Namesto svinčenih akumulatorjev, li-ion baterija za električno kolo in skuter
Ali lahko svinčene akumulatorje električnega kolesa ali skuterja zamenjamo z litij-ionskimi?
Zamenjava svinčeno-kislinskih akumulatorjev z litij-ionskim akumulatorjem je pri številnih električnih kolesih in skuterjih mogoča. Takšna predelava lahko prinese bistveno manjšo težo, daljšo življenjsko dobo, hitrejše polnjenje in večji doseg.
Vendar zamenjava ni vedno neposredna. Pred predelavo je treba preveriti združljivost akumulatorja z električnim sistemom vozila, polnilnikom in krmilnikom motorja.
1. Daljša življenjska doba
Ena glavnih prednosti litij-ionskih akumulatorjev je njihova ciklična življenjska doba.
Običajni litij-ionski akumulatorji za električna kolesa lahko pri ustreznih pogojih uporabe dosegajo približno 500–1.000 polnih ekvivalentnih ciklov, kakovostnejše izvedbe tudi več.
LiFePO4 (LFP) akumulatorji pogosto omogočajo približno 2.000–6.000 ciklov ali več.
Pri svinčeno-kislinskih akumulatorjih je število ciklov močno odvisno od izvedbe in globine praznjenja. Akumulatorji, namenjeni ciklični uporabi, lahko dosegajo več sto ciklov, vendar jim pogosto globoko praznjenje bistveno skrajša življenjsko dobo.
Pomembno je, da ciklične življenjske dobe primerjamo pri enaki globini praznjenja in enakem kriteriju preostale kapacitete.
2. Bistveno manjša teža
Litij-ionski akumulatorji imajo višjo energijsko gostoto kot svinčeno-kislinski, zato so pri primerljivi količini shranjene energije praviloma precej lažji.
Na primer:
-
Sklop treh svinčeno-kislinskih akumulatorjev 12 V / 12 Ah ima nazivno napetost 36 V, kapaciteto 12 Ah in lahko tehta približno 10–13 kg.
-
Primerljiv litij-ionski akumulator lahko glede na uporabljene celice, ohišje in zaščitno elektroniko tehta približno 2,5–4 kg.
Dejanska teža je odvisna od konstrukcije in vrste litij-ionskih celic.
Manjša masa izboljša praktičnost pri prenašanju odstranljivega akumulatorja, lahko pa ugodno vpliva tudi na vozne lastnosti električnega kolesa ali skuterja.
3. Hitrejše polnjenje
Litij-ionski akumulatorji pogosto omogočajo hitrejše polnjenje kot primerljivi svinčeno-kislinski akumulatorji.
Čas polnjenja je odvisen predvsem od:
-
Kapacitete akumulatorja.
-
Največjega dovoljenega polnilnega toka.
-
Zmogljivosti polnilnika.
-
Začetnega stanja napolnjenosti.
-
Temperature akumulatorja.
Pri ustrezno zasnovanem sistemu je lahko polnjenje litij-ionskega akumulatorja občutno hitrejše, vendar ni mogoče določiti enotnega časa za vse izvedbe.
Za litij-ionski akumulator je treba uporabljati polnilnik z ustreznim polnilnim profilom.
Obstoječega polnilnika za svinčeno-kislinske akumulatorje praviloma ne smemo samodejno uporabiti tudi za litij-ionski akumulator.
4. Možnost večjega dosega
Zaradi višje energijske gostote je v prostor, ki so ga prej zasedali svinčeno-kislinski akumulatorji, pogosto mogoče namestiti litij-ionski akumulator z večjo količino shranjene energije.
To lahko pomeni daljši doseg z enim polnjenjem.
Vendar povečanje dosega ni samodejno enako odstotku povečanja kapacitete v Ah.
Za pravilno primerjavo moramo upoštevati energijo v vatnih urah (Wh), saj je ta odvisna tako od napetosti kot od kapacitete.
Na dejanski doseg vplivajo tudi način vožnje, teren, temperatura, masa voznika in učinkovitost pogonskega sistema.
5. Boljši izkoristek razpoložljive kapacitete
Pri svinčeno-kislinskih akumulatorjih se lahko razpoložljiva kapaciteta pri visokih praznilnih tokovih občutno zmanjša.
Litij-ionski akumulatorji imajo pri primerljivih obremenitvah pogosto manjši padec uporabne kapacitete.
Zato lahko v praksi zagotovijo več uporabne energije, tudi kadar je nazivna kapaciteta v Ah podobna.
Kljub temu je treba upoštevati dovoljene praznilne tokove in omejitve sistema BMS.
6. Nizko samopraznjenje in manj vzdrževanja
Litij-ionski akumulatorji imajo praviloma nizko samopraznjenje in ne potrebujejo dolivanja elektrolita.
Primerni so tudi za občasno uporabo, če jih pravilno skladiščimo.
Med daljšim mirovanjem je priporočljiva delna napolnjenost, pogosto približno 40–60 %, ter občasno preverjanje stanja.
Akumulatorja ni priporočljivo dlje časa puščati popolnoma izpraznjenega.
Ali lahko litij-ionski akumulator neposredno priključimo namesto svinčenega?
Ne vedno.
Pri predelavi je treba preveriti naslednje:
-
Nazivna napetost: novi akumulator mora biti združljiv z dovoljenim napetostnim območjem krmilnika in motorja.
-
Največji praznilni tok: akumulator in BMS morata zagotavljati dovolj visok tok za pogon, pospeševanje in vožnjo v klanec.
-
Polnilnik: uporabiti je treba ustrezen polnilnik za izbrano litij-ionsko tehnologijo in konfiguracijo celic.
-
Dimenzije in pritrditev: novi akumulator mora biti mehansko ustrezno nameščen in zaščiten.
-
Priključki in ožičenje: preveriti je treba polariteto, preseke kablov, konektorje in zaščito pred kratkim stikom.
-
Krmilnik in prikazovalnik: preveriti je treba meje izklopa zaradi nizke napetosti in pravilnost prikaza napolnjenosti.
Posebej pomembno je, da ne primerjamo samo nazivnih napetosti.
Na primer, običajen 36-voltni litij-ionski akumulator s konfiguracijo 10S ima pri polni napolnjenosti približno 42 V. Elektronika vozila mora takšno napetost dopuščati.
Zakaj je pomembna izbira ustreznega BMS?
Sistem BMS skrbi za nadzor in zaščito litij-ionskega akumulatorja.
Med drugim lahko preprečuje prekomerno polnjenje, pregloboko praznjenje in previsoke tokovne obremenitve ter nadzoruje temperaturo celic.
Pri izbiri BMS ni dovolj upoštevati samo nazivne moči motorja.
Preveriti je treba tudi največji tok krmilnika, kratkotrajne konične obremenitve, konfiguracijo celic in zahteve proizvajalca.
Neustrezno dimenzioniran BMS lahko med pospeševanjem ali vožnjo v klanec izključi napajanje.
Ali je predelava vedno smiselna?
Litij-ionski akumulatorji so praviloma dražji od svinčeno-kislinskih, vendar lahko zaradi manjše teže, večje uporabne energije in daljše življenjske dobe predstavljajo boljšo dolgoročno rešitev.
Predelava je posebej smiselna pri električnih kolesih in skuterjih, ki so sicer tehnično brezhibni, vendar imajo dotrajane ali pretežke svinčeno-kislinske akumulatorje.
Pri starejših vozilih pa je treba oceniti tudi stanje motorja, krmilnika, električne napeljave in razpoložljivost ustreznih nadomestnih delov.
Zamenjava svinčeno-kislinskih akumulatorjev z litij-ionskimi lahko bistveno zmanjša težo električnega kolesa ali skuterja, podaljša življenjsko dobo akumulatorja in poveča doseg. Za varno in zanesljivo delovanje pa mora biti novi akumulator pravilno dimenzioniran ter usklajen s polnilnikom, krmilnikom motorja in električno napeljavo vozila.