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Diario elettrico Zem Star 45: autocostruzione batteria boost LiFePO4 A123

Posted in batterie, scooter elettrici, Uncategorized by jumpjack on 15 maggio 2013

Ho scoperto che le celle che ho acquistato sono in qualche modo “difettate”: le ho infatti richieste espressamente dotate di linguette pre-saldate, avendo letto che è piuttosto difficile saldarle a mano a causa della sensibilità delle celle al calore ed essendo complicato saldare a mano le particolari linguette “spaccate”; le linguette sono infatti dotate di un taglio che permette di saldarle senza coprire le valvoline di emergenza situate agli estremi delle celle (in teoria solo su un lato, ma a guardar bene sembra che ci siano su entrambi, anche se su un lato è di plastica e sull’ altro di metallo).

Questa figura mostra una cellapiù piccola di quelle che ho preso io, è una 18650 mentre io ho preso le 26650, ma la linguetta è più o meno simile almeno come spessore, a quelle delle mie celle, e anche per il fatto dell’assenza dello spacco/foro centrale:

a1239u

Questa invece è una cella con le linguette  giuste:

a123-okOltre ad avere lo spacco al centro, hanno anche dei comodi fori utilizzabili per avvitare, piuttosto che saldare, le celle le une alle altre.

In quest’altra figura si vede meglio come deve essere fatta una linguetta:

linguetta

Qui invece si vede una cella come le mie, e al centro dell’estremità sinistra si vede la valvolina di sfogo in plastica; dalla parte opposta c’è un “cerchietto” simile, ma metallico.

a123-26650

 

Qui si vedono i due lati opposti di una cella; mi chiedo come 4 puntini di saldatura da mezzo millimetro quadro possano condurre 60 Ampere… Forse servono solo come “appuntatura” per rendere più facile la saldatura, e le linguette vanno comunque saldate?

duebatt

 

Scopo di queste valvoline è far sì che in caso di guasto alle celle (cortocircuito, sovrascarica o che so io), i gas che si dovessero produrre all’interno romperebbero la valvolina e potrebbero uscire liberamente. La cella risulterebbe comunque irrimediabilmente danneggiata e inutilizzabile, ma con un grosso vantaggio: non esploderebbe! Cosa che invece potrebbe succedere se la valvolina di sfiato fosse ostruita!

Non solo:

ho misurato col calibro lo spessore delle linguette, che risulta essere di 0,3 mm; poichè le linguette sono larghe 1 cm (10 mm), risulta che l’area della sezione trasversale è di 3 mm^2; ora, queste celle sono date come capaci di scaricare continuativamente 60-70 Ampere,  e fino a 120 Ampere per 10 secondi; considerando la regoletta “4A ogni mm^2” da usare per determinare lo spessore di un filo in base alla corrente che deve tollerare, risulterebbe che i fili che collegano una cella all’altra in serie dovrebbero avere diametro di 60/4 = 15mm^2 come minimo, ma 30 mm^2 per tollerare la corrente massima.

Abbiamo quindi 3 mm^2 invece di 15 o 30, o, vista al contrario, linguette in grado di tollerare al massimo 12A.

Anche se potrebbe andare bene per i miei scopi, dovendo la batteria-boost solo supportare le normali batterie di bordo, che erogano insieme intorno ai 25A (60V per 1500W), non mi sembra tecnicamente sensato correre il rischio; ho letto che le linguette possono essere staccate, quindi ho fatto un po’ di prove:

– con un dremel (trapano ad alta velocità da modellismo) ho “grattato” via i mini-punti di saldatura, per poi tirare via la linguetta; risultato: mi sono affettato un dito (quelle linguette sono affilate come rasoi!!!), ma la linguetta è venuta via, anche se lasciando qualche residuo metallico sulla cella.

– ho provato a strappare via la linguetta senza usare il dremel, semplicemente “arrotolandola” intorno a una pinza dalla punta sottile: si stacca molto meglio, rimangono molti meno residui, che poi comunque posso limare via col dremel, ottenendo una superficie completamente liscia, su cui le lnuove linguette potranno aderire facilmente.

