Если вы уже практически переоборудовали свой байк в электровелосипед и дело осталось только за аккумулятором, то вариантов в принципе немного — купить готовый или сделать аккумулятор для велосипеда своими руками, собрав его из ячеек.
Аккумуляторная батарея — важнейшая незаменимая деталь электробайка, сердце всего механизма, с помощью которого и обеспечивается питанием велосипедный двигатель. Если источник питания разрядится или выйдет из строя, придётся по старинке крутить педалями.
Виды аккумуляторов, устанавливаемых на велосипед
Отличаются аккумуляторы по многим параметрам, от которых зависят технические показатели электробайка и, соответственно, цена вопроса. По видам могут быть:
· литий-ионный аккумулятор;
· никель-металл-гидридный;
· свинцово-кислотный.
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:
· литий-марганцевые;
· литий-полимерные;
· литий-железо-фосфатные.
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.
Основные параметры батарей:
· Напряжение, измеряемое в вольтах. Батарея может выдавать 12, 24, 36, 48 вольт.
· Ёмкость — это вся запасённая энергия батареи до полной её разрядки, измеряемая в ампер-часах. Чем больше ёмкость, тем дольше велосипед проедет без подзарядки.
· Мощность, измеряемая в ваттах. Кроме мощности самих ячеек, на этот показатель влияет также плата BMS, контролирующая безопасность батареи, ограничивая мощность в случае необходимости.
В продаже представлен богатый ассортимент литиевых аккумуляторов для различных видов персонального электротранспорта. Но иногда хочется собрать аккумулятор для электровелосипеда своими руками, чтобы отточить свое мастерство, попрактиковаться в создании полезного устройства и быть уверенным в качестве сборки. Если вы также задались целью самостоятельно собрать аккумуляторную батарею с нужными характеристиками, вам понадобятся:
· достаточное количество элементов Li-ion типоразмера 18650;
· BMS плата управления – она отвечает за выравнивание заряда элементов питания, контролирует процесс заряда и разряда АКБ и продлевает срок ее службы;
· соединительные провода, разъемы;
· подходящий по размерам бокс или кейс из металла или пластика – его можно купить или изготовить самостоятельно;
· 2 противопожарных пакета;
· амперметр;
· паяльник;
· зарядное устройство.
Алгоритм сборки Li-ion батареи для электровелосипеда своими руками
Подготовленные ячейки типоразмера 18650 попарно укладываются в пакеты с учетом полярности, обеспечивая параллельное соединение. К ним подсоединяются силовые и балансирные провода. Пакеты последовательно соединяются друг с другом для получения необходимого напряжения. Разъемы выводятся наружу с использованием удлинителей. Балансирные провода соединяются последовательно.
Все литиево-ионные элементы тщательно стягиваются и укладываются в подготовленный бокс или кейс, в котором заранее необходимо просверлить отверстия для вывода проводов. Тут же припаивается плата BMS. Провода выводятся наружу, после чего к верхней части подсоединяется штекер для дальнейшего осуществления зарядки батареи. Все отверстия кейса тщательно герметизируются. В завершение, кабель собранной батареи подключается к электрическому контроллеру (нагрузке), и источник питания размещается на транспортном средстве – на раме, багажнике или в другом подходящем месте.
Меры безопасности
Собираясь собрать самодельный аккумулятор для велосипеда своими руками, помните, что:
1. В процессе работы и при тестировании аккумуляторов важно быть предельно аккуратными и осторожными.
2. Нельзя допускать падений элементов питания и собранной батареи, их нагрева, сдавливания, проникновения в них сторонних предметов.
3. Важно избегать короткого замыкания, перезарядки аккумуляторов, применения обратной полярности.
4. В случае чрезмерного нагрева необходимо прекратить эксплуатацию батареи или зарядного устройства.
5. Нельзя использовать ячейки сомнительно качества, с признаками повреждений.
Если вы сомневаетесь в достаточности своих знаний и опыта, лучше сэкономьте время и силы – просто купите готовую аккумуляторную батарею Li-ion с подходящими параметрами или закажите ее профессиональную сборку на заказ, с предоставлением гарантии на выполненную работу. Изготовление аккумуляторной батареи на заказ позволяет самостоятельно выбрать ячейки для сборки АКБ и четко соблюсти требуемые характеристики. В частности, вы можете заказать аккумулятор оптимально подходящей вам формы, размеров, емкости.
