Ответ: Время работы зависит от энергоемкости аккумулятора (Втч) и нагрузки на двигатель (Вт), причем теоретические и фактические значения могут значительно отличаться.
Основные формулы и определения
Энергия аккумулятора (Втч) = Напряжение (В) × Ампер-час (Ач)
Мощность нагрузки (Вт) = мощность, необходимая для стабильной работы двигателя или системы
Теоретическое время работы (часы) = Энергия аккумулятора ÷ Мощность нагрузки
Пример: Аккумулятор емкостью 432 Втч, питающий двигатель мощностью 350 Вт, обеспечивает теоретическое время работы = 432 ÷ 350 ≈ 1,23 часа (около 74 минут).
Однако это идеализированная оценка. В реальной эксплуатации необходимо учитывать различные потери и влияющие факторы.
Факторы реального мира и коррекция деградации
На фактическое время работы существенно влияют следующие факторы:
1. Колебания нагрузки и пиковая мощность: Частое использование высокой мощности или ускорение двигателя приводит к высокой нагрузке на батарею, что напрямую сокращает время работы.
2. Преобразование и внутренние потери сопротивления: Энергия неизбежно несет потери при передаче и преобразовании. Эти потери происходят в самой батарее, электронном блоке управления (ЭБУ), проводке и различных интерфейсах, что снижает общую эффективность и дальность действия.
3. Стратегии предотвращения глубокого разряда: Чтобы продлить срок службы батареи, системы обычно предотвращают ее полную разрядку до 0%. Например, многие устройства ограничивают полезную емкость примерно до 80%, то есть даже если батарея имеет номинальную емкость, ее реальная полезная мощность, соответственно, снижается.
4. Температура: Температура окружающей среды существенно влияет на производительность батареи. В холодных условиях химическая активность батареи снижается, что приводит к снижению производительности; высокие температуры, наоборот, ускоряют внутренние процессы деградации, что также сокращает дальность действия.
5. Деградация аккумулятора: По мере увеличения количества циклов заряда-разряда химические свойства аккумулятора постепенно ухудшаются, что приводит к постепенному снижению его максимальной емкости. Это основная причина, по которой срок службы батареи со временем сокращается.
Пример: Для батареи емкостью 432 Вт-ч, разряд которой ограничен 80%, а потеря эффективности 10%, полезная энергия составляет 432 × 0,8 × 0,9 = 311 Вт-ч. Для системы мощностью 350 Вт продолжительность работы составляет 311 ÷ 350 ≈ 0,89 часа (около 53 минут).
Оценки сценариев применения45
Легкая нагрузка или крейсерский режим (средняя мощность двигателя 150-250 Вт): Аккумулятор емкостью 432 Втч может обеспечить 2-3 часа работы
Равнинная местность + умеренная помощь педалями: достижимый запас хода 15-70 миль (24-112 км) в зависимости от емкости аккумулятора, уровня помощи, режима езды и местности
Большая нагрузка или частые подъемы: Диапазон может снизиться до 30%-60% от теоретических значений
Как выбрать аккумуляторы в соответствии с требованиями к дальности действия
1. Определите среднюю потребляемую мощность (Вт)
2. Установите целевую продолжительность поездки (часы)
3. Учет резервирования емкости и стратегии разгрузки (например, использование доступной емкости 70-85%)
4. Необходимая емкость батареи = (Мощность × Время) ÷ Коэффициент использования
Пример: Для системы со средней мощностью 300 Вт, целевой продолжительностью 2 часа и коэффициентом полезного использования 0,8:
Потребность = (300 × 2) ÷ 0,8 = 750 Вт-ч емкости аккумулятора.
