Подсоединение к элементам питания силовых и балансирных проводов.
- Последовательное соединение пакетов для получения нужного напряжения (24, 36, 48, 60 В).
- Вывод разъемов наружу при помощи удлинителей.
- Последовательное соединение балансирных проводов.
- Помещение собранной батареи в корпус с предварительно просверленными отверстиями для вывода проводов.
- Припаивание платы защиты BMS к концам батареи. BMS необходима для балансировки заряда ячеек, их защиты от короткого замыкания, перегрузки по току, перегрева, критического разряда и перезаряда.
- После вывода проводов – подсоединение штекера для зарядки АКБ.
- Герметизация всех отверстий кейса.
Меры предосторожности
Сборка аккумулятора для электровелосипеда требует ответственного подхода и соблюдения правил безопасности. Ячейки и собранную из них АКБ нельзя подвергать падениям, нагреву, механическим деформациям и повреждениям. Недопустимо путать полярность аккумуляторов, подвергать их перезарядке или короткому замыканию, применять ячейки с явными повреждениями. В случае сильного нагрева АКБ или зарядного устройства их использование необходимо прекратить.
Паять литий-ионные ячейки нужно аккуратно, чтобы не вывести их из строя при нагреве. Оптимальное решение – брать ячейки с клеммами и паять их кратковременно (до 2 секунд). Желательно использовать мощный паяльник с термостабилизацией и легкоплавкий припой. Альтернативой пайки способно стать использование держателя для элементов питания. Это удобное и практичное решение, т.к. по мере необходимости неисправные ячейки можно будет легко заменить. Лучше всего использовать держалку с защитой Li-ion элементов питания.
Но лучше всего использовать вместо пайки точечную сварку. Это позволит избежать перегрева аккумуляторов. Для точечной контактной сварки используются никелевые полосы. Они отрезаются с запасом в 10 мм для параллельного и последовательного соединения ячеек, укладываются на контакты и привариваются.
Выводы
В вопросе, как собрать аккумулятор для электровелосипеда своими руками, есть немало подводных камней. Для качественной сборки АКБ необходимы надежные элементы питания, специальный инструмент (включая аппарат для точечной сварки), основательные знания и навыки в этой области. При отсутствии таковых лучше не экспериментировать с собственноручной сборкой АКБ, а поручить решение этой задачи профессионалам. Литий-ионную батарею со стандартными характеристиками можно без проблем купить, а модель нестандартной формы, размеров и других параметров – изготовить на заказ.