Adesso le celle sono tutte ripulite e in attesa delle linguette adatte: le ho ordinate su flymodelcomponents.it:
http://www.flymodelcomponents.it/shop/product.php?productid=17225&cat=0&page=1

barrette-A123

Devo affrettarmi perchè ormai le batterie dello scooter mi stanno definitivamente mollando, al punto che non so nemmeno più se le batterie boost saranno sufficienti!

Se magari fanno davvero le consegne in 24/48 ore, potrei avere il materiale in tempo per lavorarci nel weekend.

Finalmente la tariffa ENEL a consumo per le auto elettriche!

Posted in auto elettriche, scooter elettrici by jumpjack on 12 maggio 2013

Allegri, elettromani 🙂 , finalmente l’ENEL ha attivato la tariffa a consumo per la ricarica delle auto elettriche!

Non sarà più necessario stipulare un abbonamento flat da 25 euro al mese… ora si è liberi di ricaricare auto e scooter pagando la corrente IL TRIPLO di quanto ci costerebbe ricaricando a casa: 40 centesimi a kWh!

E solo per il primo anno perchè è in promozione, poi sono previsti “cambi di tariffa”.

Sembra che la tariffa attuale preveda tutti gli “oneri” derivanti dall’utilizzo “non domestico”… Peccato che io avevo sentito che l’elettricità usata per ricaricare i mezzi elettrici sarebbe dovuta costare MENO! Invece pare tocchi pagare iva al 21% invece che 10%.

E naturalmente potete anche noleggiare la “box station” da tenere a casa, a soli 28 euro al mese.

Mah.

Mi sento leggermente preso per i fondelli.

 

 

Diario elettrico Zem Star 45: Inizia l’avventura dell’autocostruzione della superbatteria A123

Posted in batterie, scooter elettrici, Uncategorized by jumpjack on 9 maggio 2013

L’avventura ha inizio!

Ma siccome è un’avventura pericolosa, prima di tutto alcuni avvertimenti importanti, un po’ raccolti qua e là su internet, un po’ aggiunti da me:

1) Non ripetete quello che descrivo in questo e nei successivi post se non avete dimestichezza con elettricità, elettronica e lavori manuali

2) Trattate le celle al litio ad alta potenza come queste (celle LiFePo4 A123 ai nanofosfati , da 70 ampere/25C) come se fossero fiale piene di benzina: anche se non sono direttamente infiammabili, le batterie sono facilmente infiammanti; il motivo è il loro alto contenuto di energia, ma soprattutto l’alta potenza, ovvero l’alta corrente.

Mi spiego: più è alta la corrente che scorre in un filo, più questo filo si scalda;

nei fili elettrici di casa può  scorrere una corrente massima di circa 15 ampere; se tenete accesa una stufetta per mezz’ora, troverete il suo cavo tiepido, e gli spinotti della spina bollenti: questo succede perchè nei fili e nella spina passa una corrente di circa 10 Ampere (2300 W); ora, in queste particolari celle A123 che utilizzerò per costruire la mia “batteria boost”, può scorrere a tempo indeterminato (finchè non si scaricano) una corrente di 70 Ampere; ma per alcuni secondi ci possono scorrere anche 120 Ampere.

Se questo dovesse succedere per sbaglio in prossimità di materiale infiammabile, indovinate cosa succederebbe?

3) Quando lavorate con batterie e celle, dovete inevitabilmente utilizzare utensili di metallo; la regola d’oro del “costruttore di batterie” è: non appoggiare mai gli attrezzi ad un livello superiore a quello a cui si trovano le batterie. Appoggiateli per terra, su una sedia, o in tasca, ma se le celle sono sul tavolo, NON appoggiate gli attrezzi sul tavolo! Le celle sono tonde e rotolano, gli attrezzi sono più lunghi delle celle e quindi un singolo attrezzo può metterne in corto più di una in contemporanea! Se proprio non riuscite a NON appoggiare gli attrezzi sullo stesso piano delle batterie, assicuratevi che siano in due zone, ben separate da una tavola di legno alta almeno un cm, che le batterie non possano superare rotolando. Ma non dimenticate che, rotolando, possono anche toccarsi tra di loro, e se hanno le linguette attaccate alle estremità, toccarsi significherà creare un corto circuito da 120 Ampere! Quindi non sparpagliate le vostre celle sul tavolo, prendetele una alla volta dalla loro confezione singola solo quando servono.

