Wszystko o bateriach do e-rowerów

Jak je rozumieć i jak prawidłowo o nie dbać, by służyły długo.

.

Akumulator, a właściwie bateria, to urządzenie techniczne służące do wielokrotnego magazynowania energii, zazwyczaj elektrycznej. Akumulator jest ogniwem wtórnym, które należy najpierw naładować, zanim będzie można go użyć jako źródła zasilania. W rowerach elektrycznych jest to najdroższy i zarazem najbardziej nieobliczalny element.

W rowerach elektrycznych można obecnie spotkać ogniwa litowo-jonowe (Li-Ion) w zdecydowanej większości. Są to cylindry o średnicy 18 mm i wysokości 65 mm (określane jako typ 18650) lub o średnicy 21 mm i wysokości 21 mm (oznaczenie 21700). Ogniwa są łączone równolegle i szeregowo w celu uzyskania pożądanego napięcia i pojemności. Ogniwa litowo-polimerowe (Li-Pol) spotyka się nieco rzadziej, ponieważ składają się one z płaskich obudów, a ich zdolność adaptacji kształtu jest nieco mniejsza (tak, te płaskie baterie znajdują się we wszystkich telefonach komórkowych). Baterie litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO4) są używane głównie w skuterach elektrycznych, ponieważ mają około 50% większą wagę w porównaniu do wyżej wymienionych o tej samej pojemności.

Pierwotnie używane akumulatory ołowiowe (lub żelowe) nie są już prawie stosowane w rowerach elektrycznych ze względu na ich ekstremalną wagę (często ponad 8 kg) i zawartość kwasu siarkowego. Podobnie jest w przypadku akumulatorów niklowo-wodorkowych (NiMh), gdzie ponownie problemem jest efekt pamięci (akumulator musi być całkowicie rozładowany, aby mógł być w pełni naładowany), szybkie samorozładowanie (10-30% miesięcznie), duże obciążenie (pamiętaj, jak długo trwa ładowanie lampy błyskowej aparatu, która jest zasilana akumulatorami ołówkowymi NiMh), a także gęstość energii - ile energii może pochłonąć na kilogram masy - jest około 3 razy niższa niż w przypadku nowoczesnych ogniw litowo-jonowych.   

To właśnie te parametry - gęstość energii lub pojemność i maksymalne obciążenie, a także żywotność ogniw akumulatora - powinny być brane pod uwagę przy wyborze roweru elektrycznego.

Akumulator składa się z roztworu chemicznego - elektrolitu, w którym umieszczona jest elektroda ujemna - anoda, z której elektrony przepływają w kierunku elektrody dodatniej - katody. W ogniwach cylindrycznych materiały te są nawinięte jeden na drugi, oddzielone separatorem. Mówiąc prościej: im dłuższy pasek można zwinąć w objętość baterii, tym wyższa jest wynikowa pojemność ogniwa.Pojemność podawana jest w miliamperogodzinach (mAh). Jeśli mówimy o najpopularniejszych akumulatorach litowo-jonowych, napięcie ogniwa zawsze wynosi 3,6 V (wolta). Ogniwa są połączone szeregowo (jedno za drugim) i równolegle (obok siebie). Połączenie szeregowe daje napięcie akumulatora (zazwyczaj 10 ogniw - 36 V), a połączenie równoległe daje pojemność.

Pojemność zależy od użytych ogniw. Obecnie często spotykamy ogniwa litowo-jonowe o pojemności 3500 mAh. Jeśli więc połączymy 10 takich ogniw szeregowo i 5 równolegle (określanych jako 10S5P), otrzymamy baterię o pojemności 17500 miliamperogodzin, czyli 17,5 Ah (amperogodzin). Aby uzyskać wynikową pojemność akumulatora w watogodzinach (Wh), musimy pomnożyć tę pojemność przez napięcie ogniwa - 36 V - aby uzyskać 630 Wh. Są to zasadniczo standardowe pojemności akumulatorów występujące w wielu dzisiejszych rowerach elektrycznych.

