Rafhlöður fyrir rafmagnshlaupahjól
Rafhlaðan er „eldsneytistankur“ rafmagnshlaupahjólsins þíns. Hún geymir orkuna sem jafnstraumsmótorinn, ljósin, stjórntækið og annar aukabúnaður nota.

Flestir rafmagnshlaupahjól eru með einhvers konar litíumjónarafhlöðupakka vegna framúrskarandi orkuþéttleika þeirra og endingartíma. Margir rafmagnshlaupahjól fyrir börn og aðrar ódýrar gerðir innihalda blýsýrurafhlöður. Í hlaupahjóli er rafhlöðupakkinn gerður úr einstökum frumum og rafeindabúnaði sem kallast rafhlöðustjórnunarkerfi sem tryggir að hann virki á öruggan hátt.
Stærri rafhlöðupakkar hafa meiri afkastagetu, mælt í wattstundum, og leyfa rafmagnshlaupahjóli að ferðast lengra. Hins vegar auka þær einnig stærð og þyngd hlaupahjólsins - sem gerir það minna flytjanlegt. Að auki eru rafhlöður einn dýrasti íhlutur hlaupahjólsins og heildarkostnaðurinn eykst í samræmi við það.

Tegundir rafhlöðu
Rafhlöður fyrir rafhlaupahjól eru gerðar úr mörgum einstökum rafhlöðufrumum. Nánar tiltekið eru þær gerðar úr 18650 frumum, sem er stærðarflokkun fyrir litíumjónarafhlöður (Li-Ion) með sívalningslaga stærð 18 mm x 65 mm.

Hver 18650 fruma í rafhlöðupakka er frekar ómerkileg — hún framleiðir rafspennu upp á ~3,6 volt (nafngildi) og hefur afkastagetu upp á um 2,6 amperstundir (2,6 A·klst) eða um 9,4 wattstundir (9,4 Wh).

Rafhlöðufrumur eru knúnar frá 3,0 voltum (0% hleðsla) upp í 4,2 volt (100% hleðsla).

Litíumjón
Li-jón rafhlöður hafa framúrskarandi orkuþéttleika, það er að segja orkumagnið sem er geymt miðað við þyngd þeirra. Þær hafa einnig frábæra endingartíma sem þýðir að hægt er að tæma þær og endurhlaða þær eða „endurhlaða“ þær oft og viðhalda samt geymslugetu sinni.

Li-ion vísar í raun til margra rafgeymaefna sem innihalda litíumjón. Hér er stuttur listi hér að neðan:

Litíummanganoxíð (LiMn2O4); einnig þekkt sem: IMR, LMO, Li-mangan
Litíum mangan nikkel (LiNiMnCoO2); einnig þekkt sem INR, NMC
Litíum-nikkel-kóbalt-áloxíð (LiNiCoAlO2); einnig þekkt sem NCA, Li-ál
Litíum-nikkel-kóbaltoxíð (LiCoO2); einnig þekkt sem NCO
Litíumkóbaltoxíð (LiCoO2); einnig þekkt sem ICR, LCO, Li-kóbalt
Litíum járnfosfat (LiFePO4)einnig þekkt sem IFR, LFP, Li-fosfat
Hver þessara efnasamsetninga rafhlöðunnar táknar málamiðlun milli öryggis, endingartíma, afkastagetu og straumframleiðslu.

Litíummangan (INR, NMC)
Sem betur fer nota margar hágæða rafmagnshlaupahjól INR rafhlöðuefnafræðina — eina öruggustu efnafræðina. Þessi rafhlaða gefur mikla afköst og útgangsstraum. Nærvera mangans lækkar innri viðnám rafhlöðunnar, sem gerir kleift að framleiða mikla straum en viðhalda lágu hitastigi. Þar af leiðandi dregur þetta úr líkum á hitaupphlaupi og eldi.

Sumar rafmagnshlaupahjól með INR-efnafræði eru meðal annars WePed GT 50e og Dualtron gerðirnar.

Blýsýru
Blýsýra er mjög gamalt rafhlöðuefni sem finnst almennt í bílum og sumum stærri rafknúnum ökutækjum, eins og golfbílum. Þau finnast einnig í sumum rafmagnshlaupahjólum; einkum ódýrum barnahlaupahjólum frá fyrirtækjum eins og Razor.

Blýsýrurafhlöður hafa þann kost að vera ódýrar en orkuþéttleikinn er mjög lágur, sem þýðir að þær vega mikið miðað við orkumagnið sem þær geyma. Til samanburðar hafa litíumjónarafhlöður um tífalt meiri orkuþéttleika en blýsýrurafhlöður.

Rafhlöðupakkar
Til að smíða rafhlöðupakka með hundruðum eða þúsundum wattstunda af afkastagetu eru margar einstakar 18650 litíum-jón rafhlöður settar saman í múrsteinslaga uppbyggingu. Múrsteinslaga rafhlöðupakkinn er vaktaður og stjórnaður af rafrás sem kallast rafhlöðustjórnunarkerfi (BMS), sem stýrir rafstraumi inn í og ​​út úr rafhlöðunni.
Einstakar rafhlöður í rafhlöðupakkanum eru tengdar í röð (enda í enda) sem leggur saman spennuna þeirra. Þannig er mögulegt að fá vespur með 36 V, 48 V, 52 V, 60 V eða jafnvel stærri rafhlöðupökkum.

Þessir einstöku þræðir (margar rafhlöður í röð) eru síðan tengdir samsíða til að auka útgangsstrauminn.

Með því að aðlaga fjölda rafhlaða í röð og samsíða geta framleiðendur rafskúta aukið útgangsspennu eða hámarksstraum og amperstundarafköst.

Breyting á rafhlöðustillingu mun ekki auka heildarorkugeymslu, en það gerir rafhlöðunni kleift að bjóða upp á meiri drægni og lægri spennu og öfugt.

Spenna og % eftirstandandi
Hver fruma í rafhlöðupakka er almennt knúin frá 3,0 voltum (0% hleðsla) og alveg upp í 4,2 volt (100% hleðsla).

Þetta þýðir að 36 V rafhlöðupakki (með 10 rafhlöðum í röð) virkar frá 30 V (0% hleðsla) upp í 42 volt (100% hleðsla). Þú getur séð hvernig % eftirstandandi samsvarar rafhlöðuspennunni (sum vespur sýna þetta beint) fyrir hverja gerð rafhlöðu í rafhlöðuspennutöflunni okkar.

Spennufall
Allar rafhlöður munu þjást af fyrirbæri sem kallast spennulækkandi spenna.

Spennusveifla stafar af ýmsum áhrifum, þar á meðal efnasamsetningu litíumjóna, hitastigi og rafviðnámi. Þetta leiðir alltaf til ólínulegrar hegðunar spennu rafhlöðunnar.

Um leið og álag er sett á rafhlöðuna lækkar spennan samstundis. Þessi áhrif geta leitt til þess að afkastageta rafhlöðunnar sé ekki rétt metin. Ef þú værir að lesa beint af spennunni á rafhlöðunni, myndirðu halda að þú hefðir samstundis tapað 10% af afkastagetunni eða meira.

Þegar álagið er fjarlægt mun spenna rafhlöðunnar fara aftur í rétt gildi.

Spennulækkun á sér einnig stað við langa afhleðslu rafhlöðunnar (eins og í langri akstursferð). Það tekur litíum-efnasamböndin í rafhlöðunni smá tíma að ná í takt við afhleðsluhraðann. Þetta getur leitt til þess að spennan í rafhlöðunni lækki enn hraðar í lok langrar akstursferðar.

Ef rafhlaðan fær hvíld mun hún ná réttri spennu aftur.

Afkastageta
Rafhlaða rafskúta er mæld í vattstundum (skammstafað Wh), sem er mælikvarði á orku. Þessi eining er frekar auðskilin. Til dæmis geymir rafhlaða með 1 Wh afl næga orku til að veita eitt watt af orku í eina klukkustund.

Meiri orkugeta þýðir meiri wattstunda rafhlöðu sem þýðir lengri drægni rafknúinna vespu, fyrir tiltekna mótorstærð. Meðalafköst vespu geta verið um 250 Wh og geta ferðast um 16 km á að meðaltali 24 km hraða á klukkustund. Öflug vespur geta verið með afköst sem ná allt að þúsundum wattstunda og drægni allt að 96 km.

Rafhlöðumerki
Einstakar litíum-jón rafhlöður í rafskútum eru framleiddar af örfáum alþjóðlega þekktum fyrirtækjum. Hágæða rafhlöðurnar eru framleiddar af LG, Samsung, Panasonic og Sanyo. Þessar gerðir af rafhlöðum finnast yfirleitt aðeins í rafhlöðum í dýrari skútum.

Flestir ódýrir rafmagnshlaupahjólar og rafmagnshlaupahjól fyrir daglega notkun eru með rafhlöðupakka úr almennum kínverskum framleiðendum, sem eru mjög mismunandi að gæðum.

