October 26

Аккумулятор

к содержанию

Аккумулятор является наиважнейшей частью электротранспорта и мы на нем остановимся подробнее. Нужно хорошо знать х-ки аккумулятора и некоторые особенности, что бы разбираться в работе всей силовой электросистемы.

Сравнение энергоемкости

1. Электрическая Аккумуляторная Батарея (АКБ) - электротехническая группа однотипных электрических аккумуляторов (элементов или ячеек) соединенных электрически и конструктивно для получения необходимых значений тока и напряжения.

Устройство аккумулятора

Три самые важные характеристики аккумулятора

  1. Напряжение в вольтах "V"
  2. Емкость в Ампер часах (Ah) или ватт часах (Wh)
  3. Максимальная длительная сила тока или токоотдача (nominal) в Амперах (A) при которой аккумулятор не будет перегреваться или быстро деградировать

Для понятия величины мощности аккумулятора, нужно понимать общую картину расхода энергии электротранспорта.

Итак. Какие факторы влияют на расход энергии при движении ЭТ, например самоката? Самокат юркий и быстрый ЭT. По сравнению с вело и электровело с системой PAS (только помощь электромотором) самокат быстрее, разгон-торможение чаще, на нем не чувствуется скорость, как на вело и отсутствие педалей полностью переключает человека на тягу только от быстрого электромотора и получает его. Значит и энергии (мощности) для самоката нужно больше.

Основной расход энергии


1. Ускорение - разгон
ЭT может разгонятся медленно, а может быстро. Кто-то скажет - слабо едет, а кому-то нормально. Поэтому мы провели опросы с многими людьми разными возрастными и весовыми группами, сделали тестовые заезды на разной мощности с одним ЭТ и собралась некоторая статистика.
Средние значения. Для разгона до 25 км/ч человеку необходимо ускорение

до 30-40 лет - 7 сек
после 40 лет - 9 сек

Увеличение этих цифр тянет за собой быстро возрастающую цену ЭТ и небезопасное вождение среди пешеходов. А пешеход всегда прав, даже если он идет по велодорожке. Помните! Пешеход главный на тротуаре.
В зависимости от величины ускорения мы рассчитали математически
расчет мощности и скорости | расчет параметров ЭТ
и на реальных заездах. В основном все совпадало. Таблица ниже.

2. Езда в горку За основу возьмем ГОСТ 32944-2014, где прописывается величина уклона в градусах на подземном переходе с маршем более 20 метров. Это 4°. Это и будет точкой отсчета в определении уклона горки по которой может ехать ЭТ со скоростью 20-25км/ч, так как этот параметр понятен и ощутим большому слою населения.

Как показывают расчеты и практика мощность ЭТ почти равна ускорению 1м/с до 25км/ч и движение с той же скоростью с уклоном 4°

Подземный переход с пандусом, уклон 4°

1. Напряжение на аккумуляторе

Более подробно о аккумуляторе

Напряжение это разность потенциалов между выводами “+” и “-“ на аккумуляторе обозначается латинской буквой V - Вольты.
Чем выше напряжение аккумулятора, тем больше мощности передается на электромотор, при соответствующе токе.

Принято указывать номинальное напряжение аккумулятора в виде стандартного обозначения. Это приближенное среднее значение между максимальным зарядом и минимальным разрядом. Расчетное фактическое номинальное напряжение на каждой АКБ может отличается от стандартного обозначения.

Синим цветом указано не стандартное напряжение.

Например:
аккумулятор собран под полный заряд 42v. Полный разряд 28v;
42-28=14v диапазон рабочего напряжения;
14:2=7v половина диапазона рабочего напряжения;
42-7=35v среднее приближенное значение рабочего диапазона;
36v общепризнанный стандарт аккумуляторов с таким рабочего диапазоном напряжения

Напряжение при разряде АКБ 10Ah за 1 час.
Движение по ровной дороге 15 км/ч

Напряжение при разряде АКБ 10Ah за 20 мин.
Движение в горку 15 км/ч или с ускорением с 0км/ч

АКБ выше 72v используются в мощных и быстрых электромотоциклах, электромашин и другом транспорте, где требуется большая мощность и скорость.

Более подробно о аккумуляторе

Нагрузка на аккумулятор

Что дает более высокое напряжение аккумулятора?

Представьте, вы можете сесть на выбор в 2 одинаковых автомобиля, но с разными моторами. Один мотор 70 лошадиных сил (лс, мощность лучше по старинке), другой 100 лс

В бак залито 10 литров у каждой.

В общих чертах.
Авто с мотором 70 лс проедет дальше, с меньшей скоростью, так как существует ограничение в мощности и “давить на медальку газа” до упора ничего не даст в ускорении и скорости (вопрос о безопасности обгонов здесь опустим). Расход бензина умеренный при неспешной езде. Отлично подойдет спокойным людям. Сам авто в покупке и эксплуатации стоит существенно дешевле в сравнении с более мощным мотором.

Авто с мотором 100 лс будет давать возможность ехать быстрее с большим ускорением, но и расходовать бензин будет больше. Повышенный расход бензина, выше стоимость авто и больше трат на расходные материалы (шины, колодки и др.). Следовательно бензина нужно брать больше.

Все тоже самое касается электротранспорта.

