Все про акумулятори eBike - Oklö - практичний біклу

Думаєте придбати електричний велосипед? Ви вже це зробили, але хочете дізнатись більше про акумулятори eBike? Ви замислюєтесь, чи був би ваш акумулятор потужністю 500 Вт · ч потужнішим, ніж із 400 Вт · год, чи його слід завжди розряджати перед зарядкою ?

Тож читайте далі !

Технічні терміни (пам'ять уроків фізики ...)

Акумулятор - це запас енергії. Його призначення - накопичувати енергію для живлення електричного пристрою (у нашому випадку двигуна). Для порівняння, акумулятор, що живить електродвигун, такий самий, як і резервуар з високою водою, який живить турбіну нижче.

Ефективність батареї визначається її напругою, яка вимірюється у вольтах (В), та її ємністю, яка вимірюється в ампера-годинах (Ач). Кількість енергії, що міститься в батареї, виражається у ват-годинах (Вт), її отримують множенням напруги на ємність. На прикладі резервуара для води напруга акумулятора буде дорівнювати висоті резервуара, а ємність акумулятора - кількості води в резервуарі: висота резервуара дозволить турбіні швидше обертатися, тоді як кількість води дозволить їй працювати довше !

Велосипедний двигун розроблений для роботи при заданій напрузі (В). Приблизно десять років тому ми бачили багато моделей 24 В. Зараз стандарти орієнтовані на 36 В або 48 В. Наші велосипеди Oklö оснащені двигунами на 36 В.

Отже, усі пропоновані нами батареї мають 36 В, але з різною ємністю:

400 Вт 400ч (більше не продається в 2020 р.), Який насправді становить 396 Вт,ч, має потужність 11Ah (11Ah X 36V = 396 Вт Whч).
500 Вт · год насправді містить 522 Вт · год, він має потужність 14,5 А · год.

Таким чином, із цими різними акумуляторами ваш велосипед матиме більшу або меншу автономність, не впливаючи на потужність двигуна. Це обмежується законодавством Франції на 250 Вт.

Типи акумуляторів

Існує багато різних типів акумуляторів, названих їх внутрішньою хімією:

Свинцева кислота (Pb)
Нікель-кадмій (NiCad)
Літій-іонний (Li-Ion)
Полімери літію (Li-Po)
тощо ...

Ці різні типи акумуляторів мають дуже різну питому енергію. Питома енергія - це співвідношення енергії (Wh)/маса (кг):

тип батареї	Вести	Ni-Cad	Ni-Mh	Лі-По	Лі-Іон
Питома енергія	30	60	80	120	200

На електричних велосипедах все ще є моделі низького класу зі свинцевими акумуляторами, оскільки вони економічні. Але вони мають недолік - важкі, дуже небезпечні для навколишнього середовища (ризик забруднення свинцем) і швидка втрата своєї потужності (максимум від 100 до 200 циклів).

Літій-іонні (Li-Ion) акумулятори набагато легші, довговічніші і не мають відомого «ефекту пам’яті» (ефект, характерний для нікель-кадмієвих - Ni-Cad - акумуляторів - який має тенденцію обмежувати ємність акумулятора. з часом, якщо він лише частково розряджається при кожному використанні). Тому вони є кращими для мобільного використання і підходять для більшості велосипедів з електричним приводом. Натомість літієві батареї, якщо вони погано керовані, можуть становити ризик пожежі чи вибуху. Вони повинні управлятися (захищатися) електронною схемою, що називається BMS ("Система управління акумулятором", французькою "Система управління батареєю"), яка контролює баланс між елементами, зарядом, розрядом і температурою. Роль BMS полягає в тому, щоб перервати зарядку або розрядку, якщо поставлена під загрозу безпека акумулятора (зарядний струм або температура занадто висока, перевантаження комірки тощо).

Виробництво літій-іонних акумуляторів

Літій-іонна батарея для наших велосипедів - це пластикова оболонка (або іноді алюмінієва), яка містить ряд елементів, схожих на батареї (формат 18650 здебільшого: діаметр 18 мм, довжина 65 мм). У корпусі ми також знаходимо електронну схему контролю (BMS).

Для виготовлення велосипедного акумулятора ми розрізняємо з одного боку виробника елементів, а з іншого - монтажник акумулятора.

Хоча складання - це відносно проста операція, яка може бути виконана в кустарних масштабах, виготовлення деталей вимагає великих запасів сировини та впровадження складних технологій. Виробництво клітин Li-Ion контролюється у всьому світі трьома історичними виробниками (Panasonic, LG Chem та Samsung SDI) та новачком на цьому ринку (інновація SK).

Наші акумулятори оснащені елементами Samsung (моделі ICR18650-22P потужністю 400 Вт · год та INR18650-29E потужністю 500 Вт · год), а збір доручено Філіону, одному з найбільших монтажників акумуляторів для eBikes, що продається в Європі. Цей асемблер базується в Китаї.

Давайте детальніше розглянемо характеристики акумуляторів, встановлених на наших велосипедах Oklö.

Асортимент велосипедів Oklö

Асортимент велосипедів Oklö, як і всі електричні велосипеди, сильно варіюється залежно від наступних параметрів:

обраний рівень допомоги
завантаження велосипеда (загальна вага)
висота
температури

У таблиці нижче значення автономності наведені як показник для температури 25 ° C. При температурах, близьких до 0 ° C, автономність може бути зменшена приблизно на 20% порівняно з цими значеннями (і до 40% на -10 ° C).

