Τύποι μπαταριών που συναντάμε στα ηλεκτρικά ποδήλατα.

Υπάρχουν 3 τύποι μπαταριών που συναντάμε συνήθως στα ηλεκτρικά ποδήλατα. Οι διαφορές τους έχουν να κάνουν με την χρήση διαφορετικών χημικών συνδυασμών. Οι συνδυασμοί είναι Lead Acid (PbA), συνδυασμοί Νικελίου και συνδυασμοί Λιθίου. Ποιες οι διαφορές τους;

Μπαταρίες Lead Acid (PbA).

Οι μπαταρίες οξέων μολύβδου είναι ο παλαιότερος τύπος μπαταριών που θα συναντήσετε. Είναι φτηνές αλλά παράλληλα και οι πιο βαριές. Περισσότερα από 80% των ηλεκτρικών ποδηλάτων που πωλούνται παγκοσμίως φέρουν ακόμη αυτόν τον τύπο μπαταριών. Επίσης διαθέτουν την μικρότερη διάρκεια ζωής –σε κύκλους φόρτισης- , οι οποίοι δεν ξεπερνούν τους 200 κύκλους. Ο πιο συνηθισμένος τύπος που συναντάμε σε ηλεκτρικά ποδήλατα είναι 12-48V με χωρητικότητα 7Ah-12Ah. Είναι σημαντικό για τον καταναλωτή να γνωρίζει πως μόλις το 60-70% της ονομαστικής χωρητικότητας είναι διαθέσιμο προς χρήση. Το βάρος μιας μπαταρίας οξέων μολύβδου είναι αρκετά μεγάλο ώστε να μπορεί να υποστηρίξει  40-50 χιλιόμετρα αυτονομίας οπότε και οι διανυθείσες χιλιομετρικές αποστάσεις είναι αρκετά μικρότερες με υποβοήθηση.

Μπαταρίες συνδυασμών Νικελίου (NiMH και NiCad)

Οι πιο συνηθισμένοι συνδυασμοί μπαταριών Νικελίου είναι οι μπαταρίες Νικελίου-Καδμίου (NiCad) και Νικελίου-Μεταλλικών υδριδίων (NiMH). Οι μπαταρίες συνδυασμού νικελίου έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής –σε κύκλους φόρτισης- από ότι οι μπαταρίες Lead Acid. Οι NiCad είναι περίπου 20% πιο βαριές από τις NiMH ή τις μπαταρίες συνδυασμών λιθίου, αλλά συνεχίζουν να είναι ελαφρύτερες από τις μπαταρίες τύπου Lead Acid. Από την άλλη οι μπαταρίες NiMH έχουν περίπου 30% μικρότερο όγκο από τις μπαταρίες NiCad για την ίδια χωρητικότητα. Έχουν παρόμοια χαρακτηριστικά εκφόρτισης και φόρτισης, αλλά παρέχονται σε πακέτα με μεγαλύτερη χωρητικότητα από ότι οι μπαταρίες NiCad. Επίσης οι NiMH είναι ασφαλές να απορριφθούν (πεταχτούν) σε τόπους υγειονομικής ταφής, γεγονός που έχει κάνει τις NiCad να έχουν εξαφανιστεί τελείως από την αγορά.

Μπαταρίες συνδυασμού Λιθίου (LiPo, Μαγγάνιο και LiFePO4)

Η τεχνολογία λιθίου στις μπαταρίες είναι η πιο πρόσφατη και θεωρείται και η πιο τεχνολογικά εξελιγμένη. Όλες σχεδόν οι ηλεκτρονικές συσκευές σήμερα οι οποίες έχουν φορτιστή τύπου “plug-in” έχουν μπαταρία λιθίου. Όσον αφορά τα ηλεκτρικά ποδήλατα, τρεις είναι οι ευρέως διαδεδομένοι τύποι μπαταριών.

• Μπαταρίες πολυμερών Λιθίου (LiPo). Πρόκειται για την ελαφρύτερη επιλογή διαθέσιμη για τα ηλεκτρικά ποδήλατα. Το χαμηλό βάρος όμως έρχεται με μερικά μειονεκτήματα. Οι μπαταρίες τύπου LiPo παράγονται σε πλαστικό «σακουλάκι» και όχι μεταλλικό γεγονός που τις κάνει δομικά ευάλωτες. Επιπλέον οι μπαταρίες αυτές κατασκευάζονται συνήθως με κυψέλες για 1C ή 2C (συνήθως δεν έχουν αυξημένη διάρκεια ζωής και έχουν μειωμένη ισχύ). Κατά το παρελθόν οι μπαταρίες LiPo είχαν κακή φήμη όσον αφορά την ασφάλεια τους (εκρήξεις), αλλά σήμερα οι μπαταρίες αυτού του τύπου είναι αρκετά ασφαλής.
• Μπαταρίες Μαγγανίου Λιθίου (Lithium Manganese). Έχουν την πιο κοινά χρησιμοποιούμενη χημεία όσον αφορά τις μπαταρίες των ηλεκτρικών ποδηλάτων. Είναι λίγο πιο βαριές από τις υπόλοιπες μπαταρίες λιθίου αλλά παράλληλα είναι και πιο ασφαλής. Οι περισσότερες από τις μπαταρίες μαγγανίου λιθίου κατασκευάζονται από ορθογώνιες μεταλλικές κυψέλες λεπτού χάλυβα -τενεκέ- και έχουν πολύ καλή εκφόρτιση. Η χημεία τους κρατάει πιο αποτελεσματικά και πιο σταθερά την τάση από ότι οι μπαταρίες πολυμερών λιθίου- οι οποίες έχουν γραμμικά φθίνουσα τάση κάνοντας ένα ηλεκτρικό ποδήλατο να είναι πολύ νευρικό στην πλήρη φόρτιση, αλλά καθώς μειώνεται η τάση της μπαταρίας να «βαραίνει/κουράζει». Οι μπαταρίες μαγγανίου λιθίου είναι μια από τις καλύτερες διαθέσιμες επιλογές στην αγορά.
• Μπαταρίες λιθίου-φωσφορικού σιδήρου (lithium iron phosphate – LiFePO4). Οι συγκεκριμένες μπαταρίες έχουν λάβει αρκετή δημοσιότητα τελευταία καθώς φαίνεται να έχουν αυξημένη διάρκεια ζωής –περίπου 1500-2000 κύκλοι φόρτισης. Επίσης είναι ελαφρύτερες αλλά και ελαφρώς πιο ακριβές από τις NiMH, αλλά μακροπρόθεσμα είναι σίγουρα πιο οικονομικές.

Μπαταρίες.

Οι μπαταρίες είναι μεμονωμένα στοιχεία τα οποία συνδέονται μαζί. Αναλόγως της χημείας, κάθε στοιχείο έχει λίγο-πολύ σταθερή τάση. Για το νικέλιο, κάθε στοιχείο έχει περίπου 1.2V, για το Lead Acid κάθε στοιχείο έχει περίπου 2.0V, τα στοιχεία λιθίου έχουν περίπου 3.7V. Για παράδειγμα μια μπαταρία ηλεκτρικού ποδηλάτου με τάση 36V, θα μπορούσε να έχει 30 στοιχεία νικελίου, 15 lead acid και 10 στοιχεία λιθίου.

Τάση, Αμπερόρια και βατο-ώρες (voltage, Ah, Wh)

Τα ηλεκτρικά ποδήλατα έχουν συνήθως μπαταρίες με τάση 12-48V με ικανότητα 5-20Ah. Τι σημαίνει αυτό;

Πριν αγοράσετε ηλεκτρικό ποδήλατο θα πρέπει να γνωρίζετε τι να περιμένετε όσον αφορά την απόδοση του. Το πρώτο που θα πρέπει να κάνετε είναι να υπολογίσετε τις βατό-ώρες (watt hours). Για να το κάνετε, πρέπει απλά να πολλαπλασιάσετε την τάση με τα αμπερόρια. Για παράδειγμα λοιπόν ένα ηλεκτρικό ποδήλατο με μπαταρία 36V, 8.8Ah αποδίδει 316watt-hours. Μια άλλη μπαταρία 24V, 10Ah αποδίδει 240 watt-hours.

Υπολογισμός εκτιμώμενης διανυθείσας απόστασης.

Στην συνέχεια θα πρέπει να υπολογίσετε την απόδοση της μπαταρίας του ηλεκτρικού ποδηλάτου όσον αφορά την εκτίμηση της διανυθείσας απόστασης. Για να το κάνετε, θα πρέπει να γνωρίζετε πως κατά μέσο όρο για κάθε μίλι ταξιδιού (1,6 χλμ) το ποδήλατο χρειάζεται περίπου 20watt-hours. Αν λοιπόν έχουμε μια μπαταρία με απόδοση 316Wh η μέγιστη θεωρητική απόσταση που θα μπορούσατε να καλύψετε είναι τα 15-16 μίλια (24-25 χιλιόμετρα). Με 240Wh η απόσταση πέφτει στα 12 μίλια (19 χιλιόμετρα). Βέβαια η απόσταση εξαρτάται από πάρα πολλούς παράγοντες (βάρος αναβάτη, τύπος τερέν, κλίση, ταχύτητα κ.ά.), αλλά με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να έχετε μια χοντρική εκτίμηση για την αυτονομία του ηλεκτρικού σας ποδηλάτου.

The post Μπαταρίες ηλεκτρικών ποδηλάτων. Ό,τι θα πρέπει να γνωρίζετε. appeared first on Sela.

Το ότι η Tesla βρίσκεται πίσω από τις καινούριες επαναστατικές μπαταρίες για ηλεκτρικά ποδήλατα οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στις πρόσφατες αλλαγές που έκαναν οι κορυφαίοι κατασκευαστές μπαταριών Panasonic, Sony, Samsung και LG. Οι τέσσερις αυτές εταιρίες κατασκευάζουν περίπου το 80% των κυψελών των μπαταριών παγκοσμίως.

Μπαταρίες τύπου ΑΑ (penlight batteries).

Ο νέος αυτός τύπος κυψελοειδών μπαταριών είναι όπως οι μπαταρίες τύπου ΑΑ τις οποίες απλά χρησιμοποιούμε παντού. όταν συνδεθούν πολλές τέτοιες κυψέλες κυλινδρικού σχήματος, “φτιάχνουν” μια μπαταρία για ηλεκτρικά ποδήλατα -μαζί με την προσθήκη φυσικά ενός Συστήματος Διαχείρησης Μπαταρίας (Battery Management System).

Αλλαγές στην βιομηχανία.

Οι προαναφερόμενοι τέσσερις κατασκευαστές κυψελών προμήθευαν τεράστια νούμερα κυλινδρικών μπαταριών στον χώρο της πληροφορικής βιομηχανίας. Ωστόσο τα τελευταία χρόνια έχει αλλάξει η χρήση των μπαταριών και έχουν υιοθετηθεί οι πλακέ μπαταρίες (κουμπιά-flat shaped batteries). Ένα μέρος της “χαμένης” αυτής αγοράς έχει ανακάμψει χάρη στα ηλεκτρικά ποδήλατα και στα ηλεκτροκίνητα σκούτερ. Αυτό όμως δεν ήταν αρκετό ώστε οι εταιρίες κολοσσοί να επενδύσουν στην έρευνα και την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών που θα προορίζεται αποκλειστικά σε αυτή την χρήση.

Όλα αυτά βέβαια ίσχυαν μέχρι που η Tesla άρχισε να παραγγέλνει τεράστιες ποσότητες μπαταριών κυλινδρικού τύπου. Το νέο όχημα της εταιρίας, το Model 3 e-car έδωσε ώθηση στους κατασκευαστές κυψελών να θέσουν νέα στάνταρτ. Το αρκετά προσιτό ηλεκτρικό όχημα της Tesla (περίπου 35,000USD στην Αμερική) χρειαζόταν πολύ μεγαλύτερο εύρος αυτονομίας σε μικρότερες διαστάσεις και φυσικά με μικρότερο βάρος. Αυτό ήταν αρκετό ώστε να χρειαστεί κάποια καινούρια, πρότυπη τεχνολογία. Αρχικά κατάφεραν οι κατασκευαστές να αυξήσουν την χωρητικότητα των 18650 μπαταριών από τα 2,2Ah στα 3,5Ah μέσα σε δύο χρόνια. Η μεγαλύτερη όμως χωρητικότητα, απαιτούσε και νέα κυψέλη.

21700 είναι η ονομασία των νέων κυψελών.

Στην Eurobike παρουσιάστηκαν οι νέες κυψέλοειδής μπαταρίες 21700. Μπορεί να μην έκρουαν κώδωνες, μπορεί να πέρασαν λίγο απαρατήρητες καθώς δεν υπήρχε κάποια έκθεση ή παρουσίαση τους. Αναφέρθηκαν μόνο από την BMZ -την μεγαλύτερη Ευρωπαϊκή κατασκευάστρια μπαταριών- και αναλύθηκε η επανάσταση που αναμένεται να φέρουν στον χώρο των ηλεκτρικών ποδηλάτων οι νέες αυτές μπαταρίες. Δεν θα έχουν μόνο μεγαλύτερη αυτονομία, αλλά και πολύ μεγαλύτερη χωρητικότητα, γεγονός που αναμένεται να αυξήσει την δύναμη υποβοήθησης αλλά και την αυτονομία των ηλεκτρικών ποδηλάτων.

Νέα στάνταρτ στις μπαταρίες των ηλεκτρικών ποδηλάτων.

Η BMΖ δεν είναι η μόνη κατασκευάστρια εταιρία μπαταριών η οποία έχει πεισθεί για την αποτελεσματικότητα της νέας τεχνολογίας των μπαταριών τύπου 21700. Η HiTech που εδρεύει στην Ταϊβάν τονίζει πως αυτό θα είναι το καινούριο πρότυπο μπαταριών για τα ηλεκτρικά ποδήλατα μόλις το 2018.

Κυψελοειδής μπαταρίες τύπου 21700. Τι είναι.

Πρόεκειται για μια καινούρια μορφή κυψελοειδών μπαταριών η οποία αντί για 18mm διάμετρο και 65mm ύψος (18650) έχει 21mm διάμετρο και 70mm ύψος. Το μεγαλύτερο μέγεθος σημαίνει περισσότερη ισχύ, η οποία φτάνει τα 4,8Ah. Με αυτή την χωρητικότητα, η διάρκεια ζωής -κύκλων φόρτισης- της μπαταρίας αυξάνεται από τους περίπου 500 στους 1500-2000 κύκλους.

Λιγότερες φορτίσεις, μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.

Οι υποσχόμενοι μέχρι 2000 κύκλοι φόρτισης είναι 4 φορές μεγαλύτερη διάρκεια ζωής σε σύγκριση με τις μπαταρίες που υπάρχουν τώρα. Η επαναφόρτιση των μπαταριών είναι η διαδικασία που τις “ξελιγώνει” οπότε όσο μειώνεται η ανάγκη για συνεχόμενη φόρτιση, τόσο αυξάνεται και η διάρκεια ζωής τους. Πέρα από την μεγαλύτερη ισχύ και την αυξημένη διάρκεια ζωής, οι καινούριες αυτές μπαταρίες αναμένεται να αυξήσουν και την συνολική χωρητικότητα των μπαταριών στα ηλεκτρικά ποδήλατα στα 700Wh αλλά και παράλληλα να μειώσουν το βάρος από τις μπαταρίες.

The post Νέα τεχνολογία στις μπαταρίες των e-bikes από την Tesla. appeared first on Sela.