BMS con intercomunicazione a infrarossi

La Lion Smart ha avuto un’idea geniale: il BMS a infrarossi! (o forse esisteva già, ma io l’ho scoperto adesso)

Quest’idea comporta l’enorme vantaggio di non dover più costruire batterie come questa!

 

Cioè niente più fili di segnale che svolazzano dappertutto, ma solo massicci collegamenti di potenza.

Questo comporterà probabilmente anche una grossa riduzione dei prezzi di fabbricazione delle batterie, rendendo il processo molto più automatizzabile: basta infatti un braccio robotico che infila nel contenitore/batteria tanti moduli quanti ne servono per raggiungere l’amperaggio e la  tensione desiderati, e la batteria è pronta. Molto meglio di dover saldare 200 fili con precisione millimetrica.

Considerando che nella batteria di un’auto possono esserci anche 100-150 celle in serie (sulle auto le batterie sono da 300 o 400V e ogni singola cella è da 3 o 4 V), e che ognuna deve essere collegata al BMS per poter essere bilanciata, e considerando per ognuna un filo di lungezza media di 1 metro per collegarla al BMS, parliamo di quasi 200 metri di filo in meno.

E nessun problema di interferenza nelle trasmissioni tra celle, essendo chiuse in una scatola buia e non essendo una trasmissione nè WiFi nè Bluetooth.

Chissà se una tecnologia del genere potrà mai arrivare nei BMS amatoriali a cifre ragionevoli (ne dubito, visto che un BMS “discreto”, cioè con un circuito per ogni cella, costa 400 euro invece che 100).

 

Una batteria Lion Smart a infrarossi è stata installata per prova su una BMW i3 (link a inizio articolo).

 

 

Studio su batterie dei cellulari

Ho scoperto un’interessante app che permette di caratterizzare bene il processo di carica e scarica della batteria di un cellulare, loggando lo stato di carica in percentuale e il valore effettivo di tensione; comparando i due valori in un grafico, è possibile scoprire quanto viene sfruttata la batteria del proprio cellulare.

E’ importante saperlo, perché le batterie al litio sono delicate, e se vengono sfruttate troppo, vedono accorciare parecchio la propria vita in termini di cicli di ricarica possibile. Le batterie al litio hanno infatti una curva di carica molto costante nella parte centrale (tra 15% e 95%) ma molto ripida all’inizio e alla fine; questo vuol dire che nel primo 15% la tensione può variare tra 3.4 e 3.8 (0.4V), e nell’ultimo 5% tra 3.9 e 4.25 (0.35V), mentre fra tra 3.8 e 3.9 è contenuto l’80 % della carica:

E’ però importante che la batteria NON venga usata nella zona sotto al “ginocchio”, quando la tensione cala sensibilmente, perché scendere sotto i 3.0 volt significa rovinarla, ma per passare da 3.8 a 3.0 basta un 5% di scarica.

 

Ho registrato un paio di cellulari, un vecchio Huawei e un Samsung S7.

Avevo iniziato a caricare l’S7 con ricarica lenta, poi per sbaglio l’ho attaccato alla ricarica veloce, quindi è  venuto fuori un grafico “scomposto”, però anche interessante perché mostra che in ricarica rapida appena si collega la batteria la tensione sale subito parecchio. Comunque cercherò di fare ricariche separate.

Intanto qui si può vedere che la gestione della batteria è preoccupante: quando il cellulare segnava 8%, la batteria era ben sotto il ginocchio, a 3.6V.

Per ‘Huawei Ascend 510 la curva di ricarica è questa:

La differenza è davvero notevole: quando il display segnava 5%, la batteria era ancora a 3.8V! Un’ottima gestione della batteria, al contrario dell’S7.

Ho poi provato a riscaricare l’S7, ma per fare prima, arrivato al 20%, ho avuto la bella idea di attaccare un “alto consumo”, attivando un’app di realtà aumentata. Grosso errore, sono sceso sotto 3.5! Quindi ho deciso di interrompere il logging al 20%.

