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Diario elettrico Ecojumbo 5000 – 16 settembre 2016: batteria guasta

Posted in batterie, scooter elettrici by jumpjack on 24 settembre 2016

Una batteria mi ha improvvisamene piantato.

Il contakm segna 13900.

Nel viaggio di andata la batteria non ha dato nessun problema, ma a ritorno ho notato che il voltmetro scendeva parecchio in accelerazione, e una volta a casa ho verificato che staccando l’altra batteria lo scooter si spegneva.

La cosa strana, però, è che la batteria (da 60V) dà 65 volt! Però, se la collego allo scooter, questo non si accende; se la collego al caricabatteria, questo attacca e stacca continuamente a intervalli casuali, come se ci fosse un falso contatto.

Ho smontato e ispezionato la batteria, ma non vedo danni evidenti sul BMS; c’erano un paio di piazzole un po’ sporche di non so cosa, ma non sembrava un cortocircuito o un falso contatto, e anche dopo aver ripulito non è cambiato niente.

Ho quindi ordinato un po’ di materiale per la riparazione e, approfittando dell’occasione, per un upgrade:

BMS LiFePO4 60V

 

  • Connettori JST da 8, 10 e 12 pin:

 

  • JST XA da 12 pin per PCB:

 

  • JST  XA 12 pin per cavo:

Corpo connettore PCB JST serie XA, femmina, 12 vie, 1 fila, passo 2,5mm

 

  • Pin:

Contatto per connettore PCB JST femmina, a crimpare

 

  • JST EH 8 pin  per PCB:

Connettore circuito stampato JST 8 vie 1 file passo 2,5mm, 3A diritto serie EH

 

  • JST EH 8 pin per cavo:

Corpo connettore PCB JST serie EH, 8 vie, 1 fila, passo 2,5mm

 

  • JST EH 10 pin per PCB:

Connettore circuito stampato JST 10 vie 1 file passo 2,5mm, 3A diritto serie XH

 

  • JST XH 10 pin per PCB:

Connettore circuito stampato JST 10 vie 1 file passo 2,5mm, 3A diritto serie EH

 

 

Pin strip femmina da 20 pin:

Winslow 2.54mm 20 Way 1 Row Straight Through Hole Female PCB Socket Strip

Il progetto è questo:

Il BMS originale (marcato “PCM-L20S40-321 (B-1)” su un lato e “F-321-20S-60A-203” dall’altra) ha due connettori da 10 pin (oltre a un terzo da 8 pin che va a un circuito separato di gestione della potenza); quello nuovo ha un connettore da 12 e uno da 8 pin. Voglio costruire un adattatore che permetta di collegarli tra loro senza dover tagliare i fili del BMS originale (che potrei anche riuscire a riparare prima o poi…), e già che ci sono voglio aggiungergli un terzo adattatore, a cui collegare un CellLog8s.

ecoitalmotor-002 ecoitalmotor-003

 

La batteria: (Al centro, tra le due coppie di pacchi HC-13A8F5 , si vede l’insolito PCB lungo e stretto che gestisce la parte di potenza del BMS.)

ecoitalmotor-001

 

L’adattatore sarà ovviamente esterno, così come il nuovo BMS, il che faciliterà la manutenzione in caso di problemi futuri, ma soprattutto permetterà di monitorare costantemente le celle.

Studiando il log dei tentativi di carica con BMS guasto, poi, potrei restringere la ricerca alla sola linea – su 20 – che dà effettivamente problemi, esaminando poi più a fondo i singoli componenti in cerca di microfratture, corti, o quant’altro. Il problema principale è che il BMS è costituito da due PCB a castello saldati tra loro, e al momento non riesco a separarli, il che rende ovviamente impossibile esaminare l’intero BMS…

20160924_171156

 

Mentre aspetto che arrivino i pezzi, forse potrei rimettere in servizio una vecchia batteria LiCoO2 dello Zem, che da sola tira fuori ben poca corrente ormai, ma comunque potrebbe aiutare un po’ la povera batteria superstite.

Avevo totalmente dismesso, ma non buttato, le vecchie batterie, sia perchè ormai davano poca corrente, sia perchè si era rotto il miliardesimo caricabatterie e non mi andava di spendere 90 euro per un altro…

Però tempo fa ho comprato due caricabatterie LiFePO4 per sostituirne uno rotto e averne uno di scorta: potrei provare ad abbassarne il voltaggio da 73 a 67.2, come necessario per caricare le LiCoO2; dovrebbe bastare ruotare il potenziometro giusto nella direzione giusta della quantità giusta

 


Intanto, sto considerando anche la possibilità di aggiungere finalmente una ulteriore batteria agli umili 36 Ah che ho ora (adesso temporaneamente ridotti addirittura a 18), visto che ho molto spazio disponibile: o per un’altra batteria come queste, o per “qualcosa” che entri in uno spazio di 25x15x30 cm. Le celle Panasonic NCR18650 da 3000-35000 mAh, 250 WH/kg e 650 Wh/L sembrano invitanti (a parte i pochi cicli, 300-500), specie ora che costano intorno ai 400$/kWh, ma anche le nuovissime celle NCM (Nickel-Cobalto-Manganese) sembrano molto invitanti (sarebbero l’evoluzione non incendiaria delle LiPo)… se solo qualcuno le vendesse! Al momento conosco quest’unico sito (Shenzen Westart Technology ltd.), che non è attrezzato per e-commerce ma solo per contatti diretti con aziende (come dire: per pagare bisognerebbe versare “a fiducia” 1000-2000 euro su un IBAN ricevuto per e-mail…).

Queste celle sembrano avere la stratosferica durata di 3-4000 cicli, una densità di 150-170 Wh/kg e sicurezza paragonabile alle LiFePO4. Da notare però che sono da 3,7V anzichè 3,3, quindi richiedono elettronica diversa dalle LiFePO4.

Se usassi celle del tipo 18650 potrei riutilizzare così com’è, senza modifiche e accrocchi, i contenitori delle vecchie batterie dello Zem, che erano composte da 96 celle (16S6P) LiPo di marca ignota ma dimensioni 18650; quelle erano da 4000 mAh, mentre le Panasonic NCR 18650 sarebbero da 3000 o al massimo 3500 (ce ne sono vari tipi), quindi arriverei, invece che a 24Ah, a 18-21 Ah.

Quelle vecchie batterie avevano un volume di circa 8 litri, quindi a livello di batteria avevano una  densità di  1440 Wh/8L = 180 Wh/L.

Con 96  celle panasonic da 650 Wh/L otterrei, nello stesso spazio, una batteria da 1260 Wh, cioè 157 Wh/L  (possibile che da cella a batteria si passi da 650 a 157 Wh/L?!?)

 

 

 

 

 

 

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.