Аккумулятор для велосипеда (батарея), его установка своими руками

Аккумуляторы для велосипедов

байк с аккумулятором

Электровелосипед – продвинутая модификация байка с электрическим приводом. Дополнительное толкающее усилие позволяет велосипедисту сэкономить силы на пересеченной местности и длительных перегонах. Работу электродвигателя обеспечивает накопитель энергии – аккумулятор.

Существует несколько распространенных типов аккумуляторов для велосипеда. Какие АКБ можно встретить в продаже, какими особенностями они обладают, а также как самостоятельно сконструировать батарею, будет рассказано в этой статье.

Какие типы аккумуляторов используют на велосипедах

Аккумуляторная батарея во многом определяет параметры электровелосипеда. При установке системы привода на обычный велосипед следует внимательно отнестись к выбору источника энергии.

Аккумуляторы на велосипеды:

  • свинцово-кислотые;
  • гелевые;
  • никелевые;
  • литиевые батареи (+ полимерные).

SLA – так маркируются свинцово-кислотные АКБ – бюджетный вариант в представленном ряду. Ценовое превосходство, к сожалению, не оправдывается большим количеством недостатков: вес, быстрый выход из эксплуатации, низкая стойкость к перепадам напряжения при зарядке. Батареи хватает примерно на 2 года. Это около 700 циклов зарядки. Весит один аккумулятор порядка 4 кг – серьезный массовый прирост!

Гелевая батарея обладает аналогичными свойствами, что и SLA. Внутри корпуса заключен сжиженный гелий. Более долгий срок эксплуатации по сравнению со свинцовым аналогом.

Никельсодержащие (NiMH). В состав аккумулятора входит гибридная смесь никеля с другими металлами. Дорогой, но выгодный в эксплуатации вариант: вес около 2 кг, срок службы 3 года, допустимое количество зарядок и разрядок – 850. Прерогатива дорогих велосипедов, на дешевых моделях встретить их почти невозможно.

Литиевые энергонакопители содержат в основе легкий щелочной металл. Они компактны и долговечны. В зависимости от носителя электроэнергии, вело-аккумуляторы литиевого типа подразделяются на следующие типы:

  • кобальтовые,
  • марганцевые,
  • ферро-фосфатные,
  • полимерные.

Литий-кобальтовая АКБ – пара «литий – оксид кобальта». Для велосипедов такой тип батарей используется крайне редко из-за повышенной опасности: в динамических условиях они могут взрываться или течь. Остальные свойства безупречны – легкость, малогабаритность, удобство.

Батарея LiMnO2 – бюджетный вариант в семействе литиевых. Марганцевые аккумуляторы – это большие и тяжеловесные приспособления, и на легкий байк не подойдут. Чаще можно встретить на укомплектованных горных электровелосипедах. Рабочие характеристики – эксплуатация до 5-ти лет, 1000 циклов зарядки, средняя чувствительность к перепадам напряжения.

литий-марганцевый аккумулятор

Комплект литий-марганцевого вело-аккумулятора

Ферро-фосфатная литиевая батарея – пара «литий – фосфат железа». Ими комплектуют исключительно дорогие велосипеды. Характеристики: 2000 циклов, низкая потеря мощности, высокая стойкость, срок работы свыше 5-ти лет.

Литий-полимерная АКБ обладает теми же рабочими показателями, что и распространенный марганцевый источник питания. Однако она более удобна в обращении за счет пластичного и встраиваемого полимерного корпуса.

Параметры велосипедных батарей

Характеристики аккумулятора, определяющие его эксплуатационные показатели:

  • выдаваемое напряжение;
  • количество батарей;
  • электрическая емкость.

Отдельная батарея может выдавать напряжение в 12 Вольт и кратное ему: 24, 36, 48 В.

Производители АКБ для велосипедов придерживаются номинального напряжения в 24 В. Обеспечивающие его источники тока называются 2-батарейными.

АКБ с тремя узлами питания общим напряжением в 36 В ставятся на более дорогие модели велосипедов. Очень редко, но можно встретить и 4-батарейные аккумуляторы с выходом в 48 В.

