Как закрепить аккумулятор на велосипеде

Батарея на электровелосипед: брать можно только Li-ion? Как её заряжать? А как крепить?

Детальный case study

Ингредиенты

Указания

Жизненный путь велосипедиста вымощен ушибами, ссадинами и стёртыми коленками. С электровелосипедом проще — управление острее, тормоза лучше, а благодаря новым технологиям тебе не обязательно обладать силой спортсменов с tour de france — за тебя педали будет крутить электромотор. Бурный эко буст в странах Европы уже пересадил достаточное количество жителей на электротранспорт, в нашей же стране велосипеды на электрической тяге всё еще диковинная экзотика

Будущим владельцам электровелосипедов не помешает узнать про второй самый важный узел в его конструкции (первый — сам мотор, конечно же) — аккумуляторная батарея. От свойств и размеров АКБ будет зависеть, как минимум дальность хода и вес электровелосипеда. Какие вообще АКБ ставят на электрические велики?

LiFePO4 vs Li-ion

Если с литий-ионным аккумулятором (Li-ion), благодаря смартфонам, мы знакомы не понаслышке, то про литий-железо-фосфатные (или же LiFePO4) мало кто знает. Оба этих типа АКБ используется на электровелосипедах. Какой выбрать? Какой нужен конкретно вашему байку?

Почему не свинцово-кислотный?

Наверняка этот вопрос интересен, прежде всего, автовладельцам, ведь такой тип аккумуляторов используется для запуска двигателя, а точнее — стартёра. Для установки на велосипед такой тип АКБ имеет сразу несколько существенных минусов. Во-первых, он тяжеленный (кто хоть раз спускал/поднимал хотя бы раз в день АКБ от авто домой на зарядку, понимают о чем речь). Из этого вытекает и второй пункт: плотность энергии того же Li-ion в 4-5 раз выше, чем у свинцово-кислотного из-за такой существенной разницы в весе. В общем, не вариант

АКБ для конкретных моделей

Чтобы не заморачиваться с поиском, можно купить батарею для конкретный бренд: Airwheel, Bikelectro, E Motions и другие. В этом вам могут помочь специалисты из компании Виртус Технолоджи, которые с 2015 года наладили производство Li-ion-аккумуляторов в России. Каталог продукции можно посмотреть здесь — https://virtustec.ru/akb-dlya-elektrotransporta/. Инженеры смогут не только подобрать новый АКБ для вашего велосипеда с аналогичными оригинальному характеристиками, но и значительно прокачать их, за счет чего дальность хода электровелосипеда станет еще выше!

Универсальные АКБ

На рынке огромное множество универсальных батарей для вашего байка. Подобрать можно любой форм-фактор: блок, картридж, треугольник или бутылка ( да-да, так и называется ). Выбор зависит от конструкции велосипеда. Например, батареи треугольной формы отлично подходят для электровелосипедов с задним амортизатором. Так же в комплект может входить контроллер, ручка газа, тормозные ручки, датчик PAS. Универсальная АКБ может использоваться в качестве резервного источника питания для увеличения расстояния за одну поездку.

Как заряжать такие АКБ?

Так же как и телефон 🤷. Зарядка литиевых батарей ничем друг от друга не отличается, на каких бы устройствах они не использовались. Подключаем зарядное устройство к розетке 220В-розетке ( при отключенном двигателе! ) и ждём до тех пор, пока зеленый индикатор на БП не просигнализирует об окончании процесса. На некоторых даже есть небольшой дисплей

Не забывайте, что если вы используете велосипед в зимнее время года, то нельзя ставить аккумулятор на зарядку сразу, как только вы занесли его в помещение. Нужно, чтобы испарился конденсат. Старайтесь полностью завершить цикл зарядки (до зеленого индикатора на ЗУ), хронический недозаряд может негативно повлиять на ёмкость батареи

Не допускайте глубокого разряда

Аккумуляторы, особенно Li-ion, очень чувствительны в глубокому разряду. Зачастую, его восстановление после этого уже невозможно. Снижение ёмкости, в принципе, происходит после каждого цикла зарядки/разрядки, однако если вы допустили глубокий разряд, то восстановить первоначальную ёмкость будет весьма проблематично — теперь АКБ будет разряжаться намного быстрее

Как крепить?

