Содержание
- Где используется?
- Системы накопления (хранения) энергии и электромобили
- Статья от horza bike о видах, типах, особенностях и преимуществах аккумуляторных батарей для электротранспорта
Где используется?
Электротранспорт получил достаточно широкое распространение по всему миру.
К нему относят:
- Общественный транспорт – является основным способом передвижения по городу в развитых странах – на его долю приходится до 50% от всего транспортного сообщения. Пассажирский электрический транспорт представлен трамваями, троллейбусами, станциями метрополитена, электропоездами, монорельсами и фуникулерами.
- Пассажирский – используется частными лицами и приобретается по собственному желанию владельца. К пассажирскому электротранспорту относят электромобили, электроскутеры, электровелосипеды, электромотоциклы.
- Грузовой – под категорию грузового подпадает транспорт, чей КПД позволяет осуществлять спецперевозки. К примеру, грузовые троллейбусы, которые используются в карьерах. А на железных дорогах встречаются электропоезда и электровозы постоянного и переменного тока. Также следует упомянуть электрокары, тележки и погрузчики, используемые для погрузочно-разгрузочных работ на крупных предприятиях.
Следует отметить тот факт, что практически любой транспорт можно модернизировать, заменив его неэлектрический движок электрическим для применения в качестве тягловой силы.
К данному моменту на стадии разработок существуют самолеты на электричестве, электрические подводные лодки, электроходные судна.
Системы накопления (хранения) энергии и электромобили
В России:
В мире:
- Tesla Model, Tesla Semi Truck— Tesla Motors
- Polestar, Volvo 7900 (беспилотный электроавтобус), Volvo XC40 — Volvo Cars Group
- Toyota Электромобили, Toyota e-Palette, Toyota ProAce Electric
- Audi e-tron (электромобиль)
- BMW i3 Электромобиль, BMW iX3, BMW i4, BMW eDrive Zones
- Freightliner eCascadia (электрический грузовик)
- Honda Электрокары, Honda e (электромобиль), Honda Everus VE-1, Cruise Origin
- Hyundai Kona Electric (электромобиль), Ioniq (электромобили)
- Ford ЭлектромобилиFord Transit Custom PHEVFord Transit Smart EnergyFord Mustang
- Volkswagen Электромобили, Volkswagen Moia, Volkswagen ID3, Volkswagen ID4, JAC Volkswagen
- SkodaEnyaq
- JAC MotorsJAC iEV7S
- Continental
- Bosch e-axle
- EVlink Wallbox Электрозаправки
- Nissan LeafNissan Яндекс.Авто Концепт, e-4ORCE, Ariya (электрокроссовер)
- Siemens eHighway Электромобили
- Catalyst E2 (электроавтобус)
- Roborace Robocar
- Mercedes-Benz Concept IAA, Mercedes-Benz EQC, Vision Mercedes-Maybach Ultimate Luxury
- Enevate
- Aston Martin RapidE Электромобиль
- Jaguar I-Pace (электромобиль), ElectriCity (сервис электротакси)
- Porsche Taycan электромобиль
- Mazda MX-30 (электромобиль)
- Bentley Motors Octopus (проект разработки технологий для электромобилей)
- Enverge (электрокроссовер)
- R1T (электромобиль)
- Manta5 Hydrofoiler XE-1 (водный электровелосипед)
- Panasonic eCUV Компактный электротранспорт для бизнеса
- Arrival (ранее Charge R&D), Arrival Bus Пассажирский электробус
- MW Motors, MWM Spartan
- Lordstown Motors, Endurance (электрический пикап)
- Farasis Energy
- Rivian
- Cross Dirt (электрический мотоцикл)
Технологии накопления (хранения) энергии:
Статья от horza bike о видах, типах, особенностях и преимуществах аккумуляторных батарей для электротранспорта
В этой статье я Вам расскажу – какие бывают аккумуляторные батареи (далее АКБ), их преимущества и недостатки, а так же разберемся, какие аккумуляторные батареи лучше всего подходят для электровелосипедов, электросамокатов и др.
В современном мире различных типов аккумуляторных батарей уже огромное множество, но далеко не все подходят для ежедневного их использования в качестве постоянного источника тока на электротранспорте.
Прежде чем приступать к видам аккумуляторов, немножко углубимся в принцип расчета емкости аккумулятора.
Большинство людей при покупке электровелосипеда, электросамоката и т.д. в первую очередь смотрят на емкость аккумуляторной батареи по параметру Ач (ампер часов). Это совершенно не верно.
Попробую объяснить почему.