Ho poi rimesso in ricarica veloce, ottenendo questo:

Quest’ultimo  grafico rappresenta la stessa situazione del primo, ma graficata in un altro modo: anziché  tracciare la tensione rispetto alla percentuale, ho  tracciato la percentuale rispetto al tempo:

Si nota chiaramente la diversa pendenza delle due curve, che rappresenta appunto la velocità di carica. Dalle 19:12 alle 20:24 avevo interrotto la ricarica; nell’altro grafico non si vede il “buco” perché il tempo non è presente.

Collegamento di un CellLog8S/8m ad Arduino o a ESP8266

L’utente pa.hioficr sul forum https://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=14&t=20142 ha scoperto che è possibile leggere in tempo reale i dati di log di un CellLog (sia 8S con memoria che 8S senza memoria) semplicemente “agganciandosi” al pin TX dell’Atmel montato sul CellLog.

Questo significa che invece di spendere 40-50 euro per comprare un CellLog8S con memoria e infilarlo nel sottosella per poi aspettare di arrivare a casa per scaricare i dati letti, è in linea di principio possibile collegare al CellLog8M da 15 euro un ESP8266 da 8 euro che tramite Wifi invia dati a uno smartphone che li mostra in tempo reale sullo schermo durante la marcia; probabilmente è anche possibile scrivere un SW che legge i dati da più di un celllog contemporaneamente, sfruttando l’emulatore di porte seriali.

Questo è lo schema elettrico originale dell’autore:

 

Questa è una sua successiva modifica per implementare anche avvio del logging e reset del CellLog:

Di seguito la spiegazione del funzionamento che ho dedotto io dallo schema, inserita anche nella seconda edizione del mio libro “Guida alla costruzione di una batteria al litio per mezzi elettrici”, di imminente pubblicazione:

 

8.1.2. Materiale occorrente

Q1 = 2n3906 o altro PNP
R1 = R4 = R6 = R7 = 220 ohm
R2 = R5 = 330 ohm
R3 = 4700 ohm
U1 = U2 = optocoupler/fotoaccoppiatore a 2 canali, 5V, 8 pin, uscita a fototransistor di tipo NPN (es. Vishay ILD615, Fairchild MCT61, Isocom ISP827,… )

8.1.3. Spiegazione del funzionamento

Il circuito può essere suddiviso in 4 parti: le prime due ricevono dati dal CellLog tramite il primo fotoaccoppiatore e li inviano al microcontrollore esterno; le altre due ricevono invece dati dal microcontrollore e li inviano al CellLog tramite il secondo fotoaccoppiatore.

8.1.3.1. Rilevamento accensione

In Figura 127 è riportata la parte dedicata al rilevamento dell’accensione; notare che nella figura il transistor è stato capovolto rispetto allo schema originale reperito su internet, per renderlo coerente con la notazione standard di avere la corrente che scorre dall’alto verso il basso; inoltre lo schema è stato semplificato e ripulito, per facilitarne la comprensione, lasciando però inalterati i collegamenti e i componenti.

Il microcontrollore (MCU) è programmato per leggere sul pin MCU_CL8.1_DETECT lo stato del CellLog: quando il pin è “basso” (0V), vuol dire che il CellLog è acceso; normalmente questo pin è invece a 5V perché connesso all’alimentazione dell’MCU tramite R5 (che serve a limitare a 15mA la corrente Collettore-Emettitore quando il transistor è in conduzione); quando però il CellLog viene acceso, i suoi 5V arrivano, tramite la resistenza R4 (che limita la corrente a 23 mA) sul pin 4, e mettono in conduzione il fotodiodo 3-4, che mette a sua volta in conduzione il fototransistor 5-6, che mette a massa il pin MCU_CL8.1_DETECT.