Крепёж — для терпеливых

Во время крепежа любой (особенно универсальной) батареи могут возникнуть проблемы — не подходит крепление на один из болтов (придётся сверлить дополнительно). Чтобы избежать отщёлкивания крепления (возникает из-за стука о раму на кочках), можно использовать металлическую стяжку.

Крепление на багажнике:

Некоторые обращаются к помощи 3D-печати, чтобы сделать кастомный корпус

Источник

Способы установки АКБ на электровелосипед

При сборке электровелосипеда важно правильно расположить все его компоненты, чтобы равномерно распределить весовую нагрузку и избежать перегрузки каких-либо элементов конструкции. Правильная установка всех узлов е-байка – важное условие для комфортной и безопасной езды.

Чтобы избежать падения или опрокидывания АКБ во время поездки, ее нужно надежно закрепить на велосипеде. Для этого обычно используется защитный бокс, кейс, кофр или аккумуляторная велосумка. Мягкие материалы не способны защитить аккумуляторы от ударов и вибраций, поэтому лучше использовать жесткий корпус.

Как можно установить АКБ на электрический велосипед?

Для крепления АКБ могут использоваться ремни, монтажная пластина или порты для фиксации корпуса на раме или багажнике. Стандартные батареи часто продаются в комплекте с монтажной пластиной для установки на раму или багажник, а для нестандартных АКБ можно изготовить корпус на заказ. По желанию, его можно укомплектовать полезными дополнениями:

Защитный корпус, бокс или кофр должны соответствовать батарее по размерам, надежно защищать ее от осадков, механических повреждений, попадания пыли и грязи. Такие защитно-удерживающие конструкции производятся из разных материалов: прочных и легких пластиков, металлопластиков, металлов.

Где лучше расположить батарею?

Способ установки АКБ на электровелосипед зависит от нескольких факторов:

Чем крупнее и тяжелее используемая АКБ, тем сложнее выбрать место для ее установки. Поэтому для оснащения электровелосипедов используются легкие и компактные Li-ion батареи. Они производятся разных размеров и форм, в корпусах всевозможных конфигураций. Такое разнообразие позволяет выбрать или собрать на заказ литиевую АКБ нужной емкости для любого способа крепления. Иногда при оснащении электровелосипедов используется две АКБ – основная и дополнительная.

Типы корпусов для аккумуляторов е-байка

Для защиты аккумуляторного блока и его надежного крепления на велосипеде используются жесткие корпуса разной формы, например:

Форма аккумуляторного бокса выбирается в зависимости от места установки и размеров батареи.

Последовательность установки аккумуляторной батареи на велосипед

Алгоритм монтажа АКБ зависит от типа используемого корпуса. Быстросъемные батареи обычно устанавливаются на монтажную пластину. Т.е. вначале нужно присоединить к раме монтажную пластину, а затем на нее устанавливается батарея. Для установки АКБ на багажнике также используется удобная пластина для крепления. Батарея легко фиксируется на ней шпилькой от ключа. Сумки, кофры и чехлы обычно крепятся к велосипедам ремнями.

Изготовление корпусов для АКБ на заказ

Обращайтесь в VoltBikes, и мы проконсультируем вас по всем вопросам, разработаем проект и создадим жесткий корпус, идеально подходящий под параметры конкретной батареи и геометрию велосипедной рамы. Нам вы можете поручить и сборку батареи, и производство корпуса для нее на заказ. Конструкция корпуса может быть полностью съемной или позволяющей снимать батарею для ее периодической зарядки. Кроме батареи, в красивом и удобном корпусе можно компактно расположить всю необходимую электронику.

Источник

Выбор схемы установки мотора и аккумулятора на электровелосипед

Разнообразие наборов для электровелосипедов и вариантов их установки вызывают закономерный вопрос: «Как их установка влияет на устойчивость и управляемость электровелосипеда?», «Установить переднее или заднее мотор-колесо?», «Что лучше: мотор-колесо или подвесной электромотор?», «Купить аккумулятор для установки на багажник велосипеда или встраивать в треугольник рамы?».