От количества узлов питания зависит, какой силы будет выдаваемый крутящий момент у электродвигателя. Это напрямую связано с максимально возможной скоростью велосипеда. Правда, на электромоторах ставят контроллеры для ограничения до 30 км/час.

Электроемкость – параметр, который определяет срок эксплуатации от зарядки до полного исчерпания запаса энергии. Велосипед с аккумулятором высокой емкости можно смело пускать на расстояние в 30 – 50 км.

Расстояние условно связывают с емкостью аккумулятора: 1 км = 1А/ч. В зависимости от количества и емкости каждой батареи определяется среднее расстояние, которое можно проехать в режиме непрерывной работы электродвигателя. Километраж-емкость и количество затрачиваемой энергии могут не совпадать из-за препятствий на дорогах, подъемов, перекатов и т.д.

Как сделать АКБ своими руками

Любители покопаться в механизме собственного велосипеда наверняка спросят, можно ли сделать аккумулятор самостоятельно.

Для сборки батареи с нуля потребуется:

  • несколько батареек (например, литий-марганцевых);
  • соединительные проводки;
  • паяльник;
  • штекер;
  • емкость.

В качестве емкости для АКБ удобно использовать велофлягу. Она легко вместит в себя батарейки и надежно крепится на раме с помощью держателя. Один конец фляги должен подавать энергию на двигатель. На противоположной стороне – выход для зарядного устройства.

АКБ из фляги

АКБ из фляги в домашних условиях

По порядку о том, как сделать аккумулятор своими руками:

  1. С учетом полярности связать батарейки. Их количество будет зависеть от номинального выходного напряжения. Для АКБ с батарейками в 12 В достаточно две или три. Провода последовательно соединяют концы батареек.
  2. По краям, на выходах спаять пару проводов в один.
  3. Просверлить отверстия в днище фляги и крышке.
  4. Поместить батареи в емкость и вывести провода через отверстия.
  5. К верхней части подсоединить штекер – через него будет подаваться питание при зарядке.
  6. Установка корпуса на держателе и герметизация отверстий.
  7. Выходной кабель подключить к генератору электродвигателя.

На участке «аккумулятор – двигатель» можно сделать специальный разъемник для удобства отсоединения батареи от мотора во время зарядки.

Собранный своими руками аккумулятор будет, конечно, быстрее садиться и дольше заряжаться (до 6 часов). Такой вариант хорошо совместим с самодельным электродвигателем или маломощным мотором, но никак не дорогими моделями движков.

Что дает аккумуляторная батарея? Установленный на велосипед дополнительный источник энергии позволит увеличить скорость, динамику и проходимость, а также сэкономить собственные силы. Предпочтительно приобретать и устанавливать готовые решения. Но при должном количестве желания, времени и сноровки можно соорудить аккумулятор самостоятельно.

Самодельный аккумулятор для электровелосипеда

Для переоснащения велосипеда в электробайк необходимы 3 основные составляющие: мотор-колесо, аккумуляторная батарея в комплекте с зарядным устройством и контроллер. Все компоненты есть в продаже в различных конфигурациях, что позволяет выбрать оптимально подходящие модели под конкретные потребности. Но при желании можно собрать аккумулятор для электровелосипеда своими руками. Чаще всего самостоятельно собираются аккумуляторные батареи из цилиндрических Li-ion ячеек конфигурации 18650.

Виды АКБ для электрификации велосипеда

Аккумуляторные батареи для электровелосипедов могут быть различных типов:

  1. Свинцово-кислотные. Их преимуществами являются слабый саморазряд и низкая стоимость. Но они тяжелые и недолговечные – выдерживают порядка 700 циклов заряда-разряда и служат около 2-х лет. Из-за значительного утяжеления велосипеда используются редко.
  2. Никель-металл-гидридные. Такие источники тока легче свинцово-кислотных, относятся к невысокой ценовой категории, рассчитаны примерно на 850 циклов и порядка 3-х лет эксплуатации.
  3. Литиевые. Наиболее подходящий вариант для желающих собрать самодельный аккумулятор для велосипеда своими руками. Литиевые АКБ считаются наиболее прогрессивными источниками энергии. Они отличаются высокой емкостью, увеличенным сроком эксплуатации (до 1000–2000 циклов заряд-разряд, до 5–10 лет эксплуатации) и легким весом. В зависимости от химического состава различают литий-ионные, литий-железо-фосфатные, литий-полимерные АКБ.

В таблице представлены популярные типы аккумуляторных батарей, используемых при сборке электровелосипедов:

Большие токи отдачи.

Безопасность использования– при соблюдении правил эксплуатации.

Хороший эксплуатационный ресурс – до 1000 циклов.

Большая популярность на рынке, широкий выбор моделей и хорошие отзывы пользователей.

Необходимость использования встроенной защитной платы – для ограничения напряжения, контроля температуры и предельных токов.

Снижение емкости на морозе.

Эксплуатационный ресурс – до 2000 циклов.

Большие токи отдачи.

Вес – немного больше, чем у литий-ионных изделий с аналогичными характеристиками.

Литий-полимерные, Li-Po, Li-Polymer

Сочетание легкого веса и высокой емкости.

Вероятность выхода из строя при чрезмерном заряде и глубоком разряде.

При пробитии корпуса – риск возгорания.

Максимальный эксплуатационный ресурс – до 30000 циклов.

Способность заряжаться и разряжаться на морозе (до -30 °С).

Как и у других аккумуляторов – склонность к саморазряду.

Основные параметры аккумуляторных батарей

Перед созданием самодельной батареи для электровелосипеда нужно определиться с оптимальными характеристиками. Основные из них:

  1. напряжение – АКБ может иметь вольтаж 12, 24, 36, 48 В;
  2. емкость – характеризует количество запасаемой энергии, напрямую влияет на дальность хода без подзарядки;
  3. мощность – зависит от мощности содержащихся в сборке аккумуляторов и платы BMS, которая контролирует безопасность АКБ и по мере надобности ограничивает мощность.

Плата управления и защиты BMS обеспечивает балансировку ячеек, выравнивает уровень заряда, отслеживает протекание заряда и разряда. Она обязательно устанавливается и на фабричные, и на самодельные аккумуляторные батареи в целях безопасности их использования и сохранения эксплуатационного ресурса.

Принцип сборки Li-ion батареи для электровелосипеда

Для сборки Li-ion аккумуляторной батареи для электровелосипеда своими руками понадобятся:

  1. рассчитанное количество литиево-ионных ячеек, например, популярной конфигурации 18650;
  2. соединительные провода и разъемы;
  3. управляющая BMS плата;
  4. паяльник, желательно – с термической стабилизацией;
  5. легкоплавкий припой;
  6. амперметр;
  7. термоусадочная трубка большого диаметра;
  8. противопожарные пакеты;
  9. кейс или другая подходящая емкость для помещения в нее полученной сборки – можно использовать самодельный или приобретенный бокс из пластика или металла;
  10. зарядное устройство.

Для создания АКБ литий-ионные «банки» попарно помещаются в пакеты с соблюдением полярности. При помощи параллельного соединения набирается необходимая емкость. К ячейкам присоединяются силовые и балансирные провода. Далее при помощи последовательного соединения пакетов обеспечивается требуемое напряжение. Для наружного вывода разъемов используются удлинителейи. Балансирные провода соединяются последовательно.

Ячейки плотно стягиваются, упаковываются в термоусадочную трубку большого диаметра и помещаются в подготовленный кейс с предварительно просверленными отверстиями для выхода проводки. Посредством пайки к полученной батарее присоединяется BMS плата. После вывода проводов наружу вверху присоединяется штекер для подзарядки АКБ. Отверстия бокса герметизируются. Затем кабель изготовленной АКБ подсоединяется к электрическому контроллеру, и батарея устанавливается в треугольнике рамы, на багажнике велосипеда или в другом выделенном для нее месте.

