Baterie pro elektrické skútry
Baterie je „palivová nádrž“ vaší elektrické koloběžky. Ukládá energii, kterou spotřebovává stejnosměrný motor, světla, regulátor a další příslušenství.

Většina elektrických koloběžek má nějaký typ lithium-iontové baterie kvůli jejich vynikající energetické hustotě a dlouhé životnosti. Mnoho elektrických koloběžek pro děti a dalších levných modelů obsahuje olověné baterie. Baterie v koloběžce se skládá z jednotlivých článků a elektroniky zvané systém správy baterie, který zajišťuje její bezpečný provoz.
Větší baterie mají větší kapacitu, měřenou ve wattech, a umožňují elektrické koloběžce ujet na delší vzdálenost. Zároveň však zvětšují velikost a hmotnost koloběžky, což ji činí méně přenosnou. Baterie jsou navíc jednou z nejdražších součástí koloběžky a celkové náklady se odpovídajícím způsobem zvyšují.

Typy baterií
Baterie pro elektrické koloběžky se skládají z mnoha jednotlivých článků. Konkrétně se jedná o články typu 18650, což je velikostní klasifikace pro lithium-iontové (Li-Ion) baterie s válcovými rozměry 18 mm x 65 mm.

Každý článek 18650 v bateriovém bloku je poměrně nevýrazný – generuje elektrický potenciál ~3,6 voltu (nominální) a má kapacitu přibližně 2,6 ampérhodin (2,6 Ah) neboli asi 9,4 watthodin (9,4 Wh).

Články baterie jsou napájeny od 3,0 voltů (0% nabití) do 4,2 voltů (100% nabití).

Lithium-iontová baterie
Lithium-iontové baterie mají vynikající energetickou hustotu, což je množství uložené energie vzhledem k jejich fyzické hmotnosti. Mají také vynikající životnost, což znamená, že je lze mnohokrát vybíjet a dobíjet nebo „cyklovat“ a stále si zachovávají svou úložnou kapacitu.

Lithium-iontové baterie se ve skutečnosti vztahují k mnoha chemickým složení baterií, které zahrnují lithium-iontové baterie. Zde je krátký seznam níže:

Oxid lithium-manganu (LiMn2O4); také známý jako: IMR, LMO, Li-mangan
Lithium-mangan-nikl (LiNiMnCoO2); také známý jako INR, NMC
Oxid lithium-nikl-kobalt-hlinitý (LiNiCoAlO2); také známý jako NCA, Li-hliník
Oxid lithium-nikl-kobaltu (LiCoO2); také známý jako NCO
Oxid lithium-kobalt (LiCoO2); také známý jako ICR, LCO, Li-kobalt
Lithium-železitý fosforečnan (LiFePO4); také známý jako IFR, LFP, Li-fosfát
Každé z těchto chemických složení baterií představuje kompromis mezi bezpečností, životností, kapacitou a proudovým výstupem.

Lithium-mangan (INR, NMC)
Naštěstí mnoho kvalitních elektrických koloběžek používá bateriové složení INR – jedno z nejbezpečnějších. Toto složení baterie poskytuje vysokou kapacitu a výstupní proud. Přítomnost manganu snižuje vnitřní odpor baterie, což umožňuje vysoký výstupní proud při zachování nízkých teplot. V důsledku toho se snižuje riziko tepelného úniku a požáru.

Mezi elektrické koloběžky s chemií INR patří modely WePed GT 50e a Dualtron.

Olověné
Olověné baterie jsou velmi stará chemie baterií, která se běžně vyskytuje v automobilech a některých větších elektrických vozidlech, jako jsou golfové vozíky. Nacházejí se také v některých elektrických koloběžkách; zejména v levných dětských koloběžkách od společností jako Razor.

Olověné baterie mají výhodu v tom, že jsou levné, ale trpí velmi nízkou hustotou energie, což znamená, že váží hodně v porovnání s množstvím energie, které ukládají. Pro srovnání, lithium-iontové baterie mají přibližně 10krát vyšší hustotu energie než olověné baterie.

Bateriové bloky
Pro sestavení bateriového bloku s kapacitou stovek nebo tisíců watthodin se mnoho jednotlivých lithium-iontových článků 18650 sestaví dohromady do cihlovité struktury. Cihlovitý bateriový blok je monitorován a regulován elektronickým obvodem zvaným systém správy baterie (BMS), který řídí tok elektřiny do a z baterie.
Jednotlivé články v baterii jsou zapojeny sériově (konce k sobě), což sčítá jejich napětí. Takto je možné mít koloběžky s bateriemi na 36 V, 48 V, 52 V, 60 V nebo i většími.

Tyto jednotlivé vlákna (mnoho baterií zapojených v sérii) jsou pak zapojeny paralelně, aby se zvýšil výstupní proud.

Úpravou počtu článků zapojených sériově a paralelně mohou výrobci elektrických skútrů zvýšit výstupní napětí nebo maximální proud a kapacitu v ampérhodinách.

Změna konfigurace baterie nezvýší celkovou uloženou energii, ale efektivně umožní baterii nabídnout delší dojezd a nižší napětí a naopak.

Napětí a zbývající %
Každý článek v baterii je obvykle napájen od 3,0 voltů (0% nabití) až do 4,2 voltů (100% nabití).

To znamená, že 36V akumulátor (s 10 bateriemi zapojenými v sérii) je napájen od 30 V (0% nabití) do 42 V (100% nabití). V našem grafu napětí baterií si můžete prohlédnout, jak procento zbývajícího nabití odpovídá napětí baterie (některé koloběžky to zobrazují přímo) pro každý typ baterie.

Pokles napětí
Každá baterie trpí jevem zvaným pokles napětí.

Pokles napětí je způsoben několika vlivy, včetně chemického složení lithium-iontů, teploty a elektrického odporu. Vždy má za následek nelineární chování napětí baterie.

Jakmile je na baterii aplikována zátěž, napětí okamžitě klesne. Tento efekt může vést k nesprávnému odhadu kapacity baterie. Pokud byste přímo odečítali napětí baterie, mysleli byste si, že jste okamžitě ztratili 10 % kapacity nebo i více.

Jakmile je zátěž odstraněna, napětí baterie se vrátí na svou skutečnou úroveň.

K poklesu napětí dochází také při dlouhém vybíjení baterie (například během dlouhé jízdy). Lithiové složení v baterii potřebuje nějakou dobu, než dožene rychlost vybíjení. To může vést k ještě rychlejšímu poklesu napětí baterie na konci dlouhé jízdy.

Pokud se baterie nechá v klidu, vrátí se na svou skutečnou a přesnou úroveň napětí.

Jmenovité kapacity
Kapacita baterie elektrické koloběžky se udává ve watthodinách (zkráceně Wh), což je míra energie. Tato jednotka je poměrně snadno pochopitelná. Například baterie s kapacitou 1 Wh uchovává dostatek energie k napájení jednoho wattu po dobu jedné hodiny.

Vyšší energetická kapacita znamená vyšší kapacitu baterie ve watthodinách, což se promítá do delšího dojezdu elektrické koloběžky při dané velikosti motoru. Průměrná koloběžka bude mít kapacitu kolem 250 Wh a bude schopna ujet asi 16 km průměrnou rychlostí 24 km za hodinu. Extrémně výkonné koloběžky mohou mít kapacitu dosahující tisíců watthodin a dojezd až 96 km.

Značky baterií
Jednotlivé lithium-iontové články v bateriích pro elektrické koloběžky vyrábí jen hrstka mezinárodně známých společností. Nejkvalitnější články vyrábějí LG, Samsung, Panasonic a Sanyo. Tyto typy článků se obvykle nacházejí pouze v bateriích skútrů vyšší třídy.

Většina levných a dojíždějících elektrických koloběžek má baterie vyrobené z generických článků čínské výroby, jejichž kvalita se značně liší.

Rozdíl mezi skútry se značkovými články a generickými čínskými skútry spočívá ve větší záruce kontroly kvality u zavedených značek. Pokud to není v rámci vašeho rozpočtu, ujistěte se, že kupujete skútr od renomovaného výrobce, který používá kvalitní díly a má zavedena dobrá opatření kontroly kvality (QC).

Mezi příklady společností, které pravděpodobně dodržují dobrou kontrolu kvality, patří Xiaomi a Segway.

Systém správy baterií
Přestože lithium-iontové články 18650 mají úžasné výhody, jsou méně tolerantní než jiné technologie baterií a při nesprávném použití mohou explodovat. Z tohoto důvodu se téměř vždy montují do bateriových bloků, které mají systém správy baterie.

Systém správy baterií (BMS) je elektronická součástka, která monitoruje bateriový blok a řídí nabíjení a vybíjení. Lithium-iontové baterie jsou navrženy pro provoz v rozmezí přibližně 2,5 až 4,0 V. Přebíjení nebo úplné vybití může zkrátit životnost baterie nebo vyvolat nebezpečné tepelné úniky. BMS by měl zabránit přebíjení. Mnoho BMS také vypíná napájení před úplným vybitím baterie, aby prodloužila její životnost. Navzdory tomu mnoho jezdců stále pečuje o své baterie tím, že je nikdy zcela nevybijí, a také používá speciální nabíječky k přesné regulaci rychlosti a množství nabíjení.

Sofistikovanější systémy správy baterií budou také monitorovat teplotu baterie a v případě přehřátí spustí vypnutí.

Bedna
Pokud zkoumáte nabíjení baterií, pravděpodobně se setkáte s pojmem C-rate. C-rate popisuje, jak rychle se baterie plně nabíjí nebo vybíjí. Například C-rate 1C znamená, že se baterie nabije za jednu hodinu, 2C by znamenalo plné nabití za 0,5 hodiny a 0,5C by znamenalo plné nabití za dvě hodiny. Pokud byste plně nabili baterii s kapacitou 100 Ah proudem 100 A, trvalo by to jednu hodinu a C-rate by byl 1C.

Výdrž baterie
Typická lithium-iontová baterie zvládne 300 až 500 cyklů nabití/vybití, než se její kapacita sníží. Pro průměrný elektrický skútr je to 3 000 až 10 000 mil! Mějte na paměti, že „snížení kapacity“ neznamená „ztráta veškeré kapacity“, ale znatelný pokles o 10 až 20 %, který se bude dále zhoršovat.

Moderní systémy správy baterií pomáhají prodloužit životnost baterie a neměli byste se příliš starat o její údržbu.

Pokud však chcete co nejvíce prodloužit životnost baterie, existuje několik věcí, které můžete udělat, abyste překročili 500 cyklů. Patří mezi ně:

Neskladujte koloběžku plně nabitou nebo s nabíječkou zapojenou do zásuvky po delší dobu.
Neskladujte elektrickou koloběžku zcela vybitou. Lithium-iontové baterie se vybíjejí, když jejich napětí klesne pod 2,5 V. Většina výrobců doporučuje skladovat koloběžky nabité na 50 % a pro velmi dlouhodobé skladování je pravidelně dobíjet na tuto úroveň.
Nepoužívejte baterii skútru při teplotách pod 0 °C nebo nad 43 °C.
Nabíjejte skútr nižším proudovým proudem (C-rate), což znamená, že baterii nabíjíte nižším proudem vzhledem k její maximální kapacitě, abyste zachovali/prodloužili její životnost. Optimální je nabíjení s proudovým proudem pod 1. Některé sofistikovanější nebo vysokorychlostní nabíječky vám to umožňují regulovat.
Zjistěte více o tom, jak nabíjet elektrickou koloběžku.

Shrnutí

Hlavním ponaučením je, že baterii nezneužívejte, a vydrží vám po celou dobu životnosti koloběžky. Slyšíme od nejrůznějších lidí o jejich rozbitých elektrických koloběžkách a jen zřídka se jedná o problém s baterií!