Возьмем в пример АКБ электровелосипеда 48в 13Ач и 36в 15Ач
48в это напряжение самой АКБ и на таком напряжение работает вся система электровелосипеда.
На что влияет это напряжение? И что же такое Ач?
1. Напряжение влияет в первую очередь на обороты мотор-колеса. Чем выше напряжение системы, тем быстрее мотор-колесо крутится. Однако максимальная скорость зависит от многих факторов – размер колеса, сила тока, погодные условия, вес седока, обмотки мотора и т.д
2.На общее КПД (коэффициент полезного действия).
Например – мы имеет два электровелосипеда мощностью 500Вт. У одного электровелосипеда аккумуляторная батарея 36в 15Ач, а у второго 48в 13Ач.
— Для того чтобы на 36В достичь мощность 500Вт, надо снимать с батареи и вкачивать в мотор 14А тока;
— Для того чтобы на 48в достичь мощность 500Вт, надо снимать с батареи и вкачивать в мотор 10А тока.
3. Что такое емкость аккумуляторной батареи в Ач (ампер-часы) указанные на батареи? Это ток, которая эта батарея способна отдавать в течении часа. То есть, если у Вас АКБ 48в 13Ач, то производитель гарантирует, что батарея сможет отдать в течении часа всю свою емкость при токе 13А.
Чем меньшие токи мы снимаем с АКБ, тем срок службы для АКБ выше, а сама АКБ чувствует себя гораздо лучше в таких условиях.
Исходя из трех пунктов Выше можно сделать Выводы –
— АКБ 48в 13Ач намного лучше чем АКБ 36в 15Ач, так как снимаемые токи с нее меньше, 10А против 14А;
— АКБ греется меньше, а значит срок службы у АКБ будет больше;
— мотор греется меньше;
— общий расход энергии у электровелосипеда меньше, так как снимаемые токи меньше.
Самый правильный расчет энергоемкости АКБ это «Втч» (Ватт х час). Втч – это какую мощность способна отдать АКБ в течении часа в Вт.
Для этого Вам надо умножить напряжение на емкость (в х Ач).
Например:
— АКБ 48в 13Ач имеет емкость – 624 Втч – с 500Вт мотором электровелосипед проедет 1 час 15 минут на максимальной мощности;
— АКБ 36в 15Ач имеет емкость – 540 Втч с 500Вт мотором электровелосипед проедет 1 час 5 минут на максимальной мощности.
Теперь Вы наглядно видите, что смотреть лишь на «Ач» при покупке электровелосипеда, электросамоката и т.д., категорически нельзя! Рассчитывать емкость надо в «Втч», при этом анализируя все технические характеристики аппарата полностью.
Это Вас заранее убережет от дальнейших лишних вопросов к продавцу и от лишних расстройств после покупки.
Ну а теперь перейдем к видам аккумуляторных батарей.
Я не буду перечислять все существующие виды АКБ. Затронем только те АКБ, которые широко применяются в современном мире как источники питания.
1.Свинцовой-кислотные аккумуляторные батареи и гелиевые аккумуляторные батареи.
1.1. Свинцовой-кислотные аккумуляторные батареи.
Данный тип АКБ очень широко применяется:
— в автомобилях в качестве стартерной АКБ;
— в гольф-карах и погрузчиках в качестве источника тока, но там вес не так критичен и Важен;
— в источниках бесперебойного питания (ИБП). Опять же, так как ИБП стационарны, там вес совершенно не важен, стоят и стоят себе под столом.
Основные особенности данного типа АКБ и преимущества:
— способны кратковременно отдавать большие токи до 10С, но это только очень кратковременно;
— самая низкая цена;
— не требуют обслуживания, кроме очевидного факта, не разряжать ниже минимального порога;
— возможна эксплуатация зимой, в том числе и зарядка АКБ при минусовых температурах.
Основные минусы:
— самые тяжелые из всех существующих АКБ – очень низкая энергоемкость в Втч на общий вес;
— несмотря на то, что их можно эксплуатировать зимой, данные АКБ имеют свойство замерзать, что приводит к существенному падению емкости и напряжения при отрицательных температурах;
— существенное падение напряжение по мере разряда аккумуляторной батареи;
— категорически не любят быструю зарядку. Рекомендованный ток заряда не более ~0.2С*;
— токсичность при зарядке;
— маленький срок службы при постоянной эксплуатации в качестве источника тока на электротранспорте. В среднем 1-1.5 лет.
1.2. Гелевые аккумуляторные батареи.