Figura 127 – Rilevamento accensione

8.1.3.2. Lettura dati

Dobbiamo far “riflettere” sul piedino RX del microcontrollore esterno lo stato del pin TX del CellLog, tramite il fotoaccoppiatore; per farlo, usiamo il pin TX del CellLog per controllare la base di un transistor collegato all’ingresso del fotoaccoppiatore; il transistor serve a far sì che basti prelevare dal CellLog una piccolissima corrente (1 mA grazie a R3 da 4300 ohm) per attivare il fotodiodo, che richiede invece alcune decine di mA; in pratica è un transistor di disaccoppiamento, che cioè rende indipendenti gli assorbimenti di corrente di CellLog e fotoaccoppiatore.

Figura 128 – Circuito TX-RX con transistor PNP o NPN

Il progettista ha scelto di usare un transistor di tipo PNP, che viene acceso da una tensione di base negativa rispetto all’emettitore; l’emettitore va quindi collegato stabilmente alla tensione di alimentazione 5V, in modo che il transistor entri in conduzione quando TX va a 0V. Quando questo accade, succederà quanto segue, in sequenza:

1. Q1 si accenderà
2. Passerà una corrente nel fotodiodo 1-2
3. Si accenderà il fototransistor 7-8

Dobbiamo ora fare in modo che tutto ciò risulti in una tensione di 0V sul piedino RX del microcontrollore esterno, corrispondente al piedino 8 del primo fotoaccoppiatore, che è il collettore del fototransistor di uscita; per farlo, dobbiamo fare in modo che il piedino 8 si trovi normalmente a 5V, e venga portato a 0V solo quando si accende il fototransistor 7-8; bisogna quindi tenere il pin 8 costantemente collegato ai 5V del microcontrollore esterno, e il pin 7 alla sua massa; in questo modo, l’accensione del fototransistor 7-8, che avviene quando TX del CellLog va a 0, collegherà il pin 8 a massa tramite il 7, cioè metterà RX del microcontrollore esrerno a 0, riflettendo così esattamente lo stato del pin TX del CellLog.

Se non dovessimo avere disponibile un transistor PNP ma solo un NPN, occorrerà invertire la logica del circuito.

8.1.3.3. Reset
Il “cervello” del CellLog, un microcontrollore ATMEL, è dotato di un piedino di reset, che possiamo controllare tramite il nostro microcontrollore esterno; per farlo, al pin di reset colleghiamo il collettore del fototransistor 5-6 del secondo fotoaccoppiatore (pin 5); controlliamo questo fototransistor tramite il rispettivo fotodiodo 3-4, collegato al pin MCU_CL8.1_RESET del nostro microcontrollore esterno; basterà quindi mettere alto questo pin per mettere in conduzione il fotodiodo e il fototransistor e quindi resettare il CellLog.

8.1.3.4. Avvio log
Per far partire il logging è necessario premere per 3 secondi il pulsante 2 del CellLog (SW2); possiamo farlo fare al nostro microcontrollore esterno collegando l’interruttore in parallelo a un’uscita del secondo fotoaccoppiatore: quando sull’ingresso ci sarà una tensione di 5V (impostata via software), il fototransistor di uscita entrerà in conduzione chiudendo l’interruttore e avviando così il logging.

Diario elettrico Ecojumbo 5000 – batteria riparata

I pezzi sono arrivati, ho fatto tutti i collegamenti bms/celle, e la batteria funziona.
Tutto ok… però… in realtà non tutti i pezzi vanno bene:
– avrei dovuto prendere un connettore da 13 anzichè da 12: avevo dimenticato che sul mio i sono 21 pin, non 20! (alcuni ne hanno solo 20…) Ho rimediato facendo un collegamento volante alla massa… ma non mi piace per niente!

– i pin femmina che ho preso non vanno bene; nelle immagini su RS è quasi impossibile capirlo, ma ora che ho in mano spinotto e pin, mi sono reso conto che un certo tipo di pin va solo su certi tipi di spina, altrimenti non si incastra a scatto, quindi si sfila facilmente! Solo che per capirlo bisogna guardare i pin con la lente di ingrandimento, o avere a disposizione foto dello spinotto e del pin fatte dal lato dell’incastro, mentre su RS le foto sono del tutto a caso!
Adesso però ho capito anche  come scegliere l’accoppiata spina/pin su RS a prescindere dalle immagini; per esempio, scegliendo uno spinotto “JST serie ZH”, quando vado a scegliere il pin femmina dovrò specificare come filtro,  nel campo “per utilizzo con”, la serie giusta, cioè ZH.
Quindi, se per esempio scelgo lo spinotto 762-0866 (codice costruttore ZHR-13), dovrò associargli i pin 762-0761  (codice costruttore BZH-003T-P0.5), fatti così:

lo spinotto corrispondente a 13 vie:

Quest’immagine mostra la difficoltà nello scegliere il pin giusto:

– la stripboard che ho usato è troppo piccola; pensavo di poterla accroccare un po’ mettendo insieme due ritagli; in effetti la cosa ha funzionato… ma il lavoro non mi sembra abbastanza solido e pulito per resistere alle vibrazioni stradali per anni; quindi ho deciso di comprare una nuova stripboard bella grande, da poter sagomare senza compromessi, secondo le mie specifiche esigenze.

Ho usato una stripboard perchè il circuito è il seguente:

I cavi in basso vengono dal BMS, quelli in alto dalla batteria; in mezzo c’è un’altra fila di spinotti per un’altra batteria, e 3 pinstrip dove attaccare temporaneamente un CellLog8S per monitorare le celle; avendo il CellLog solo 9 pin per monitorare 8 celle, per poter monitorare l’ultima cella del primo gruppo ho dovuto mettere una strip a 10 pin invece che 9, e collegare l’ultimo pin al gruppo successivo, così basta “shiftare” il cellog di una posizione per monitorare le celle da 2 a 9, mentre il secondo gruppo monitora le celle successive.

L’idea sarebbe, un giorno, di collegare entrambe le batterie a un unico BMS, per poter così finalmente avere una batteria unica e poter quindi usare la frenata rigenerativa; dovrò però trovare il modo di installare comunque una batteria di emergenza, perchè se l’unica batteria si spegne/rompe, si spengono anche i fari! Il rischio non è ovviamente accettabile, quindi o metto una batteria di servizio da 12V, o una terza batteria da 60V…

La batteria finale ha BMS esterno, cosa che dovrebbe rendere più facile manutenzione, monitoraggio e upgrade.

“Beccato” il costruttore cinese delle batterie Ecoitalmotor! :-)

Gli scooter EcoItalMotor sono equipaggiati con batterie estraibili dotate di manico telescopico e rotelle:

 

Ho trovato il produttore cinese, “Hecobattery”:

http://www.hecobattery.com/china-60v_electric_motorcycle_lithium_battery_20ah_lifepo4_battery_pack-1303533.html

Il modello si chiama “HC-MT-60F20-MA”.

Le dimensioni sono:

• Standard: 8 x 26 x 48 cm (con manico e rotelle)
• Statica: 8 x 26 x 43  cm  (senza rotelle)
• Monoblocco: 8 x 26 x 37,5 cm (senza manico e senza rotelle; volume esterno: 7,8 litri)

Viene data come da 20Ah, però all’interno della mia ci sono dei moduli marcati HC-13A8f5, che sembrerebbero invece essere celle da 18 Ah:

Si tratta di celle a sacchetto al LiFePO4 di dimensioni 13*108*155 mm, raggruppate in 4 blocchi di circa 108*158 mm che devono stare in un involucro spesso 80mm all’esterno, quindi forse 75 mm all’interno, che significherebbe 6 celle per ogni blocco, per un totale quindi di 24 celle; per una batteria LiFePO4 da 60V bastano 20 celle in serie (in realtà sono quindi 64V: 3.2*20), quindi probabilmente ci sono invece CINQUE celle per ogni blocco (non mi va di smontare tutto per contarle…).