Скажем одно: любые навешиваемые на электровелосипед компоненты меняют развесовку, центр тяжести и нагрузку на элементы рамы, а соответственно влияют на комфорт и безопасность велосипедиста.

Рассмотрим варианты установки электрических компонентов на электровелосипед.

Первый. Установим заднее мотор-колесо и аккумулятор на багажник. Основной вес велосипеда теперь сзади. Электровелосипед станет более устойчивым, но им будет труднее управлять. Это наверняка знакомо многим велотуристам. Так же на это повлияет высоко установленный аккумулятор, на высоком электровелосипеде проще сохранять равновесие. Зато при торможении и подъеме картина обратная, тут больше шансов потерять равновесие или опрокинуться назад. В поворотах такой велосипед будет заносить, а при маневрировании будет чувствоваться раскачивающаяся корма. Увеличится нагрузка на задние перья рамы, что негативно может повлиять на её ресурс. При перемещении велосипеда по лестнице с ним будет сложно управиться из-за неподъёмного зада и легкого переда.

Второй. Заменим мотор-колесо на переднее. Теперь центр тяжести находится посредине колесной базы и во время поворотов имеем одинаковое сцепление обоих колес с дорогой. Однако, передние аммортизируемые вилки изготавливаются из магниевого сплава, который не рассчитан на надёжную фиксацию оси мотор-колеса. Необходимо усилить дропаут вилки универсальным или специальным усилителем дропаута. Использование переднего мотор-колеса и педалей позволяет получить полноприводный велосипед. Если мотор-колесо мощное, то при старте, особенно на мокром асфальте возможна пробуксовка и небольшая нестабильность велосипеда. Тяжелое мотор-колесо в передней вилке увеличивает инерционность руля, т.е. при маневрировании руль становится немного тяжелее, но это дело привычки.

Третий. Вернём мотор-колесо на зад, а аккумулятор закрепим на руле! Центр тяжести так же находится посредине колесной базы и во время поворотов имеем одинаковое сцепление обоих колес с дорогой. Нагрузка на переднюю вилку сохраняется, но уже не на место крепления колеса, а распределяется на неё всю, что лучше. Минусом такого размещения аккумулятора является его чрезвычайно высокое расположение и, как следствие, высокий центр тяжести. Главным минусом можно обозначить ещё большую инерционность на руле, т.к. дополнительный вес теперь не на оси вращения руля, а смещен вперёд. Быстро реагировать на препятствия на дороге и дорожную ситуацию теперь становится очень сложно и привычку можно не успеть выработать.

Четвертый. Установим лёгкое заднее редукторное мотор-колесо и аккумулятор в треугольник рамы. Такой способ размещения электрокомпонентов на велосипеде позволяет сохранить центр тяжести и развесовку электровелосипеда по сравнению с обычным велосипедом. Так же данный способ позволяет уменьшить лобовое сопротивление набегающему потоку воздуха.

Пятый. Установим переднее мотор-колесо и аккумулятор в треугольник рамы. Для данного способа подходят только мотор-колесо до 350W и лёгкий Li-Ion аккумулятор не более 12AH. Получаем более нагруженный перед велосипеда. Основная нагрузка ложится на переднюю вилку. Подходит только для езды по асфальту. На дропауты передней вилки крайне желательно установить усилители. (фото для примера, т.к. мотор-колесо 750Ватт и аккумулятор LiFePO4 48V 15AH)

Шестой. Установим подвесной электромотор для электровелосипеда с креплением к раме и аккумулятор в треугольник рамы. Этот способ размещения электрокомпонентов на велосипеде при размещении на короткой базе горного велосипеда увеличивает маневренность и сцепление с дорогой за счёт сохранения центра тяжести по середине колёсной базы. Низкий центральный центр тяжести лишь чуть ухудшает равновесие системы велосипедист + электровелосипед. Отлично подходит для электрических велосипедов двухподвесов, т.к. не увеличивает неподрессоренной массы, не ослабляет колёс, позволяет использовать трансмиссию велосипеда для подбора оптимального крутящего момента. Немного шумноват за счёт одной или двух дополнительных цепей.

