Elektro-Fahrrad-Batterie (fast) kennen!

Elektro-Fahrrad-Batterie (fast) kennen!

Elektro-Fahrrad-Batterie: wesentliche und teure Aufgabe der VAE

Die Batterie ist immer noch das teuerste Elektrofahrrad. Auf eine Frage der Anschaffungskosten kann das elektrische Fahrrad in einer begrenzten Kapazität Batterie investieren mit Autonomie diskutieren dann. Wir müssen in die Pedale treten, antizipieren, Bremse so wenig wie möglich und Sie überlasten die Batterie nicht sicher sein, bis zum Ende der Reise zu bekommen. Die meiste Zeit gibt es keine Wattmeter installiert, und der Fahrer ist blind, uns zu sagen, wie an Bord Energie zu verwalten.

Dennoch ist das Ziel, eine langfristige Investition zu definieren, anstatt Aufwand für zu einem System in den folgenden Zeilen beschränkten wir einige Linien des Denkens finden, wohl wissend, dass diese Verallgemeinerungen sind.

Seltene Erden: das unausweichliche China

Heute Produktion - Gewinnung und Veredelung - Seltene Erden beträgt 90% Chinesen (in mehr sur wikipédia). Cette activité est particulièrement nocive pour l’environnement et pour l’instant la Chine semble s’en accommoder : un marché avec 20% de croissance annuelle et de 120 milliards de dollar, ça ne se refuse pas. Avec ces terres rares des entreprises chinoises ou des joint-ventures (Sanyo, Panasonic, etc…) produisent des cellules permettant d’alimenter les smartphones, les ordinateurs portables, les fauteuils roulants, les autos et les motos électriques, sans oublier les vélos à assistance électrique (VAE). Le marché est si important d’un point de vue stratégique que c’est devenu un élément de la politique étrangère chinoise : le Japon a déjà été Embargo bedroht !

Seltene Erden-Zellen

Eine Batterie besteht aus Zellen. Durch die Zugabe der Zellen in Reihe und parallel, wird die gewünschte Spannung erhalten wird. Wir kommen später Chemie zurück, weiß nur, dass:

  • Li-Ionen-Technologie und Lipo Jede Zelle hat eine Nennspannung von 3,7 V und die maximale Spannung 4,2 V war. Eine 48V-Batterie ist in der Regel von 13 Zellen zusammengesetzt, sobald die maximale Ladespannung ist 4,2V oder 54.6V 13 *
  • LiFePO4 Technologie in jeder Zelle hat eine Nennspannung von 3,2 V und die maximale Spannung ist 3.65V. Ein 48V-Batterie ist im Allgemeinen zusammengesetzt aus Zellen 16 und, wenn die Batterie geladen wird, ist die maximale Spannung 16 * 3.65V ist 58.4V
Unten ist ein Diagramm, das eine Batterie 13, die aus der Nennspannung 3,7 V-Zellen zeigt. Unter der Annahme, daß die Kapazität jeder Zelle von 10Ah ist, für eine 48-V-Batterie 20 Ah und es dauert 13 * 2 oder 26-Zellen (sowie BMS, siehe unten):
BMS und Batterie
Die Reihenschaltung der Zellen durch den Buchstaben S. In 10Ah-Batterie besteht aus 13 Zellen identifiziert worden ist, es wird gesagt, dass es ein 13S1P ist, zeigt die „1P“ 1 parallel. Im Fall unserer 20Ah-Batterie mit zwei Gruppen von 13 Zellen wird 13S2P genannt: zweimal dreizehn Zellen.

Batteriemanagementsystem (BMS)

Die Batteriekomponente Zellen sind sehr zerbrechlich: es wesentlich ist, bestimmte Regeln zu beachten: nicht die maximale Spannung von 4,2 V überschreitet, gehen Sie nicht unter der Mindestspannung. Gehen Sie eine elektronische Karte verwaltet:

  • Die hohen und niedrigen Schnitt,
  • l & rsquo; Entladestrom und Lade
  • Parameter d & rsquo; Auswuchtzellen
  • manchmal die Temperatur und die D & rsquo; andere Parameter

BMS-Zellen und die Ausgabekapazität bestimmen: eine Batterieversorgungskapazität 20Ah 20Ah und 1C liefert. Wenn die Batterie 40Ah ausgeben kann, so dass sie die Kapazität 2C: Aktuelle Anrufe lauter sind, aber die Zeit, in der Energie zugeführt wird, wird halbiert! Das BMS wird an den Ausgangskondensator bemessen.

