電動スクーターのバッテリー
バッテリーは電動スクーターの「燃料タンク」です。DC モーター、ライト、コントローラー、その他のアクセサリーによって消費されるエネルギーを蓄えます。

ほとんどの電動スクーターには、エネルギー密度と寿命が優れているため、何らかのタイプのリチウムイオンベースのバッテリーパックが搭載されています。子供用電動スクーターやその他の安価なモデルの多くには鉛酸バッテリーが含まれています。スクーターのバッテリー パックは、安全な動作を維持するための個々のセルとバッテリー管理システムと呼ばれる電子機器で構成されています。
バッテリーパックが大きいほど、ワット時で測定した容量が大きくなり、電動スクーターはより遠くまで走行できるようになります。ただし、スクーターのサイズと重量も増加し、持ち運びが困難になります。さらに、バッテリーはスクーターの最も高価なコンポーネントの 1 つであり、それに応じて全体のコストも増加します。

電池の種類
E スクーターのバッテリー パックは、多数の個別のバッテリー セルで構成されています。より具体的には、これらは、18 mm x 65 mm の円筒寸法を持つリチウム イオン (Li-Ion) バッテリーのサイズ分類である 18650 セルで構成されています。

バッテリーパック内の各 18650 セルは、それほど印象的ではありません。生成する電位は約 3.6 ボルト (公称) で、容量は約 2.6 アンペア時 (2.6 A・h) または約 9.4 ワット時 (9.4 Wh) です。

バッテリーセルは、3.0 ボルト (0% 充電) から最大 4.2 ボルト (100% 充電) で動作します。

リチウムイオン
リチウムイオン電池は、物理重量あたりに蓄えられるエネルギー量であるエネルギー密度に優れています。また、寿命にも優れているため、何度も放電と再充電、または「サイクル」を行っても、記憶容量を維持できます。

リチウムイオンとは、実際には、リチウムイオンを含む多くの電池の化学反応を指します。以下に短いリストを示します。

リチウムマンガン酸化物 (LiMn2O4);別名: IMR、LMO、リチウムマンガン
リチウムマンガンニッケル (LiNiMnCoO2);別名INR、NMC
リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物 (LiNiCoAlO2);別名NCA、リチウムアルミニウム
リチウムニッケルコバルト酸化物 (LiCoO2);別名下士官
コバルト酸リチウム (LiCoO2);別名ICR、LCO、リチウムコバルト
リン酸鉄リチウム（LiFePO4）;別名 IFR、LFP、リン酸リチウム
これらのバッテリーの化学的性質はそれぞれ、安全性、寿命、容量、電流出力の間のトレードオフを表します。

リチウムマンガン (INR、NMC)
幸いなことに、多くの高品質電動スクーターは、最も安全な化学物質の 1 つである INR バッテリー化学物質を使用しています。このバッテリーは高容量と高出力電流を提供します。マンガンの存在によりバッテリーの内部抵抗が低下し、低温を維持しながら大電流出力が可能になります。その結果、熱暴走や火災の可能性が減少します。

INR 化学を備えた一部の電動スクーターには、WePed GT 50e モデルや Dualtron モデルなどがあります。

鉛酸
鉛酸は非常に古いバッテリーの化学物質で、自動車やゴルフ カートなどの一部の大型電気自動車で一般的に使用されています。一部の電動スクーターにも搭載されています。最も注目に値するのは、Razor などの企業が提供する安価な子供用スクーターです。

鉛蓄電池は安価であるという利点がありますが、エネルギー密度が非常に低いという欠点があり、蓄えられるエネルギー量に比べて重量が重くなります。比較すると、リチウムイオン電池は鉛蓄電池に比べて約 10 倍のエネルギー密度を持っています。

バッテリーパック
数百または数千ワット時の容量を持つバッテリーパックを構築するには、多数の個別の 18650 リチウムイオンセルがレンガのような構造に組み立てられます。レンガ状のバッテリー パックは、バッテリーへの電気の流れとバッテリーからの電気の流れを制御するバッテリー管理システム (BMS) と呼ばれる電子回路によって監視および制御されます。
バッテリーパック内の個々のセルは直列に (端から端まで) 接続されており、それらの電圧が合計されます。このようにして、36 V、48 V、52 V、60 V、またはさらに大きなバッテリー パックを搭載したスクーターを搭載できるようになります。

これらの個々のストランド (直列に接続された多数のバッテリー) は、出力電流を増加させるために並列に接続されます。

直列および並列のセルの数を調整することで、電動スクーターのメーカーは出力電圧や最大電流、アンペア時容量を増やすことができます。

バッテリー構成を変更しても、蓄えられる総エネルギーは増加しませんが、バッテリーの航続距離を延長し、電圧を下げることが効果的に可能になり、その逆も同様です。

電圧と残量%
バッテリーパック内の各セルは通常、3.0 ボルト (0% 充電) から 4.2 ボルト (100% 充電) まで動作します。

これは、36 V バッテリ パック (10 個のバッテリを直列に接続したもの) が 30 V (0% 充電) から最大 42 V (100% 充電) で動作することを意味します。バッテリー電圧チャートでは、あらゆるタイプのバッテリーについて、残り % がバッテリー電圧とどのように対応しているかを確認できます (一部のスクーターではこれが直接表示されます)。