48v требует больше стоимости составляющих деталей (контроллеры, Bms, провода с разъёмами, зарядное устройство). Так же больше требуется ёмкости аккумулятора на 30-50 процентов.

То есть, за высокое напряжение придется платить больше.

Кроме того, при буксировании прицепа (больше масса и нагрузки на мотор) требуется больше мощности мотора и емкости аккумулятора.

При весе человека с вместе с транспортом от 100 кг, требуется повышенное напряжение от 48v и минимум 20AH для пробега около 20 км.

Закон экономии энергии точно такой же как для автомобилей - меньше скорость, меньше остановок, плавнее ускорение - больше пробег.

РАЗРАБОТКА

2. Емкость

Сколько нужно ватт для движения одного человека на двухколесном транспорте со скоростью до 20 км/ч c медленным разгоном и медленным движением в среднюю горку (1-1,5 град.). Вес человека с электротранспортом:до 50кг (детский) 50-75w
до 100кг 75-100w
до 150кг 100-150w

Скорость 30-40 км/ч, быстрым разгоном и комфортным движением в горку.
Вес человека с электротранспортом:
до 50кг (детский) 250w
до 100кг 500w-1000w
до 150кг 1500w-2000w

Средняя ёмкость аккумуляторов, устанавливаемых в электротранспорт:
● 5Аh - 8Ah для детских самокатов, 4-х колёсных машинок и экономичных велосипедов с системой PAS

● 8Ah - 15Ah для среднемощных взрослых самокатов и велосипедов

● 15Ah - 30Ah для мощных взрослых самокатов, велосипедов и другого электротранспорта с высокой скоростью передвижения (более 50 км/ч) или с высоким крутящим моментом

Немного статистики обычных взрослых пользователей электротранспорта

  • Факторы, влияющие на быстрый расход энергии аккумулятора:
    - быстрый разгон;
    - высокая скорость;
    - частые остановки с разгонами;
    - длительное движение на высокой скорости, постоянные быстрые разгоны.

Факторы влияющие на минимальный расход энергии аккумулятора:
- постепенный разгон;
- низкая скорость;

Вывод

Немного статистики обычных взрослых пользователей электротранспорта

Скорость спокойно идущего пешехода 4 км/ч.
Средняя скорость автобуса и трамвая в крупном городе 18 км/ч.
Поездка на велосипеде, должна приносить удовольствие и приятную усталость, проехать как можно быстрее и как можно дальше удел спортсменов.
Следовательно базовая оправданная безопасная минимальная скорость популярного электровелосипеда или самоката для передвижения по тротуарам, дворовым территориям и велодорожкам с частичным заездом на проезжую часть, не нарушая ПДД составляет 15-20 км/ч.
Пробег в день, по опросам всех наших клиентов составляет в основном не более 10 км в день.
Следовательно средний аккумулятор должен давать пробег минимум 20 км.
Пробег в день профессиональных курьеров со своим транспортом (настоящие курьеры используют только свой транспорт) 40-50 км.

Самая экономичная оправданная скорость (в 4-5 раз быстрее пешехода):
на самокате - 15 км/ч не выше
на велосипеде 20 км/ч не выше

Примерные расчеты сопротивления качению + лобовое сопротивление воздуха показывают что со скорости 15 км/ч расход энергии взрослого велосипедиста будет увеличиваться в 2 раза через каждые 4-5 км/ч.
Например:
на скорости 15 км/ч расход энергии составляет 100w.
на скорости 20 км/ч расход энергии составляет 200w.
на скорости 25 км/ч расход энергии составляет 400w.

Чем быстере едет электротранспорт

3. Сила тока

🔹 A - Ток на аккумуляторе и контроллере. Характеристика, показывающая какую силу тока в Амперах может выдавать аккумулятор и контроллер. Чем выше ток, тем быстрее едет ЭТ.

🔹 Wh или Ah. Емкость аккумулятора. Энергия, которую может отдать аккумулятор при разряде. Чем больше нагрузки на мотор ЭТ, тем больше потребление энергии, тем меньше по времени и расстоянию проедет ЭТ. Следовательно тише едешь - дальше будешь.
🔹 Контроллер. Главное предназначение - обеспечить работу мотора распределяя силу тока от аккумулятора к обмоткам электродвигателя через фазные провода. Может задействовать различные датчики для воздействия на работу электромотора. Обеспечивает нужным напряжением некоторые датчики и принимает сигналы от всех датчиков. Например, датчик ручки тормоза и датчик педалей выдают сигнал для остановки или запуска двигателя, регулируемый датчик скорости меняет обороты мотора, датчик оборотов колеса формирует сигнал для определенияг скорости ЭТ. Выдает нужное напряжение для освещения ЭТ и обеспечивает другие полезные функции. Работает по заложенной программе, которую в некоторых контроллерах можно изменить. Например, ограничить скорость или мощность ЭТ

🔹 Дроссель (Throttle). Обычно называют Ручка газа, (поворачивается ладонью с обхватом, как на мотоциклах), курок (поворачивается большим пальцем руки) - линейный (постепенный) датчик регулировки оборотов мотора, сделанный на основе подвижного магнита и неподвижного датчика холла. Датчик холла регистрирует изменение напряжения в вольтах, в зависимости от поворота ручки и передает сигнал контроллеру