Акумулятори для електричних скутерів
Акумулятор – це «паливний бак» вашого електросамоката. Він накопичує енергію, яка споживається двигуном постійного струму, фарами, контролером та іншими аксесуарами.

Більшість електричних самокатів оснащені літій-іонним акумулятором через їхню чудову щільність енергії та довговічність. Багато дитячих електричних самокатів та інші недорогі моделі містять свинцево-кислотні акумулятори. У самокаті акумулятор складається з окремих елементів та електроніки, яка називається системою керування акумулятором, що забезпечує його безпечну роботу.
Більші акумуляторні блоки мають більшу ємність, що вимірюється у ват-годинах, і дозволяють електричному самокату долати більші відстані. Однак вони також збільшують розмір і вагу самоката, що робить його менш портативним. Крім того, акумулятори є одним із найдорожчих компонентів самоката, і загальна вартість відповідно зростає.

Типи батарей
Акумуляторні блоки для електросамокатів складаються з багатьох окремих акумуляторних елементів. Зокрема, вони виготовлені з елементів 18650, що відповідає класифікації розмірів літій-іонних (Li-Ion) акумуляторів з циліндричними розмірами 18 мм x 65 мм.

Кожен елемент 18650 в акумуляторному блоці досить невражаючий — генерує електричний потенціал ~3,6 вольта (номінально) та має ємність близько 2,6 ампер-години (2,6 А·год) або близько 9,4 ват-години (9,4 Вт·год).

Елементи акумулятора працюють від 3,0 вольт (0% заряду) до 4,2 вольт (100% заряду).

Літій-іонний
Літій-іонні акумулятори мають чудову щільність енергії, тобто кількість енергії, що зберігається, відносно їхньої фізичної ваги. Вони також мають чудову довговічність, що означає, що їх можна розряджати та перезаряджати або «циклувати» багато разів, зберігаючи при цьому свою ємність.

Літій-іонний термін насправді стосується багатьох хімічних складів акумуляторів, які містять літій-іон. Ось короткий список нижче:

Оксид літію-марганцю (LiMn2O4); також відомий як: IMR, LMO, Li-марганець
Літій-марганцевий нікель (LiNiMnCoO2); також відомий як INR, NMC
Літій-нікель-кобальт-алюмінійоксид (LiNiCoAlO2); також відомий як NCA, Li-алюміній
Оксид літію-нікелю-кобальту (LiCoO2); також відомий як NCO
Оксид літію-кобальту (LiCoO2); також відомий як ICR, LCO, Li-кобальт
Літій-залізофосфат (LiFePO4); також відомий як IFR, LFP, літій-фосфат
Кожен із цих хімічних складів акумуляторів являє собою компроміс між безпекою, довговічністю, ємністю та вихідним струмом.

Літій-марганцевий (INR, NMC)
На щастя, багато якісних електросамокатів використовують акумулятори з хімією INR — однією з найбезпечніших. Ця батарея забезпечує високу ємність та вихідний струм. Наявність марганцю знижує внутрішній опір батареї, що дозволяє видавати високий вихідний струм при низьких температурах. Отже, це зменшує ймовірність теплового розриву та займання.

Деякі електричні самокати з хімією INR включають моделі WePed GT 50e та Dualtron.

Свинцево-кислотні
Свинцево-кислотні акумулятори – це дуже стара хімічна речовина, яка зазвичай використовується в автомобілях та деяких великих електромобілях, таких як гольф-кари. Вони також зустрічаються в деяких електричних самокатах; зокрема, в недорогих дитячих самокатах від таких компаній, як Razor.

Свинцево-кислотні акумулятори мають перевагу в недорогій ціні, але мають дуже низьку щільність енергії, а це означає, що вони важать багато порівняно з кількістю енергії, яку вони зберігають. Для порівняння, літій-іонні акумулятори мають приблизно в 10 разів більшу щільність енергії порівняно зі свинцево-кислотними акумуляторами.