Munurinn á vespum með vörumerkjafrumum og kínverskum almennum vespum er meiri trygging fyrir gæðaeftirliti með rótgrónum vörumerkjum. Ef það er ekki innan fjárhagsáætlunar þinnar, þá vertu viss um að þú kaupir vespu frá virtum framleiðanda sem notar gæðahluti og hefur góða gæðaeftirlitsráðstafanir.

Dæmi um fyrirtæki sem líklegt er að hafi gott gæðaeftirlit eru Xiaomi og Segway.

Rafhlöðustjórnunarkerfi
Þó að litíum-jón 18650 rafhlöður hafi ótrúlega kosti, þá eru þær minna fyrirgefandi en aðrar rafhlöðutækni og geta sprungið ef þær eru notaðar á rangan hátt. Þess vegna eru þær næstum alltaf settar saman í rafhlöðupakka sem eru með rafhlöðustjórnunarkerfi.

Rafhlöðustjórnunarkerfið (BMS) er rafeindabúnaður sem fylgist með rafhlöðupakkanum og stýrir hleðslu og afhleðslu. Li-ion rafhlöður eru hannaðar til að starfa á bilinu 2,5 til 4,0 V. Ofhleðsla eða algjör afhleðsla getur stytt endingu rafhlöðunnar eða valdið hættulegum hitaupphlaupum. BMS ætti að koma í veg fyrir ofhleðslu. Margar BMS kerfi slökkva einnig á straumi áður en rafhlaðan er alveg tæmd til að lengja líftíma hennar. Þrátt fyrir þetta tæma margir ökumenn rafhlöður sínar aldrei alveg og nota einnig sérstök hleðslutæki til að stjórna hleðsluhraða og magni nákvæmt.

Flóknari rafhlöðustjórnunarkerfi munu einnig fylgjast með hitastigi pakkans og virkja rofa ef ofhitnun á sér stað.

C-hlutfall
Ef þú ert að rannsaka hleðslu rafhlöðu er líklegt að þú rekist á hugtakið C-hraði. C-hraði lýsir því hversu hratt rafhlaðan hleðst eða tæmist að fullu. Til dæmis þýðir C-hraði 1C að rafhlaðan hleðst á einni klukkustund, 2C þýðir fullhlaðin á 0,5 klukkustundum og 0,5C þýðir fullhlaðin á tveimur klukkustundum. Ef þú hleður 100 A·klst rafhlöðu að fullu með 100 A straumi, þá tekur það eina klukkustund og C-hraðinn væri 1C.

Rafhlöðulíftími
Dæmigerð litíum-jón rafhlaða endist í 300 til 500 hleðslu-/afhleðslulotur áður en hún minnkar í afkastagetu. Fyrir meðalrafknúinn vespu eru þetta 3000 til 10.000 mílur! Hafðu í huga að „minnkun í afkastagetu“ þýðir ekki „missa alla afkastagetu“ heldur merkjanlegt 10 til 20% lækkun sem mun halda áfram að versna.

Nútímaleg rafhlöðustjórnunarkerfi hjálpa til við að lengja líftíma rafhlöðunnar og þú ættir ekki að hafa of miklar áhyggjur af því að hún endist lengur.

Hins vegar, ef þú vilt lengja endingartíma rafhlöðunnar eins mikið og mögulegt er, þá eru nokkur atriði sem þú getur gert til að fara yfir 500 lotur. Þar á meðal eru:

Ekki geyma vespuna þína fullhlaðna eða með hleðslutækið í sambandi í langan tíma.
Geymið ekki rafmagnshlaupahjólið alveg tæmt. Li-ion rafhlöður brotna niður þegar þær fara niður fyrir 2,5 V. Flestir framleiðendur mæla með að geyma hlaupahjól með 50% hleðslu og fylla þau reglulega upp að þessu stigi til langtímageymslu.
Ekki nota rafhlöðu vespu við hitastig undir 0°C eða yfir 48°C.
Hleðdu vespuna þína á lægri C-hraða, sem þýðir að hlaða rafhlöðuna á lægri hraða miðað við hámarksafköst hennar til að varðveita/lengja endingu rafhlöðunnar. Hleðsla á C-hraða undir 1 er best. Sumar af flóknari eða hraðhleðslutækjunum leyfa þér að stjórna þessu.
Lærðu meira um hvernig á að hlaða rafmagnshlaupahjól.

Yfirlit

Helsta ályktunin hér er að misnota ekki rafhlöðuna og hún endist út líftíma vespunnar. Við heyrum frá alls kyns fólki um bilaða rafmagnsvespurnar sínar og það er sjaldan vandamál með rafhlöðuna!