Teknisk guide: Elektriska skoterbatterier

Teknisk guide: Elektriska skoterbatterier

Elektrisk skoterbatterier
Batteriet är din elektriska skoters "bränsletank".Den lagrar energin som förbrukas av DC-motorn, lampor, styrenhet och andra tillbehör.

De flesta elektriska skotrar kommer att ha någon typ av litiumjonbaserat batteripaket på grund av deras utmärkta energitäthet och livslängd.Många elskotrar för barn och andra billiga modeller innehåller blybatterier.I en skoter är batteripaketet tillverkat av individuella celler och elektronik som kallas ett batterihanteringssystem som håller det i drift säkert.
Större batteripaket har mer kapacitet, mätt i wattimmar, och kommer att låta en elektrisk skoter resa längre.Men de ökar också storleken och vikten på skotern - vilket gör den mindre bärbar.Dessutom är batterier en av de dyraste komponenterna i skotern och den totala kostnaden ökar i enlighet därmed.

Typer av batterier
Batteripaket för elskoter är gjorda av många individuella battericeller.Mer specifikt är de gjorda av 18650 celler, en storleksklassificering för litiumjonbatterier (Li-Ion) med 18 mm x 65 mm cylindriska dimensioner.

Varje 18650-cell i ett batteripaket är ganska föga imponerande — genererar en elektrisk potential på ~3,6 volt (nominell) och har en kapacitet på cirka 2,6 amperetimmar (2,6 Ah) eller cirka 9,4 wattimmar (9,4 Wh).

Battericeller drivs från 3,0 volt (0 % laddning) upp till 4,2 volt (100 % laddning).18650 lifepo4

Litiumjon
Li-Ion-batterier har utmärkt energitäthet, mängden energi som lagras per deras fysiska vikt.De har också utmärkt livslängd vilket innebär att de kan laddas ur och laddas eller "cyklas" många gånger och ändå behålla sin lagringskapacitet.

Li-ion hänvisar faktiskt till många batterikemi som involverar litiumjonen.Här är en kort lista nedan:

litiummanganoxid (LiMn2O4);aka: IMR, LMO, Li-mangan
Litiummangannickel (LiNiMnCoO2);aka INR, NMC
Litiumnickelkoboltaluminiumoxid (LiNiCoAlO2);aka NCA, Li-aluminium
Litiumnickelkoboltoxid (LiCoO2);aka underofficerare
litiumkoboltoxid (LiCoO2);aka ICR, LCO, Li-kobolt
Litiumjärnfosfat (LiFePO4);aka IFR, LFP, Li-fosfat
Var och en av dessa batterikemi representerar en avvägning mellan säkerhet, livslängd, kapacitet och strömutgång.

Litiummangan (INR, NMC)
Lyckligtvis använder många elektriska skotrar av hög kvalitet INR-batterikemin - en av de säkraste kemierna.Detta batteri ger hög kapacitet och utström.Närvaron av mangan sänker batteriets inre resistans, vilket tillåter hög strömutgång samtidigt som låga temperaturer bibehålls.Följaktligen minskar detta risken för termisk rusning och brand.

Vissa elektriska skotrar med INR-kemi inkluderar WePed GT 50e och Dualtron-modeller.

Bly-syra
Blysyra är en mycket gammal batterikemi som ofta finns i bilar och vissa större elfordon, som golfbilar.De finns också i vissa elektriska skotrar;framför allt billiga barnskotrar från företag som Razor.

Blybatterier har fördelen av att vara billiga, men lider av att ha väldigt dålig energitäthet, vilket innebär att de väger mycket jämfört med mängden energi de lagrar.Som jämförelse har Li-ion-batterier cirka 10X energitätheten jämfört med bly-syra-batterier.

Batteripaket
För att bygga ett batteripaket med hundratals eller tusentals wattimmars kapacitet sätts många individuella 18650 Li-ion-celler samman till en tegelliknande struktur.Det tegelliknande batteripaketet övervakas och regleras av en elektronisk krets som kallas batterihanteringssystem (BMS), som kontrollerar flödet av el in i och ut ur batteriet.
Enskilda celler i batteripaketet är seriekopplade (ände till ände) vilket summerar deras spänning.Så här är det möjligt att ha skotrar med 36 V, 48 V, 52 V, 60 V, eller ännu större batteripaket.

Dessa individuella trådar (många batterier i serie) kopplas sedan parallellt för att öka utströmmen.

Genom att justera antalet celler i serie och parallellt kan tillverkare av elektriska skotrar öka utspänningen eller maxström och amperetimmarkapacitet.

Att ändra batterikonfigurationen kommer inte att öka den totala lagrade energin, men det tillåter effektivt ett batteri att erbjuda mer räckvidd och lägre spänning och vice versa.

Spänning och % återstående
Varje cell i ett batteripaket drivs i allmänhet från 3,0 volt (0 % laddning) hela vägen upp till 4,2 volt (100 % laddning).

Detta innebär att ett 36 V batteripaket, (med 10 batterier i serie) drivs från 30 V (0 % laddning) upp till 42 volt (100 % laddning).Du kan se hur % återstående motsvarar batterispänningen (vissa skotrar visar detta direkt) för varje typ av batteri i vårt batterispänningsdiagram.

Spänning Sag
Varje batteri kommer att drabbas av ett fenomen som kallas voltage sag.

Spänningssänkning orsakas av flera effekter, inklusive litiumjonkemi, temperatur och elektriskt motstånd.Det resulterar alltid i ett icke-linjärt beteende hos batterispänningen.