Napięcie ogniwa waha się jednak pomiędzy wartościami granicznymi 4,2 V i 2,5 V (patrz rysunek). Przekroczenie jednej z tych wartości powoduje nieodwracalne uszkodzenie ogniwa. Aby temu zapobiec, każdy akumulator w rowerze elektrycznym musi być wyposażony w elektroniczny system zabezpieczający, znany jako BMS - Battery Management System. Ta kontroluje nabíjení a vybíjení baterie. Nie zalecamy prób „wyciskania maksimum” - niektóre tańsze rowery elektryczne nie mają zbyt precyzyjnie ustawionego trybu BMS, więc jedna długa wycieczka na rowerze elektrycznym „do granic możliwości” może okazać się ostatnią.

UWAGA! Na rynku dostępne są modele rowerów elektrycznych z akumulatorami o deklarowanej pojemności 800 Wh lub większej. W takim przypadku warto zwrócić uwagę, gdyż choć zdarzają się ogniwa o pojemnościach wyższych od obecnych maksymalnych 3600mAh (typu Panasonic NCR18650G), to nie są one przeznaczone do rowerów elektrycznych ze względu na niski prąd rozładowania. Przecież np. bateria w laptopie ma inne wymagania co do natychmiastowego zużycia niż bateria roweru elektrycznego podczas pokonywania stromego wzniesienia w trybie maksymalnego wspomagania. Przy większym obciążeniu prądem (powyżej 15 A) napięcie akumulatora znacznie spada, a elektronika BMS natychmiast wyłącza akumulator. Żaden właściciel roweru elektrycznego nie powinien się tym martwić.

Żywotność baterii i cykle

To temat, który powraca nieustannie, podobnie jak pytanie „ile cykli ma taka a taka bateria”. Odpowiedź jest zawsze ta sama – „nie wiemy”. Gdybyśmy byli w laboratorium i poświęcili trochę czasu, moglibyśmy wykonać serię cykli ładowania i rozładowania, a następnie przedstawić na wykresie zmniejszającą się pojemność.

Ale będziesz jeździć na rowerze elektrycznym! Po przejechaniu 15 kilometrów do pracy i z powrotem, za drugim razem wyruszasz w dłuższą trasę i po przejechaniu 50 kilometrów ładujesz akumulator do 30-50% w porze lunchu i kontynuujesz jazdę. Renomowani producenci ogniw akumulatorowych (np. Panasonic, Samsung, Sony, LG), jeśli podają liczbę cykli, piszą o 500-1000. Ale inni producenci, którzy prawdopodobnie stosują gorsze - niemarkowe - typy akumulatorów, bezczelnie piszą o ponad 1000 cykli ładowania. Prosta i realistyczna odpowiedź wynika z prostej matematyki:

Załóżmy, że możesz przejechać 40 kilometrów na jednym ładowaniu, mając baterię 400 Wh. A bateria ta faktycznie wytrzyma 500 pełnych cykli. To w sumie 20 000 kilometrów - tak więc przez trzy lata, każdego dnia, latem, zimą, nawet w deszczu ze śniegiem, można przejechać prawie 20 km. Czy to dużo czy mało?

Ostatnio mieliśmy klienta który kupił e-rower w 2008 roku. Chwalił się, że jeździ około 3000 km rocznie i że oryginalna - 8-letnia - bateria wystarcza tylko na 13 km - ale twierdzi, że to wystarczy na jego potrzeby, więc nadal nie potrzebuje nowej baterii!

Warto wspomnieć, że bateria ulega degradacji nawet wtedy, gdy nie jest używana. Dlatego zakup dodatkowej baterii, z której będziesz korzystać sporadycznie, prawdopodobnie nie będzie wart zachodu. Warto jednak monitorować prąd ładowania. Jego wartość jest wymienionaoraz na ładowarce w amperach (A) i wskazuje, jak szybko można naładować akumulator za pomocą danej ładowarki. Jeśli zawsze ładujesz swój rower elektryczny tylko w nocy, prawdopodobnie nie będzie Ci to przeszkadzać, ponieważ nawet przy użyciu najsłabszej ładowarki bateria rano będzie w pełni naładowana. Różnica jest widoczna, gdy planujesz całodniową, 120-kilometrową wyprawę i pakujesz ładowarkę do plecaka. Tutaj dużą różnicę robi to, czy ładujesz prądem o natężeniu 2 A (większość tańszych rowerów elektrycznych), 4 A (ładowarka Bosch), czy nawet 6 A, gdy zatrzymujesz się na lunch. Uważaj, nie każdy akumulator można ładować tak szybko, elektronika akumulatora musi być do tego przystosowana!

Jak nie zniszczyć akumulatora

Akumulator roweru elektrycznego nie wymaga specjalnej konserwacji. Należy natomiast obchodzić się z nim delikatnie aby nie doszło do zniszczenia.

Po pierwsze, zwróć uwagę na system włączania/wyłączania akumulatora. Renomowani producenci stosują w akumulatorze tzw. „tryb uśpienia”. Zazwyczaj aktywuje się baterię, naciskając przycisk na jej obudowie lub włączając rower elektryczny na panelu sterowania. Po zaparkowaniu roweru elektrycznego akumulator po kilku godzinach przejdzie w tryb uśpienia – oznacza to, że zasilanie obwodów BMS zostanie wyłączone. Jeśli chcesz kontynuować jazdę, musisz kliknąć, aby ponownie aktywować baterię.

Jednak na naszym rynku często można spotkać systemy akumulatorowe wyposażone albo w przełącznik kołyskowy, albo kluczykowy. Po zaparkowaniu roweru zapominasz przekręcić kluczyk w pozycję wyłączoną, a jeszcze częściej zapominasz wyłączyć przełącznik kołyskowy przy akumulatorze (który często jest sprytnie ukryty i nie widać, kiedy jest w pozycji włączonej, a kiedy wyłączonej). A miliampery nadal płyną przez układ elektroniczny BMS akumulatora. Jeśli zostawisz rower elektryczny włączony na całą noc, prawdopodobnie nic się nie stanie, ale jeśli pozostawisz akumulator bardzo rozładowany, to po kilku tygodniach samorozładowanie spowoduje, że napięcie akumulatora spadnie poniżej bezpiecznych 3 V na ogniwo i prawdopodobnie będziesz musiał zainwestować kilka tysięcy koron w nowy.

Podobnie jest z ładowarką – zalecamy odłączenie jej po naładowaniu. Niestety, myślenie, że jeśli zostawię swój rower elektryczny na ładowaniu przez 4 miesiące, to wszystko będzie w porządku, jest błędne.

Przechowywanie akumulatora zimą jest bardzo proste. Najprościej rzecz ujmując, wystarczy naładować akumulator do 50% i przechowywać go w chłodnym miejscu. Aby zapobiec niepożądanej aktywacji, akumulator najlepiej przechowywać poza rowerem ekologicznym.

Akumulatory używane
Codziennie na serwerach aukcyjnych i bazarach pojawia się kilka używanych rowerów elektrycznych oferowanych do sprzedaży po podejrzanie korzystnych cenach. Uważamy, że co najmniej połowa z nich będzie miała problem z pojemnością akumulatora, dlatego właściciele chcą się ich pozbyć. Ale podobnie jak w przypadku drugiego modelu, nie można nawet zajrzeć do akumulatora i zwykle nie ma czasu na przejechanie deklarowanego zasięgu XX km. Dlatego rada jest taka - jeśli zdecydujesz się na zakup używanego roweru elektrycznego, zawsze poproś o raport z najnowszego pomiaru pojemności akumulatora, np. taki, który oferuje ekolo.cz. Aby dokładnie zmierzyć stan akumulatora i utworzyć wykres, w naszym serwisie rowerów elektrycznych posiadamy specjalne urządzenie, które wykreśla stan akumulatora pod obciążeniem i odpowiednio oblicza jego dokładną pojemność. Nie zalecamy zakupu roweru ekologicznego z pojemnością mniejszą niż 80%.

Rozwój technologii akumulatorowych dla rowerów elektrycznych
Pewnie w ciągu najbliższych kilku lat nie dojdzie do żadnej większej rewolucji, a cena baterii nie spadnie o 50% w ciągu 3 lat.

Podobnie jak wcześniej wierzymy w rozwój technologiczny - w 2010 roku baterię o pojemności 280 Wh sprzedawano za około 2000 PLN. W 2014 roku kwota ta wystarczyła na zakup markowego akumulatora o pojemności około 480 Wh. Teraz za te pieniądze sprzedaje się baterię o pojemności około 600 Wh. Tempo wzrostu mocy produkcyjnych będzie stopniowo spadać. Cena akumulatorów z pewnością nie jest powodem, dla którego warto odkładać decyzję o zakupie roweru elektrycznego.

Jakie są różnice między bateriami?

• Akumulatory niklowo-wodorkowe (NiMH) charakteryzują się dużą pojemnością (ponad dwukrotnie większą niż NiCd), możliwością szybkiego ładowania i wysoką niezawodnością. Akumulatory stosowane w pojazdach elektrycznych są zaprojektowane na 500 cykli ładowania, po czym można je poddać regeneracji. Akumulatory te można przechowywać w stanie naładowanym lub rozładowanym, jednak konieczne jest ładowanie i rozładowywanie ogniw co najmniej 3 razy w roku, w przeciwnym razie elektrody akumulatora mogą ulec pogorszeniu, a pojemność może zostać nieodwracalnie utracona. Skład baterii: Elektroda dodatnia - nikiel, Elektroda ujemna - mieszany wodorek metalu,
  Elektrolit - wodorotlenek potasu. Więcej o akumulatorach NiMH w Wikipedii.
   
• Technologia litowo-żelazowo-fosforanowa (LiFePO4) charakteryzuje się niższymi kosztami produkcji i jest nietoksyczna. Katoda wykonana jest z fosforanu litowo-żelazowego, anoda, podobnie jak w innych bateriach litowo-jonowych, wykonana jest z węgla. Efektem zastosowania tych materiałów jest to, że komórki mogą bardzo szybko absorbować i uwalniać energię. Akumulatory te charakteryzują się doskonałą stabilnością temperaturową i, w porównaniu do klasycznych akumulatorów litowo-jonowych, mają możliwość dostarczania większego prądu, a liczba cykli jest znacznie wyższa. Z drugiej strony mają one nieco niższe napięcie (napięcie znamionowe mieści się w przedziale 3,0-3,3 V) i niższą gęstość energii, co przekłada się na większe zapotrzebowanie na miejsce, a co za tym idzie, większą wagę akumulatora o tej samej pojemności (w porównaniu z technologią Li-Pol).
   
• Akumulatory litowo-polimerowe (Li-Pol) są powszechnie stosowanym typem akumulatorów. Charakteryzują się dobrym stosunkiem wagi do wytrzymałości i żywotności, ale już teraz są wyprzedzane przez akumulatory litowo-jonowe. Akumulatory te charakteryzują się bardzo niskim stopniem samorozładowania i są wrażliwe na precyzyjne ładowanie, dlatego w przypadku akumulatorów Li-Pol należy używać wyłącznie ładowarek dostarczonych przez producenta.Więcej o bateriach Li-Pol w Wikipedii.
   
• Akumulatory litowo-jonowe (Li-Ion) charakteryzują się zwiększoną pojemnością i są bardzo lekkie, dlatego ich cena jest zazwyczaj wyższa niż akumulatorów NiMH, są jednak korzystniejsze ze względu na dłuższą żywotność. Akumulatory stosowane w pojazdach elektrycznych są zaprojektowane na maksymalnie 1000 cykli ładowania. Skład akumulatora: Elektroda dodatnia - mieszanina tlenków litu z innym metalem, Elektroda ujemna - węgiel z mieszaniną innych substancji chemicznych, Elektrolit - sól litu w rozpuszczalniku organicznym. Stosowane są jako zestawy ogniw cylindrycznych typu 18650. Stosujemy te baterie w modelach rowerów elektrycznych AGOGS, obecnie o maksymalnej pojemności ponad 630Wh.Więcej o bateriach litowo-jonowych w Wikipedii.

Akumulatory nagrzewają się podczas ładowania. Czy jest w tym coś złego?
Nie, to normalne, dzieje się tak podczas procesu ładowania i przepływu prądu. prąd, wszystkie rodzaje obecnych baterii się nagrzewają. I ładowarki także.


Czym jest efekt pamięci?
Mówi się, że efekt pamięci powstaje, gdy akumulator jest ładowany bez wcześniejszego całkowitego rozładowania. Akumulator zapamiętuje ostatnią pozostałą pojemność przed ponownym ładowaniem. Dlatego też, jeśli naładujesz akumulatory zanim ulegną całkowitemu rozładowaniu w wyniku użytkowania, ich żywotność ulegnie skróceniu. Baterie stosowane w większości naszych produktów (Li-Ion, Li-Pol) nie mają efektu pamięci lub mają go znikomy.

Czy warto sformatować baterię?
Tak zwane formatowanie baterii (poprawnie nazywane formowaniem baterii) to cykl, w którym bateria zostaje całkowicie rozładowana i w pełni naładowana. Wcześniej robiono tak ze względu na efekt pamięci, na który cierpiały stare baterie NiMH i NiCd. Wraz z pojawieniem się nowych baterii Li-Ion i Li-Pol nie jest to już konieczne. Z kolei formatowanie akumulatorów Li-Ion i Li-Pol to najlepszy sposób na skrócenie ich żywotności. W związku z tym stanowczo odradzamy formatowania akumulatora roweru elektrycznego.


Co oznacza samorozładowanie baterii?
Jeżeli akumulator nie będzie używany po pełnym naładowaniu, zacznie stopniowo tracić energię. Współczynnik samorozładowania akumulatorów Li-Ion i Li-Pol jest bardzo niski i wynosi maksymalnie około 5% miesięcznie w temperaturze pokojowej. Dobrym pomysłem jest sprawdzanie akumulatora raz w miesiącu i jeśli jego pojemność spadnie poniżej 50%, naładowanie go do około 70%. Założenie, że głębokie rozładowanie wydłuża żywotność ogniw akumulatorowych, jest głęboko zakorzenionym nonsensem!

Co to jest pojemność baterii i liczba cykli?
Pojemność akumulatora oznacza ilość ładunku elektrycznego, jaką akumulator może pomieścić. Jednostką jest Ah (amperogodzina), więc akumulator o pojemności np. 10 Ah może dostarczyć prąd np. 2A przez 5 godzin. Pojemność każdego ogniwa, a tym samym całego zestawu ogniw, stopniowo maleje wraz z wiekiem. Pojemność akumulatorów ulega również czasowemu zmniejszeniu ze względu na temperaturę otoczenia, dlatego też rozładowują się one szybciej podczas eksploatacji zimą. Podana liczba cykli dla akumulatorów gwarantuje ich pojemność po wykonaniu 70% liczby cykli w stosunku do pierwotnej wartości.

Jak sprawdzić żywotność baterii roweru elektrycznego?
Na podstawie podanych wartości możesz łatwo obliczyć informacje dotyczące czasu pracy baterii. Najpierw należy pomnożyć napięcie akumulatora (V) przez podaną liczbę amperogodzin (Ah) akumulatora. W ten sposób otrzymasz wartość watogodzin (Wh), tj. VxAh=Wh. Rowery elektryczne w sklepie ekolo.cz zawsze mają tę wartość podaną na akumulatorach. Teraz podziel wartość Wh przez zużycie energii elektrycznej przez rower, podane w watach (W). Wynik to przybliżony czas działania akumulatora (na przykład akumulator 360 Wh / silnik 250 W = 1,44 godziny).

Jednakże zasięgu roweru elektrycznego nie da się wywnioskować z tej wartości, gdyż zależy ona od wielu innych czynników. Ponadto silnik elektryczny nie zawsze jest wykorzystywany podczas jazdy i nie zawsze wykorzystuje swoją moc znamionową.