Как расположить электрические компоненты на электровелосипеде решать Вам, однако помните, необходимо стремиться к сбалансированной развесовке навесного оборудования, ведь, как Мы выяснили, их расположение влияет на стабильность и безопасность, а она превыше всего.

Источник

Аккумуляторы для велосипедов

Для чего нужно разряжать аккумулятор электровелосипеда?

Чаще всего к этой процедуре прибегают на батарее из li-ion банок для поиска «паршивой овцы». Плата защиты BMS постоянно проверяет состояние батареи и измеряет напряжение на каждой ячейке. Если одна ячейка проседает под нагрузкой быстрее других и стремительно разряжается, то плата BMS не сможет понять, в чем проблема и отключит нагрузку со всей батареи. Это приведет к отключению всей сети велосипеда. Происходит это же из-за того, что одна банка просела по ряду определённых причин (не будем вникать глубже в этой статье).

В итоге из четырех параллельно соединенных банок, одна из них будет повреждена. На ней напряжение падает быстрее других и это легко регестрируется. Для её поиска и нужна разрядка аккумулятора. Когда вся батарея разряжается, можно с помощью мультиметра, выявить мертвую банку, а затем заменить на новую.

Также, полная разрядка батареи может потребоваться, если вы используете в качестве источника питания Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторы, подверженные эффекту памяти. Эффект памяти заключается в том, что аккумулятор не заряжается полностью, если не пройти весь полный цикл разрядка-зарядка.

Помимо этого, разряжать аккумулятор может потребоваться и в случае использования кислотно-свинцового аккумулятора. Этот тип аккумулятора в некоторых случаях требует т.н. тренировки для исключения эффекта сульфатации пластин.

Все эти процедуры требуют процесса разрядки с контролируемыми параметрами.

Собираем литиевую батарею

Литиевые батареи для велоаккумулятора

Для того чтобы собрать аккумулятор для велосипеда, нам понадобятся:

Батареи складываем в пакеты попарно, учитывая полярность (элементы должны быть с параллельным соединением). Последовательно соединяем пакеты между собой, выводим охапку проводов с плюсом, уже соединённую, и так же поступаем с минусом.

Аккумулятор для велосипеда с выведенными проводами

Хорошо стянуть все элементы и сложить в приготовленную ёмкость. Желательно сразу же припаять плату BMS, чтобы приложенные усилия окупились долгим сроком службы.

Велоаккумулятор в чехле

Вести провода наружу из коробки следует из заранее просверлённых отверстий, затем к верхней части присоединить штекер, через который будет осуществляться зарядка. Все отверстия бокса обязательно должны быть герметизированы.

Теперь остаётся только подключить кабель готового аккумулятора к электродвигателю ну и, конечно же, заняться размещением источника питания на конструкции велосипеда.

Велосипед с самодельными аккумуляторами

Сохранить на дольше работоспособность энергонакопителей поможет своевременная зарядка, соблюдение температурного режима и благоприятные условия хранения.

Секреты батареестроения

Мы не знаем точно, как некоторые известные производители экономят вес батареи или заряжают батарею быстрее, но при более внимательном рассмотрении различных фирменных батарей выявляются некоторые интересные цифры. Встроенная батарея Bosch PowerTube на 500 Wh весит примерно на 200 г меньше, чем встроенная батарея Shimano STEPS BT-E8020 на 504 Wh. Батарея Bosch PowerPack емкостью 500 Wh на 100 г легче батареи на 504 Wh Shimano STEPS BT-E8010.

Столь же интересно посмотреть на время зарядки. В то время как быстрое зарядное устройство Bosch полностью заряжает батарею за три часа, быстрое зарядное устройство Shimano STEPS EC-E6000 делает это только за четыре часа. TQ на шаг впереди и может зарядить батарею 630 Wh до 80% емкости за один час. Быстрое зарядное устройство Bosch разряжает только 40% батареи на 500 Wh за один час. Эти различия могут быть связаны как с химическим составом элементов, так и с зарядными токами, допустимыми производителями.