Så fort en belastning appliceras på batteriet sjunker spänningen omedelbart.Denna effekt kan leda till felaktig uppskattning av batterikapaciteten.Om du direkt läste ut batterispänningen skulle du tro att du omedelbart hade förlorat 10 % av din kapacitet eller mer.

När belastningen har tagits bort kommer batterispänningen att återgå till sin verkliga nivå.

Spänningssänkning uppstår även vid lång urladdning av batteriet (som under en lång åktur).Litiumkemin i batteriet tar lite tid att hinna med urladdningshastigheten.Detta kan resultera i att batterispänningen sjunker ännu snabbare under slutet av långfärd.

Om batteriet får vila återgår det till sin sanna och exakta spänningsnivå.

Kapacitetsbetyg
Batterikapaciteten för elskotern anges i enheter för wattimmar (förkortat Wh), ett energimått.Denna enhet är ganska lätt att förstå.Till exempel, ett batteri med en 1 Wh-klassning lagrar tillräckligt med energi för att leverera en watt ström under en timme.

Mer energikapacitet innebär högre batteriwattimmar, vilket leder till längre räckvidd för elektriska skotrar, för en given motorstorlek.En genomsnittlig skoter kommer att ha en kapacitet på cirka 250 Wh och kunna färdas cirka 10 mil med i genomsnitt 15 mil i timmen.Skotrar med extrem prestanda kan ha en kapacitet som når upp till tusentals wattimmar och räckvidder på upp till 60 miles.

Batteri Märken
Individuella Li-ion-celler i ett e-skoterbatteri tillverkas av bara en handfull olika internationellt kända företag.Celler av högsta kvalitet är tillverkade av LG, Samsung, Panasonic och Sanyo.Dessa typer av celler brukar bara finnas i batteripaket av avancerade skotrar.

De flesta elskotrar för budget och pendlare har batteripaket gjorda av generiska kinesiskt tillverkade celler, som varierar mycket i kvalitet.

Skillnaden mellan skotrar med märkesceller och generiska kinesiska är en större garanti för kvalitetskontroll med etablerade märken.Om det inte ligger inom din budget, se till att du köper en skoter från en välrenommerad tillverkare som använder kvalitetsdelar och har bra kvalitetskontroll (QC) åtgärder på plats.

Några exempel på företag som sannolikt har bra kvalitetskontroll är Xiaomi och Segway.

Batterihanteringssystem
Även om Li-ion 18650-celler har fantastiska fördelar, är de mindre förlåtande än andra batteriteknologier och kan explodera om de används på fel sätt.Det är av denna anledning som de nästan alltid sätts ihop till batteripaket som har ett batterihanteringssystem.

Batterihanteringssystemet (BMS) är en elektronisk komponent som övervakar batteripaketet och kontrollerar laddning och urladdning.Li-ion-batterier är konstruerade för att fungera mellan cirka 2,5 till 4,0 V. Överladdning eller helt urladdning kan förkorta batteriets livslängd eller utlösa farliga termiska rusningsförhållanden.BMS bör förhindra överladdning.Många BMS bryter också strömmen innan batteriet är helt urladdat för att förlänga livslängden.Trots detta spädar många förare fortfarande sina batterier genom att aldrig ladda ur dem helt och använder även speciella laddare för att finkontrollera laddningshastighet och mängd.

Mer sofistikerade batterihanteringssystem kommer också att övervaka paketets temperatur och utlösa en cutoff om överhettning inträffar.

Spjällåda
Om du forskar om batteriladdning kommer du sannolikt att stöta på C-rate.C-rate beskriver hur snabbt batteriet laddas helt eller ur.Till exempel betyder en C-hastighet på 1C att batteriet laddas på en timme, 2C skulle betyda fulladdat på 0,5 timmar och 0,5C skulle betyda fulladdat på två timmar.Om du fulladdade ett 100 Ah-batteri med 100 A-ström skulle det ta en timme och C-hastigheten skulle vara 1C.

Batteri-liv
Ett typiskt Li-ion-batteri kommer att kunna hantera 300 till 500 laddnings-/urladdningscykler innan det minskar i kapacitet.För en genomsnittlig elektrisk skoter är detta 3000 till 10 000 miles!Tänk på att "minska i kapacitet" inte betyder "förlora all kapacitet", utan innebär en märkbar minskning med 10 till 20 % som kommer att fortsätta att bli värre.

Moderna batterihanteringssystem hjälper till att förlänga batteriets livslängd och du bör inte oroa dig alltför mycket för att ta hand om det.

Men om du är sugen på att förlänga batteritiden så mycket som möjligt, finns det några saker du kan göra för att överskrida 500 cykler.Dessa inkluderar:

Förvara inte din skoter fulladdad eller med laddaren ansluten under längre perioder.
Förvara inte elskotern helt urladdad.Li-ion-batterier försämras när de sjunker under 2,5 V. De flesta tillverkare rekommenderar att man lagrar skotrar med 50 % laddad, och fyller på dem till denna nivå med jämna mellanrum för mycket långtidsförvaring.
Använd inte skoterbatteriet i temperaturer under 32 F° eller över 113 F°.
Ladda din skoter med en lägre C-hastighet, vilket innebär att ladda batteriet med en lägre hastighet i förhållande till dess maximala kapacitet för att bevara/förbättra batteriets livslängd.Laddning med en C-hastighet mellan under 1 är optimal.Vissa av de mer avancerade eller höghastighetsladdare låter dig styra detta.
Lär dig mer om hur du laddar en elskoter.

Sammanfattning

Det viktigaste här är att inte missbruka batteriet och det kommer att hålla scooterns livslängd.Vi hör från alla möjliga människor om deras trasiga elskotrar och det är sällan ett batteriproblem!


Posttid: 30 augusti 2022