Свинцовый аккумулятор для велосипеда
Если мотор-колесо можно назвать мышцой элвела, то аккумулятор — его брюхо. И чем больше это брюхо, тем лучше, ибо, в отличие от человека, брюхо элвелу при движении мешает несильно, и энергия оттуда извлекается легко и просто.
При сгорании бензина образуется примерно 44 мегаджоулей тепловой энергии на каждый килограмм бензина. При КПД автомобиля около 20% (КПД ДВС плюс КПД трансмиссии) мы получаем примерно по 9 мегаджоулей полезной механической энергии из каждого килограмма бензина.
Теперь немного терминологии, чтобы было понятнее то, что последует.
Давайте теперь посмотри на практике, что нам предлагает промышленность сегодня 🙂 Самый дешёвый (пока) вариант — свинцовые аккумуляторы. Они массово используются в автомобилях, мотоциклах, источниках бесперебойного питания и продаются на каждом углу. Напряжение на одном элементе свинцового аккумулятора — около 2-х вольт, однако свинцовые аккумуляторы, как правило, продаются в виде батарей из последовательно соединённых 3-х либо 6-ти ячеек (на 6 или 12 вольт).
Из минусов можнов выделить: малая энергетическая ёмкость (30-40 ватт*час на килограмм), происходящая при некоторых условиях сульфатация (процесс кристаллизации сульфида свинца из-за которой свинцовые пластины практически необратимо портятся).
- Электровелосипедом я обязательно буду пользоваться 🙂
- 7 ампер-час это очень мало (новые аккумуляторы обеспечивали до 13км езды при моём весе)
Тогда я начал рассматривать возможности по улучшению этой части элвела. Долго думал по поводу никель-металгидридных аккумуляторов. С одной стороны, имеются экземпляры NiMH аккумуляторов с ёмкостью в 9 ампер-час на банку. Соединить параллельно две такие банки, и последовательно 30 таких ячеек — вот и получим искомые 36 вольт. С другой стороны, при стоимости такой банки более 500 рублей, стоимость такого аккумулятора составит не менее 30 тысяч рублей, что весьма накладно. В общем, идею составления силового аккумулятора из продаваемых в розницу банок я отбросил как экономически несостоятельную.
Но при этом литий-ионные аккумуляторы — самые капризные из всех типов. При зарядке надо внимательно следить за напряжением на каждой ячейке — если превысить напряжение в 4.2 вольта на ячейку, они запросто могут взорваться и гореть с яростью металлического лития, коего внутри будут килограммы. С бомбой между ног ездить как-то не очень спокойно, поэтому я даже всерьёз рассматривал систему катапультирования такого аккумулятора в случае беды 🙂
Однако несколько лет назад появился новый тип аккумуляторов, также на основе лития, но не металлического, а его соединения — буржуи их называют LiFePO4. По-русски такие аккумуляторы называют литий-железофосфатными (литий-железными на жаргоне). Несколько уступая литий-ионным и даже литий-полимерным аккумулятором по удельной ёмкости, такие аккумуляторы имеют следуюшие плюсы:
Минусы:
Несмотря на неприхотливость, для получения наилучших результатов всё равно рекомендуется использование BMS, так как при зарядке ячейки свыше 3.8 вольт или разрядке ниже 2.2 вольта ускоряется деградация аккумулятора, и он может не выдержать заявленного количества циклов.
Лично я за $150 на аукционе отхватил аккумулятор 36 вольт на 20 ампер-час. Ещё $150 пришлось заплатить за доставку (посылка 11кг). Замечу, что в условиях нашего таможенного законодательства выгоднее купить именно с отдельной платой за доставку — на eBay также бывают аккумуляторы с «бесплатной доставкой» (на самом деле доставка включена в цену товара). По нашему законодательству частное лицо платит таможенный сбор в 30% с цены товара, превышающей 10 тысяч рублей. Поэтому если купить аккумулятор за $150, таможенный сбор будет нулевой. Если купить тот же аккумулятор за $350, придётся уже заплатить пошлину в 30% с суммы 350*30-10000 = 500 рублей. Дело даже не в деньгах, а в том, что придётся переться на таможню, потом с квитанцией в банк, потом обратно на таможню — это по минимуму.
Рубильник обязателен — контроллер даже в режиме покоя потребляет достаточно значительный ток, за неделю может посадить аккумулятор. Некоторые вместо рубильника ставят автоматический предохранитель на
Также, в комплект «сделай сам электровелосипед» часто входит специальная сумка для аккумулятора — её можно пристроить на обычный багажник, если таковой имеется, или подвесить под раму, если влезает.
Ещё один плюс мощного аккумулятора — возможность «оверклокинга» двигателя по мощности. Например, мой двигатель продаётся как 250-ваттный. Это значит, что при напряжении 36 вольт ток через него порядка 7 ампер. В контроллере стоит специальная измерительная схема, которая замеряет протекающий через двигатель ток. В случае превышения питание двигателя отключается.
Итак, подводя итоги:
И, в заключение, ещё одна хорошая новость. Всем известный нано-Чубайс (а точнее Роснано) строит сейчас завод по производству литиевых аккумуляторов в Новосибирской области. Совместно с китайской компанией ThunderSky — это известный производитель литий-железных аккумуляторов. Не знаю, какие конкретно типы аккумуляторов будут там производить (надеюсь, что и те, и другие), но, надеюсь, в России появится ещё более дешёвая альтернатива покупкам тяговых аккумуляторов на eBay 🙂 Вот ещё интересное интервью с Чубайсом, там тоже есть про наноаккумуляторы 🙂
Оглавление: