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
电池是电动滑板车的“油箱”。它存储直流电机、灯、控制器和其他配件消耗的能量。

大多数电动滑板车都会配备某种类型的锂离子电池组,因为它们具有出色的能量密度和使用寿命。许多儿童电动滑板车和其他廉价型号都含有铅酸电池。在踏板车中,电池组由单个电池和称为电池管理系统的电子设备组成,可确保其安全运行。
更大的电池组具有更大的容量(以瓦时为单位),并且可以让电动滑板车行驶更远。然而,它们也增加了滑板车的尺寸和重量——使其不太便携。此外,电池是滑板车最昂贵的部件之一,总体成本也相应增加。

电池类型
电动滑板车电池组由许多单独的电池单元组成。更具体地说,它们由 18650 电池制成,这是一种锂离子 (Li-Ion) 电池的尺寸分类,圆柱形尺寸为 18 毫米 x 65 毫米。

电池组中的每个 18650 电池相当不起眼 — 产生约 3.6 伏(标称)的电势,容量约为 2.6 安培小时 (2.6 A·h) 或约 9.4 瓦时 (9.4 Wh)。

电池的工作电压为 3.0 伏(0% 充电)至 4.2 伏(100% 充电)。18650 磷酸铁4

锂离子
锂离子电池具有出色的能量密度,即单位物理重量存储的能量。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“循环”,并且仍然保持其存储容量。

锂离子实际上指的是许多涉及锂离子的电池化学物质。下面是一个简短的列表:

锰酸锂(LiMn2O4);又名:IMR、LMO、锰酸锂
锂锰镍(LiNiMnCoO2);又名 INR、NMC
镍钴铝酸锂(LiNiCoAlO2);又名 NCA,锂铝
镍钴酸锂(LiCoO2);又名 NCO
钴酸锂(LiCoO2);又名 ICR、LCO、锂钴
磷酸铁锂(LiFePO4);又名 IFR、LFP、磷酸锂
这些电池化学成分中的每一种都代表着安全性、寿命、容量和电流输出之间的权衡。

锂锰(INR、NMC)
幸运的是,许多优质电动滑板车都使用 INR 电池化学物质——最安全的化学物质之一。该电池具有高容量和输出电流。锰的存在降低了电池的内阻,允许高电流输出,同时保持低温。因此,这减少了热失控和火灾的可能性。

一些采用 INR 化学成分的电动滑板车包括 WePed GT 50e 和 Dualtron 型号。

铅酸
铅酸是一种非常古老的电池化学物质,常见于汽车和一些大型电动汽车(例如高尔夫球车)中。它们也出现在一些电动滑板车中;最引人注目的是 Razor 等公司生产的廉价儿童滑板车。

铅酸电池的优点是价格便宜,但能量密度非常差,这意味着与所存储的能量相比,它们的重量很重。相比之下,锂离子电池的能量密度约为铅酸电池的 10 倍。

电池组
为了构建具有数百或数千瓦时容量的电池组,许多单独的 18650 锂离子电池被组装在一起形成砖状结构。砖状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,该电路控制流入和流出电池的电流。
电池组中的各个电池串联(端到端),将它们的电压相加。这就是为什么踏板车可以配备 36 V、48 V、52 V、60 V 甚至更大的电池组。

然后将这些单独的线(许多串联的电池)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增加输出电压或最大电流和安时容量。

改变电池配置不会增加存储的总能量,但它有效地允许电池提供更大的续航里程和更低的电压,反之亦然。

电压和剩余百分比
电池组中的每个电池的工作电压通常为 3.0 伏(0% 充电)一直到 4.2 伏(100% 充电)。

这意味着 36 V 电池组(串联 10 个电池)的工作电压为 30 V(0% 充电)至 42 V(100% 充电)。您可以在我们的电池电压图表中看到每种类型电池的剩余百分比与电池电压的对应关系(有些踏板车直接显示)。

电压暂降
每个电池都会遇到一种称为电压骤降的现象。

电压暂降是由多种因素引起的,包括锂离子化学、温度和电阻。它总是会导致电池电压的非线性行为。

一旦对电池施加负载,电压就会立即下降。这种影响可能会导致错误地估计电池容量。如果您直接读取电池电压,您会认为您的容量立即损失了 10% 或更多。

一旦负载被移除,电池电压将恢复到其真实水平。

电池长时间放电时(例如长途骑行期间)也会发生电压骤降。电池中的锂化学物质需要一些时间才能跟上放电速率。这可能会导致电池电压在长途骑行的最后阶段下降得更快。

如果让电池休息,它将恢复到真实准确的电压水平。

额定容量
电动滑板车电池容量以瓦时(缩写为 Wh)为单位,这是能量的度量单位。这个单元很容易理解。例如,额定功率为 1 Wh 的电池存储的能量足以提供一瓦特的电力一小时。

对于给定的电机尺寸,更大的能量容量意味着更高的电池瓦时,这意味着电动滑板车的续航里程更长。一辆普通踏板车的容量约为 250 Wh,能够以平均 15 英里/小时的速度行驶约 10 英里。极限性能踏板车的容量可达数千瓦时,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池仅由少数几家不同的国际知名公司制造。最优质的电池由 LG、三星、松下和三洋制造。这些类型的电池往往只出现在高端踏板车的电池组中。

大多数经济型和通勤电动滑板车的电池组都是由中国制造的通用电池制成的,但质量差异很大。

品牌电池踏板车与中国通用踏板车的区别是成熟品牌在质量控制方面的更大保证。如果这不在您的预算范围内,请确保您从信誉良好的制造商处购买踏板车,该制造商使用优质零件并采取良好的质量控制 (QC) 措施。

小米和赛格威是可能拥有良好质量控制的公司的一些例子。

电池管理系统
尽管锂离子 18650 电池具有惊人的优点,但它们的耐受性不如其他电池技术,如果使用不当可能会爆炸。正是由于这个原因,它们几乎总是被组装成具有电池管理系统的电池组。

电池管理系统(BMS)是监控电池组并控制充电和放电的电子组件。锂离子电池的设计工作电压约为 2.5 至 4.0 V。过度充电或完全放电会缩短电池寿命或引发危险的热失控情况。BMS 应防止过度充电。许多BMS还会在电池完全放电之前切断电源以延长寿命。尽管如此,许多骑手仍然爱惜电池,从未将电池完全放电,并且还使用专用充电器来精细控制充电速度和电量。

更复杂的电池管理系统还将监控电池组的温度,并在发生过热时触发切断电源。


如果您正在研究电池充电,您可能会遇到 C 速率。C 速率描述了电池完全充电或放电的速度。例如,C 速率为 1C 表示电池在 1 小时内充满电,2C 表示在 0.5 小时内充满电,0.5C 表示在 2 小时内充满电。如果使用 100 A 电流将 100 A·h 电池充满电,则需要 1 小时,C 倍率将为 1C。

电池寿命
典型的锂离子电池在容量减少之前能够处理 300 到 500 次充电/放电周期。对于普通电动滑板车来说,这是 3000 到 10000 英里!请记住,“容量减少”并不意味着“失去所有容量”,而是意味着显着下降 10% 到 20%,而且还会继续恶化。

现代电池管理系统有助于延长电池的使用寿命,您不必太担心电池的保养问题。

但是,如果您热衷于尽可能延长电池寿命,可以采取一些措施来使电池循环次数超过 500 次。这些包括:

请勿在充满电或长时间插入充电器的情况下存放您的滑板车。
请勿将电动滑板车完全放电后存放。当锂离子电池电压低于 2.5 V 时,锂离子电池就会退化。大多数制造商建议以 50% 的电量存放滑板车,并定期将其充电至此水平,以便长期存放。
请勿在低于 32 F° 或高于 113 F° 的温度下操作滑板车电池。
以较低的充电速率为滑板车充电,这意味着以相对于其最大容量较低的速率为电池充电,以保持/延长电池寿命。以低于 1 的 C 速率充电是最佳的。一些更高级或高速的充电器可以让您控制这一点。
了解有关如何为电动滑板车充电的更多信息。

概括

这里的主要要点是不要滥用电池,它将延长滑板车的使用寿命。我们从各种各样的人那里听到他们的电动滑板车坏了,这很少是电池问题!


发布时间:2022年8月30日