Устройство гелевых аккумуляторов схоже со свинцово-кислотными. Но внутри электролит заключен в виде геля, что дает ему массу преимуществ на фоне классического свинца.
Я не буду вдаваться в подробности устройства гелевых АКБ, напишу лишь список преимуществ и недостатков над свинцовыми АКБ.
Особенности и преимущества над свинцово-кислотными аккумуляторным батареями:
— гелевые АКБ могут работать как в вертикальном, так и в горизонтальном положении, за счет герметичного корпуса;
— опять же за счет герметичного корпуса, гелиевые АКБ не токсичны при зарядке;
— они гораздо меньше боятся перепадов температур, в том числе и отрицательные температуры;
— более высокая токоотдача за счет более низкого внутреннего сопротивления;
— более высокая устойчивость к вибрациям;
— меньше боятся глубокого разряда;
— срок службы гелевых АКБ выше в 2-3 раза в сравнении со свинцово-кислотными АКБ.
То есть 3 года они отслужить должны гарантировано (все зависит от производителя).
Основные минусы:
— самые тяжелые из всех существующих АКБ – очень низкая энергоемкость в Втч на общий вес;
— несмотря на то, что их можно эксплуатировать зимой, данные АКБ имеют свойство замерзать. Данные АКБ замерзают меньше чем свинцово-кислотные АКБ;
— существенное падение напряжение по мере разряда аккумуляторной батареи;
— категорически не любят быструю зарядку. Рекомендованный ток заряда не более ~0.2С*;
— от перезаряда могут испортится.
Выводы:
В общем могу Вам сказать лишь одно. На всех мега-бюджетных электровелосипедах стоят эти АКБ, а это сплошной ужас и мучения, так как электровелосипед весом 35 кг с ужасными техническими характеристиками — это мучения на весь срок их эксплуатации.
То же самое касается электросамокатов.
Если Вы покупаете электросамокат и планируете его хранить в гараже, на даче и т.д., то покупку такого электросамоката я допускаю.
Но таскать такую тяжесть домой, ужас — получите грыжу.
Данные АКБ можно спокойно использовать в гольф-карах, погрузчиках, экомобиликах, электроскутерах, в общем на технике ,которую не требуется таскать на себе.
Но на электровелосипеды, электросамокаты — категорически нет!
2. Никель-кадмиевые аккумуляторы (Ni-Cd).
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Йога-студия Моя Йога на проспекте Ямашева – отзывы о студии йоги, фото, цены на абонементы, телефон и адрес центра – Йога центры – Казань –
Данный вид аккумуляторных батарей был изобретен достаточно давно и на текущий момент считаются морально-устаревшими. Помимо этого, они являются достаточно токсичными.
Основная сфера применения Ni-Cd АКБ это — дрели, шуруповерты, отвертки. Так же они широко применяются в авиации.
Основные особенности данного типа АКБ и преимущества:
— большой ток разряда. В зависимости от типа Ni-Cd АКБ, ток разряда может достигать 15С* (это касается современных, цилиндрических Ni-Cd АКБ);
— большой ток заряда АКБ. Ток заряда зависит от температуры окружающий среды. Самая благоприятная температура 10 — 30 градусов. При такой температуре допускается ток заряда в штатном режиме до 1С*;
— срок службы при правильной и бережной эксплуатации – более 1000 циклов;
— возможность эксплуатации при минусовых температурах;
— продолжительные сроки хранения при любой степени заряда;
— сохранения емкости при низких температурах;
— одни самых приспособленных АКБ при жестких условиях эксплуатации;
— относительно небольшая стоимость.
Основные минусы:
— низкая энергетическая плотность Втч в сравнении с другими типами АКБ;
— эффект памяти и необходимость проведения переодических работ по его устранению;
— высокая токсичность материалов, что отрицательно сказывается на экологии, в некоторых странах введено сильное ограничение по использованию этих АКБ;
— достаточно высокий саморазряд, до 25% в месяц. Если в Вашем шуруповерте стоит такой тип АКБ, не забывайте его периодически заряжать, чтобы не допустить разряд АКБ ниже минимального порога;
— относительно высокий вес.
Выводы:
Данный тип АКБ гораздо интереснее и лучше чем свинцово-кислотные и гелиевые АКБ, но из-за своего так же высокого веса и токсичности для сборки электровелосипедов и электросамокатов они так же не рекомендуются.
3. Никель-метало-гидридные аккумуляторные батареи (Ni-MH).
Данный тип аккумуляторных батарей (Ni-MH) по своей конструкции являются аналогами никель-кадмиевых аккумуляторных батарей (Ni-MH). Однако удельная емкость — аккумуляторов существенно выше — аккумуляторов.