Собираем литиевую батарею

Итак, грядет наиболее интересный и захватывающий момент — непосредственная сборка аккумулятора для электровелосипеда. Теоретическая подготовка прошла успешно, самое время переходить к практической части сего не самого легкого, но вполне выполнимого задания. Чтобы оно увенчалось успехом, а готовая литиевая батарея соответствовала первоначальным ожиданиям, необходимы:

плата управления BMS.;
достаточное количество специальных разъемов, удлинителей и проводов для соединения;
соответствующий предпочтительным размерам аккумулятора элемент (это может быть произведенная из пластика или металла коробка, не важно купленная или сделанная собственными руками);
пара противопожарных пактов;
дополнительные принадлежности, такие как паяльник, амперметр и, конечно же, зарядное устройство.

Чтобы собрать аккумулятор для электровелосипеда, такого небольшого наборчика будет достаточно. Далее необходимо придерживаться некоего алгоритма работы. Элементы типоразмера 18650 с учетом их полярности укладываются в подготовленные пакеты. Таким образом обеспечивается их параллельный контакт. Чтобы добиться желаемого напряжения, необходимо аккуратно соединить пакеты друг с другом. Делается это очень простым способом, основанным на том, чтобы, используя специальные удлинители, вывести разъемы наружу, а провода (их еще называют балансирными) соединить между собой в последовательном порядке.

Далее в дело вступает заранее подготовленная коробка, кейс или что-то подобное. В этом изделии необходимо проделать любым доступным способом дыры, чтобы сквозь них могли пройти кабеля. Погрузить в этот бокс тщательно стянутые литий-ионные элементы и надежно припаять плату. Если все прошло удачно, проводки можно выводить наружу, пропуская их через отверстия, которые после следует подвергнуть герметизации. К верхней части полученного приспособления прикрепляется штекер — через него и будет осуществляться зарядка. В самом конце, когда сборка батареи для электровелосипеда своими руками завершена, полученный аккумулятор посредством кабеля присоединяется к контроллеру и устанавливается на средстве передвижения.

Выход из ситуации может быть в том, чтобы применять литейные элементы с так называемыми клеммами, что позволит свести процесс паяния к минимуму. Альтернативу паяльнику найти сложно. Да, можно использовать редкоземельные магниты в роли контактов или специальные держатели, но это не столь эффективные методы. Вывод — если ощущать уверенность в своих действиях, все делать аккуратно, применять только качественные комплектующие, то батарея для электровелосипеда получится что надо, в обратном случае — лучше за это дело не браться вовсе.

Как же разрядить батарею подручными средствами?

1. Ознакомьтесь с характеристиками аккумулятора и определите оптимальный режим разрядки. Неправильно выбранный режим не то что не найдет «паршивую овцу», но и уничтожит живые элементы.

Режим разрядки определяется свойствами и химией аккумулятора.

Например, для Li-ion аккумулятора не допустимо достижение разрядных токов на одной банке, превышающих 0,2 – 0,5 от их емкости (в случае использования стандартных не высокомощных банок) и падения напряжения ниже 3 В. Для кислотно-свинцового аккумулятора при тренировке нужно выбирать режим разряда с током 0,1 от его емкости и не разряжать батарею меньше 10 В. Никель-кадмиевые аккумуляторы можно разряжать нагрузкой с х10 от его емкости до напряжения 1 В, а металлгидридные аккумуляторы до х4 от емкости и до напряжения 1 В.

Нужно понимать, что все эти показатели должны быть пересчитаны на каждый элемент питания в системе. Именно исходя из этого выбирается нагрузка для разрядки.

2. Когда есть понимание, как правильно нужно разряжать вашу батарею, самое время подумать о устройстве для разряда.

Можно использовать готовое устройство, а можно смастерить его самостоятельно. Готовое устройство – это устройство типа IMAX b6, а самодельным может стать даже обычный чайник или утюг.

