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Diario Elettrico – Restauro di Atala-Oxygen Lepton anni 2000 – 13 luglio 2013

Posted in auto elettriche, batterie, scooter elettrici by jumpjack on 13 luglio 2013

Uh oh…

winston-lepton-gonfie

Ho fatto una lunga prova di autonomia col Lepton e 16 celle Winston/THundersky LFP40AHA.

Sono riuscito a percorrere circa 15km prima che iniziasse a dare segni di cedimento in salita, ma in partenze in pianura era ancora piuttosto scattante. Poi però alla fine ha ceduto quando è successo quanto rappresentato nella foto…

Una cella era particolarmente calda, poi guardandola da vicino mi sono accorto che era anche un po’ gonfia, così ho deciso di tornare a casa, che per scelta era molto vicina: ho percorso 15 km senza mai allontanarmi più di un chilometro da casa, gira, che ti rigira, che ti rigira…🙂

L’ultimo pezzo di strada era però una lunga discesa, che ho fatto “a manetta” per verificare una cosa… e ho verificato che col Lepton è impossibile superare i 50 km/h anche accelerando in discesa!

In compenso, quando ho lasciato l’acceleratore mentre andavo a 50 all’ora in discesa, è partito un regen da paura🙂 che credo abbia “finito” la cella già danneggiata: dal motore hanno iniziato a venire rumoracci, il quadro si è spento, ma come al solito il motore è rimasto acceso, solo che appena acceleravo un po’, si spegneva, ma poi rilasciando l’acceleratore, l’aumento di tensione faceva riaccendere il quadro come un albero di natale, ma poi si rispegneva poco dopo… vabbè, un casino.

Arrivato a casa, ho verificato che non una  ma 2 celle “e mezzo” si sono danneggiate (per l’appunto erano adiacenti tutte e tre): quella “panciuta” a sinistra è arrivata a 0,04 volt (!!!) ed era bella calda, quella di mezzo ha raggiunto i 0,43 volt ed era tiepida, l’altra era sui 2,43 e non troppo gonfia, quindi forse era così già prima.

12 ore dopo, la cella panciuta è a zero volt, la seconda a 0,40 e la terza ancora a 2,43.

Ho anche fatto altre osservazioni sul riscaldamento: quei cavi che erano solo “appuntati” alle batterie, cioè con le viti non strette, erano tiepidini… mentre toccando i bulloni che li fissavano alle celle mi sono letteralmente ustionato! Quindi a un certo punto ho deciso di stringere bene tutte le viti… anche se domani dovrò riallentarle tutte per montare il BMS.

Sì, perchè tutto questo è successo perchè volevo vedere cosa succede a una batteria senza BMS.

Beh, ora lo so… e lo sapete tutti!🙂

Non usate batterie al litio senza BMS!!!

Il BMS avrebbe “spento” la batteria leggendo una sottotensione su una cella; sarei tornato a casa a piedi, ma non avrei rovinato una cella.

Sul manuale d’uso della Winston c’è scritto però come fare per far tornare rettangolare una cella ingrassata, mi chiedo se quindi sia recuperabile, boh?!? Certo non è molto rassicurante averla tra i piedi, e neanche in casa, infatti stanotte ha “dormito” in giardino.🙂

Altra cosa interessante è che il disco al centro delle celle è una valvola di sfogo di emergenza, che è ancora ben salda al suo posto; mi chiedo allora se il rigonfiamento sia dovuto a gas interni, o solo a deformazione degli elettrodi causata da sottotensione; non credo infatti che la sottotensione faccia sviluppare gas, solo la sovratensione dovrebbe farlo.

Solo che chissà che tensione vede una cella in mezzo ad altre 16 durante un regen a 50 all’ora?!? Sul Lepton non c’è nemmno uno straccio di voltmetro!

Comunque, cambiando discorso, nel frattempo ho trovato 5 supercondensatori in svendita a 200 euro totali, 16V/25F ciascuno, e ci sto ragionando un po’ su.🙂 Su un Lepton si possono montare anche in serie alle batterie, perchè si ricaricherebbero col regen, e in questo modo preserverebbero  le batterie.

Solo che non capisco quanta corrente possono  sopportare questi supercap, sul datasheet non lo trovo scritto! Sono dei moduli con elettronica di controllo (datasheet) basati su SC BCAP0150 da 2,7V/150F della Maxwell. (Interessante il fatto che incorporino i circuiti di bilanciamento, un sacco di rogne in meno!)

Ognuno dovrebbe contenere 0,5 * 25 * 16^2 = 0,9 Wh , per un totale quindi di 4,5 Wh, che a 1500 W durerebbero 10 secondi se si potessero usare totalmente… cosa che non è vera: sullo Zem potrei usarli solo in parallelo alla batteria, quindi solo tra 60 e 64 V delle batterie scariche/cariche, quindi il vantaggio sarebbe minimo: 0,05 Wh l’uno, 0,3 Wh tutti, 0,7 secondi di autonomia!

Sul Lepton, invece, potrei metterli in seriealla batteria; però non in serie TRA LORO, perchè 48V+80V fa un po’ di più dei 70V sopportabili dalla centralina.. Dovrei allora fare un supercap in serie alla batteria, formato dai 5 SC in parallelo, ottenendo un supercap da 16V/125F.

Col SC alla massima carica, però, avrei 57,6+16=73V , che sono troppi…. Però è la centralina a caricare, e di certo non eroga 73V, ma forse 57,6 , o forse di più (di certo non di meno, secondo questa tabella. 

Questo vorrebbe forse dire che allora alla batteria arriverebbero al massimo 57,6-16 = 41,6 volt, perchè i 16 si “perderebbero” nel condensatore? Ma allora cosa impedisce al condensatore di ricevere PIU’ di 16 volt, cosa che lo distruggerebbe? L’elettronica di bordo lo bloccherebbe? Ma essendo in serie alle batterie, allora bloccherebbe completamente il regen…. ma chi se ne importa?

Certo non mi metto a comprare un DC/DC converter buck/boost da 1800W, costano un’esagerazione.

Insomma, come al solito, un miliardo di incognite, un sacco di documenti da studiare, cose da comprare, bruciare e poi buttare…🙂

Aggiungo immagine con curve di scarica e intervalli di tensione evidenziati:

livelli-tensione-winston

AGGIORNAMENTO 1:

Sostituite le due celle, ho montato un BMS e messo in carica usando il CB di bordo dello scooter.
Ho notato che la tensione del CB a circuito aperto sale, sale, sale…. è arrivata fino a 60V mentre l’unica cosa che stava “caricando” era il tester, ma a quel punto l’ho spento perchè temevo che si trovasse in situazione non prevista e finisse per bruciarsi!
Invece una volta attaccato alle batterie ha iniziato a erogare 5 Ampere, terminando poi la carica a 51,8 volt totali.
La centralina/caricabatterie, che sul Lepton sono un tutt’uno, è diventata piuttosto calda durante la ricarica, ma è normale, secondo il manuale può arrivare anche a 60 gradi!
51,8 volt corrispondono a 12,95 volt a batteria nel caso del piombo;stando a questa immagine, per una batteria al piombo la tensione in stato di carica al 100% sarebbe di 13V (52V), che vengono raggiunti applicando alla batteria una tensione di 14,4-15V (57,6/60V).
Riportate su 16 celle, queste tensioni diventano:
100%: 3,25 V
Ricarica: 3,6-3,75 V
Stando al datasheet Thundersky, le celle non devono eccedere i 4,25 V, quindi siamo ampiamente entro i margini di sicurezza in fase di ricarica. Anche se secondo altre fonti la tensione massima deve essere 4,00 V, siamo comunque entro i margini di sicurezza.
Bisogna comunque tener presente che queste “LFP40AHA” hanno già subito tre evoluzioni negli anni, con annessi cambi di specifiche: nate come Thundersky, sono poi diventate Winston e attualmente sono Sinopoly, e nel tempo si sono anche arrichitte di Ittrio come stabilizzante, per cui esisteranno molteplici datasheet in giro…
Datasheet Winston: 2,5-4,25V
Datasheet Thundersky : 2,8-4,0V
Datasheet LYP40AHA
Datasheet Sinopoly: 2,8-3,8V
Da qualche parte ho letto che ricaricando una cella al litio tenendosi più bassi rispetto alla tensione massima possibile riduce lo Stato di Carica (SoC) di pochissimo (5-6%), ma prolunga notevolmente la vita delle batterie; però stranamente le Thundersky (Generazione 2) venivano date per 3000 cicli se scaricate all’80% partendo da 4,0V, mentre le Sinopoly (Gen. 3.0) vengono date per 2000 all’80% partendo da 3,8V. Solo che nelle Th2.0 c’era l’ittrio, mentre nelle Sinopoly 3.0 mi pare di no…
Tutto molto semplice, insomma

 

AGGIORNAMENTO 2:
Dopo aver caricato l’altroieri le batterie fino a 51,8 volt tramite BMS e caricabatterie di bordo, le ho lasciate sullo scooter, collegate, ovviamente a scooter spento.
Oggi, 36 ore dopo, 13 celle su 16 hanno tensione tra 0,002 e 0,50 volt! Solo le 3 che erano a 3,8 ora sono a 3,3!
Come si spiega?!?

Io speravo che, collegate al BMS ma non in uso da parte dello scooter, le celle sarebbero state bilanciate dal BMS… invece col fischio!
Adesso ho non una ma una decina di celle gonfie come palloncini! Talmente gonfie che neanche riesco più a sfilarle dallo scooter….
Ho controllato i collegamenti: avevo CH- scollegato, P- scollegato, B- collegato al negativo della batteria, e lo scooter collegato direttamente alla batteria… ops… forse è questo il problema? Dovevo invece collegarlo all’uscita P- del BMS invece che B-?
Mi viene in mente che anche con le batterie al piombo lo scooter mi ha fatto uno scherzo del genere, ma pensavo fosse colpa delle batterie vecchie ed esauste: 3 giorni dopo averle caricate, senza usare lo scooter le ho trovate a tensioni tra 5 e 7 volt (batterie da 12 volt!)

Se a questo si aggiunge lo strano fatto che, una volta che ho acceso lo scooter, è impossibile spegnerlo e l’acceleratore fa girare il motore anche a chiave disinserita (!), viene da pensare che lo scooter anche da “apparentemente spento” abbia un bel consumo di corrente, che “spiana” le batterie.

Certo, se avessi collegato lo scooter a P- invece che a B-, magari il BMS avrebbe spento tutto evitando la sottoscarica… forse… che ne so?
Fatto sta che la batteria era arrivata a 18 volt complessivi!
Dopo qualche minuto di ricarica, è successo qualcosa di strano: le celle si sono come riattivate, passando da 0,5 volt a 2,6-2,7 (tranne una che rimane a 0,0012, ma che non è nemmeno la più gonfia di tutte), e la batterie nell’insieme è arrivata a 41 volt. Un paio di celle rimangono su 1,5-1,6 volt.
Il problema è che la batteria è rimasta inchiodata a 41 volt per un’ora!
Allora ho provato a staccarla dal CB e misurare la tensione del CB, scoprendo che forse ha 3 modalità:
– tensione fissa a 41 volt (mantenimento batterie?)
– ricerca: la tensione sale gradualmente da 40 a 62 volt se non c’è batteria attaccata, dopodichè torna su 41 e lì si blocca; entra in questa modalità se spengo e riaccendo il CB a batteria scollegata
– ricarica: se mentre il CB è in ricerca connetto la batteria, inizia la ricarica

Succede “qualcosa” anche alla spia a forma di spina di corrente sul cruscotto: a quanto pare lampeggia, sta fissa o sta spenta a seconda di… che ne so, non l’ho capito!🙂 Chissà se è scritto sul manuale.
Meno male che domani mi arriva il CB esterno, questo mi ha stufato!
Poi, alla luce delle <a href=”https://jumpjack.wordpress.com/2013/07/14/quanto-e-utile-la-rigenerazione-di-energia-in-frenata-sui-mezzi-elettrici/”mie recenti scoperte sulla pressochè totale inutilità del regen su uno scooter da 80kg</a>, metto un bel diodo e festa finita! (paradossalmente, il regen era più utile quando c’erano 40 kg in più di batterie)

7 Risposte

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  1. […] racconto la mia esperienza con Winston di seconda mano vecchie di 2 o 3 anni: Diario Elettrico – Restauro di Atala-Oxygen Lepton anni 2000 – 13 luglio 2013 | Jumping Jack Fla… Batterie, DoD e profondità di scarica: *** Scaricare le batterie solo fino a metà prima […]

  2. gianrodi said, on 13 luglio 2013 at 17:01

    Ma le batterie le hai ricaricate/ciclate tutte alla stessa tensione prima di fare la prova? Avresti potuto montare degli allarmi economici (2-4 euro su ebay) che ti segnalano l’lvc su ogni cella ed avresti potuto evitare il danno alle celle.Piu che questione di bms è questione di avere chiaro in testa quel che si sta facendo. Per come la vedo io il regen ha aumentato il danno alle celle (ormai danneggiate sia chiaro) perchè erano ormai al di sotto dei 2V l’una..just saying..

    • jumpjack said, on 13 luglio 2013 at 18:50

      Erano già tutte a 3,3, ma alcune erano già un po’ gonfie, perchè già usate per 3 anni su uno scooter da 3500W senza BMS…
      Infatti le ho avute a 100 euro TOTALI, quindi sono batterie “da combattimento” con cui posso fare le peggiori prove. Se le avessi pagate i 1000 euro che costano da nuove, le avrei trattate ben diversamente…
      A dire il vero, speravo di veder “saltare” uno dei tappi di sicurezza, per vedere se/come funzionano,, ma non ho avuto fortuna.🙂
      A pagina 39 di questo documento la Winston/Thundersky spiega come ridare la forma a una cella gonfia se i parametri elettrici risultano nella norma:
      http://www.electricmotorsport.com/store/pdf-downloads/Thundersky%20Instruction%20Manual.pdf

      …solo che non dice quanto dovrebbe essere la resistenza interna!
      Forse devo cercare il datasheet specifico delle 40AHA.

      • gianrodi said, on 13 luglio 2013 at 20:38

        Si bè, per me non era una questione di $, ma di avere piu dati sui questo “test” che hai fatto. Ad ogni modo la cosa positiva è che nonostante il maltrattamento le celle non sono pericolose (niente esplosioni). Buoni esperimenti!

  3. jumpjack said, on 13 luglio 2013 at 23:06

    Sostituite le due celle, ho montato un BMS e messo in carica usando il CB di bordo dello scooter.
    Ho notato che la tensione del CB a circuito aperto sale, sale, sale…. è arrivata fino a 60V mentre l’unica cosa che stava “caricando” era il tester, ma a quel punto l’ho spento perchè temevo che si trovasse in situazione non prevista e finisse per bruciarsi!
    Invece una volta attaccato alle batterie ha iniziato a erogare 5 Ampere, terminando poi la carica a 51,8 volt totali.
    La centralina/caricabatterie, che sul Lepton sono un tutt’uno, è diventata piuttosto calda durante la ricarica, ma è normale, secondo il manuale può arrivare anche a 60 gradi!
    51,8 volt corrispondono a 12,95 volt a batteria nel caso del piombo;stando a questa immagine, per una batteria al piombo la tensione in stato di carica al 100% sarebbe di 13V (52V), che vengono raggiunti applicando alla batteria una tensione di 14,4-15V (57,6/60V).
    Riportate su 16 celle, queste tensioni diventano:
    100%: 3,25 V
    Ricarica: 3,6-3,75 V
    Stando al datasheet Thundersky, le celle non devono eccedere i 4,25 V, quindi siamo ampiamente entro i margini di sicurezza in fase di ricarica. Anche se secondo altre fonti la tensione massima deve essere 4,00 V, siamo comunque entro i margini di sicurezza.
    Bisogna comunque tener presente che queste “LFP40AHA” hanno già subito tre evoluzioni negli anni, con annessi cambi di specifiche: nate come Thundersky, sono poi diventate Winston e attualmente sono Sinopoly, e nel tempo si sono anche arrichitte di Ittrio come stabilizzante, per cui esisteranno molteplici datasheet in giro…
    Datasheet Winston: 2,5-4,25V
    Datasheet Thundersky : 2,8-4,0V
    Datasheet LYP40AHA
    Datasheet Sinopoly: 2,8-3,8V
    Da qualche parte ho letto che ricaricando una cella al litio tenendosi più bassi rispetto alla tensione massima possibile riduce lo Stato di Carica (SoC) di pochissimo (5-6%), ma prolunga notevolmente la vita delle batterie; però stranamente le Thundersky (Generazione 2) venivano date per 3000 cicli se scaricate all’80% partendo da 4,0V, mentre le Sinopoly (Gen. 3.0) vengono date per 2000 all’80% partendo da 3,8V. Solo che nelle Th2.0 c’era l’ittrio, mentre nelle Sinopoly 3.0 mi pare di no…
    Tutto molto semplice, insomma🙂

  4. Simone Rambaldi said, on 14 luglio 2013 at 23:44

    Per prima cosa Wiston e Sinopoly sono due fabbriche diverse , una privata del Sig Wiston ed una pubblica , la Sinopoly , entrambe nate quando il sig Wiston ha lasciato la Thundersky portandosi dietro alcuni brevetti ( interstiziale Ittirio) ma non altri ( elettrolita e separatore) di proprieta’ statale , le due aziende condividono la fabbrica ed hanno solo gli uffici commerciali distinti.

    Per quanto riguarda la sicurezza si tratta di batterie al Litio Ferro Fosfato , che non possono prendere fuoco come le Litio Polimeri o le Litio Cobalto , vai tranquillo che una cella Lifepo4 malatrattata al massimo si gonfia ( elettrolizi dell’ elettrolita e successivo distacco del separatore)

    Una cella gonfia e’ irrecuperabile , ricordati di smatirla in un centro apposito e di non abbandonare le batterie per strada , anche per questo a mio parere stai solo facendo esperimenti inutili e dannosi all’ ambiente , hai gia’ prodotto un sacco di rifiuti tra caricabatterie e celle , forse se pensassi piu’ all’ ambiente compreresti qualcosa di buona qualita’ che non finisce in discarica dopo 3 mesi , senza contare che continui a buttare via un sacco di soldi.

  5. […] Così, sono andato, armato di pazienza, per cercare di togliere dal vano batterie le 16 celle, così gonfie da essersi inamovibilmente incastrate le une alle altre e al vano stesso, l’ultima volta che ho usato lo scooter. […]


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