 

3500 cicli a 1C

 

 

100% della capacità (18Ah) a 1C, 105% (19Ah) a 0.2C.

 

 

 

90% di capacità (16Ah) a 0°C , 75% (13.5Ah) a -10°C.

 

Diario elettrico Ecojumbo 5000 – 16 settembre 2016: batteria guasta

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 da 60V per LiFePO4 (20S, 72V) (lo stesso già usato per l’esperimento di autocostruzione di una batteria)

 

• Connettori JST da 8, 10 e 12 pin:

 

• JST XA da 12 pin per PCB:

 

• JST  XA 12 pin per cavo:

 

• Pin:

 

• JST EH 8 pin  per PCB:

 

• JST EH 8 pin per cavo:

 

• JST EH 10 pin per PCB:

 

• JST XH 10 pin per PCB:

 

 

Pin strip femmina da 20 pin:

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.

 

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.)

 

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…

 

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 – 26 aprile 2016: capitolo finale, la rottamazione

Il 16 aprile 2011 iniziava la mia avventura nel mondo degli scooter elettrici, con l’acquisto di uno “Star 45” da 1500W della Zem s.r.l., azienda oggi non più esistente (come tante aziende che in questi 5 anni hanno provato a immettere scooter elettrici sul mercato italiano…), il cui sito è visionabile solo nel “museo storico” di internet.

---

Pagato 3300 euro con due batterie (contro i 4300 euro di listino) il 16 aprile 2011, immatricolato dal venditore il 26 aprile, andava su strada per la prima volta il 29 aprile; il mio “diario di bordo” iniziava il 3 maggio 2011. Dovetti letteralmente supplicare il venditore di vendermelo, perchè non voleva saperne: aveva in progetto di vendere solo a noleggiatori! E pensare che avrebbe potuto avere un mercato enorme: gli Zem (Star 45  e Smash 54) erano i primi scooter elettrici di nuova generazione venduti a Roma! Dotato di 2 batterie estraibili al litio, per un totale di 2880 Wh, coi suoi consumi di 35 Wh/km poteva vantare un’autonomia reale di 80 km; in precedenza, nei primi anni 2000, la capitale aveva visto entrare sul mercato diversi scooter elettrici di prima generazione: il Piaggio Zip, il Peugeot Scoot’elec, il Malaguti Ciak, l’Oxygen Lepton… tutte “lumache” al piombo, con autonomia pubblicizzata di 50 km e vita utile di 20.000 km…. mentre in situazioni reali arrivavano al massimo a 25-30 km, e le batterie duravano 8000 km (10.000 se le trattavi bene… facendo 10 km prima di ricaricare!) Senza contare che andavano da 0 a 50 km/h in 10-15 secondi.

Oggi qualunque scooter elettrico ha batterie al litio, autonomia reale minima di 50 km (media di 70, alcuni modelli arrivano a 100 e persino 120), durata delle batterie di 1000 cicli (quindi da 50.000 a 120.000 km!), e moltissimi ormai hanno batterie estraibili. Oggi come oggi solo i ciclomotori, che hanno batterie piccole; ma ormai le celle Panasonic NCR18650 hanno raggiunto il prezzo di 400 Euro/kWh, e pesano 1/3 delle LiFePo4 (250 Wh/kg contro 90) e occupano 1/4 dello spazio (730 Wh/l contro 200); quindi anche una batteria da 5 kWh oggi potrebbe essere estraibile, in quanto peserebbe quanto le due batterie dello Zem Star 45… e sarebbe grande quanto UNA!

---

Ne è passata di acqua sotto i ponti: all’epoca dell’acquisto, ecco a che razza di test sottoponevo, ignaro, le mie povere batterie!

Batteria completamente piena, spremuta fino all’ultima goccia. Passeggero di 75 chili. Strada asciutta. Fari spenti.

