Аккумуляторы для электросамокатов
Аккумулятор — это «топливный бак» вашего электросамоката. Он накапливает энергию, потребляемую двигателем постоянного тока, фарами, контроллером и другими аксессуарами.

Большинство электросамокатов оснащены литий-ионными аккумуляторными батареями благодаря их высокой плотности энергии и длительному сроку службы. Многие детские электросамокаты и другие недорогие модели используют свинцово-кислотные батареи. В самокате аккумуляторный блок состоит из отдельных элементов и электроники, называемой системой управления батареей, которая обеспечивает его безопасную работу.
Более ёмкие аккумуляторные батареи обладают большей ёмкостью, измеряемой в ватт-часах, и позволяют электросамокату проезжать большее расстояние. Однако они также увеличивают размер и вес самоката, делая его менее портативным. Кроме того, батареи являются одним из самых дорогих компонентов самоката, и, соответственно, общая стоимость возрастает.

Типы батарей
Аккумуляторные батареи для электросамокатов состоят из множества отдельных элементов. В частности, они состоят из элементов 18650, представляющих собой типоразмер литий-ионных (Li-Ion) батарей с цилиндрическими размерами 18 мм x 65 мм.

Каждый элемент 18650 в аккумуляторном блоке довольно непримечателен — он генерирует электрический потенциал около 3,6 вольт (номинальный) и имеет емкость примерно 2,6 ампер-часов (2,6 А·ч) или около 9,4 ватт-часов (9,4 Вт·ч).

Аккумуляторные элементы работают при напряжении от 3,0 вольт (0% заряда) до 4,2 вольт (100% заряда).

Литий-ионный
Литий-ионные батареи обладают превосходной плотностью энергии — количеством накопленной энергии на единицу их физического веса. Они также отличаются превосходным сроком службы, то есть их можно многократно разряжать и заряжать, или «циклировать», и при этом они сохраняют свою емкость.

Под термином «литий-ионный» на самом деле подразумевается множество типов аккумуляторных батарей, в которых используются ионы лития. Ниже приведён краткий список:

Оксид лития-марганца (LiMn2O4); также известен как: IMR, LMO, Li-марганец
Литий-марганцево-никелевый (LiNiMnCoO2); также известный как INR, NMC
Оксид лития, никеля, кобальта и алюминия (LiNiCoAlO2); также известный как NCA, литий-алюминиевый
Оксид лития-никеля-кобальта (LiCoO2); также известный как NCO.
Оксид лития-кобальта (LiCoO2); также известный как ICR, LCO, Li-кобальт.
Литий-железофосфат (LiFePO4); также известный как IFR, LFP, литий-фосфат
Каждый из этих типов аккумуляторных батарей представляет собой компромисс между безопасностью, долговечностью, емкостью и выходным током.

Литий-марганец (INR, NMC)
К счастью, во многих качественных электросамокатах используется аккумуляторная химия INR — одна из самых безопасных. Эта батарея обеспечивает высокую емкость и выходной ток. Присутствие марганца снижает внутреннее сопротивление батареи, позволяя выдавать высокий ток при сохранении низких температур. Следовательно, это снижает вероятность теплового разгона и возгорания.

К числу электросамокатов с технологией INR относятся модели WePed GT 50e и Dualtron.

Свинцово-кислотный
Свинцово-кислотные батареи — это очень старый химический состав, который широко используется в автомобилях и некоторых крупных электромобилях, таких как гольф-кары. Они также применяются в некоторых электросамокатах, в частности, в недорогих детских самокатах от таких компаний, как Razor.

Свинцово-кислотные батареи обладают преимуществом низкой стоимости, но страдают от очень низкой плотности энергии, то есть они весят много по сравнению с количеством запасенной энергии. В сравнении с ними, литий-ионные батареи имеют примерно в 10 раз большую плотность энергии, чем свинцово-кислотные.

Аккумуляторные батареи
Для создания аккумуляторного блока емкостью в сотни или тысячи ватт-часов множество отдельных литий-ионных элементов 18650 собираются вместе в кирпичеобразную структуру. Контроль и регулирование работы этого кирпичеобразного аккумуляторного блока осуществляется электронной схемой, называемой системой управления батареей (BMS), которая контролирует поток электроэнергии в батарею и из нее.
Отдельные элементы в аккумуляторном блоке соединены последовательно (встык), что суммирует их напряжение. Именно поэтому можно создавать скутеры с аккумуляторными блоками на 36 В, 48 В, 52 В, 60 В и даже большей емкости.

Затем эти отдельные жилы (множество батарей, соединенных последовательно) соединяются параллельно для увеличения выходного тока.

Регулируя количество элементов, соединенных последовательно и параллельно, производители электроскутеров могут увеличить выходное напряжение, максимальный ток и емкость в ампер-часах.

Изменение конфигурации батареи не увеличит общую накопленную энергию, но фактически позволит батарее обеспечивать больший запас хода при более низком напряжении и наоборот.

Напряжение и остаточный процент
Как правило, каждая ячейка в аккумуляторном блоке работает от 3,0 вольт (0% заряда) до 4,2 вольт (100% заряда).

Это означает, что аккумуляторная батарея на 36 В (с 10 батареями, соединенными последовательно) работает от 30 В (0% заряда) до 42 В (100% заряда). В нашей таблице напряжения батарей вы можете увидеть, как процент оставшегося заряда соответствует напряжению батареи (на некоторых скутерах это отображается напрямую) для каждого типа батареи.

Падение напряжения
Любая батарея подвержена явлению, называемому падением напряжения.

Падение напряжения вызвано несколькими факторами, включая химический состав литий-ионных аккумуляторов, температуру и электрическое сопротивление. Это всегда приводит к нелинейному поведению напряжения батареи.

Как только к батарее подключается нагрузка, напряжение мгновенно падает. Этот эффект может привести к неверной оценке емкости батареи. Если бы вы считывали напряжение батареи напрямую, вы бы подумали, что мгновенно потеряли 10% или более емкости.

После отключения нагрузки напряжение батареи вернется к своему истинному уровню.

Падение напряжения также происходит во время длительного разряда батареи (например, во время длительной поездки). Литийсодержащей структуре батареи требуется некоторое время, чтобы адаптироваться к скорости разряда. Это может привести к еще более быстрому падению напряжения батареи в конце длительной поездки.

Если дать батарее отдохнуть, она вернется к своему истинному и точному уровню напряжения.

Номинальные показатели грузоподъемности
Емкость аккумулятора электросамоката измеряется в ватт-часах (сокращенно Вт·ч), что является мерой энергии. Эта единица довольно проста для понимания. Например, аккумулятор емкостью 1 Вт·ч запасает достаточно энергии, чтобы обеспечить мощность в один ватт в течение одного часа.

Большая емкость аккумулятора означает большее количество ватт-часов, что, в свою очередь, приводит к увеличению дальности хода электросамоката при одинаковой мощности двигателя. Средний самокат имеет емкость около 250 Вт·ч и способен проехать около 10 миль со средней скоростью 15 миль в час. Самокаты с экстремальными характеристиками могут иметь емкость в тысячи ватт-часов и дальность хода до 60 миль.

Марки аккумуляторов
Отдельные литий-ионные элементы в аккумуляторных батареях электросамокатов производятся лишь несколькими известными международными компаниями. Элементы самого высокого качества выпускаются компаниями LG, Samsung, Panasonic и Sanyo. Такие элементы, как правило, встречаются только в аккумуляторных батареях самокатов более высокого класса.

Большинство бюджетных и городских электросамокатов оснащены аккумуляторными батареями, изготовленными из стандартных элементов китайского производства, качество которых сильно различается.

Разница между скутерами с фирменными аккумуляторами и китайскими аналогами заключается в более высоком уровне контроля качества у известных брендов. Если это вам не по карману, убедитесь, что покупаете скутер у надежного производителя, использующего качественные комплектующие и имеющего надежные системы контроля качества.

В качестве примеров компаний, которые, вероятно, имеют хороший контроль качества, можно привести Xiaomi и Segway.

Система управления батареями
Несмотря на множество преимуществ литий-ионных элементов 18650, они менее устойчивы к повреждениям, чем другие типы батарей, и могут взорваться при неправильном использовании. Именно поэтому их почти всегда собирают в аккумуляторные блоки с системой управления батареей.

Система управления батареей (BMS) — это электронный компонент, который контролирует состояние аккумуляторной батареи и управляет процессами зарядки и разрядки. Литий-ионные батареи рассчитаны на работу в диапазоне напряжений от 2,5 до 4,0 В. Перезарядка или полная разрядка могут сократить срок службы батареи или вызвать опасные условия теплового разгона. Система BMS должна предотвращать перезарядку. Многие системы BMS также отключают питание до полной разрядки батареи, чтобы продлить срок ее службы. Несмотря на это, многие мотоциклисты по-прежнему бережно относятся к своим батареям, никогда не разряжая их полностью, а также используют специальные зарядные устройства для точного контроля скорости и объема зарядки.

Более совершенные системы управления батареями также будут контролировать температуру блока и отключаться в случае перегрева.

С-рейт
Если вы изучаете информацию о зарядке аккумуляторов, вы, скорее всего, столкнетесь с показателем C-rate. C-rate описывает, как быстро аккумулятор полностью заряжается или разряжается. Например, C-rate 1C означает, что аккумулятор заряжается за один час, 2C — за 0,5 часа, а 0,5C — за два часа. Если вы полностью зарядите аккумулятор емкостью 100 А·ч током 100 А, это займет один час, и показатель C-rate составит 1C.

Время работы от батареи
Типичная литий-ионная батарея способна выдержать от 300 до 500 циклов зарядки/разрядки, прежде чем её ёмкость начнёт снижаться. Для среднего электросамоката это составляет от 3000 до 10 000 миль! Имейте в виду, что «снижение ёмкости» не означает «полную потерю ёмкости», а означает заметное падение на 10-20%, которое будет продолжаться и ухудшаться.

Современные системы управления батареей помогают продлить срок ее службы, поэтому вам не стоит слишком беспокоиться о бережном обращении с ней.

Однако, если вы хотите максимально продлить срок службы батареи, есть несколько способов превысить 500 циклов зарядки/разрядки. К ним относятся:

Не храните самокат полностью заряженным или с подключенным зарядным устройством в течение длительного времени.
Не храните электросамокат в полностью разряженном состоянии. Литий-ионные батареи деградируют, когда напряжение падает ниже 2,5 В. Большинство производителей рекомендуют хранить самокаты с 50% зарядом и периодически подзаряжать их до этого уровня для очень длительного хранения.
Не используйте аккумулятор скутера при температуре ниже 0°C или выше 46°C.
Заряжайте скутер с более низким коэффициентом заряда (C-rate), то есть заряжайте аккумулятор с меньшей скоростью относительно его максимальной емкости, чтобы сохранить/продлить срок службы батареи. Оптимальным является зарядка с коэффициентом заряда ниже 1. Некоторые более дорогие или высокоскоростные зарядные устройства позволяют регулировать этот параметр.
Узнайте больше о том, как заряжать электросамокат.

Краткое содержание

Главный вывод здесь — не злоупотребляйте батареей, и она прослужит весь срок службы самоката. Мы получаем множество жалоб от людей на поломки электросамокатов, и редко когда проблема заключается в батарее!