Акумуляторні блоки
Щоб створити акумуляторний блок ємністю в сотні або тисячі ват-годин, багато окремих літій-іонних елементів 18650 збираються разом у структуру, схожу на цеглу. Акумуляторний блок, схожий на цеглу, контролюється та регулюється електронною схемою, яка називається системою керування акумулятором (BMS), яка контролює потік електроенергії в акумулятор та з нього.
Окремі елементи в акумуляторній батареї з'єднані послідовно (кінець до кінця), що підсумовує їхню напругу. Таким чином, можливо мати самокати з акумуляторними батареями на 36 В, 48 В, 52 В, 60 В або навіть більшими.

Ці окремі нитки (багато батарей послідовно) потім з'єднуються паралельно для збільшення вихідного струму.

Регулюючи кількість послідовно та паралельно з'єднаних елементів, виробники електросамокатів можуть збільшити вихідну напругу або максимальний струм, а також ємність в ампер-годинах.

Зміна конфігурації акумулятора не збільшить загальний обсяг накопиченої енергії, але фактично дозволяє акумулятору запропонувати більший запас ходу та нижчу напругу, і навпаки.

Напруга та % залишку
Кожен елемент акумуляторної батареї зазвичай працює від 3,0 вольт (0% заряду) до 4,2 вольт (100% заряду).

Це означає, що акумуляторна батарея на 36 В (з 10 акумуляторами послідовно) працює від 30 В (0% заряду) до 42 вольт (100% заряду). Ви можете побачити, як відсоток залишку відповідає напрузі акумулятора (деякі скутери відображають це безпосередньо) для кожного типу акумулятора на нашій діаграмі напруги акумулятора.

Провал напруги
Кожен акумулятор страждає від явища, яке називається просіданням напруги.

Просідання напруги спричинене кількома факторами, включаючи хімічний склад літій-іонних елементів, температуру та електричний опір. Це завжди призводить до нелінійної поведінки напруги акумулятора.

Щойно до акумулятора прикладається навантаження, напруга миттєво падає. Цей ефект може призвести до неправильної оцінки ємності акумулятора. Якби ви безпосередньо зчитували напругу акумулятора, можна було б подумати, що миттєво втратили 10% своєї ємності або більше.

Після зняття навантаження напруга акумулятора повернеться до свого справжнього рівня.

Просідання напруги також відбувається під час тривалого розряду акумулятора (наприклад, під час тривалої поїздки). Літієвій реакції в акумуляторі потрібен певний час, щоб наздогнати швидкість розряду. Це може призвести до ще швидшого падіння напруги акумулятора в кінці тривалої поїздки.

Якщо дати акумулятору відпочити, він повернеться до свого справжнього та точного рівня напруги.

Номінальні ємності
Ємність акумулятора електросамоката вимірюється у ват-годинах (скорочено Вт·год), що є мірою енергії. Цю одиницю досить легко зрозуміти. Наприклад, акумулятор ємністю 1 Вт·год зберігає достатньо енергії, щоб забезпечити один ват потужності протягом однієї години.

Більша ємність акумулятора означає більшу кількість ват-годин, що призводить до більшого запасу ходу електросамоката для двигуна заданого розміру. Середній самокат матиме ємність близько 250 Вт-год і зможе проїхати близько 10 миль із середньою швидкістю 15 миль на годину. Самокати з надзвичайною продуктивністю можуть мати ємність, що сягає тисяч ват-годин, і запас ходу до 60 миль.

Бренди акумуляторів
Окремі літій-іонні елементи в акумуляторних блоках для електросамокатів виготовляються лише кількома різними всесвітньо відомими компаніями. Найякісніші елементи виробляють LG, Samsung, Panasonic та Sanyo. Такі типи елементів зазвичай зустрічаються лише в акумуляторних блоках самокатів вищого класу.

Більшість бюджетних та щоденних електросамокатів мають акумуляторні блоки, виготовлені зі стандартних елементів китайського виробництва, які сильно відрізняються за якістю.