Percorso totale: 50,8 km.

(contachilometri di bordo; effettivi: 43)

Questo con una batteria da 24Ah! Oggi so che da una batteria da 60V/24Ah non si possono pretendere, senza rovinarla, più di 30km (Ah moltiplicato 1.2).

La batteria era composta da 96 celle organizzate in 16 paralleli in serie di 6 celle ciascuna, quindi una 16s6p; le celle non riportavano nessuna dicitura, ma essendo cilindriche (con fattore di forma 26650):

Batteria Zem Star 45 60V/24Ah li-ion LiCoO2 estraibile – 16S6P

Celle “anonime” a confronto con 26650 A123 (dimensioni identiche, ma distorte dalla prospettiva):

Dimensioni batteria:

• 37,5 x 8 x 26,5 (senza manico e rotelle)
• 48 x 8 x 26,5 con manico e rotelle (dimensioni vano batteria singola)
• 48 x 16 x 26,5 (dimensioni totali vano batterie)

• Peso: 10 kg
• Capacità: 60V/24Ah/1440 Wh
• Volume: 8 litri
• Densità gravimetrica: 144 Wh/kg
• Densità volumetrica: 180 Wh/L
• Cicli: 300-500

Post utili:

• Effetto della temperatura sulle batterie al litio “li-ion” (LiCoO2)
• Finalmente i dati sulla durata delle mie batterie al litio LiCoO2

Solo oggi, dopo 5 anni, riesco ad apprezzare una particolarità di questa batteria: il fatto che avesse un unico connettore, sia per la carica che per la scarica. Tutti gli altri scooter elettrici che ho visto ne avevano 2 separati.

Oggi sono arrivato alla conclusione che questa batteria avesse la particolarità di supportarela frenata rigenerativa, in cui l’energia va dalle ruote alla batteria invece del contrario.

Purtroppo però aveva anche un lato negativo: non era LiFePO4 come quelle di oggi, ma era targata semplicemente “li-ion”, e credo che fosse una LiCoO2: stessa chimica (piuttosto pericolosa) delle LiPo da modellismo, ma un po’ più sicura avendo celle cilindriche rigide in alluminio, invece che morbide a sacchetto. Ma il vero problema è che duravano poco: dai 300 ai 500 cicli, contro gli almeno 1000 delle LiFePo odierne!

In realtà le batterie cedettero ben prima di 300 cicli: a novembre 2011, dopo appena 7 mesi dall’acquisto, non era più possibile circolare con una singola batteria… cosa che, però, era proprio l’origine del problema! Il manuale dello scooter raccomandava di non usare MAI le due batterie insieme, in parallelo, ma solo una per volta! Solo che così ogni batteria doveva erogare 1C continuo con picchi (forse) di 1.5 o 2C… almeno in modalità normale; lo scooter aveva però anche una modalità “turbo”, in cui la velocità era limitata a 45 km/h invece che 60, ma l’accelerazione in partenza era molto più bruciante… quindi le batterie erano molto più sollecitate. E per una svista del meccanico, avevo viaggiato per 2 mesi, senza saperlo, con lo scooter in modalità turbo…

Decisi così di iniziare a utilizzare lo scooter con le due batterie sempre in parallelo; riuscii così a guadagnare parecchi mesi prima di dover comprare una nuova batteria a settembre del 2012, quindi 1 anno e mezzo dopo l’acquisto dello scooter; alla fine però dovetti comprarla, pagandola 500 euro come prezzo di favore invece di 650, essendo forse l’unico cliente privato di lunga data… Il prezzo totale dello scooter diventò quindi 3800 euro.