О пайке литиевых элементов
Паять литиевые ячейки крайне нежелательно – при нагреве паяльником их легко испортить. Но для лучшей балансировки пайка нужна, поскольку избыточное сопротивление приводит к искажению сведений о напряжении, получаемых зарядным устройством. Компромиссное решение – использовать элементы с клеммами и воздействовать на них паяльником кратковременно, максимум пару секунд.
Альтернативой пайки может стать:
1. Применение в роли контактов редкоземельных магнитов. Они мощные, обеспечивают отличный контакт с ячейками, а снаружи покрыты неокисляющимся цинком или никелем. Припаивать к ним провода нужно очень осторожно, не превышая температуру Кюри порядка 300 °С. При этом важно использовать паяльник с термической стабилизацией и легкоплавкий припой.
2. Специальная держалка, как для установки простых батареек. В ней элементы питания будут находиться без жесткой фиксации, что позволит при необходимости менять неисправные «банки».
3. Готовая держалка с предусмотренной защитой литий-ионных элементов. В нее просто вставляются незащищенные «банки», без пайки и других сложностей.
Выводы
Самодельная батарея для электровелосипеда – это хорошее решение при условии использования качественных элементов питания и наличия знаний и навыков, необходимых для профессиональной сборки такого устройства. Если вам нужен хороший аккумулятор под конкретные требования (нестандартная форма, размеры и другие характеристики), можно самостоятельно собрать его из комплекта элементов 18650. Но без наличия опыта в таких делах не всегда удается с первой попытки создать надежный аккумулятор, пригодный для эксплуатации.
Поэтому проще и безопаснее купить готовый аккумулятор для электробайка. Если в продаже нет модели с нужными вам параметрами, закажите ее сборку в мастерской ВольтБайкс. Наши специалисты изготовят нужную вам батарею с точной подгонкой под необходимые характеристики и требования, качественно выполнят все работы и предоставят гарантию.
Как самостоятельно собрать недорогую литиевую аккумуляторную батарею для электровелосипеда?
В самостоятельной сборке АКБ есть своя прелесть. Во-первых, это интересно, вы потренируетесь в мастерстве и создадите своими реками нечто полезное. Во-вторых, в большинстве случаев вы сумеете её правильно эксплуатировать, научитесь удалять мелкие неисправности, а также будете уверены в качестве сборки. Для удобства монтажа и обслуживания рекомендуем взять готовые наборы для сборки, которые используют авто, авиа, и другие моделисты-любители.
Пошаговая инструкция по сборке литий-полимерной аккумуляторной батареи:
1. Покупка ЛиПо элементов, прибора для контроля напряжения в элементах, зарядного устройства, противопожарных пакетов (2 шт.), проводов, разъемов;
2. Следующий шаг – покупка или изготовление металлического или пластикового бокса.
4. В каждом пакете размещаем по два элемента с параллельным соединением, чтобы увеличить емкость. Затем последовательно соединяем пакеты между собой для создания нужного напряжения. Выводим разъемы наружу с помощью удлинителей. Балансирные провода также соединяем последовательно, то есть объединяем их в колодку из 9 проводов;
5. Затем укладываем всю конструкцию в ящик, и присоединяем к ней автоматический выключатель на 20 Ампер. Ящик и пакеты смогут минимизировать риски при возгорании;
Из четырех элементов можно быстро собрать литий-полимерную аккумуляторную батарею 33В на 10Ач, с балансирным разъемом 8S. Вес нашей батареи из 4 ячеек с ящиком составил около 3 кг. Огромный плюс в том, что при сборке используется минимум материалов и пайки. Такая батарея безопасно эксплуатируется с прибором для контроля напряжения в аккумуляторных элементах, а заряжается модельной (заводской) зарядкой. Емкость АКБ можно нарастить, добавив больше ячеек. Подобная сборка позволят передвигаться со скоростью 30 км/ч на дистанцию не менее 20 км.