Устройства типа IMAX обладают большим удобством использования и рядом регулируемых параметров для аккумулятора каждой химии, однако они довольно слабенькие и с большими батареями не справятся. Кроме того, потребуется подключать балансиры, что не особенно удобно.

Любители электротранспорта порой любят пошутить и делают электрические табуретки и электрические стулья. Берется кусочек высокоомной проволоки, замеряется её сопротивление и дальше она используется как нагреватель, а соответственно и как потребитель тока. Дальше всё рассчитывается по закону Ома. Не страдайте максимализмом. Не всегда требуется именно утюг. Иногда по расчёту получается, что достаточно взять лампу накаливания.

3. Если вольт-амперные характеристики позволяют подключать к аккумулятору утюг или чайник, то делается это тоже крайне просто. Не нужно удивляться, что чайник рассчитан на работу в сети 220 В

Нам важно, что в чайнике нет никакой лишней электроники, т.е. подключая его как нагрузку, мы имеем прямой доступ к его спирали

Кстати, чайник разбирать и ломать не нужно. Просто подключите к батарее розетку и включайте в неё мощный потребитель. Берем вывод аккумулятора и вешаем на него нагрузку в виде утюга.

В случае наличия платы защиты у батареи – нагрузку вешаем прямо через плату защиты. Плату защиты можно и отключить, а нагрузку вешать прямо на саму батарею. В этом случае нужно крайне внимательно проверять напряжение на каждом элементе при разрядке. Ведь так опять можно уничтожить всю систему.

Если возникает вопрос, как подключить потребитель к аккумулятору, то тут тоже особенной мудрости не нужно. Часто смущает плата BMS. Плата обычно подключена к отрицательному выводу системы. Т.е. вывод с BMS – это минус аккумулятора. Положительный же провод или плюс, пускается прямо на потребитель. Если BMS отсутствует, то всё ещё проще – вешает на два силовых провода наш потребитель. Полярность в обоих случая не играет никакой роли.

Ну и не забывайте — всё, что вы делаете со своей батареей, вы делаете на свой страх и риск!

Виды аккумуляторов, устанавливаемых на велосипед

Отличаются аккумуляторы по многим параметрам, от которых зависят технические показатели электробайка и, соответственно, цена вопроса. По видам могут быть:

Литиевые

Наиболее удачный вариант для оснащения электрического велосипеда — литиевые батареи, обладающие высокой ёмкостью. Они являются самыми высококачественными источниками энергии, имеют больший срок эксплуатации в сравнении с остальными, низкий вес, но и отличаются, благодаря своим характеристикам, высокой ценой.

Различают несколько разновидностей литиевых энергонакопителей для велосипедов:

Все литиевые батареи разнятся по своему химическому составу, но являются экологически чистыми, поскольку герметичны и не содержат ядовитых веществ.

Срок службы таких аккумуляторов до 5 лет, количество циклов зарядки до 1000, за исключением железо-фосфатных, самых мощных и дорогостоящих из всех, срок эксплуатации которых при правильном уходе может достигать 10 лет, до 2000 циклов.

В любой батарее должны быть сбалансированы все элементы: эту функцию выполняет специальная плата BMS (Battery Management System) — система управления. Кроме выравнивания заряда ячеек, она полностью контролирует процесс заряда и разряда батареи. На заводских накопителях плата установлена по умолчанию, а на самодельный источник питания придётся устанавливать, чтобы увеличить срок эксплуатации своего творения и не выполнять работу за BMS.

Никель-металл-гидридные

В составе никельсодержащего аккумулятора смесь никеля с другими металлами. Такие батареи довольно лёгкие, находятся в средней ценовой категории. Срок их службы составит около 3 лет, 850 циклов зарядки.

Свинцово-кислотные

Чаще всего производители ставят на велосипед свинцовый аккумулятор, отличающийся высокой энергоёмкостью, низким уровнем саморазряда, минимальной ценой. Но при этом такие аккумуляторы недолговечны, имеют больший вес, значительно уступая по своим характеристикам литиевым. Срок службы 2 года, приблизительно 700 циклов зарядки.

Источник