Secondo i miei calcoli, 3800 euro si recuperano percorrendo 38000 km (non considerando il costo della corrente, ma solo il risparmio in benzina). Purtroppo non so quanto di preciso ho percorso con lo Zem, essendosi rotto il contachilometri: a spanne, però avendolo usato per 4 anni per fare tutti i giorni lavorativi 18 km, considerando complessivamente 6 mesi di “fermo macchina” per i vari guasti, direi che ho percorso circa 17000 km “di base”; a questi si aggiungono altri km, visto che usavo lo scooter praticamente per andare ovunque; non sono sicuramente arrivato a 38000 km, ma penso di aver raggiunto almeno i 25000 tra una cosa e l’altra. Significa quindi 2500 euro di benzina, a fronte di 3800 euro spesi per lo scooter; i 1300 euro che restano (che sarebbero stati 800 se avessi saputo come trattare le batterie…) sarebbero il prezzo che mi è effettivamente costato lo scooter.

Volendo conteggiare anche la  corrente, considerando 0,16 euro/kWh e 0,035 kWh/km, risulta un costo di 0,035 KWh/km * 0,16 euro/kWh = 0.0056 euro/km, che per 25000 fa la “bellezza” di 150 euro di corrente! 🙂

Quindi:

• 3300 euro di scooter
• 2500 euro risparmiati in benzina
• 140 euro spesi in corrente

Totale costo effettivo scooter: 940 euro (1440 con la batteria aggiuntiva).

A questo costo andrebbero aggiunti i costi dei vari caricabatterie cambiati: non tutti i QUINDICI che si sono bruciati me li hanno cambiati in garanzia, 3 o 4 me li sono pagati da solo (mi pare 60 euro l’uno).

Ignoti i motivi di questo tasso di mortalità; unico sospettato: lo scintillone a ogni connessione/sconnessione della batteria al caricabatterie; forse evitabile con una resistenza di precarico. Che forse installerò nell’ecojumbo.

---

In questi anni non ho mai dovuto pagare il bollo, trattandosi di un mezzo elettrico. A partire dal 26 aprile 2016 dovrei iniziare a pagare annualmente 18,44 euro, come calcolabile sul sito ACI immettendo semplicemente la targa.

In realtà lo scooter è ormai stabilmente fermo nel parcheggio da un anno, cioè da quando ho acquistato un Ecojumbo 5000 usato per 1000 euro. Il diario di bordo dell’Ecojumbo inizia il 25 luglio 2014.

Dovrei pensare a rottamarlo… ma mi mettono pensiero i costi: 50 euro? 100? 150? Il passaggio dell’ecojumbo di proprietà mi è costato 180….

Così ho iniziato a informarmi; ecco qualche sito utile:

Teoria:

• Radiazione e rottamazione auto: una guida pratica
• Radiazione di un veicolo (PDF dell’ACI)
• Cessazione dalla circolazione e radiazione dai pubblici registri

 

Pratica (a Roma):

• Rottamazione moto – 90 euro (motocicli)
• http://www.rottamazioneautogratis.it/rottamazione-scooter-roma/ – pratiche gratis; 60 euro con trasporto
• http://demolizionicalo.it/rottamazione-automobili-online/ – 40 euro tutto incluso, trasporto incluso

 

Documenti necessari:

• Carta di circolazione
• Certificato di proprietà
• Fotocopia del documento d’identità del proprietario
• Targa del motociclo

 

Note importanti:

• “non è possibile organizzare una demolizione “in proprio”. Alla consegna del veicolo, i centri di raccolta (demolitori autorizzati), tra l’altro, devono rilasciare al proprietario un certificato che riporta la data di consegna”
• “Se la radiazione avviene nel primo mese del periodo d’imposta, il proprietario non è tenuto al pagamento del bollo auto per quell’anno“. Quindi ho tempo fino a fine maggio 2016 per organizzarmi per la rottamazione… e per trovare un “sostituto” dello scooter, che al momento funge da colonnina di ricarica! Nel vano sottosella, infatti, risiedono stabilmente da quasi due anni i due caricabatterie, al riparo da vento e pioggia, ma al tempo stesso ben ventilati grazie alle varie aperture che ho fatto nel vano, ma che sono comunque protette dalle plastiche dello scooter.

