SÄHKÖSKOOTTERI - AKUN PIKAKURSSI
Akku on sähköskootterin sydän, jonka osuus on yleensä vähintään puolet laitteen arvosta ja joka määrittää koneen tärkeimmät suorituskykyparametrit, kuten kilometrimäärän yhdellä latauksella ja epäsuorasti tehon ja nopeuden. Tämä pikakurssi auttaa sinua ymmärtämään akkua ja sen teknisiä ominaisuuksia paremmin ja auttaa sinua valitsemaan sähköpotkulautan, jossa on sinulle sopiva akku. Täältä löydät hyödyllistä tietoa siitä, mistä akut koostuvat, mitä akkumoduulit ovat ja mitä ne sisältävät, mikä on akunhallintajärjestelmä (BMS), miten akkua säilytetään, ladataan ja huolletaan ja miten akun käyttöikää voidaan ylläpitää.
Sähköskootteri ja akku
Sähkö on sähköskootterin polttoaine, ja akku on kuin polttoainesäiliö. Akkuun varastoitua sähköä voidaan käyttää harjattomiin tasavirtamoottoreihin, valoihin, kontrollereihin ja muihin lisävarusteisiin, joilla skootteri on varustettu.
Useimmissa sähköskoottereissa käytetään litiumioniakkuja (Li-Ion). Litiumioniakkujen etuna ovat erinomaiset tekniset ominaisuudet eli erittäin hyvä energiatiheys ja pitkä käyttöikä.
Litiumioniakut koostuvat moduuleista ja akunhallintajärjestelmästä (BMS). Jälkimmäinen on suunniteltu säätelemään akun asianmukaista toimintaa. BMS-järjestelmä kontrolloi jatkuvasti akun käyttölämpötilaa, tasapainottaa moduulit ja kytkee lähdön pois päältä oikosulun tai muun vian sattuessa.
Suurempiin akkuihin mahtuu enemmän moduuleja, joten niiden sähkökapasiteetti on myös suurempi. Akkupaketin kapasiteetti mitataan wattitunteina (Wh). Valitettavasti sähköskootteri, jossa on suuremman kapasiteetin akku, on myös painavampi ja usein vaikeampi kuljettaa. Akku on yleisesti ottaen kallein sähkömopon sisältämä komponentti. Jos sähköskootterin akku on vaihdettava, on yleisesti arvioitava, että vaihto voi maksaa noin puolet sähköskootterin ostohinnasta.
Akkutyypit
Sähköskootteri on yleensä varustettu moduuleista koostuvalla akulla. Yleensä käytetään 18650-standardikokoisia moduuleja, tai yleiskielessä akkuja. Uudemmissa sähköskoottereissa on myös suurempia, 21700-moduuleja, joiden avulla voidaan rakentaa suurempikapasiteettisia akkupaketteja ilman, että tilaa menetetään. Moduuleja on saatavana eri kokoisina, ja kokoa kuvaavat numerot. Esimerkiksi 18650-moduulin koko on 18 mm x 65 mm. Jokainen akkupaketin 18650-moduuli on melko alitehoinen (verrattuna siihen, mitä sähköpotkulauta tarvitsee liikkua), joka tuottaa ~ 3,6V ja kapasiteetti on ~ 2,6Ah eli ~ 9,4Wh wattitunteina.
Täyteen ladatun moduulin jännite on noin 4,2 V (100 % ladattu) ja tyhjänä 3,0 V (0 %).
Tilaa osoitteessa
Litium-ionimoduuleilla on kokoonsa nähden erinomainen energiavarasto ja kapasiteetti. Niillä on myös pitkä käyttöikä, mikä on tärkeää, jotta sähkömopo säilyy ympäristöystävällisenä liikennevälineenä. Moduuli voidaan ladata useita kertoja ilman, että kapasiteetti heikkenee merkittävästi. Useimmissa tapauksissa nykyaikaisten Li-Ion-akkumoduulien käyttöiäksi määritellään 500 lataussykliä 0-100 %:sta, jonka jälkeen akkupaketti säilyttää 70 % alkuperäisestä kapasiteetistaan.
Litiumparistoissa käytetään erilaisia kemikaaleja:
- Litiummangaanioksidi (LiMn2O4)
- Litium-magnesium-nikkeli (LiNiMnCoO2)
- Litium-nikkeli-koboltti-alumiinioksidi (LiNiCoAlO2)
- Litium-nikkeli-kobolttioksidi (LiCoO2)
- Litiumkobolttioksidi (LiCoO2)
- Litium-rautafosfaatti (LiFePO4)
Jokaisella kemiallisella alkuaineella on omat erityispiirteensä.
Litium magnesium
Litiummagnesiumparistot ovat kemiallisilta ominaisuuksiltaan turvallisimpia. Litium-magnesiumakuilla varustetuissa sähköskoottereissa on suuri kapasiteetti ja ampeeriteho.
Magnesium vähentää moduulien sisäistä stressiä. Näin moduuleista virtaa enemmän virtaa, mikä pitää lämpötilan alhaisena. Tämä vähentää myös termolyysin todennäköisyyttä ja pienentää riskiä, että pyörätuoli päätyy tulipaloon.
Lyijyhappo
Lyijyakkuja käytetään pääasiassa suuremmissa ajoneuvoissa, kuten henkilöautoissa, varastokuorma-autoissa ja golfkärryissä. Lyijyakulla varustettu sähköskootteri on suunniteltu lyhyitä matkoja varten, ja se on yleensä tehoton ajoneuvo. Lyijyakkuja käytetään usein vanhemmissa sähköskoottereissa, joissa on harja- ja ketjuvaihteisto.
Lyijyakkujen etuna on, että ne ovat halpoja, mutta ne ovat tehottomia kapasiteetin suhteen ja painavat paljon. Litiumioniakkuihin verrattuna lyijyakkujen kapasiteetti on kymmenkertainen niiden painoon nähden.
Sähköskootteri ja akut
Akkupaketin rakentamiseen tarvitaan kymmeniä tai satoja 18650-moduuleja akkupaketin halutusta kapasiteetista riippuen. Moduulit kootaan sarjaan ja rinnakkain yhdeksi suureksi akkupaketiksi. Akkuun tulevaa ja sieltä lähtevää virtaa ohjataan akunhallintajärjestelmällä.
Sähköpotkulauta sisältää akun, johon moduulit on kytketty sarjaan siten, että moduulien jännitteet lasketaan yhteen. Näin voidaan rakentaa sähköpotkulauta, jonka nimellinen syöttöjännite on 36 V, 48 V, 52 V, 60 V tai enemmän.
Lähtövirran ja kapasitanssin lisäämiseksi sarjaan kytketyt moduulit kytketään puolestaan rinnakkain.
Yleinen suuntaus sähköskoottereiden maailmassa on tehdä mahdollisimman korkeajännitteinen akku, koska energiahäviöt ovat pienemmät korkeajännitteisessä sähköjärjestelmässä. Koska energiaa käytetään paremmin ja johdotuksessa ja moottorinohjaimessa on vähemmän häviöitä, saman matkan kulkemiseen tarvitaan vähemmän energiaa.
Akkupaketin käyttöjännite
Moduulit on suunniteltu toimimaan välillä 3,0 V (0 %) - 4,2 V (100 %). Esimerkiksi 36 V:n akut, joissa on 10 moduulin sarja, toimivat välillä 30 V (0 %) ja 42 V (100 %). BMS-järjestelmä valvoo akun oikeaa lataamista ja purkamista oikeisiin jännitteisiin. Joissakin sähköpotkulautoissa on myös jänniteilmaisin, joka näyttää akun jännitteen ja tekee lataustason seurannan erityisen helpoksi ja tarkaksi.
Pingelang
Jokainen sähköskootteri tai muu sähkölaite kärsii ilmiöstä, jota kutsutaan jännitehäviöksi. Sen suuruuteen vaikuttavat esimerkiksi akussa käytetyt kemialliset ainesosat, lämpötila, jännitetaso ja lisääntynyt virran tarve sekä niistä riippuva moduulin sisäinen vastus.
Kun virran tarve kasvaa, akun jännite laskee välittömästi. Tämän vuoksi akun kapasiteettia on vaikea määrittää kuormittamattomana tai tyhjäkäynnillä. Jännitteenilmaisimella varustettu sähköskootteri saattaa näyttää kiihdytettäessä paljon todellista pienempää akun jännitettä.
Kun virransyöttö katkeaa (sähköpotkulauta pysähtyy), akun jännite palaa normaaliksi.
Jännitys vähenee myös pitkillä matkoilla. Akun kemialliset alkuaineet tarvitsevat aikaa toipuakseen jännitteen laskun aiheuttamasta epätasaisuudesta. Jonkin ajan kuluttua jännite palautuu normaaliksi.
Kapasiteetti
Akun kapasiteetti mitataan wattitunteina (Wh). Tämä energian yksikkö on helppo ymmärtää. Esimerkiksi akku, jonka energiasisältö on 1Wh, kykenee antamaan 1W tehoa tunnin ajan sen eritelmässä määritellyissä olosuhteissa.
Suuremmalla kapasiteetilla varustetut akut voivat tuottaa enemmän virtaa tunnissa. Suuren kapasiteetin skoottereilla voi kulkea pidempiä matkoja yhdellä latauksella. Kapasiteetiltaan pienemmällä skootterilla voi ajaa noin 15 km 25 km/h. Kapasiteetiltaan suuremmalla skootterilla voi ajaa noin 15 km 25 km/h. On syytä huomata, että paljon riippuu kuljettajan painosta ja monista muista tekijöistä, kuten vastatuulesta, nousuista ja laskuista sekä rengaspaineesta. Jotkin sähköskootterit kykenevät tuottamaan tuhansia wattitunteja energiaa, ja ne voivat kulkea yli 100 km yhdellä latauksella.
Akun valmistajat
Maailmanlaajuisilla markkinoilla on suhteellisen vähän akkumoduulivalmistajia. Tunnetut nimet, kuten LG, Samsung, Panasonic ja Sanyo, tuottavat korkealaatuisia moduuleja. Laadukkaimmilla moduuleilla varustetuissa sähköpotkulaudoissa on pidempi käyttöikä ja vähemmän valmistusvirheitä. Laadukkaiden tuotemerkkien moduulit ovat myös turvallisia, sillä niissä on sisäänrakennettu oikosulkusuojaus ja litiumionien tuuletus/palontorjunta järjestelmän ylikuumentuessa. Esimerkkejä LG:n moduuleja käyttävistä sähköskoottereista ovat .
Edullisempi sähköskootteri on halvempi juuri siksi, että muiden halvempien komponenttien lisäksi siinä käytetään myös halvempia moduuleja, joiden laatu vaihtelee.
Yleensä tunnetuimmilla tuottajilla on myös parempi laadunvalvonta kuin muilla tuottajilla. Siksi on todennäköisempää, että skootteri toimii pitkään ilman ongelmia.
Muita tunnettuja valmistajia ovat Xiaomi ja Segway. Xiaomin ja Segwayn valmistamat sähköskootterit ovat viime vuosina osoittaneet yleisesti ottaen hyvää laatua ja löytäneet paikkansa markkinoilla.
Akun hallintajärjestelmä (BMS)
Erinomaisesta suorituskyvystään huolimatta litiumioni 18650 -moduulit eivät anna anteeksi niin paljon kuin jotkin muut teknologiat. Väärin käytettynä on olemassa vaara, että akku ylilatautuu ja pettää, ja huonolaatuisemmat moduulit saattavat syttyä. Jos akku syttyy palamaan, skootteri on lähes aina purettava kokonaan, ja ympäröivä ympäristö voi vahingoittua. Tämä on myös yksi syy siihen, miksi akuissa käytetään akunhallintajärjestelmiä.
Akunhallintajärjestelmä valvoo akun jännitettä ja hallitsee akun latausta ja purkausta. Ylilataus voi lyhentää akun käyttöikää tai jopa aiheuttaa akun ylikuumenemisen. Akun hallintajärjestelmä auttaa myös estämään ylilatauksen. Monet akunhallintajärjestelmät lopettavat latauksen ennen kuin akku on ladattu täyteen. Akunhallintajärjestelmästä huolimatta skootteri kannattaa silti ladata ennen kuin akku tyhjenee kokonaan.
Kehittyneemmät akunhallintajärjestelmät valvovat jännitteen lisäksi myös akun lämpötilaa ja katkaisevat virtapiirin, jos moduulit ylikuumenevat.
C-luokitus
Kun teet kotitehtäviä, saatat törmätä termiin C-luokitus. C-luokitus kertoo, kuinka nopeasti moduuli voidaan ladata täyteen.
1C tarkoittaa, että moduulin täyteen lataaminen kestää tunnin, kun taas 2C tarkoittaa, että täyteen lataaminen kestää puoli tuntia.
Esimerkiksi 100Ah:n akun lataaminen 1C-luokituksella kestää tunnin 100A:n laturilla.
Akun kesto
Akun kapasiteetti laskee keskimäärin 300-500 lataussyklin jälkeen. Tähän mennessä sähköpotkulauta on yleensä ajanut 10 000-25 000 kilometriä!
On syytä muistaa, että akun kapasiteetin väheneminen ei tarkoita, että akku lakkaa toimimasta, mutta ajomatkan muutos yhdellä latauksella on huomattava.
Nykyaikaiset akunhallintajärjestelmät auttavat suojaamaan akkupaketin käyttöikää. On kuitenkin olemassa muutamia hyviä käytäntöjä, joita kannattaa noudattaa, jotta akku kestäisi pidempään:
- Pitkäaikaista varastointia varten sähkömopot olisi ladattava 60-80 prosenttiin.
- Kun skootteri on ladattu täyteen, se on hyvä irrottaa sähköverkosta.
- Sähköskoottereita ei saa jättää seisomaan tyhjän akun kanssa. Moduulien välinen jännite voi laskea alle normaalin rajan, ja saatat huomata kauden alusta lähtien, että skootteri ei enää liiku.
- Sähköpotkulautaa ei saa käyttää paikoissa, joissa lämpötila on alle 0 °C tai yli 45 °C.
LOPUKSI
Sähköskootteri, jossa on laadukkaita moduuleja akussa, on kestävämpi ja valmistusvirheiden todennäköisyys on pienempi. Skootteria ja sen akkua ei ole suunniteltu seisomaan pitkiä aikoja ilman latausta. Akun oikea varaustaso on kontrolloitava ennen seisomista, ja se on ladattava aika ajoin tarpeen mukaan. Viitteet: Electric Scooter Guide