Detto questo, ecco alcune foto del mio primo prototipo di batteria boost, per il momento solo “meccanico”, nel senso che le celle sono solo appoggiate per provare quanto spazio occupano, non ci sono collegamenti elettrici; sono semplicemente disposte in modo che non possano toccarsi e creare cortocircuiti.

Sfortunatamente, l’unico materiale che ho a disposizione per fare queste prove meccaniche è… il legno. 🙂 Sì, state per vedere le prime foto al mondo di una batteria di legno (tanto per restare in tema di infiammabilità…).

Per ulteriore sfortuna, i listelli che avevo a disposizione non sono abbastanza alti da impedire alle batterie, volendo, di andarsi a toccare tramite le linguette in caso ruotino su sè stesse, quindi dovrò sicuramente rivedere questo primo prototipo, attualmente estremamente pericoloso se lasciato incustodito.

 

Ecco tutti gli “ingredienti” riuniti: celle, cavi, capicorda, due BMS: uno da 48V, uno da 60V:

 

DSC_0196

Ed ecco il primo accrocco; dopo varie prove, ho deciso di disporre le batterie in formazione 8-8-4 🙂  ; questo è il primo contenitore/ripiano:

DSC_0197

 

Questi sono i 3 ripiani:

 

DSC_0198

 

Ed ecco l’assemblato:

DSC_0199

Per il momento è quasi tutto solo appoggiato, senza colla o chiodi, in attesa di trovare il modo migliore e più sicuro per tenere il tutto insieme.

Le 4 batterie dell’ultimo piano sono “solitarie” perchè questa è una batteria “duale”, cioè dovrà servire per test a 48V (16 celle) e 60V (20 celle), quindi queste 4 saranno collegate o meno a seconda se monterò la batteria sul Lepton o sullo Zem. Predisporre uno switch per i due BMS si preannuncia una cosa piuttosto complicata.. (uno switcha 20 posizioni?!?).

A quanto pare il problema più grosso sarà però proprio fissare il BMS:

DSC_0200

Questa foto è solo un “fake”, perchè il BMS è solo appoggiato e i fili non sono collegati a niente. Il problema è che il BMS non ha uno straccio di buco dove infilare una vite per fissarlo da qualche parte! Ha solo i buchi dove infilare le viti di serraggio dei cavi elettrici… e fissare un cavo da 120 Ampere a un pezzo di legno usando una stessa vite è poco saggio, quindi dovrò costruire una specie di scatolotto per contenere il BMS.

Altra cosa che ho dovuto fare è stata segnare in più punti i poli + e – delle batterie, perchè essendo segnati solo in piccolo in un punto, ed essendo presenti le linguette che impediscono una rotazione libera delle batterie, i segni non sono sempre immediatamente visibili; quindi li ho “copiati” tutti accanto alle linguette per comodità.

A proposito di queste linguette, sono molto strane: sono larghe circa 1 cm… ma sono sottilissime, anche se non ho strumenti per quantficare; ma sicuramente sono MOLTO più sottili di 1mm… quindi la sezione complessiva è molto meno di 10 mm^2, a occhio direi  non più di 3 mm^2, se sono spesse 0,3 mm: 120 ampere, o anche solo 60 ampere, riescono a passare in un filino di 3 mm^2 senza fare un bel falò?!? A me sembra di ricordare una regola che dice “4A per mm^2”, che vorrebbe dire che per 70A servirebbero 17 mm^2 (1,7 mm di spessore) , e per 120A addirittura 30 mm^2 (3 mm di spessore)!

C’è qualcosa che non torna!!!

Devo indagare.

 

Diario Elettrico Zem Star 45 – 6 maggio 2012: arrivate le supercelle A123 da 60A

Posted in batterie, scooter elettrici by jumpjack on 6 maggio 2013

Oggi è arrivato il primo ingrediente della trasformazione da scootericchio a super-scooter 🙂 : 20 celle LiFePO4 A123 da 2,4 Ah e 30C di scarica.

Adesso sono in attesa dei due BMS da 48V (per il Lepton) e da 60V (per lo Zem). Ho trovato un avviso di giacenza in cassetta, ma potrebbe anche essere un altro aggeggio che non c’entra niente… (una cineseria che dovrebbe trasformare una TV 2D in TV3d a un trentesimo del prezzo di una TV 3D “vera” 🙂 ).

 

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Diario Elettrico Zem Star 45 – 2 maggio 2013: secondo giro di boa

Posted in scooter elettrici by jumpjack on 5 maggio 2013

Sono al secondo giro di boa: da due anni ormai vado in giro con la mia carriola cinese a due ruote. 🙂

Due anni fa non sapevo niente di scooter elettrici, auto elettriche, pannelli solari e batterie, oggi ne so abbastanza da scriverci un libro… 🙂

Le batterie dello scooter, inclusa quella semi-nuova comprata qualche mese fa, ormai non ce la fanno più (quella che mi hanno venduto come “semi-nuova con pochissime ricariche” non ce la faceva più già appena comprata, chissà cosa ci hanno fatto…).

Dovrei aver percorso sui 16000 km, ma il contachilometri è morto un mese fa a 15265, quindi non lo so di preciso.

La ruota davanti continua a traballare in frenata come appena comprato, e come anche dopo aver già cambiato il disco del freno; solo che ora traballa anche quella di dietro, da quando ho rimesso il vecchio motore. Però almeno dietro non si allenta il bullone della forcella… spero… boh?

Mi è però venuto in mente che il traballìo anteriore potrebbe dipendere non dal disco, ma dal perno della ruota, che magari si è storto quando ho preso una delle 7000 buche che ho incontrato in questi 16000 km, quindi forse potrei risolvere il problema cambiando completamente la ruota anteriore; se riesco a rivitalizzare le batterie (v. sotto) e rendere quindi utilizzabile lo scooter per gli anni a venire, potrei farci un pensierino a cambiare l’intera ruota.

In attesa di trovare le batterie adatte per restaurare il vecchio Oxygen Lepton comprato a 100,00 euro con batterie esauste, devo far camminare lo Zem ancora un po’: in teoria dovrebbe fare altri 10.000 chilometri per ripagarsi, ma non so se ce la farà, la vedo dura; sicuramente, NON con le batterie attuali; vediamo se riesco a ravvivarlo un po’ con le batterie-boost al litio LiFePO4 che sto progettando, da 0,150 kWh / 3,6 kW !

Visto che ho comprato un BMS da 48V per provare anche sul Lepton le celle A123 LiFePO4 che ho comprato, stavo ora anche pensando di comprare batterie Lipotech LTE di quelle “spacciate” per “rimpiazzo diretto” benchè senza BMS, accoppiarle al BMS (una volta che avrò imparato come funziona, come si monta, come si usa…), e creare così una batteria estraibile per il Lepton.

Però con la Lipotech bisogna stare attenti, non sanno bene nemmeno loro cosa vendono… Sembra che confondano le batterie PRIVE di elettronica di controllo interna da quelle che NON RICHIEDONO elettronica di controllo ESTERNA perchè ce l’hanno interna…

http://www.lipotech.net/storeindustria/product_info.php?cPath=123_131&products_id=1044

http://www.lipotech.net/storeindustria/product_info.php?cPath=123_132&products_id=1154

http://www.lipotech.net/storeindustria/product_info.php?cPath=123_133&products_id=1227

Da qualche parte nel sito dicono anche che “sarebbe meglio” non scaricare le batterie da 12V oltre i 10V perchè potrebbero rovinarsi (in realtà è inutile mettere i condizionali, se le porti sotto i 10 volt, poi le butti e basta). Poi dicono che certe loro batterie da 12V richiedono elettronica di controllo esterna… ma non specificano se solo di cutoff in scarica o se anche di bilanciamento (in teoria, essendo una batteria da 12V fatta di 4 celle, bisognerebbe bilanciare le singole celle, ma se non escono fuori i fili, come le bilancio?!?).

Di datasheet nemmeno a parlarne, scrivono solo qualche riga nella pagina del prodotto…

Pero’ sono anche gli unici in Italia a vendere grosse batterie al litio invece che singole celle, mentre ordinandole all’estero c’è da spendere una fortuna in dogana e trasporto (anche 100 euro o più!!!).

