技术指南:电动滑板车电池

技术指南:电动滑板车电池

电动滑板车电池
电池就像电动滑板车的“油箱”。它储存着直流电机、车灯、控制器和其他配件消耗的能量。

大多数电动滑板车都配备锂离子电池组,因为锂离子电池具有优异的能量密度和使用寿命。许多儿童电动滑板车和其他价格较低的车型则使用铅酸电池。在滑板车中,电池组由多个电芯和称为电池管理系统的电子元件组成,该系统确保电池安全运行。
容量更大的电池组(以瓦时为单位)能让电动滑板车行驶更远。然而,它们也会增加滑板车的尺寸和重量,降低其便携性。此外,电池是滑板车最昂贵的部件之一,因此整体成本也会相应增加。

电池类型
电动滑板车电池组由许多独立的电池单元组成。更具体地说,它们由 18650 型电池单元组成,这是一种尺寸为 18 毫米 x 65 毫米的圆柱形锂离子电池。

电池组中的每个 18650 电池都相当平庸——产生约 3.6 伏(标称)的电压,容量约为 2.6 安时 (2.6 A·h) 或约 9.4 瓦时 (9.4 Wh)。

电池的工作电压范围为 3.0 伏(0% 电量)至 4.2 伏(100% 电量)。18650 磷酸铁锂电池

锂离子电池
锂离子电池具有极佳的能量密度,即单位重量电池所储存的能量。它们还具有出色的使用寿命,这意味着它们可以多次放电和充电(或称“循环”),仍能保持其存储容量。

锂离子电池实际上指的是多种含有锂离子的电池化学体系。以下是一些例子:

锰酸锂(LiMn2O4);又称:IMR、LMO、锂锰
锂锰镍(LiNiMnCoO2);又称INR、NMC
锂镍钴铝氧化物(LiNiCoAlO2);又称NCA、锂铝
锂镍钴氧化物(LiCoO2);又称NCO
钴酸锂(LiCoO2);又称ICR、LCO、锂钴
磷酸铁锂(LiFePO4)又称 IFR、LFP、磷酸铁锂
每一种电池化学成分都代表着安全性、寿命、容量和电流输出之间的一种权衡。

锂锰(INR,NMC)
幸运的是,许多优质电动滑板车都采用了INR电池化学体系——这是最安全的电池化学体系之一。这种电池容量大、输出电流高。锰元素的加入降低了电池的内阻,使其能够在保持低温的同时输出高电流。因此,这降低了热失控和起火的风险。

部分采用 INR 化学技术的电动滑板车包括 WePed GT 50e 和 Dualtron 型号。

铅酸
铅酸电池是一种非常古老的电池化学成分,常见于汽车和一些大型电动汽车,例如高尔夫球车。它们也用于一些电动滑板车;最值得注意的是,像Razor这样的公司生产的廉价儿童滑板车。

铅酸电池的优点是价格低廉,但缺点是能量密度极低,也就是说,与它们储存的能量相比,重量却很重。相比之下,锂离子电池的能量密度大约是铅酸电池的10倍。

电池组
为了制造容量达数百或数千瓦时的电池组,需要将许多独立的18650锂离子电池组装成类似砖块的结构。这种类似砖块的电池组由称为电池管理系统(BMS)的电子电路进行监控和调节,该系统控制着电池的电流流入和流出。
电池组中的各个电芯串联(首尾相连),它们的电压相加。这就是为什么电动滑板车可以配备 36V、48V、52V、60V 甚至更大电压的电池组的原因。

这些单独的导线(许多电池串联)然后并联连接,以增加输出电流。

通过调整串联和并联的电池数量,电动滑板车制造商可以提高输出电压或最大电流和安时容量。

改变电池配置不会增加总存储能量,但可以有效地使电池提供更长的续航里程和更低的电压,反之亦然。

电压和剩余电量百分比
电池组中的每个电芯通常工作电压从 3.0 伏(0% 电量)一直到 4.2 伏(100% 电量)。

这意味着一个 36V 的电池组(由 10 节电池串联而成)的工作电压范围为 30V(0% 电量)至 42V(100% 电量)。您可以在我们的电池电压图表中查看每种电池的剩余电量百分比与电池电压的对应关系(部分电动滑板车会直接显示电压)。

电压骤降
所有电池都会出现一种叫做电压骤降的现象。

电压骤降​​是由多种因素造成的,包括锂离子电池的化学性质、温度和电阻。它总是会导致电池电压呈现非线性变化。

一旦电池接上负载,电压会瞬间下降。这种现象会导致对电池容量的错误估计。如果直接读取电池电压,你会误以为电池容量瞬间损失了10%甚至更多。

一旦移除负载,电池电压将恢复到正常水平。

电池长时间放电(例如长途骑行)也会导致电压骤降。电池中的锂电池需要一些时间才能适应放电速率。这会导致长途骑行接近尾声时,电池电压下降得更快。

如果让电池静置一段时间,它的电压就会恢复到真实准确的水平。

容量额定值
电动滑板车电池容量以瓦时(Wh)为单位,瓦时是能量的计量单位。这个单位很容易理解。例如,1 Wh 的电池储存的能量足以提供 1 瓦的功率持续 1 小时。

更大的能量容量意味着更高的电池瓦时数,在电机尺寸相同的情况下,这意味着更长的电动滑板车续航里程。普通滑板车的电池容量约为 250 瓦时,平均时速为 15 英里/小时,续航里程约为 10 英里。高性能滑板车的电池容量可达数千瓦时,续航里程可达 60 英里。

电池品牌
电动滑板车电池组中的单个锂离子电芯仅由少数几家国际知名公司生产。其中,LG、三星、松下和三洋生产的电芯质量最高。这类电芯通常只用于高端电动滑板车的电池组中。

大多数经济型和通勤型电动滑板车的电池组都是由中国制造的通用电芯制成的,这些电芯的质量差异很大。

品牌电池组和国产杂牌电池组的区别在于,知名品牌的质量控制更有保障。如果超出预算,那么务必选择信誉良好的制造商,确保其使用优质零部件并拥有完善的质量控制体系。

小米和赛格威等公司很可能拥有良好的质量控制。

电池管理系统
虽然18650锂离子电池具有诸多优点,但与其他电池技术相比,它们的容错性较低,如果使用不当可能会爆炸。正因如此,它们几乎总是被组装到带有电池管理系统的电池组中。

电池管理系统 (BMS) 是一种电子元件,用于监控电池组并控制充电和放电。锂离子电池的设计工作电压范围约为 2.5 至 4.0 V。过度充电或完全放电都会缩短电池寿命,甚至引发危险的热失控。BMS 的作用是防止过度充电。许多 BMS 还会在电池完全放电前切断电源,以延长电池寿命。尽管如此,许多骑行者仍然小心翼翼地使用电池,从不让电池完全放电,并且使用专用充电器来精确控制充电速度和电量。

更先进的电池管理系统还会监控电池组的温度,并在过热时触发断电。


如果你正在研究电池充电,很可能会遇到C倍率。C倍率描述的是电池充满电或放电的速度。例如,1C表示电池充满电需要1小时,2C表示充满电需要0.5小时,0.5C表示充满电需要2小时。如果你用100A的电流给一块100Ah的电池充满电,需要1小时,此时C倍率为1C。

电池寿命
典型的锂离子电池在容量开始下降之前,可以承受 300 到 500 次充放电循环。对于一辆普通的电动滑板车来说,这相当于 3000 到 10000 英里的续航里程!需要注意的是,“容量下降”并不意味着“完全丧失容量”,而是指容量明显下降 10% 到 20%,并且这种下降趋势会持续下去。

现代电池管理系统有助于延长电池寿命,您不必过于小心呵护它。

但是,如果您想尽可能延长电池寿命,可以采取一些措施来突破 500 次循环。这些措施包括:

请勿将电动滑板车充满电或长时间插着充电器存放。
不要将电动滑板车完全放电后存放。锂离子电池电压低于 2.5V 时性能会下降。大多数制造商建议将滑板车充电至 50% 后存放,并在长期存放时定期充电至此水平。
请勿在低于 32 华氏度或高于 113 华氏度的温度下操作踏板车电池。
为了延长电池寿命,请使用较低的C倍率充电,即以低于电池最大容量的速率充电。低于1的C倍率充电效果最佳。一些高端或高速充电器允许您控制此设置。
了解更多关于如何给电动滑板车充电的信息。

概括

最重要的一点是,不要滥用电池,这样电池就能和滑板车的使用寿命一样长。我们经常听到各种各样的人抱怨他们的电动滑板车坏了,但很少是电池的问题!


发布时间:2022年8月30日