Какой пробег электровелосипеда на одной зарядке

Рассчитывая батарею для своего электровелосипеда или перед покупкой готового комплекта возникает логичный вопрос – какой пробег она сможет обеспечить на одной полной зарядке. К написанию статьи побудили заоблачные характеристики от некоторых недобросовестных продавцов и рекламщиков электротранспорта.

Пробег электровелосипеда на одной зарядке
Как например здесь…

Иногда складывается впечатление, что пробег измерялся в условиях низкой гравитации и разряженной атмосферы.

Здесь я приведу конкретные примеры, какие результаты получились у меня с батареей, с измеренной фактической ёмкостью.

На таких малых удельных мощностях как в случае с электровелосипедом, пробег на одной зарядке будет зависеть от многих факторов. Постараюсь затронуть основные. Во всех замерах поездки были исключительно на ручке газа, без педалей.

Конфигурация электровелосипеда

Потребляемая мощность на километр пути зависит от типа применяемого двигателя. Для велосипедов до 250 Вт лучшим вариантом является редукторный мотор. (Именно мощность двигателя до 250 Вт это велосипед по ПДД. Всё, что выше – мопед и мотоцикл, для которых обязательны категории М и А соответственно.)

Дело в том, что мотор колесо прямого привода малой мощности не в состоянии выдать хороший крутящий момент со старта до набора скорости хотя-бы 10 – 15 км/ч. Энергия батареи в таком режиме больше тратится на нагрев обмоток а не на движение. Моторколёса с прямым приводом в ободе большого диаметра становятся актуальными на мощностях более 1 кВт. Но это уже не из категории велосипедов.

Редукция позволяет намного улучшить эту ситуацию. Обычно коэффициент редукции в редукторном моторколесе составляет около 4:1. Ротор сделает в 4 раза больше оборотов, чем колесо. Крутящий момент на колесе при этом возрастет также в 4 раза. Это позволяет двигателю увереннее стартонуть, быстрее разогнаться и выйти на нормальные обороты с высоким КПД.

То же самое и с кареточным мотором, редукция там тоже делает своё дело. Кареточный мотор также за счет цепной передачи позволит пользоваться штатным переключателем скоростей. Это ещё больше расширит возможность регулирования тяги на старте и на высокой скорости. Редукторное моторколесо в свою очередь проще в установке, дешевле, надежней и требует меньшее ТО.

Двигатели конечно это отдельная обширная тема. Но в случае с темой о пробеге они обязательно должны быть упомянуты.

Конфигурация моей “электрички”

  • двигатель редукторный в заднем колесе 250 Вт / 36 В. (В моём случае мотор работает в форсированном режиме)
  • контроллер самый обычный китайский 350 Вт / 18 А
  • батарея 11,5 А/ч (фактически), 48 В, (Запас энергии 552 Вт/ч)

Максимальная скорость по хорошей дороге, в безветренную погоду с полной массой повозки 90 кг – 35 км/ч .

В городских условиях, с периодическими остановками и средней скорости движения 25 км/ч пробег на полном заряде получается 35 км. Средний расход 15 Вт/ч на 1 км пути.

При поездках в полевых условиях по сухим грунтовым лесным дорогам с небольшими кочками пробег около 32,5 км. Средний расход 17 Вт/км.

Ёмкость и конфигурация батареи

Моя батарея собрана из литий-железо-фосфатных аккумуляторов LiitoKala 3,2 V 32700. Заявленный отдаваемый ток у таких ячеек до 33 А. Конфигурация 15S 2P. То есть при работе с моим контроллером она имеет неплохой запас по току. И работает абсолютно “не напрягаясь”.

Ёмкость собранной батареи измерялась с помощью ваттметра FT08 RC 150A. И составила 11,5 А/ч при разряде током 10А. Ваттметр достаточно точный, его хвалят в кругах авиамоделистов и его показаниям вполне можно доверять.

Если у Вас покупная батарея, то есть смысл замерить её реальную ёмкость. Она с высокой вероятностью не будет совпадать с маркировкой. Китайские батареи маркируются по упрощенному принципу. Например, если батарея собрана из элементов 18650 промаркированных как 3300 мА/ч, при конфигурации батареи 13S 4P, ёмкость на шильдике будет 4*3300=13200 мА/ч 48 В. Это может абсолютно не соответствовать фактически отдаваемой ёмкости при разряде на велосипеде. Во-первых изначально ёмкость элементов может быть меньше заявленной. Во-вторых, как правило паспортная ёмкость 3300 мА/ч получается при разряде током 0,5 С. При разряде бОльшим током ёмкость будет меньше (зависит от модели ячейки). Таким образом фактическая ёмкость при разряде на велосипеде может составить и 10 А/ч, вместо заявленных 13,2 А/ч. Расчетный пробег электровелосипеда на одной зарядке в таком случае конечно не будет совпадать с реальным. Даже в идеальных условиях поездки.

При выборе батареи или при выборе комплектующих для её сборки необходимо учитывать, что она не должна работать на пределе своих возможностей. Необходимо учитывать не только ёмкость, но и ток, который будет от неё потребляться. Например, если для конфигурации с мотором и контроллером как в моём случае, выбрать батарею из тех же банок, но по схеме 15S 1P. То пробег на одном заряде при тех же условиях будет не 35 км/2=17,5 км. Пробег будет не более 16 км.

Даже учитывая то, что банка способна отдавать ток 18 А, она отдаст в таком режиме не 5,75 А/ч, а около 5,5 А/ч. Дело в том, что она отдаёт уже ток 1,3С продолжительно при равномерном движении и 3,2С при разгоне.

В случае с конфигурацией 15S 2P потребляемый ток от одной банки 7,5А/2=3,75А (0,65С) при равномерном движении. И 18А/2=9А (1,56С) при разгоне.

Условия поездки и пробег электровелосипеда на одной зарядке

И опять же повторяясь о особенностях передвижения на малых удельных мощностях…

На затрачиваемую для передвижения мощность будут сильно влиять внешние факторы. Наличие ветра, качество дороги и даже температура окружающей среды.

На встречный ветер со скоростью уже 10 км/ч (достаточно ощутимый) такому мотору ехать заметно труднее. При скорости движения 20 км/ч средний расход по хорошей дороге составил 19 Вт/км. Зато попутный ветер даёт обратный эффект)

При поездке в безветренную погоду по ровному асфальту и лесной/полевой сухой грунтовке при прочих равных условиях – 15 и 17 Вт/км соответственно.

При температуре ниже нуля, литий железо фосфатная батарея выигрывает у литий ионной. Ёмкость у обоих получается заметно ниже. Заметно ощущается просадка напряжения, из-за увеличенного внутреннего сопротивления, особенно на старте. При температуре -15 оС моя LiFePO отдаёт уже не 11,5 А/ч, а 10 А/ч при разряде током 10А. При стартовом токе 18А и остатке заряда менее 30% BMSка её уже отключает из-за сильной просадки напряжения. На Li Ion при такой температуре ещё сложнее рассчитывать.

Стиль езды

Самый опасный враг дальнего пробега. Спросите у любого автомобилиста о расходе топлива в городе и на трассе. Расход отличается более чем в 1,5 раза. Еще больше разница у любителей быстро ускоряться и резко тормозить. С электротранспортом всё то же самое.

Присоединяйтесь к обсуждению!