Batéria
Aký typ batérie zvoliť pre svoj elektrobicykel ?
Batéria je najdrahšou časťou elektrobicykla, ve veľmi veľkej miere ovplyvňuje jeho výkon, životnosť a hlavne dojazd. Vplýva na jeho hmotnosť, ťažisko a v neposlednom rade aj dizajn. Preto je dôležité poznať výhody a nevýhody rôznych typov a označení batérií.
Čo znamenajú jednotlivé parametre batérie ?
Napätie batérie: Elektrobicykle používajú najčastejšie batérie s napätím 36V, ojedinele sa pri lacnejších modeloch stretnete aj s 24V a pri výkonnejších so 48V napätím.
Kapacita batérie a dojazd elektrobicykla: Dôležitým parametrom batérie je jej kapacita, na trhu sú dostupné od 5 do 16 Ah (ampérhodín). O celkovej energii uchovanej v batérii (a teda aj o dojazde elektrobicykla) však hovorí kapacita udávaná vo watthodinách (Wh). Je daná súčinom napätia (vo V) a kapacity(v Ah). Napr. 36V/10Ah batéria má kapacitu 360Wh. Z toho vyplýva jeden praktický poznatok: elektrobicykel s 36V batériou a kapacitou 7Ah má približne rovnaký dojazd ako bicykel s 24V batériou a kapacitou 10Ah !
Od kapacity v značnej miere závisí dojazd elektrobicykla. Dojazd je však veľmi neobjektívny a vyslovene orientačný parameter, vplýva na neho okrem kapacity batérie totiž mnoho vonkajších podmienok: typ terénu, bicykla, pneumatík, motora, ďalej spôsob jazdy, protivietor, hmotnosť jazdca, odpor vzduchu apod. Navyše sa u predajcov udáva dojazd v tzv. PAS režime, teda jazdec pedáluje a motor mu pritom asistuje. Na celkovej energii spotrebovanej pri jazde sa podieľa jazdec aj elektropohon. A práve tu je problém pri stanovení dojazdu, keďže nevieme aký podiel má na celkovej energii vlastné pedálovanie cyklistu. Niektorí predajcovia zneužívajú túto neobjektivitu, a tak sa často stretávame s elektrobicyklami, ktorým uvádzajú doajzd 70km s batériou 24V / 10Ah, dokonca sa môžeme stretnúť aj s údajmi nad 100km. Pri štandardných podmienkach je s batériou 36V/10Ah možné dosiahnuť dojazd cca 40 až 70km. Za štandardné podmienky považujme jazdu 70kg cyklistu po rovine v bezvetrí, rovnomernú cestovnú rýchlosť 15-20km/h bez rozbiehaní a brzdení, stredný stupeň asistencie motora, sila šľapania rovnaká ako na bežnom bicykli bez elektropohonu, ďalej cestné plášte nahustené na tlak 2,5-3 barov a 250W výkon motora. Je teda reálne, že 90kg jazdec so slabšou kondíciou na horskom bicykli s podhustenými terénnymi pneumatikami dosiahne v mestskej premávke, kde sú časté zastávky dojazd len 20km.
Počet nabíjacích cyklov: Vráťme sa však späť k batériám. Z pohľadu životnosti batérií je dôležitý parameter počet nabíjacích cyklov. Ide o parameter udávajúci ako rýchlo klesá využiteľná kapacita batérie s narastajúcim počtom nabití batérie, konkrétne za koľko nabíjacích cyklov klesne kapacita batérie na 70% pôvodnej kapacity novej batérie. Postupný pokles kapacity je prirodzenou vlastnosťou všetkých chemických článkov, mnoho ľudí si to mýli s 2-ročnou zárukou na články a mylne prepodkladajú, že batéria musí mať kapacitu udávanú výrobcom aspoň po dobu 2 rokov. Garanciu je teda možné dať iba na výrobcom danú rýchlosť klesania kapacity (počet cyklov pri poklese na 70% kapacity), aj to len pri dodržaní prevádzkových podmienok daných výrobcom: maximálneho vybíjacieho a nabíjacieho prúdu, prevádzkovej teploty či pravidelného nabíjania počas skladovania, apod. Na trhu sú dostupné batérie od 50cyklov (olovené), štandardom pri lítium-iónových je 400 až 800 cyklov, ich najnovšie verzie majú až 3000 nabíjacích cyklov. Pri jazde v teréne a častom používaní maximálneho výkonu motora rátajte so skrátenou životnosťou batérie. Ešte poznamenávame, že časová životnosť batérie je zvyčajne 3-5 rokov bez ohľadu na to či je použivaná alebo nie.
Delenie batérií podľa chemického zloženia:
Najväčší vplyv na úžitkové vlastnosti batérie má ich chemické zloženie. Najpoužívanejšie sú olovené a lítium-iónové batérie:
Olovené batérie - používajú sa v najlacnejších modeloch elektrobicyklov. Na trhu sú dostupné väčšinou len s napätím 12V, takže na 36V ich treba spojiť až tri, čím ich výsledná hmotnosť narastie na 15 až 20kg a potrebné sú aj prepojovacie káble a vak na batériu. Majú malý počet vybíjacích cyklov (50 až 150), majú pamäťový efekt (sú menej odolné voči hlbokému vybitiu), ich kapacita značne závisí od teploty. Sú veľmi škodlivé pre životné prostredie. Ich výhodou je nízka cena (36V/10Ah=cca 100€ vrátane nabíjačky), nie sú náchylné k výbuchu/vznieteniu. Batérie na báze olova tiež prešli určitou evolúciou, na trhu sa môžeme stretnúť s nasledovnými verziami: najstaršie Pb aku (pravidelne treba kontrolovať hladinu elektrolytu), SLA aku (prvé bezúdržbové akumulátory s kvapalným elektrolytom), AGM/Silikónový aku (Absorbent Glass Mat, elektrolyt je vsiaknutý v sklenej vate).
Lítium-Iónové batérie - sú najmodernejšie batérie a postupne z trhu vytláčajú staršie olovené batérie. Uplatnili sa najmä vďaka malým rozmerom a približne štvrtinovej hmotnosti oproti oloveným batériám. Elektrický prúd vzniká tokom iónov lítia, odkiaľ pochádza aj názov. Majú vysoký počet vybíjacích cyklov (500 až 3000) a široký rozsah prevádzkových teplôt (-20 až +60°C). Sú veľmi citlivé na prevádzkové podmienky, preto sú zvyčajne vybavené ochrannými obvodmi BMS ( Battery Management System - ochrana proti skratu, nadmernému vybitiu či nabitiu). Sú šetrné k životnému prostrediu. Ich výraznou nevýhodou je vysoká kúpna cena (36V/10Ah=cca 300€ vrátane BMS obvodov a nabíjačky), avšak pri zvážení niekoľkonásobne váčšieho počtu nabíjacích cyklov sa stáva ich prevádzka dlhodobo lacnejšou ako pri olovených batériách. Lítium-iónové batérie delíme podľa materiálu katódy (lítium + nejaký kov), prípadne podľa elektrolytu (tekutý alebo polymérový). Stretávame sa najčastejšie s týmito verziami:
- Lítium-polymérové (LiPol): cca 400 cyklov, nízka cena a malá hmotnosť (36V/10Ah = cca 280€ a 2kg), články môžu mať netradičný tvar
- Lítium-Mangánové (LiMn2O4): cca 500 cyklov, stredne vysoká cena aj hmotnosť (36V/10Ah = cca 300€ a 5kg),sú veľmi obľúbené v strednej triede
- Lítium-Nikel-Mangánové (LiNiCoMn2O4): cca 500 cyklov, stredná cena, nízka hmotnosť (36V/10Ah = cca 300€ a 3kg), od roku 2012 sú najpopulárnejšie
- Lítium-železo-fosfátové (LiFePO4): 1200 až 2000 cyklov, vysoká cena a veľká hmotnosť (36V/10Ah = cca 370€ a 6kg), vysoké vybíjacie prúdy až 10C. Zvyčajne sa používajú v elektrických automobiloch.
Viac o konštrukcii, chemického zloženia, údržbe a princípe fungovania batérií nájdete na stránke Battery university.
Tvar batérie a jej umiestnenie na bicykli:
Okrem elektrických a chemických parametrov je dôležitý tvar batérie a možnosť jeho umiestnenia resp. pripevnenia na bicykel. Spočiatku sa hranaté batérie tvaru kvádra umiestňovali do vakov na zadnom nosiči, neskôr sa umiestňovali zvisle pod sedlo či vodorovne na zadný nosič, dnes sa stávajú čoraz populárnejšími ľahké a nenápadné "tube" batérie v tvare fľašky na pitivo. Niektorí výrobcovia používajú upravené rámy bicyklov s miestom pre uloženie batérie priamo do rámu. Netradičný spôsob umiestnenia batérie je v ruksaku na chrbte cyklistu.