Різниця між скутерами з брендованими елементами живлення та звичайними китайськими полягає в більшій гарантії контролю якості у відомих брендів. Якщо це не вписується у ваш бюджет, переконайтеся, що ви купуєте скутер у відомого виробника, який використовує якісні деталі та має належні заходи контролю якості (QC).

Деякими прикладами компаній, які, ймовірно, мають хороший контроль якості, є Xiaomi та Segway.

Система керування акумуляторами
Хоча літій-іонні елементи 18650 мають дивовижні переваги, вони менш стійкі до пошкоджень, ніж інші технології акумуляторів, і можуть вибухнути при неправильному використанні. Саме з цієї причини їх майже завжди збирають в акумуляторні блоки із системою керування зарядом батареї.

Система керування акумулятором (BMS) – це електронний компонент, який контролює стан акумуляторної батареї та керує її заряджанням і розряджанням. Літій-іонні акумулятори розроблені для роботи в діапазоні напруги від 2,5 до 4,0 В. Перезаряджання або повне розряджання може скоротити термін служби акумулятора або спричинити небезпечні умови теплового розряду. BMS повинна запобігати перезарядженню. Багато BMS також відключають живлення до того, як акумулятор повністю розрядиться, щоб продовжити термін його служби. Незважаючи на це, багато мотоциклістів все ще піклуються про свої акумулятори, ніколи не розряджаючи їх повністю, а також використовують спеціальні зарядні пристрої для точного контролю швидкості та обсягу заряджання.

Більш складні системи керування акумуляторами також контролюватимуть температуру акумулятора та вимикатимуть його у разі перегріву.

C-коефіцієнт
Якщо ви досліджуєте питання заряджання акумулятора, ви, ймовірно, зіткнетеся з показником C-rate. C-rate описує, як швидко акумулятор повністю заряджається або розряджається. Наприклад, C-rate 1C означає, що акумулятор заряджається за одну годину, 2C означатимуть повну зарядку за 0,5 години, а 0,5C означатимуть повну зарядку за дві години. Якщо повністю зарядити акумулятор ємністю 100 А·год силою струму 100 А, це займе одну годину, а C-rate становитиме 1C.

Термін служби батареї
Типовий літій-іонний акумулятор здатний витримати від 300 до 500 циклів зарядки/розрядки, перш ніж його ємність зменшиться. Для середньостатистичного електросамоката це від 3000 до 10 000 миль! Майте на увазі, що «зменшення ємності» не означає «повну втрату ємності», а означає помітне падіння на 10-20%, яке продовжуватиме погіршуватися.

Сучасні системи керування акумуляторами допомагають продовжити термін служби акумулятора, і вам не варто надто турбуватися про його недбале використання.

Однак, якщо ви хочете максимально продовжити термін служби акумулятора, є кілька речей, які ви можете зробити, щоб перевищити 500 циклів. До них належать:

Не зберігайте самокат повністю зарядженим або з підключеним зарядним пристроєм протягом тривалого часу.
Не зберігайте електросамокат повністю розрядженим. Літій-іонні акумулятори розряджаються, коли їхня напруга падає нижче 2,5 В. Більшість виробників рекомендують зберігати самокати зарядженими на 50% і періодично заряджати їх до цього рівня для дуже тривалого зберігання.
Не використовуйте акумулятор скутера за температури нижче 0°C або вище 43°C.
Заряджайте свій самокат за нижчої швидкості заряду (C-rate), тобто заряджайте акумулятор за нижчої швидкості відносно його максимальної ємності, щоб зберегти/покращити термін служби акумулятора. Оптимальним є заряджання за C-rate нижче 1. Деякі складніші або високошвидкісні зарядні пристрої дозволяють контролювати це.
Дізнайтеся більше про те, як заряджати електросамокат.

Короткий зміст

Головний висновок тут — не зловживайте акумулятором, і він прослужить вам увесь термін служби самоката. Ми чуємо від різних людей про їхні зламані електросамокати, і це рідко буває проблема з акумулятором!