Akumulatory do skuterów elektrycznych
Akumulator to „zbiornik paliwa” Twojej hulajnogi elektrycznej. Przechowuje on energię zużywaną przez silnik prądu stałego, światła, kontroler i inne akcesoria.

Większość hulajnóg elektrycznych jest wyposażona w akumulator litowo-jonowy ze względu na ich doskonałą gęstość energetyczną i długą żywotność. Wiele hulajnóg elektrycznych dla dzieci i innych niedrogich modeli zawiera akumulatory kwasowo-ołowiowe. W hulajnodze akumulator składa się z pojedynczych ogniw i elektroniki, zwanej systemem zarządzania baterią, który zapewnia jej bezpieczne działanie.
Większe akumulatory mają większą pojemność, mierzoną w watogodzinach, i pozwalają hulajnodze elektrycznej przejechać większy dystans. Jednak zwiększają również rozmiar i wagę hulajnogi, co czyni ją mniej mobilną. Ponadto akumulatory są jednym z najdroższych elementów hulajnogi, a ich całkowity koszt odpowiednio wzrasta.

Rodzaje baterii
Akumulatory do hulajnóg elektrycznych składają się z wielu pojedynczych ogniw. Dokładniej, są one wykonane z ogniw 18650, czyli klasy baterii litowo-jonowych (Li-Ion) o cylindrycznych wymiarach 18 mm x 65 mm.

Każda ogniwo 18650 w pakiecie akumulatorowym nie robi większego wrażenia — generuje potencjał elektryczny rzędu ~3,6 wolta (nominalnie) i ma pojemność około 2,6 amperogodzin (2,6 Ah) lub około 9,4 watogodzin (9,4 Wh).

Ogniwa akumulatorowe działają pod napięciem od 3,0 V (0% naładowania) do 4,2 V (100% naładowania).

Litowo-jonowy
Akumulatory litowo-jonowe charakteryzują się doskonałą gęstością energii, czyli ilością zmagazynowanej energii w stosunku do ich masy fizycznej. Charakteryzują się również doskonałą żywotnością, co oznacza, że ​​można je wielokrotnie rozładowywać i ładować, czyli poddawać cyklom ładowania, zachowując przy tym swoją pojemność.

Termin „litowo-jonowy” odnosi się do wielu rodzajów baterii, w których wykorzystuje się jony litu. Oto krótka lista poniżej:

Tlenek litu i manganu (LiMn2O4); znany również jako: IMR, LMO, Li-mangan
Litowo-manganowo-niklowy (LiNiMnCoO2); znany również jako INR, NMC
Tlenek litowo-niklowo-kobaltowo-glinowy (LiNiCoAlO2); znany również jako NCA, litowo-glinowy
Tlenek litu i niklu-kobaltu (LiCoO2), znany również jako NCO
Tlenek litu i kobaltu (LiCoO2); znany również jako ICR, LCO, Li-kobalt
Fosforan litu i żelaza (LiFePO4); znany również jako IFR, LFP, Li-fosforan
Każdy z tych rodzajów baterii wymaga kompromisu pomiędzy bezpieczeństwem, trwałością, pojemnością i wydajnością prądową.

Litowo-manganowy (INR, NMC)
Na szczęście wiele wysokiej jakości hulajnóg elektrycznych wykorzystuje technologię INR – jedną z najbezpieczniejszych. Akumulator ten zapewnia dużą pojemność i prąd wyjściowy. Obecność manganu obniża rezystancję wewnętrzną akumulatora, umożliwiając uzyskanie wysokiego prądu wyjściowego przy jednoczesnym utrzymaniu niskiej temperatury. W konsekwencji zmniejsza to ryzyko niekontrolowanego wzrostu temperatury i pożaru.

Niektóre skutery elektryczne z chemią INR obejmują modele WePed GT 50e i Dualtron.

Kwasowo-ołowiowy
Akumulator kwasowo-ołowiowy to bardzo stara technologia, powszechnie stosowana w akumulatorach samochodowych i niektórych większych pojazdach elektrycznych, takich jak wózki golfowe. Można go również znaleźć w niektórych hulajnogach elektrycznych, zwłaszcza w niedrogich hulajnogach dziecięcych takich firm jak Razor.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe mają tę zaletę, że są niedrogie, ale charakteryzują się bardzo niską gęstością energii, co oznacza, że ​​ważą dużo w porównaniu do ilości energii, jaką magazynują. Dla porównania, akumulatory litowo-jonowe mają około 10 razy większą gęstość energii niż akumulatory kwasowo-ołowiowe.

Zestawy baterii
Aby zbudować akumulator o pojemności setek lub tysięcy watogodzin, wiele pojedynczych ogniw litowo-jonowych 18650 jest montowanych razem w strukturę przypominającą kostkę. Akumulator w kształcie kostki jest monitorowany i regulowany przez układ elektroniczny zwany systemem zarządzania baterią (BMS), który kontroluje przepływ energii elektrycznej do i z akumulatora.
Poszczególne ogniwa w akumulatorze są połączone szeregowo (końcem do końca), co sumuje ich napięcie. W ten sposób możliwe jest posiadanie skuterów z akumulatorami o napięciu 36 V, 48 V, 52 V, 60 V, a nawet większymi.

Następnie te pojedyncze pasma (wiele baterii połączonych szeregowo) są łączone równolegle w celu zwiększenia prądu wyjściowego.

Poprzez dostosowanie liczby ogniw w układzie szeregowym i równoległym producenci skuterów elektrycznych mogą zwiększyć napięcie wyjściowe, maksymalny prąd i pojemność w amperogodzinach.

Zmiana konfiguracji akumulatora nie zwiększy całkowitej zmagazynowanej energii, ale w efekcie umożliwi akumulatorowi zapewnienie większego zasięgu przy niższym napięciu i odwrotnie.

Napięcie i % pozostałego prądu
Każda cela w pakiecie akumulatorowym działa na ogół pod napięciem od 3,0 V (0% naładowania) do 4,2 V (100% naładowania).

Oznacza to, że akumulator 36 V (z 10 akumulatorami połączonymi szeregowo) jest zasilany napięciem od 30 V (0% naładowania) do 42 V (100% naładowania). W naszej tabeli napięcia akumulatorów można sprawdzić, jak % pozostałego napięcia odpowiada napięciu akumulatora (niektóre skutery wyświetlają to bezpośrednio) dla każdego typu akumulatora.

Spadek napięcia
W każdym akumulatorze występuje zjawisko zwane spadkiem napięcia.

Spadek napięcia jest spowodowany kilkoma czynnikami, w tym składem chemicznym jonów litu, temperaturą i oporem elektrycznym. Zawsze skutkuje to nieliniowym zachowaniem napięcia akumulatora.

Po przyłożeniu obciążenia do akumulatora napięcie natychmiast spada. Ten efekt może prowadzić do błędnego oszacowania pojemności akumulatora. Gdybyś bezpośrednio odczytał napięcie akumulatora, pomyślałbyś, że natychmiast straciłeś 10% lub więcej pojemności.

Po usunięciu obciążenia napięcie akumulatora powróci do swojego rzeczywistego poziomu.

Spadki napięcia występują również podczas długiego rozładowywania akumulatora (na przykład podczas długiej jazdy). Skład chemiczny litu w akumulatorze potrzebuje trochę czasu, aby nadążyć za tempem rozładowania. Może to spowodować jeszcze szybszy spadek napięcia akumulatora pod koniec długiej jazdy.

Jeżeli akumulatorowi pozwolimy odpocząć, powróci on do swojego rzeczywistego i dokładnego poziomu napięcia.

Oceny pojemności
Pojemność akumulatora hulajnogi elektrycznej jest mierzona w watogodzinach (w skrócie Wh), które są miarą energii. Jednostka ta jest dość łatwa do zrozumienia. Na przykład, akumulator o pojemności 1 Wh magazynuje energię wystarczającą do dostarczenia jednego wata mocy przez godzinę.

Większa pojemność energetyczna oznacza większą liczbę watogodzin akumulatora, co przekłada się na większy zasięg skutera elektrycznego, przy danej mocy silnika. Przeciętny skuter ma pojemność około 250 Wh i może przejechać około 16 kilometrów (16 km) ze średnią prędkością 24 kilometrów na godzinę (24 km/h). Skutery o ekstremalnej wydajności mogą mieć pojemność sięgającą tysięcy watogodzin i zasięg do 96 kilometrów (60 mil).

Marki baterii
Pojedyncze ogniwa litowo-jonowe w akumulatorach do hulajnóg elektrycznych są produkowane przez zaledwie kilka znanych na całym świecie firm. Najwyższej jakości ogniwa produkują LG, Samsung, Panasonic i Sanyo. Tego typu ogniwa można znaleźć jedynie w akumulatorach do hulajnóg z wyższej półki.

Większość tanich i miejskich hulajnóg elektrycznych ma akumulatory wykonane z ogniw wyprodukowanych w Chinach, które znacznie różnią się jakością.