Итак, ЛиПо батарея готова к эксплуатации. Осталось только решить, каким образом отслеживать заряд и разряд батареи. С зарядом проще, можно использовать специализированное зарядное устройство, которое при подключении будет оценивать состояние и правильность заряда каждого элемента в отдельности. С разрядом немного сложнее. Проще всего использовать контроллеры ТМ Volta bikes, которые при падении напряжения на аккумуляторе до определённого уровня, автоматически их отключают, чтобы не «убить» АКБ, однако если одна из ячеек разрядится намного раньше других, то АКБ всё-таки может выйти из строя. Состояние ячеек самодельного аккумулятора можно оценивать, регулярно проверяя их при помощи специального прибора, который предназначен для контроля и отслеживания напряжения в аккумуляторных элементах.
Cell-Log – прибор для контроля напряжения в аккумуляторных элементах
Таким прибором также можно оценивать правильность заряда при подключении от источника постоянного тока, либо другой зарядки, которая не отслеживает состояние батареи по каждой ячейке. Это не особо затратный способ, но не совсем удобный, так как напряжение придется измерять довольно часто, а потому потребуется выработать привычку и понимание. Еще один способ контроля напряжения в АКБ – это установка платы управления батареей (BMS). Такая плата способна взять на себя все функции и обеспечить правильный и качественный заряд, разряд, защиту и мониторинг батареи. Пока плата будет в исправном состоянии, - аккумулятор и его владелец будут находится в безопасности.
Собираем литиевую батарею
Для того чтобы собрать аккумулятор для велосипеда, нам понадобятся:
· несколько литиевых элементов;
· соединительные провода, разъёмы;
· коробка или кейс, т. е. любая подходящая ёмкость, металлическая либо пластиковая;
· амперметр;
· паяльник;
· зарядное устройство.
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.
Хорошо стянуть все элементы и сложить в приготовленную ёмкость. Желательно сразу же припаять плату BMS, чтобы приложенные усилия окупились долгим сроком службы.
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.
Привет всем! Выкладываю свой универсальный блок питания с функциями зарядки, который может быть универсальным решением для радиолюбителей, авто-мото владельцев, обладателей электро транспорта и т.д.
Схема переделки ATX
Принцип переделки заключается в:
- Подгонке стандартных компьютерных ATX блоков на TL494 под регулируемый блок питания по напряжению и с ограничением тока.
- Поднятие выходного напряжения до 90 вольт за счет переделки выходной части блока и замены трансформатора.
- Интегрирование в блок схемы заряда с паузами (простейший мультивибратор на транзисторах).
Изначально блок планировался для заряда и реанимации батарей электровелосипеда. Выходные характеристики блока 0-90 вольт постоянного напряжения и регулируемый ток до 2,74 ампер. За основу взят ATX блок питания. Трансформатор взят от БП монитора V770/570. Вольтамперметр цифровой - готовый китайский на 100 В 10 А. Далее смотрите фотообзор самодельной конструкции:
В блоке присутствует схема заряда аккумуляторов с паузами (для заряда АКБ). Также есть защита от коротких замыканий.
Видео обзор в процессе настройки
Для того, чтобы устанавливаемые на электровелосипедах аккумуляторы служили дольше, их требуется грамотно заряжать, т.е. от того, насколько эффективный метод зарядки выбран, зависит срок службы этого важного элемента.
Методов существует несколько: Один основан на использовании постоянного напряжения 13,8 Вт, другой, называемый двухступенчатым, постоянном токе, а третий — силе тока постоянного и заряде, зависящем от емкости номинальной батареи.
Наиболее предпочтительным признан первый метод зарядки. Батарея в этом случае подключена к источнику, который поддерживает в течение всего процесса зарядки постоянное напряжение. По мере того, как увеличивается зарядка, происходит снижение силы тока. Постепенно она уменьшается до нуля, становясь не существенной. Достичь таким способом можно 95% заряда батареи. Полезно знать, что при разработке кислотно-свинцовых батарей необслуживаемых учитывали низкое значение потенциала перезарядки, исходя из необходимости, свести к минимуму объем газов, выделяемых при «доводке» до зарядки полной.
Для велосипедов электрических характерны некоторые нюансы, связанные с зарядкой батарей. Например, при увеличении напряжения во время перезарядки до пятнадцати вольт, заметно уменьшается сульфатизация, а из-за особенностей конструктивных этих батарей, возрастает коррозия положительных электродов, приводящая к быстрому выходу из строя аккумулятора. Поэтому, рекомендуется использовать зарядное устройство для электровелосипеда, которые поддерживают повышенные требования к параметрам заряда. Лучшим выбором для необслуживаемых аккумуляторов будут зарядки импульсного типа , способные обеспечить постоянное напряжение.