Данный тип аккумуляторов более современный и практически полностью вытеснил — аккумуляторы с рынка.
Основная сфера применения – фотоаппараты, плееры, игрушки, автомобильный электротранспорт (например ), электроинструменты. В общем куда не глянешь, почти везде стоит данный тип АКБ.
Основные особенности данного типа АКБ и преимущества:
— большой ток разряда. В зависимости от типа Ni-Mh АКБ, ток разряда может достигать 5С*;
— срок службы при правильной и бережной эксплуатации – более 1500 циклов;
— возможность эксплуатации при минусовых температурах;
— продолжительные сроки хранения при любой степени заряда;
— сохранения емкости при низких температурах;
— низкий саморазряд;
— низкий эффект памяти.
Основные минусы:
— средняя энергетическая плотность Втч в сравнении с другими типами АКБ;
— относительно высокий вес.
4. Li-ion аккумуляторы.
А теперь настала пора перейти к самому широкому пункту нашей статьи — Li-ion аккумуляторы.
Это — тип электрического аккумулятора, который широко распространён в современной бытовой электронной технике и находит своё применение в качестве источника энергии в электромобилях и накопителях энергии в энергетических системах. Это самый популярный тип аккумуляторов в таких устройствах как сотовые телефоны, ноутбуки, цифровые фотоаппараты, видеокамеры и электромобили.
Литий-ионные аккумуляторы это целый огромный класс аккумуляторных батарей который очень сильно различается по своим электрохимическим свойствам и соответственно по потребительским качествам.
На текущий момент самыми распространенными являются: LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4, LiNMC, Li-Pol аккумуляторные батареи.
Самыми главными особенностями литиевых аккумуляторных батарей является:
— все литиевые АКБ не имеют эффекта памяти;
— все литиевые АКБ обязательно требуют наличия системы контроля заряда/разряда АКБ (BMS);
— каждый тип химии литиевых АКБ имеет свою максимальную границу заряда и разряда, пресекать которые категорически нельзя. В ином случае АКБ выходит из строя из-за изменения своей химической структуры, которое может привезти да же к возгоранию;
— при соблюдении всех условий эксплуатации литиевых АКБ рекомендованных производителем, литиевые АКБ практически безопасны.
Самыми опасными являются Li-Pol химия литиевых батарей, которые требуют к себе особого внимания при эксплуатации!
4.1. Литий-кобальтовые аккумуляторные батареи LiCoO2.
Данный тип АКБ обладает высокой удельной энергоемкостью, что повлияло на их высокое применение в портативной электронике. Однако из-за низкой токоотдачи и из-за достаточно низкого срока службы данный вид аккумуляторов плохо подходит для среднего и мощного электротранспорта.
Для простеньких электровелосипедов и электросамокатов данный тип АКБ вполне подходит.
Основные особенности данного типа АКБ и преимущества:
— Очень высокая удельная энергоемкость;
Основные минусы:
— низкий срок службы (300-500 циклов);
— имеют свойство стареть (3 года);
— очень плохо переносят отрицательные температуры.
— нельзя заряжать при отрицательных температурах!
4.2. Литий-марганцевые аккумуляторные батареи LiMn2O4.
Данный тип АКБ обладает средней удельной энергоемкостью, однако имеют высокую токоотдачу (до 15С). Данные АКБ имеют высокий срок службы, а так же свою отличительную особенность – самобалансировку. Когда напряжение АКБ доходит до максимального значения, АКБ начинает выделять тепло, пытаясь не превысить пороговое значение.
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: 15 лучших радар-детекторов с GPS – Рейтинг 2020 года (Топ 15)
Сфера применения – дорогие силовые инструменты, легкий электротранспорт.
Основные особенности данного типа АКБ и преимущества:
— эффект самобалансировки;
— высокая токоотдача;
— низкий саморазряд;
— высокий срок службы (1000 циклов или 5 лет);
— возможность эксплуатировать зимой.
Основные минусы:
— не высокая удельная энергоемкость;
— нельзя заряжать при отрицательных температурах!
4.3. Литий-железо-фосфатные аккумуляторные батареи LiFePo4.
Самые живучие и не убиваемые литиевые аккумуляторные батареи. Огромный срок службы, более 2000 циклов или 10 лет. Они способны отдавать самые большие токи и заряжаться так же огромными токами. Они являются самыми безопасными к возгоранию из всех литиевых АКБ. Их можно использовать по полной без всяких ограничений зимой вплоть до -30 градусов. Единственный их минус — это низкая удельная энергоемкость на кг.
