Устройство аккумулятора электровелосипеда (Li-ion аккумулятор)

Основной и главной частью современного электрического транспорта является аккумулятор. Как мы уже говорили ранее, аккумуляторы бывают разные — литиевые, свинцово-кислотные, гелевые и другие. В данной статье рассмотрим устройство самого популярного типа аккумуляторов для электровелосипеда или электросамоката — литий-ионного аккумулятора.

Сами по себе литий-ионные аккумуляторы также подразделяют на литий ионные аккумуляторы и литий-железо фосфатные аккумуляторы. Эти типы отличаются только своей химией, при этом принципиальное устройство у них одинаковое.

Любой современный литий ионный аккумулятор электровелосипеда состоит из так называемых элементов (или банок аккумулятора в простонародье).

ak

Их всегда можно купить отдельно и соответственно — использовать для ремонта аккумуляторной батареи электровелосипеда.

Элементы аккумулятора объединяются в  ячейки.

Каждая ячейка аккумулятора состоит из параллельно соединенных элементов аккумулятора. Соответственно, батарея электровелосипеда состоит из последовательно соединенных ячеек.

Сочетание параллельного и последовательного подключений позволяют получить требуемые характеристики батареи.

Из школьного курса физики известно, что при последовательном подключении общее напряжение суммируется, а сила тока сохраняется постоянной. При параллельном — картина обратная, суммируются силы тока, а напряжение постоянно. Эти простые законы распространяются и на аккумулятор электровелосипеда.

Аккумулятор состоит из элементов, номинальное напряжение которых составляет 3,7 В. Элементы соединены в ячейку параллельно, т.е. общее напряжение ячейки — 3,7 В.  При этом общая емкость ячейки суммируется из емкостей каждого элемента, входящего в её состав. После последовательного соединения в единую батарею например 10 ячеек, на выходе мы получим напряжение 37 В (т.е. сумму напряжений на ячейках) и общую емкость, равную емкости одной ячейки, т.е. например при параллельном объединении в ячейки 4 элементов по 2000 мАч каждая, общая емкость ячейки составит 8000 мАч или 8 Ач. Соответственно, емкость всей батареи составляет 8 А*ч.

Элементы батареи соединены т.н. никилиевой лентой. Считается, что элементы нельзя паять, т.к. от высокой температуры они поверждаются. Однако, при грамотном подходе спаянные элементы прекрасно работают.

12pmijs

Помимо этого, современный аккумулятор электровелосипеда оснащен т.н. платой BMS — или системой управления разрядом и зарядом аккумуляторной батареи, а также её балансировкой.

Для любого литий-ионного аккумулятора это обязательная составляющая. Как уже рассказывалось ранее, элемент литий ионного аккумулятора нельзя полностью разряжать и перезаряжать. В обоих случаях в химическом строении электролита происходят необратимые изменения, которые приводят к повреждению элемента и его последующему отказу. Пороговые значения для большинства элементов — это 2,9-3,1 В при разряде и 4,2-4,25 В при заряде. Поэтому, плата BMS предотвращает переразряд или перезаряд, отрубая нагрузку или питание.

i

Поскольку аккумулятор электровелосипеда состоит из ячеек (а те, в свою очередь, состоят из элементов) очевидно, что такая система периодически будет выходить из состояния равновесия. А именно — элементы будут не всегда равномерно заряжены. Конечно известно, что в объединенной батареи происходят самопроизвольные процессы уравновешивания и рано или поздно самые заряженные элементы отдадут часть заряда разряженным. Но на этот процесс может потребоваться ни один день. При всём при этом, каждодневная эксплуатация батареи электровелосипеда подразумевает, что у системы не будет такого запаса времени для возвращения в состояние равновесия.

Наличие такого дисбалансного элемента вызывает неправильную работу всей батареи. Элемент разряжается или разряжается быстрее всех остальных. Оба случая негативно сказываются на эксплуатации. Плата BMS отключает напряжение или по нижней или по верхней границе, и следовательно, вся батарея или недозаряжается и имеет меньшую емкость, или отключается раньше, чем может теоретически.

Именно поэтому ещё одна важная функция BMS — это балансировка всех элементов (чаще ячеек) батареи слабыми токами заряда. Дополнительно BMS измеряет температуру батареи термопарой.

Также батарея электровелосипеда снабжена предохранителем, что позволяет обеспечить сохранность всей системы.

Современные батареи также снабжают индикатором заряда, автотестом состояния и ключем с функцией полного обесточивания устройства.

Вся батарея электровелосипеда помещена в корпус (чаще всего металлический). Хороший и прочный корпус — неотъемлемая часть любой батареи. Он должен защитить дорогостоящие элементы от попадания воды и механических повреждений.

Мы можем изготовить для Вас аккумулятор для электровелосипеда или отремонтировать Ваш. 

 

Комментировать