Über die Kapazität, ist es wichtig, die Übereinstimmung zwischen der Leistung (von der Steuerung) und der Batteriekapazität erforderlich zu verstehen. Wenn Ihr Controller zu 28Ah und 15Ah Batterie gegeben ist, dass Sie nur 20Ah herauskommen kann, dann ist die Konfiguration nicht korrekt.

BMS zellassoziiertem die Ausstoßrate einstellen. Zum Beispiel:

  • Maximale kontinuierliche Entladung C-Rate: 30Amps / bedeutet, dass die Batterie 30 Ampere liefern kann kontinuierlich
  • Maximaler Entladestrom: 60Amps / bedeutet, dass die Batterie 60 Ampere für einige Sekunden liefern kann

Chemie

Eine Batterie besteht aus mehreren identischen Zellen besteht. Batterien Blei ist nicht mehr für Fahrräder verwendet (außer Call Produkt nicht ratsam formal) und heute drei Technologien sind vorhanden, aber nicht immer leicht zu identifizieren: Europa und China nicht die gleiche Terminologie verwenden!

  • In China LiMnO4 und Li-NiCoMnO2 werden "Li-Ion" bezeichnet.
  • Ich habe nicht Distingue Europa:
    • - Li-Ion Li + -Ionen und ein flüssiger Elektrolyt in eine feste Schale,
    • - Li-Po für eine Festpolymer ermöglicht eine flexible Hülle leicht identifizierbare
    • - LiFePO4: Lithium-Fer-Phosphat

Achtung: Die ersten beiden Technologien Zelle 4.2V max und die dritte von 3.65V: dementsprechend nie ein Ladegerät für eine Technologie auf eine andere Technologie verwenden. Zum Beispiel wird 48V Li-PO zu 54.6V und 58.6V LiFePO4 geladen!

Anzahl der Zyklen

Eine sehr wichtige Information ist die Anzahl der Zyklen. Das ist die Anzahl der Male, dass wir in der Lage sein wird, seine Batterie aufzuladen. Im Allgemeinen sind die Zahlen optimistisch und Messprotokolle sind variabel (es werden nur in Bezug auf den Einsatz im realen Leben).
In die Tat, die oft die Anzahl des Zyklus ist ein Entladungs ​​1C *, auf einer Deponie zu 50% oder 80%, bei einer Temperatur von 20 bis 25 ° C! Die Realität ist anders, die 25 ° im Sommer vorhanden ist, aber für den Rest der Zeit ... Seien Sie vorsichtig, wird die Anzahl der Zyklen stark von der Chemie bestimmt, wie weiter unten gelesen werden kann.
* C die Zeit des Ladens und Entladens zu schätzen. Wenn eine Batterie innerhalb einer Stunde entleert, dann das Vakuum in 1C. Wenn eine Batterie von 10Ah verwenden und kontinuierlich verbraucht 20A (unabhängig von der Dauer), dann wird ein in 2C entleert. Dies funktioniert auch für die Last. Eine Batterie von 10Ah, die mit einem Ladegerät von 5 Ah aufgeladen wird bei 0,5C berechnet. Sie werden feststellen, Eine weitere Erklärung von C hier.
Praxisbeispiel: Studie von Spezifikationen für Zippy Haus Hobby King:
Kapazität (mAh)5800
Config (n)6
Entladung (c)30
Gewicht (g)838
Max Laderate (C)2
Länge-A (mm)149
Height-B (mm)49
Width-C (mm)56
Auf der obigen Tabelle hat gesehen, dass die Batterie bei 30 ° C entladen werden kann. Als sie 5.8Ah, dann ist dies 174A! Und für die Last 2C können wir 5,8 * 2 = 11.6A senden.
Auswirkungen der Anzahl der Entladungs ​​C bei der Berechnung des Lebens: in der Abbildung unten (Quelle Battery UniversityDas kann) intensiv gesehen wird die Li-Ionen-Zelle ziehen und die Anzahl der Zyklen gemessen wird reduziert:
Entschuldigen Sie, lieber Leser, aber der Artikel Sie lesen viele allgemeine und wie viele Abkürzungen enthält, das Thema ist unerschöpflich und müssen erreichen synthesize die wichtigsten Ideen auf den Punkt gebracht.
Geben lieferte ein Beispiel von „Wahrheiten“ untergraben, hier auffallende Informationen von A123:
  • zwei A123-Zellen wurden mit 100% bei 23 ° bis 1C / 1C Entlade- und Laderate entladen
  • nach 20.000 Zyklen hatten die Zellen noch 65% ihrer ursprünglichen Kapazität
Unter der Grafik Zusammenfassung der Test:

Vergleich der Chemie

Li-Ion LiFePO4
Richt * 48V 15Ah $ 299 409 $ (+ 37%)
Anzahl der Zyklen 800 2000 (+ 150%)
Gewicht 4.3kg 6kg (+40%) **
Schutz VMax en Volt 54,6 58,4 (+ 7%) ***
Schutz Vmin in Volt 35,75 32
  • Der Richtpreis ist für eine Batterie in China gekauft, ohne Transport oder Importabgabe. Für die Preise in Ihrer Tür, mit einem Koeffizienten von 1,5!

** Das Gewicht% ist sehr variabel, von 7 bis 8 kg für eine 20Ah, aber die Batterien nach für eine 48V 20Ah für die LiFePO4 bis 10 oder 11 kg erhalten

*** Eine Batterie, deren Spannung höher wird schneller fahren. Empirisch 48V = 48 km / h, aber es hängt von der Motorwicklung!

Einige Kommentare:

  • der ursprüngliche Preis ist günstig, Li-Ion, aber die Betriebskosten für LiFePO4. Eine empirische Berechnung (15000km für eine 20Ah Li-Ion 450 € und 30000km für LiFePO4 € 500 gibt 3 € Kosten 100km für die erste und 1,67 für die zweite Betriebs!
  • die Energiedichte ist günstig für das Li-Ion, das bedeutet, dass das Li-Ion weniger wiegt und kann je nach Anwendung kritisch sein

Autonomie und Beratung über die Kapazität

Da die Batterie teuer ist, neigen wir dazu, die Messe zu berechnen. Das ist ein Fehler, weil:

  • eine Batterie soll nie mehr als 80% ihrer Kapazität entleert werden, um ihre Anzahl von Zyklen zu erhalten
  • wenn bei 0 ° Fahr wird 30% mehr verbraucht wird (wie der Innenwiderstand erhöht)
  • wenn der Wind bläst Verbrauch explodiert

Dies bedeutet, dass wenn Sie denken, eine 10Ah-Batterie für die Reise ausreichend ist, ist es ratsam, eine 15Ah-Batterie zu nehmen.

Wie oben zu sehen ist, passen Sie Ihre Controller und Batterie: ein 20A-Controller perfekt mit einer Batterie, die 20A und kontinuierlich liefert.

Für Zahlen bei der tatsächlichen Verwendung finden Sie unter „in der Praxis“ weiter unten.

Dumps, Minen, Wartung, Lagerung

Die folgenden Punkte sind Tipps, um die Batterie zu verwalten:

  • Zunächst Handys und ihre Batterien NiCd, aufgrund l & rsquo; Memory-Effekt dieser ChemieDer Rat war vollständig zu entleeren und wieder aufladen „gründlich“, um den Memory-Effekt zu brechen. Diese Idee blieb im kollektiven Gedächtnis und einige (unwissend) wollen es die Li-Ionen-Chemie oder LiFePO4 Batteriestrom Fahrrad anwenden: es ist ein schrecklicher Fehler und destruktiv, muss Tiefentladungen vermeiden
  • Wenn der Akku Li-Ion-Typ der Ansicht, dass jede Zelle muss nicht fallen unter 3.2V : Für eine Batterie von 13 Zellen zusammengesetzt, geht nicht niedriger Schnitt unter 41.6V, auch wenn Ihre BMS-Controller oder niedrig
  • Zusätzlich zu dem vorangehenden Absatz ist das BMS eine elektronische Schaltung, die die Batteriespannung verwendet, um zu arbeiten, neigen die Zellen auf Selbstentladung; aufladen, so oft wie möglich Batterie
  • gibt es keine Möglichkeit seine Batterie zu halten (man kann nicht „die Ölfilter wechseln“ oder „Redo-Druck“), wenn die Zellen nicht respektiert: Hochspannung niedrig ist, keine Tiefentladungen . Dies vorausgeschickt, da die Zellen zu Selbstentladung neigen können Sie Laden Sie den Akku mindestens einmal im Monat
  • und mit der Lagerung zu beenden: die Neigung zur Selbstentladung ist weniger mit niedrigeren Temperaturen: so viel wie möglich, Kühlhaus !

