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:

1. 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.
2. По краям, на выходах спаять пару проводов в один.
3. Просверлить отверстия в днище фляги и крышке.
4. Поместить батареи в емкость и вывести провода через отверстия.
5. К верхней части подсоединить штекер – через него будет подаваться питание при зарядке.
6. Установка корпуса на держателе и герметизация отверстий.
7. 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:

1. выйдет дороже: себестоимость одной энергоёмкой АКБ в любом случае будет скромнее, чем сумма потраченная на пару накопителей;
2. возрастает масса велобайка и как следствие, будет затруднено педалирование;
3. 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:

1. В процессе работы и при тестировании аккумуляторов важно быть предельно аккуратными и осторожными.
2. Нельзя допускать падений элементов питания и собранной батареи, их нагрева, сдавливания, проникновения в них сторонних предметов.
3. Важно избегать короткого замыкания, перезарядки аккумуляторов, применения обратной полярности.
4. В случае чрезмерного нагрева необходимо прекратить эксплуатацию батареи или зарядного устройства.
5. 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:

1. 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.
2. Специальная держалка, как для установки простых батареек. В ней элементы питания будут находиться без жесткой фиксации, что позволит при необходимости менять неисправные «банки ».
3. 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:

1. 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.
2. 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.
3. Попарная укладка ячеек в пакеты по схеме параллельного соединения (для набора нужной емкости), с учетом полярности.
4. Подсоединение к элементам питания силовых и балансирных проводов.
5. Последовательное соединение пакетов для получения нужного напряжения (24, 36, 48, 60 В).
6. Вывод разъемов наружу при помощи удлинителей.
7. Последовательное соединение балансирных проводов.
8. Помещение собранной батареи в корпус с предварительно просверленными отверстиями для вывода проводов.
9. 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.
10. После вывода проводов – подсоединение штекера для зарядки АКБ.
11. 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.