Różnica między skuterami z markowymi ogniwami a chińskimi modelami generycznymi polega na większej gwarancji kontroli jakości w przypadku uznanych marek. Jeśli nie mieści się to w Twoim budżecie, upewnij się, że kupujesz skuter od renomowanego producenta, który używa wysokiej jakości części i wdrożył odpowiednie procedury kontroli jakości (QC).

Przykładami firm, które prawdopodobnie mają dobrą kontrolę jakości, są Xiaomi i Segway.

System zarządzania baterią
Chociaż ogniwa litowo-jonowe 18650 mają niesamowite zalety, są mniej tolerancyjne niż inne technologie akumulatorowe i mogą eksplodować w przypadku niewłaściwego użytkowania. Z tego powodu są one prawie zawsze montowane w pakietach akumulatorów wyposażonych w system zarządzania baterią.

System zarządzania akumulatorem (BMS) to element elektroniczny, który monitoruje akumulator oraz kontroluje ładowanie i rozładowywanie. Akumulatory litowo-jonowe są zaprojektowane do pracy z napięciem od około 2,5 do 4,0 V. Przeładowanie lub całkowite rozładowanie może skrócić żywotność akumulatora lub wywołać niebezpieczne przegrzanie. System BMS powinien zapobiegać przeładowaniu. Wiele systemów BMS odcina również zasilanie przed całkowitym rozładowaniem akumulatora, aby przedłużyć jego żywotność. Mimo to wielu motocyklistów nadal „oszczędza” swoje akumulatory, nigdy ich całkowicie nie rozładowując, i używa specjalnych ładowarek, aby precyzyjnie kontrolować prędkość i ilość ładowanego ładunku.

Bardziej zaawansowane systemy zarządzania baterią monitorują również temperaturę akumulatora i wyłączają go w przypadku przegrzania.

Paka
Jeśli szukasz informacji na temat ładowania akumulatorów, prawdopodobnie natkniesz się na wartość C-rate. Wartość C-rate opisuje, jak szybko akumulator jest w pełni ładowany lub rozładowywany. Na przykład, wartość C-rate 1C oznacza, że ​​akumulator jest ładowany w ciągu jednej godziny, 2C oznacza pełne naładowanie w ciągu 0,5 godziny, a 0,5C oznacza pełne naładowanie w ciągu dwóch godzin. Pełne naładowanie akumulatora 100 Ah prądem o natężeniu 100 A zajęłoby godzinę, a wartość C-rate wynosiłaby 1C.

Żywotność baterii
Typowy akumulator litowo-jonowy wytrzymuje od 300 do 500 cykli ładowania/rozładowania, zanim jego pojemność spadnie. W przypadku przeciętnego skutera elektrycznego oznacza to od 3000 do 10 000 mil! Należy pamiętać, że „spadek pojemności” nie oznacza „utraty całej pojemności”, ale zauważalny spadek o 10–20%, który będzie się pogłębiał.

Nowoczesne systemy zarządzania baterią pomagają wydłużyć jej żywotność, dlatego nie należy się o nią zbytnio troszczyć.

Jeśli jednak zależy Ci na maksymalnym wydłużeniu żywotności baterii, możesz zrobić kilka rzeczy, aby przekroczyć 500 cykli. Należą do nich:

Nie przechowuj hulajnogi w pełni naładowanej lub podłączonej do ładowarki przez dłuższy czas.
Nie przechowuj hulajnogi elektrycznej całkowicie rozładowanej. Akumulatory litowo-jonowe ulegają degradacji, gdy napięcie spadnie poniżej 2,5 V. Większość producentów zaleca przechowywanie hulajnóg z akumulatorem naładowanym w 50% i okresowe doładowywanie do tego poziomu w przypadku długotrwałego przechowywania.
Nie należy używać akumulatora skutera w temperaturach poniżej 0°C lub powyżej 46°C.
Ładuj hulajnogę przy niższym współczynniku C, co oznacza, że ​​ładuj akumulator z niższym współczynnikiem C w stosunku do jego maksymalnej pojemności, aby oszczędzać/wydłużyć jego żywotność. Optymalne jest ładowanie przy współczynniku C poniżej 1. Niektóre bardziej zaawansowane lub szybkie ładowarki pozwalają na kontrolę tego parametru.
Dowiedz się więcej o tym, jak ładować hulajnogę elektryczną.

Streszczenie

Najważniejsza wskazówka: nie nadużywaj baterii, a posłuży Ci przez cały okres użytkowania hulajnogi. Słyszymy od wielu osób o zepsutych hulajnogach elektrycznych i rzadko jest to problem z baterią!