Ci sarà un po’ da impazzire.

Tanto ormai ho assicurato lo scooter per un altro anno… un altro anno di esperimenti! 😉

 

 

 

Diario Elettrico Zem Star 45 – 28 aprile 2013: cambio motore

Posted in scooter elettrici by jumpjack on 2 maggio 2013

Le ganasce del freno a tamburo posteriore sono completamente arrivate: avrò stretto la vite una decina di volte, ormai non c’è rimasto più niente, quindi non mi resta che cambiare le ganasce.

Solo che l’unico modo per cambiare le ganasce è smontare la ruota posteriore…. allora perchè non tentare l’ennesimo esperimento? 🙂 Rimetto il vecchio motore, quello che mi hanno rimpiazzato più di un anno fa quando mi lamentai perchè l’autonomia dello scooter era calata…

Funziona perfettamente, tale e quale a quell’altro (ovviamente).

Solo che come posso sapere se ho rimontato la ruota dritta o no? La posizione della ruota, come sulle biciclette, è regolabile, solo che sulla bicicletta mi basta vedere con un dito la distanza del copertone dalla forcella sui due lati, sullo scooter come si fa?!?

Boh.

Per andare va….

 

 

 

Diario elettrico Zem Star 45: progetto superbatteria “boost”, un po’ di calcoli.

Posted in scooter elettrici by jumpjack on 2 maggio 2013

Le batterie continuano a lamentarsi e a surriscaldarsi, spero che arrivino presto le supercelle A123, e che servano a “far riposare” le batterie principali!

Ho fatto un po’ di calcoli:

  • Li-Ion: 3,0V- 4,2V, ricarica minimo a 4,0 volt
  • LiFePO4: 2,0V – 3,6V, ricarica minimo a 3,6 volt

Dovrebbe significare che la tensione sulle supercelle oscillerà  tra un minimo di 3,0V, sotto i quali la centralina di bordo probabilmente fa il cut-off, e i 3,6 volt, oltre i quali sarà il BMS delle LiFePO4 a fare il cut-off: dovrebbe significare un deltaV di 0,6 rispetto agli 1,6 complessivi di un utilizzo “completo” di una LiFePO4; visto che l’intero pacco da 20 celle conterrebbe circa 150Wh, cioè 3 chilometri minimo di autonomia, essendo 0,6/1,6=37,5% avrei circa 1 km di autonomia, che per i miei scopi (sostenere le accelerazioni e garantirmi un bello spunto su un salitone lungo 100 metri con pendenza del 20%) dovrebbero essere sufficienti.

Voglio provare a fare il calcolo di quanto fanno in tempo a ricaricarsi le batterie tra un’accelerazione e l’altra:

  • Attualmente le batterie risultano inutilizzabili, benchè ancora cariche, quando arrivano a 60 V (=3,75 volt/ cella); devo quindi considerare questa come tensione minima possibile anche per la batteria “boost”
  • La tensione massima delle batterie principali cariche è di 67V appena staccate dal CB, ma poi si assetsa a 64 volt.

Il caso “massimo” è quindi una deltaV di 7 volt; considerando una ricarica massima accettabile dalle batterie pari a 3c (=7 ampere), significa che devo mettere una resistenza da almeno 1 ohm, su cui si dissiperanno al massimo 50W.

3C dovrebbero ricaricare i 2,4 Ah della batteri-boost completamente in 20 minuti, ma in realtà non dovrebbe servirmi una ricarica completa: per portare da 0 a 50 km/h (14 m/s) un mezzo di 170 kg (guidatore incluso) bastano meno di 5 Wh (1/2 * m * v^2) , che a 60V equivalgono a 0,070 Ah! Con 7 A si ricaricano 0,07Ah in 1/100 di ora, cioè 36 secondi.

Tutti calcoli da ricontrollare, vedremo.

Comunque stavo pensando che il fatto che le mie batterie siano già esauste a 60V significa che le celle si scaricano fino a 3,75 volt invece che 3,0 volt! Significa che ormai riesco a utilizzare solo il 25%-30% della carica!

Speriamo che il progetto di “rivitalizzazione” funzioni!!!