Еще лучше, если они оборудованы датчиком температуры, поскольку ее значение медленно повышается в период зарядки, вызывая увеличение емкости, что приводить к чрезмерной зарядке, т.е. достигается уровень заряда выше необходимого значения. Это отражается негативно на параметрах батареи. Если же ее заряжать при пониженной температуре, ситуация будет обратной, т.е. наблюдаться будет недозаряд батареи. Корректировать эти параметры могут температурные датчики, исключающие подобные эффекты, следовательно, продлевающие «жизнь» аккумуляторам.
Для того, чтобы зарядить батарею аккумуляторную литий ионную, применяемую в велосипедах электрических, пользуются специальным зарядным устройством, подключаемым к бытовой электросети 220в . С ним в комплекте поставляются два разных кабеля, один из них необходим для обычного подключения к розетке и в длину составляет 1,4 метра , а другой — к аккумуляторному гнезду (трехштырьковому гнезду) и его длина 1,1м. Они подойдет для любого велосипеда, на котором применяется аккумулятор, имеющий емкость от десяти до двадцати ампер/часов. Зарядные эти устройства, автоматически прекращают зарядку, как только батарея заряжается полностью.
Чтобы это определить существует специальный индикатор на корпусе зарядки: он горит красным цветом в течение всего процесса зарядки, и, как только он завершен, меняет его на зеленый. Зарядка продолжается примерно четыре — пять часов . При этом, заряжать можно батарею, сняв ее с транспортного средства или прямо на нем. Чтобы срок службы продлить, аккумулятор не желательно ставить на зарядку в помещениях с отрицательной температурой, а также сразу после внесения его с холода в помещение теплое. Приступать к процессу можно, как только АКБ прогреется до температуры комнаты.
В онлайн магазинах, которых множество на просторах Интернет, предлагают следующие виды зарядок для батарей литиевых, устанавливаемых на средство передвижения, называемое велосипедом электрическим:
- Для литий фосфатных батарей емкостью 36в 12 А/ч и 36в 12 А/ч.
- Для батарей литий марганцевых, емкость которых равна 36в 16А/ч.
Не следует использовать зарядку, не предназначенную для конкретного типа батареи (определенным значением напряжения и емкости), чтобы продлить срок действия батарей.
Для зарядки батарей типов: литий магниевые, литий ионные, литий полимерные со значениями емкостей 8-14 ампер часов и номинальным напряжением 48 V в автоматическом режиме, предназначено устройство зарядное с напряжением питания 220 V , током максимально потребляемом – 0,8 А. На выходе оно дает 0,8А – максимально потребляемый ток и напряжение – 1.8 – 0,05А , меняющееся автоматически. Размеры его и вес совсем не велики. Они равны соответственно 166 х 84 х 60 мм и 0,650 кг.
На устройство для зарядки выдается гарантийный талон сроком на полгода. В устройствах автоматических ТМ «Volta bikes» идеально подобраны ток оптимальный и напряжение. Ток заряда не должен более, чем на 10% превышать номинальную емкость батареи , чтобы продлить последней срок службы. Если использовать устройства с большим током, ускорится зарядка батареи незначительно, но сократится срок службы батареи. ТМ «Volta bikes» с напряжением номинальным 24 V качественно и быстро способно заряжать аккумуляторы, емкость которых 10-14 А/ч , выдавая на выходе ток в 1,8А. Возможно использование его и для зарядки батарей емкостью 7-20 А/ч . Из негативных последствий отметить можно немного увеличивающееся время зарядки, и только.
Дл свинцовых батарей, как вариант можно рассматривать следующее зарядное устройство.
Технические характеристики НВС-01 (РВ-24v)
- Потребляемый ток максимальный — 0,8А.
- Напряжение питания и на выходе соответственно: 50Гц, 220-240В и 28-28В.
- Автоматически изменяющийся ток заряда – 0,05-1,8 А.
- Размеры, мм — 160 х 89 х 54.
- Шнур сетевой, длина и для подключения аккумулятора: соответственно 90 см и 65 см.
- Вес, г – 344.