Данный тип аккумулятора превосходно подходит для сборки средних и мощных электровелосипедов, электросамокатов, а так же для электромобилей и т.д.
Почти идеальный АКБ, но самый дорогой и тяжелый из всего лития.
Основные особенности данного типа АКБ и преимущества:
— очень большой срок службы (от 2000 циклов или 10 лет);
— постоянное напряжение разряда (нет резкого снижения напряжения при снижение емкости АКБ);
— способны отдавать огромные токи, до 50С;
— очень низкий саморазряд;
— стабильность;
— отлично переносят низкие температуры, эксплуатация зимой;
— возможность заряжать при отрицательных температурах следуя определенным правилам.
Основные минусы:
— низкая удельная энергоемкость;
— нестандартное максимальное напряжение;
— самая высокая стоимость из всех литиевых АКБ.
4.4. Литий-никель-марганец-кобальтовые аккумуляторные батареи Li-NMC.
Мой второй фаворит из всех существующих АКБ. Данный тип литиевых АКБ собрал в себе все достоинства обычных литий-кобальтовых АКБ и литий-железо-фосфатных АКБ — получился некий гибрид: с хорошей удельной энергоемкостью, хорошим весом, токоотдачей, сроком службы, морозоустойчивостью, стабильностью.
В данный момент Литий-никель-марганец-кобальтовые Li-NMC аккумуляторы серийно устанавливаются в автомобили – Tesla.
Li-NMC АКБ один из самых лучших претендентов среди АКБ для электровелосипедов, самокатов и вообще всего электротранспорта.
Li-NMC АКБ есть в наличии в нашем магазине.
Основные особенности данного типа АКБ и преимущества:
— большой срок службы (до 1000 циклов или 5 лет);
— высокая токоотдача;
— хорошо переносят отрицательные температуры;
— низкий саморазряд;
— химическая стабильность;
— возможность заряжать при отрицательных температурах следуя определенным правилам.
Основные минусы:
— нестандартное максимальное напряжение;
— высокая стоимость.
4.5. Литий-полимерные аккумуляторные батареи Li-Pol.
Литий-полимерный аккумулятор Li-Pol — это усовершенствованная конструкция литий-ионного аккумулятора.
В качестве электролита используется полимерный материал.
Обычные бытовые литий-полимерные аккумуляторы не способны отдавать большой ток, но существуют специальные силовые литий-полимерные аккумуляторы, способные отдавать ток, в 10 и даже 130 раз превышающий численное значение ёмкости в ампер-часах. Они широко применяются как аккумуляторы для радиоуправляемых моделей, а также в портативном электроинструменте и в некоторых современных электромобилях.
Основные особенности данного типа АКБ и преимущества:
— большая удельная энергоемкость;
— низкий саморазряд;
— толщина элементов от 1 мм;
— возможность получать очень гибкие формы;
— отсутствие эффекта памяти;
— незначительный перепад напряжения по мере разряда;
— хорошо переносят отрицательные температуры;
— не высокая цена для своих характеристики.
Основные минусы:
— очень опасные аккумуляторы! В случае перезаряда или перегрева АКБ гарантировано воспламеняется. АКБ как и все литийионнаые батареи требует плату защиты BMS, но если в обычных литиионных АКБ выход платы защиты из строя может привести к порче АКБ, то в данном случае это гарантированный пожар!;
— самый низкий срок службы из всех литиевых АКБ (300-500 циклов или 2 года);
В общем крайне не рекомендую использовать данный АКБ в электротранспорте, особенно если Вы заряжаете АКБ в квартире. В США и Канаде зафиксировано уже огромное количество погорельцев из-за этих АКБ.
Основная сфера применения в данный момент этих АКБ это модельные игрушки – квадрокоптеры, вертолетики ,самолетики и др, из-за их веса и высокой токоотдачи.
Подводим итоги:
В общем, все что ниже это лично мое мнение.
Самый подходящие АКБ для электровелосипедов, электросамокатов и другого легкого мобильного электротранспорта это:
1 место – Литий-никель-марганец-кобальтовые аккумуляторные батареи Li-NMC – для средних и мощных электровелосипедов, электромотоциклов, электроскутеров и т.д.
2 место — Литий-железо-фосфатные аккумуляторные батареи LiFePo4 – для средних и мощных электровелосипедов, электромотоциклов, электроскутеров и т.д.
3 место — Литий-кобальтовые аккумуляторные батареи LiCoO2 – для легких электровелосипедов и электросамокатов с большим пробегом.
Похожие статьи:
