Parametry baterii w rowerach elektrycznych

W tym poście zamieszczę podstawowe informacje o typach i rodzajach baterii używanych w rowerach elektrycznych. Charakteryzują się dużą gęstością i znacznie mniejszą masą niż baterie żelowe i kwasowe (stosowane np. w akumulatorach samochodowych).

Przykładowa bateria Li-Ion.

1. Wstęp

Bateria to zazwyczaj najdroższy element pojazdu elektrycznego. Jednocześnie jest to część, na której nie warto oszczędzać.Na rowerze elektrycznym można robić duże dystanse bez zmęczenia, więc każde dodatkowe 10km zasięgu jest bardzo cenne. Im większa bateria zmieści nam się do pojazdu, tym dalej będziemy mogli zajechać. Warto kupić baterię o jak największej pojemności, aby uniknąć  "range anxiety" - strachu, że może nam nie starczyć energii aby dojechać do domu. Jest to szczególnie istotne w przypadku mocnych konstrukcji, gdzie jazda bez silnika jest wyjątkowo uciążliwa. 

Wśród hobbystów często spotykane jest podejście, aby montować jak największą baterię, jaka zmieści się do ramy. Trzeba pamiętać o tym, że raz zbudowanej baterii nie da się rozbudować o kolejne ogniwa!

2. Charakterystyka baterii

Baterie litowe różnią się wobec siebie różnymi parametrami. Najczęściej spotykanym typem są baterie litowo-jonowe (Li-Ion) lub litowo-polimerowe(Li-Pol). Nie będę wdawać się w szczegóły konstrukcyjne baterii baterii, tylko opiszę najważniejsze parametry.

1. Napięcie nominalne baterii - najczęściej spotykane napięcia to 36V (10s) 48V (13s) i 60V (16s).

Jakie napięcie należy zastosować zależy od sterownika silnika - niektóre działają wyłącznie na jednym napięciu, niektóre dopuszczają podpięcie baterii 36V lub 48V. Przy silnikach BLDC im wyższe napięcie, tym większa możliwa do osiągnięcia prędkość maksymalna.

2. Pojemność baterii -im wyższa tym dalej zajedziemy.
Można ją wyrażać na dwa sposoby:

• Ah -  wartość prądu, jaką może oddać przez godzinę zanim się wyczerpie,
• Wh -  ilość całkowitej energii do wykorzystania. 

W lekkich konstrukcjach stosuje się baterie w zakresie 8-15 Ah. Aby porównać ze sobą 2 baterie o różnych napięciach, należy pomnożyć ze sobą napięcie nominalne oraz pojemność, aby otrzymać zgromadzoną energię. 

Dla przykładu:

1. Bateria Li-Ion 48V. Pojemność - 15Ah.
 Zgromadzona energia: 48V * 15Ah = 720 Wh

2. Bateria Li-Ion 36V. Pojemność 20Ah,
Zgromadzona energia: 36V * 20Ah = 720 Wh.

Na tym przykładzie widać że 2 baterie o różnych parametrach mają w sobie tyle samo energii. 

3. Obciążalność baterii - czyli jaki prąd możemy z niej bezpiecznie pobrać w sposób ciągły. Wartość ta zależy od jakości użytych ogniw w baterii. Im wyższa pojemność baterii, tym większy prąd będzie można z niej bezpiecznie pobrać m gdyż na jedno ogniwo będzie przypadać niższy prąd. 

Dla lekkich konstrukcji typowa wartość to 20-30A. W mocnych konstrukcjach pobierany prąd potrafi wynosić 50-100A, co wymaga budowy odpowiednio mocnej baterii z dobrych ogniw.  Zastosowanie słabej baterii sprawi, że będzie ona się niebezpiecznie nagrzewać oraz szybko się zdegraduje.

4. Inne parametry:

- Ilość  i rodzaj ogniw (w baterii Li-Ion) - ogniwa różnią się od siebie pojemnością oraz obciążalnością, jeśli mamy mało miejsca warto wybrać baterię zrobioną z ogniw o pojemności 3-3.5Ah (np. VTC6, LG MJ1)
- Konfiguracja ogniw - sposób połączenia ogniw determinuje jakie napięcie oraz pojemność będzie miał cały pakiet, połączenie 65 ogniw w pakiet 13s5p oznacza, że bateria składa się z 13 sekcji po 5 ogniw.
- Prąd ładowania - im wyższy tym szybciej możemy bezpiecznie naładować baterię

- Maksymalne oraz minimalne napięcie - bateria traci napięcie podczas rozładowywania, bateria o napięciu nominalnym 36V w pełni naładowania ma napięcie 42V (4,2V na ogniwo), a rozładowana - 30V (3V na ogniwo)