電圧低下
どのバッテリーにも電圧低下と呼ばれる現象が発生します。

電圧低下は、リチウムイオンの化学的性質、温度、電気抵抗などのいくつかの影響によって引き起こされます。その結果、常にバッテリー電圧の非線形動作が発生します。

バッテリーに負荷がかかると瞬時に電圧が低下します。この影響により、バッテリ容量が誤って見積もられる可能性があります。バッテリー電圧を直接読み取っていた場合、瞬時に容量の 10% 以上が失われたと思われるでしょう。

負荷が取り除かれると、バッテリー電圧は本来のレベルに戻ります。

電圧低下は、バッテリーの長時間放電中（長距離走行中など）にも発生します。バッテリー内のリチウムの化学反応が放電速度に追いつくまでには時間がかかります。その結果、ロングライドの最後にはバッテリー電圧がさらに急速に低下する可能性があります。

バッテリーを休ませると、真の正確な電圧レベルに戻ります。

定格容量
E スクーターのバッテリー容量は、エネルギーの尺度であるワット時 (略称 Wh) の単位で評価されます。この単元は非常に分かりやすいです。たとえば、定格 1 Wh のバッテリーは、1 ワットの電力を 1 時間供給するのに十分なエネルギーを蓄えます。

エネルギー容量が大きいほど、バッテリーのワット時が長くなり、特定のモーターサイズの場合、電動スクーターの航続距離が長くなります。平均的なスクーターの容量は約 250 Wh で、平均時速 15 マイルで約 16 マイル走行できます。極めて高性能なスクーターは、数千ワット時に達する容量と、最大 90 マイルの航続距離を備えています。

バッテリーのブランド
電動スクーターのバッテリー パック内の個々のリチウムイオン セルは、国際的に有名な数社の企業によって製造されています。最高品質のセルは、LG、Samsung、Panasonic、Sanyo によって製造されています。この種のセルは、ハイエンドスクーターのバッテリーパックにのみ搭載されている傾向があります。

ほとんどの低価格電動スクーターや通勤用電動スクーターには、品質に大きなばらつきがある汎用の中国製セルで作られたバッテリー パックが搭載されています。

ブランドセルを備えたスクーターと一般的な中国製スクーターの違いは、確立されたブランドによる品質管理の保証が大きいことです。それが予算内にない場合は、高品質の部品を使用し、優れた品質管理 (QC) 対策を講じている評判の良いメーカーからスクーターを購入していることを確認してください。

QC が優れていると思われる企業の例としては、Xiaomi や Segway などがあります。

バッテリー管理システム
リチウムイオン 18650 セルには驚くべき利点がありますが、他のバッテリー技術に比べて耐久性が低く、不適切に使用すると爆発する可能性があります。このため、ほとんどの場合、バッテリー管理システムを備えたバッテリー パックに組み込まれます。

バッテリー マネジメント システム (BMS) は、バッテリー パックを監視し、充放電を制御する電子コンポーネントです。リチウムイオン電池は、約 2.5 ～ 4.0 V で動作するように設計されています。過充電または完全放電は、電池寿命を縮めたり、危険な熱暴走状態を引き起こしたりする可能性があります。BMS は過充電を防止する必要があります。多くの BMS は、寿命を延ばすために、バッテリーが完全に放電する前に電力をカットします。それにもかかわらず、多くのライダーは依然としてバッテリーを完全に放電せずに保管し、充電速度と量を細かく制御するために特別な充電器を使用しています。

より高度なバッテリー管理システムもパックの温度を監視し、過熱が発生した場合にはカットオフをトリガーします。

Cレート
バッテリーの充電について研究している場合、C レートに遭遇する可能性があります。C レートは、バッテリーが完全に充電または放電されるまでの速度を表します。たとえば、C レート 1C はバッテリーが 1 時間で充電されることを意味し、2C は 0.5 時間で完全に充電されることを意味し、0.5C は 2 時間で完全に充電されることを意味します。100 A・h のバッテリを 100 A の電流で完全に充電すると、1 時間かかり、C レートは 1C になります。

バッテリー寿命
一般的なリチウムイオン電池は、容量が減少するまでに 300 ～ 500 回の充放電サイクルに耐えることができます。平均的な電動スクーターの場合、これは 3,000 ～ 10,000 マイルです。「容量の減少」は「すべての容量を失う」という意味ではなく、10 ～ 20% の顕著な低下を意味し、今後もさらに悪化することに注意してください。

最新のバッテリー管理システムはバッテリーの寿命を延ばすのに役立つため、バッテリーの使用についてあまり心配する必要はありません。

ただし、バッテリー寿命をできるだけ長くしたい場合は、500 サイクルを超えるためにできることがいくつかあります。これらには次のものが含まれます。

スクーターを完全に充電した状態、または充電器を接続した状態で長時間保管しないでください。
電動スクーターを完全に放電させた状態で保管しないでください。リチウムイオン バッテリーは 2.5 V を下回ると劣化します。ほとんどのメーカーは、スクーターを 50% 充電した状態で保管し、非常に長期保管する場合は定期的にこのレベルまで充電することを推奨しています。
スクーターのバッテリーを 32 F° 未満または 113 F° 以上の温度で作動させないでください。
スクーターを低い C レートで充電します。これは、バッテリ寿命を維持/改善するために、最大容量に比べてバッテリを低いレートで充電することを意味します。1 未満の C レートでの充電が最適です。一部の高性能充電器や高速充電器では、これを制御できます。
電動スクーターの充電方法について詳しくは、こちらをご覧ください。

まとめ

ここでの主なポイントは、バッテリーを乱用しないで、スクーターの耐用年数が続くまでバッテリーを長持ちさせることです。電動スクーターが壊れたという話をあらゆる種類の人から聞きますが、バッテリーの問題はめったにありません。