Техника безопасности

При сборке и тестировании АКБ нужно соблюдать правила безопасности:

  1. не допускать падения ячеек и их сборки;
  2. избегать нагрева и сдавливания аккумуляторов;
  3. не допускать их прокалывания;
  4. избегать короткого замыкания, неправильной полярности и чрезмерного заряда аккумуляторов;
  5. при значительном повышении температуры – прекратить использование АКБ или зарядника;
  6. использовать исправные элементы проверенного качества, без явных повреждений;
  7. применять ячейки с клеммами и при пайке воздействовать на них не дольше 2-х секунд;
  8. по возможности заменить пайку ячеек использованием специальной «держалки» или контактов из редкоземельных магнитов, припаивая к ним провода с применением легкоплавкого припоя и паяльника с термической стабилизацией.

Плюсы и минусы самодельной батареи

Решение самому собрать АКБ для электровелосипеда вполне оправдано, если у вас есть свободное время, качественные ячейки, требуемые инструменты, достаточные знания и навыки для надежной сборки аккумуляторной батареи. Собственноручная сборка АКБ позволяет сэкономить средства и получить изделие, точно соответствующее заданным характеристикам – произвольной формы, любых габаритов, с оптимальными техническими характеристиками.

Но если знаний и опыта недостаточно, лучше не рисковать и купить готовую Li-ion батарею с требуемыми характеристиками или заказать ее индивидуальную сборку у компетентных мастеров. Такое решение позволит сэкономить время, силы и финансы, поскольку первая самостоятельная сборка аккумуляторной сборки редко бывает удачной.

Аккумуляторную батарею с типовыми характеристиками легко выбрать в нашем каталоге, а на заказ можно собрать АКБ с нестандартными параметрами. Заказывайте литиевые АКБ у нас – мы предлагаем качественно собранные аккумуляторные батареи с гарантией и доставкой по Москве или в регионы России.

Аккумулятор для электровелосипеда своими руками

АКБ для электровелосипеда

На сайте VoltBikes представлен большой выбор аккумуляторных батарей для электровелосипедов и других видов персонального электротранспорта. В нашей мастерской производятся легкие Li-ion и LiFePO4 батареи разной конфигурации, вольтажа и емкости. Мы собираем на заказ литиевые АКБ с любыми характеристиками и организовываем их доставку по всей России. Но если вы хотите выполнить самостоятельную сборку аккумулятора для электровелосипеда, мы не станем вас отговаривать. Каждый решает сам, что ему проще и приятнее – купить готовое изделие или запастись терпением и собрать его своими руками. Если вы увлекаетесь электроникой, умеете обращаться с паяльником и аппаратом точечной сварки, обладаете такими качествами как внимательность, аккуратность и скрупулезность, эта задача не вызовет у вас трудностей. Главное – не спешить, продумать последовательность действий и качественно выполнить все операции.

Инструменты и компоненты для сборки АКБ

элементы АКБ фото

Чтобы собрать самодельный аккумулятор для велосипеда на электротяге, понадобятся:

  • элементы питания желаемого типоразмера в количестве, достаточном для изготовления батареи по выбранной вами схеме – в зависимости от необходимых значений емкости и напряжения АКБ;
  • BMS плата – обязательный элемент, управляющий процессами заряда-разряда, оберегающий батарею от всевозможных рисков и продлевающий срок ее службы;
  • принадлежности для соединения аккумуляторов в единую сборку – в зависимости от формы и особенностей соединения ячеек, это может быть никелевая полоса и аппарат для контактной сварки, холдеры, перемычки и специальный крепеж (для LFP аккумуляторов с резьбовыми клеммами);
  • провода для соединения и балансировки ячеек;
  • штекеры;
  • индикатор зарядки;
  • зарядное устройство;
  • контрольно-измерительные приборы – амперметр, мультиметр;
  • средства защиты – диэлектрические перчатки, противопожарные пакеты, защитные очки;
  • для герметизации готовой АКБ – термопленка;
  • в зависимости от способа установки на электровелосипед – пластиковый корпус для крепления на багажник, раму или подседельный штырь, металлический короб с планкой для монтажа на багажник или раму, сумка или чехол.

Для надежной защиты батареи от внешних факторов лучше использовать жесткий корпус из металла или ударопрочного пластика.

Схема сборки

Перед тем как делать аккумулятор для электровелосипеда своими руками, нужно рассчитать схему соединения элементов. Она зависит от характеристик соединяемых ячеек и параметров батареи, которые вы хотите получить. При последовательном соединении «банок» наращивается их вольтаж, а при параллельном – ампер-часы. Литий-ионные ячейки имеют номинальное напряжение 3,6–3,7 В, а литий-железо-фосфатные – 3,2 В. Емкость зависит от типоразмера ячеек, торговой марки, технологии производства и других факторов.

Рассмотрим в качестве примера Li-ion аккумуляторы Samsung INR18650-35E стандартного типоразмера 18650 с напряжением 3,6 В и емкостью 3500 мАч. Чтобы собрать из них батарею вольтажом 36 В, нужно последовательно соединить 10 таких элементов (10S). Для создания 48-вольтной сборки используется схема 13S, а для создания мощной батареи напряжением 60 В – схема 16S или 17S. Число используемых параллелей зависит от необходимого значения емкости батареи. В нашем примере при использовании 2-х параллелей (2Р) получим емкость 7 Ач, при схеме 3Р – 10,5 Ач, при 4Р – 14 Ач.

Алгоритм сборки

Пошаговый процесс сборки Li-ion батареи состоит из следующих действий:

  1. Подготовить аккумуляторы с одинаковыми параметрами в количестве, достаточном для сборки АКБ по выбранной схеме.
  2. Соединить их по этой схеме, соблюдая полярность. Собрать параллели для получения нужной емкости и соединить их последовательно для набора напряжения. Для соединения ячеек с плоскими контактами использовать никелевую ленту, нарезанную с запасом по длине, и аппарат точечной сварки. Элементы соединить по выбранной схеме, приварив никелевую ленту к контактам. Можно воспользоваться пластиковыми держателями-холдерами. С резьбовыми клеммами все проще – нужно воспользоваться перемычками и зафиксировать их крепежом.
  3. Припаять силовые и балансирные провода.
  4. Воспользоваться удлинителями и вывести разъемы.
  5. Последовательно соединить провода балансировки.
  6. Стянуть и герметизировать батарею широкой термоусадочной трубкой.
  7. Поместить ее в корпус или бокс с предварительно выполненными отверстиями для вывода проводки.
  8. Присоединить BMS плату.
  9. Вывести провода и присоединить штекер для зарядного устройства.
  10. Герметизировать отверстия в корпусе.

Готовая батарея тестируется и подключается к контроллеру и мотору (нагрузке). Она надежно крепится в выбранном месте электровелосипеда – в треугольнике рамы, на багажнике или подседельном штыре.

Техника безопасности

Самому собрать АКБ для электровелосипеда – посильная задача, но при ее выполнении необходимо соблюдать правила безопасности. Элементы питания и собранную из них батарею нужно оберегать от падений, нагрева, деформации, повреждения, перезарядки, короткого замыкания, глубокого разряда и обратной полярности.

Если в процессе сборки или тестирования АКБ наблюдается значительный нагрев, процесс необходимо прекратить. При использовании паяльника воздействие на ячейки должно быть кратковременным – до 2 секунд, чтобы исключить риск перегрева. Паяльник должен иметь мощность не менее 80 Вт и тепловую стабилизацию. Припой должен быть легкоплавкий.

Подведем итоги

аккумулятор для электровелосипеда фото

Что лучше – покупка готовой батареи, ее изготовление на заказ или самостоятельная сборка – решать вам. При наличии достаточных знаний, навыков, инструментов, комплектующих и свободного времени можно не спеша собрать батарею, соответствующую конкретным требованиям. Она может быть любых размеров и формы, с нужными вам характеристиками.

Но такую же батарею можно приобрести на заказ – созданную под ваши задачи, с доставкой и гарантией. Самостоятельная сборка батареи – увлекательный процесс. Но при нехватке опыта не всегда получается создать АКБ, пригодную для использования. Чтобы не рисковать и гарантированно получить надежную батарею отличного качества, закажите ее сборку в VoltBikes.

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.