praktisch

  • ein 48V 20Ah-Batterie Lithium-Ionen
  • Motor Neun Continent 9 × 7
  • ca. 70km einen Tag der Arbeit in einem Jahr etwa 400 Ladezyklen (alle 35 km). Kapazitätsverlust nach 400 Zyklen: ungefähr 20% (es bleibt 16Ah)
  • wird das Rad „Roller-Modus“, das heißt, ohne zu treten verwendet

Unterhalb der monatlichen Kilometer pro Jahr (GPS-Messung, Aufzeichnung in RunKeeper):

Auf dem Weg dorthin:

  • Durchschnittsgeschwindigkeit auto = 44km / h
  • Durchschnittsgeschwindigkeit = 42km VAE / h
Im Folgenden finden Sie eine Aufstellung der Zeit pro Kilometer (gemessen durch GPS):

Einige Hinweise:

  • Kälte erhöht den Innenwiderstand der Batterie: im Winter mit Temperaturen um 0 ° Verbrauch ist 30% größer als 25 °
  • 55km Autonomie mit einer Batterie 48V 20Ah und 9 × 7 RH205 bei 25 ° windstill Controller 24Ah flacher Verlauf und ohne zu treten + 40 km / h Durchschnitt
  • 41km Autonomie mit 48V 15Ah und Motor 9 × 7 RH205 bei 25 ° windstill Controller 24Ah flacher Verlauf und ohne zu treten + 40 km / h Durchschnitt
  • die Geschwindigkeit des Verbrauchs abnehm stark abnimmt. Mit den 20Ah-Batterie 30 km / h auf 80 km Autonomie gezählt

Einige echten Golf Ziffern (Motor 9 × 7 RH20548V 20Ah-Batterie, Controller 24A):

  • 38 km 41km / h Schnitt Wind gegen 10 km / h, Höchstgeschwindigkeit 48 km / h, Verbrauch 12A
  • Max Geschwindigkeit 55.4km / h tailwind 30 km / h
  • 36km bis 43.7km / h Durchschnitt
  • 72km mit einer Last, 35 km in „Roller-Art“ maximale Geschwindigkeit, Tritt bleibt leicht

Hobby-Batterien?

A priori modélismes Batterien können eine attraktive Alternative darstellen: die Kosten begrenzt ist und die Wartung selbst kann mit den Paketen zu spielen denken. Zum Beispiel können Sie zwei LiPo 24V 8 Ah verbinden eine 48V Packung zu niedrig Kosten zu sein.

In der Tat ist der einzige Vorteil die Kosten von vornherein, aber die Realität sieht aus wie Rauch und Spiegel:

  • ein Batteriepack Montage hat einen ersten Nachteil: die Qualität der empfangenen Einheiten. Tatsächlich kommt es oft vor, dass:
    • eine Charge von Batterien ist erwünscht, zusammengebaut werden, eine der Packungen ist schlecht (defekter primäre Zelle), und es ist das gesamte Paket, das schlecht ist (z.B. Hobby König 8000mAh 24V ...)
    • Die angekündigte Kapazitäts abwegig ist (WinForce Beispiel, dauert es sechs bis 5000mAh die gleiche Leistung von zwei zu haben, Hobby König 8000mAh)
  • die zusammengesetzte Packung selbst hat keine BMS. So kann man über die Grenze Packung leicht entladen. Dies ist nicht möglich, mit einer Batterie mit BMS. Wir können das Problem lösen, indem sie oder ein BMS Kauf ...
  • Überwachung jeder Zelle geht über eine Rohrleitung LiPo ... Oder auch nicht! Also, noch die Verbindung zu machen, und nicht zu vergessen die Rohrleitung zu trennen, wird die Batterie entladen
  • die Last ist schmerzhaft, kann es (im Idealfall, aufsteht in der Nacht am Ende einer Batterie aufzuladen andere) entweder kaufen die Abschleppwagen und laden alle in // jede Batterie einzeln wird geladen. Vermeiden Laden Sachen im Büro, wird es sein!
  • Sie haben ein bestimmtes Ladegerät und gute Qualität zu kaufen, die nicht billig
  • Neben dem Ladegerät muss eine Stromversorgung an das Ladegerät kaufen

Schließlich seine eigenen Batterien montieren ist möglich, aber in Bezug auf diesen Kosten nicht unbedingt der Gewinner. Darüber hinaus wird es Zeit, Geduld und Tests zur Verfügung stellen, bevor eine dauerhafte Lösung zu erreichen. Neben allen Werg und Boxen (Ladegerät, Netzteil, Wafer Last // Batterien) nicht unbemerkt bleiben: es sehr schwierig ist diskret im Büro zu laden.

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