Gdzie mogę kupić nową baterię?
Do wszystkich typów rowerów elektrycznych oferowanych w sklepie ekolo.cz posiadamy również akumulatory zamienne. Jeśli są Państwo zainteresowani konkretnym typem akumulatora, którego nie mamy w ofercie, prosimy o kontakt mailowy pod adresem servis@erowerowa.pl.

Regeneracja baterii do roweru elektrycznego

Naprawa baterii litowej w rowerze elektrycznym w zasadzie polega na wymianie wszystkich ogniw baterii na nowe. Ze względu na długotrwałe równoważenie ogniw oraz ich różne napięcie i pojemność, nie można wymienić tylko jednego lub kilku ogniw; cała zawartość jest zawsze zastępowana. Jednakże oszczędza się na kosztach nowej elektroniki i opakowań baterii. Oferujemy profesjonalną naprawę większości marek i typów akumulatorów litowych do elektrycznych rowery. 

Ponieważ w procesie regeneracji można często stosować ogniwa o większej pojemności niż oryginalne, możliwe jest dalsze zwiększenie pojemności całego akumulatora poprzez regenerację. Ekolo.cz zapewnia profesjonalny remont akumulatorów, o możliwości i ceny zapytaj w Serwisie E-rowerowa.pl

Co zrobić z bateriami, gdy zużyją się?

Nie wyrzucaj baterii i akumulatorów na wysypiska śmieci ani nie spalaj ich! Baterie należy poddawać recyklingowi w specjalny sposób (recykling polega na oddzieleniu poszczególnych składników chemicznych baterii, przy czym ponowne wykorzystanie składników baterii LiPol wynosi ponad 70%).
Wystarczy dostarczyć akumulator do naszego punktu zbiórki - Ekolo.cz Service (K letišti 2 / 1151, Praga 6 - Ruzyně) lub skontaktować się ze spółką ECOBAT s.r.o. (www.ecobat.cz, Soborská 1302, 160 00 Praga 6), aby znaleźć najbliższy punkt zbiórki. Oczywiście, zużyte baterie możesz również zostawić u lokalnego dealera elektrokola, który dostarczy je do sklepu ekolo.cz.

Dlaczego podajecie, że okres gwarancji na akumulator wynosi 24 miesiące, a jego żywotność to 12 miesięcy lub 1000 cykli?

Gwarancja na te części akumulatora, które nie są wrażliwe na niewłaściwe obchodzenie się z nimi przez użytkownika, tj. obudowę akumulatora, elektronikę (BMS), ładowarkę, jest objęta standardową 24-miesięczną gwarancją. Część chemiczna akumulatora, czyli pakiety akumulatorów, objęta jest ograniczoną gwarancją wynoszącą 12 miesięcy lub 1000 cykli DOD (głębokość rozładowania), w zależności od tego, co nastąpi pierwsze (liczbę cykli można oszacować na podstawie stanu ogniw).Jeżeli po upływie któregokolwiek z powyższych parametrów zostanie stwierdzone pogorszenie wydajności akumulatora, roszczenie nie zostanie uznane za roszczenie gwarancyjne.
Jeśli akumulator Li-Pol lub Li-Ion wykazuje jakiekolwiek uszkodzenia lub niską pojemność, stanie się to widoczne podczas formatowania u producenta lub w ciągu pierwszych 10 cykli ładowania (przybliżona liczba cykli do bezpłatnej kontroli gwarancyjnej roweru elektrycznego u dealera).
Należy pamiętać, że okres gwarancji i żywotność baterii to dwa różne pojęcia. Okres użytkowania zależy od sposobu i intensywności użytkowania i może różnić się od okresu gwarancji. Przy intensywnym użytkowaniu okres użytkowania może być krótszy niż okres gwarancji.

Nasze wskazówki, jak wydłużyć żywotność akumulatora roweru elektrycznego

e-rowerowa.pl poleca kilka wskazówek dotyczących prawidłowej pielęgnacji baterii litowych.