Мінімальна автономія надається за таких умов:

допомога 5 рівня (макс.)
максимальне навантаження (загальна вага 130 кг)
Виражений приріст висоти (200 м позитивна висота + 200 м негативна на відстань 10 км)

Максимальна автономія надається за таких умов:

допомога 2 рівня
мінімальне навантаження (загальна вага 100 кг, тобто 70 кг вершника без багажу)
нуль або майже відсутність різниці у висоті

Допомога рівня 1 пропонує дуже низький рівень допомоги, вона просто компенсує вагу завантаженого велосипеда, саме тому ми не розглядаємо її як максимальну дальність.

Автономність при 25 ° C	Міні	Максі
Акумулятор на 400 Вт Whч (більше не продається в 2020 році)	40 км	65 км
Акумулятор 500 Вт Whч	55 км	90 км

Термін служби батареї та заходи безпеки

Питання виникає часто, і це правильно, адже придбання запасної батареї - це значні витрати. Знову ж таки, це багато в чому залежить від того, як воно використовується. Щоб відповісти на це питання, ви повинні знати, що літієва батарея зношується:

під час кожного циклу заряду-розряду (циклічності)
під час зберігання
набагато швидше за високих температур

Елементи, вмонтовані в наші акумулятори, мають залишкову ємність 70% після 500 повних циклів зарядки (від 0 до 100%).

Але якщо ми розряджаємо лише 30% у кожному циклі, замість того, щоб знижуватись до 0%, термін служби буде значно більше 500 циклів. У статті про товари Panasonic (посилання нижче) зазначено, що тривалість життя може становити 40000 циклів для циклів 30-70%! Наприклад, див. Нижче графік тривалості циклу елементів Panasonic NCR18650 PF:

Іншим параметром, який впливає на старіння, є рівень заряду під час зберігання. Не рекомендується зберігати повністю заряджену або повністю розряджену літієву батарею. Для будь-якого місця зберігання, як короткочасного, так і довгострокового, акумулятор в ідеалі повинен становити від 50% до 60% від рівня зарядки. Це означає, що не рекомендується заряджати акумулятор після кожного використання, якщо ви не знаєте, коли буде наступна поїздка, а навпаки, його слід заряджати безпосередньо перед використанням.

Нарешті, високі температури прискорюють внутрішнє старіння батарей. З цієї причини не рекомендується залишати акумулятор на велосипеді цілими днями під прямими сонячними променями. Краще взяти його з собою і зберігати в прохолодному місці.

Тепер, коли все це було сказано, ми можемо повідомити, що в гіршому випадку акумулятор може відмовитись від привиду через 3 роки: якщо користувач залишає його повністю зарядженим, і він систематично спорожнює його на 0% при використанні ( навіть якщо він використовує це дуже мало!).

І навпаки, акумулятор, який розряджається лише до 20 або 30% мінімуму, і який зберігатиметься на рівні 60% (3 бари, засвічені з 5) між кожним використанням або взимку, може прослужити 10 років. циклів, тобто 30000 км ... потужністю 80% від того, що було спочатку.

Частково з цієї причини, вибираючи велосипед та розмір акумулятора, доцільно вибирати ємність принаймні вдвічі вище до щоденної потреби: якщо ви заряджаєтесь вночі, акумулятор, заповнившись вранці, буде напівночі порожнім, і він може зачекати в такому стані заряду до наступного заряджання, не пошкодившись. Він також зможе пережити холодну зиму (-30% автономності) та старіння (-20%), зберігаючи достатню автономність, щоб взяти вас на роботу та повернути назад, не послаблюючи !

На наших акумуляторах можна отримати доступ до певної кількості інформації, щоб дізнатись про стан її здоров’я: залишкова ємність порівняно з початковою ємністю, балансування елементів, кількість циклів заряду-розряду ... Все пояснено в повідомленні ( посилання).

Після закінчення життя переробка ?

Коли батарея втратила занадто багато ємності, її ніколи не можна викидати у смітник. Внутрішні компоненти дуже забруднюють навколишнє середовище, тому його обов’язково потрібно обробляти у відповідному каналі, щоб його демонтувати, мінімізуючи його вплив на навколишнє середовище, або навіть використовувати повторно у стаціонарних центрах зберігання електричної енергії (що виробляються фотоелектричною або сонячною енергією).

Для всіх велосипедів, що продаються у Франції, дилери повинні прийняти повернення використаних акумуляторів. Коли вони мають достатній запас (принаймні 10 батарейок), вони звертаються до колекторського агентства, яке збирає батареї безкоштовно.

Oklö дотримується каналу переробки COREPILE. За кожен проданий велосипед з електричним сприянням внесок у розмірі 6 євро, включаючи податок, надається Corepile за збір та переробку акумуляторів. Після відновлення Corepile доручає переробку літієвих батарей двом французьким компаніям: Eurodieuze (57) або Recupyl (38). У цих двох компаніях для переробки літієвих батарей використовується процес гідрометалургії. Компоненти розділяються хімічними процесами. Якщо кобальт досить добре переробляється, частка виробленого літію після переробки все ще залишається досить низькою, оскільки вона занадто дорога в порівнянні з витратами на придбання матеріалу з видобутку корисних копалин.

Однак це слід розглянути в перспективі, оскільки літій-іонний акумулятор насправді містить дуже мало літію: акумулятор на 500 Втч (3,2 кг на наших велосипедах, включаючи 2,5 кг елементів) містить ледь більше 50 г літію, що вимагало вилучення 300 г карбонату літію.

Ще питання ?

Ви тепер дізналися про цей резервуар енергії, який живить ваш велосипед! Однак у цій галузі технології розвиваються дуже швидко. Усі користувачі електромобілів з нетерпінням чекають нових поколінь акумуляторів, ми повідомлятимемо вас, як тільки вони з’являться на наших електричних велосипедах !