Adesso dovrò comprare un costoso armadio elettrico! E dovrò fare i conti con  pioggia e ventilazione: i CB devono essere protetti dall’acqua ma avere un ottimo ricambio d’aria… motivo per cui finora li avevo tenuti nello scooter invece di impazzire a trovare un mobiletto.

 

 

5 maggio 2015: Aggiornamento sull’Ecojumbo 5000

Una singola batteria EcoItalMotor da 18Ah è poco per uno scooter da 5000 W, quindi gli ho sempre tenute affiancate le due vecchie li-ion ormai esauste (ma con ancora qualche Ampere da fornire), e a volte anche la mia LiFePO4 Headway 15Ah autocostruita (finchè è durata). Ora però la mia batteria è morta, e le due li-ion non posso più ricaricarle perché si è rotto il miliardesimo caricabatterie, che ovviamente non cambierò, quindi devo comprare una seconda batteria EcoItalMotor, per arrivare a un totale di 36Ah, che mi dovrebbero garantire 45 km di autonomia (contro i 20 che mi servono), e permettere un utilizzo dello scooter “a pieno regime” invece che a velocità e accelerazioni ridotte per non sforzare le batterie: 5000W su 60V significa infatti 83A di corrente massima, cioè 4.6C prelevati da una singola batteria, mentre con due batterie il prelievo sarebbe di 2.3C: comunque alto, ma non sempre necessario, visto che non vado sempre a 80 all’ora (velocità massima) nel mio percorso abituale misto urbano-extraurbano; però almeno potrò usufruire della piena accelerazione in partenza invece di partire “a bradipo” per salvare la batteria.

In realtà, nella pancia dell’Ecojumbo c’è posto per ben 3 batterie EcoitalMotor (54Ah totali), e una quarta può entrare nel sottosella modificato (totale 72Ah, 90 km), ma visto che ogni batteria costa 950 euro, per adesso mi accontenterò di due in totale. 950 euro si recuperano dopo 9500 km percorsi, quindi circa un anno e mezzo per me; significa che potrei aggiungere una batteria ogni 2 anni, per arrivare, tra 4 anni (se lo scooter sarà ancora in piedi…) al “pieno carico” di 72Ah/90km, anche se penso che in realtà lascerò libero il sottosella per usarlo… come sottosella, quindi probabilmente mi fermerò a 54Ah.

 

Mi sono procurato un amperometro di alta potenza che dovrebbe misurare fino a 600A (!), ed è pure già tarato (ne avevo comprato un altro tempo fa, ma andava tarato… e non saprei come produrre 100A per tararlo!), quindi forse finalmente riuscirò a misurare davvero gli assorbimenti istantanei dell’Ecojumbo, per capire se effettivamente ha un picco di 5000W, o se in accelerazione “succhia” ancora di più, cosa che potrebbe essere un problema per due sole batterie.

Dovrò anche risistemare i due voltmetri di bordo, che tra una buca e l’altra si sono staccati dal plexiglass che ho messo sul tunnel dello scooter, e sono scomparsi nella sua pancia…

Penso poi che passerò i relè delle frecce dello Zem sull’Ecojumbo, perché quelli “da casa” che ci ho installato fanno sì rumore, ma a quanto pare non abbastanza da sentirsi quando vado a 80 all’ora, quindi mi rimangono le frecce inserite….

In ultimo, devo trovare una sistemazione definitiva per i due caricabatterie: per adesso hanno trovato posto… nel sottosella dello Zem, che quindi fa da colonnina di ricarica dell’ecojumbo… ma non è esattamente una soluzione elegante. Solo che metterli a bordo dello scooter mi preoccupa per le distruttive vibrazioni stradali, e metterli fissi all’esterno in cortile è un problema, perché devo sistemarli in un posto al tempo stesso ben areato ma ben protetto dalla pioggia; ho comprato un grosso quadro elettrico, nel quale c’è posto per due CB, ma non so se c’è abbastanza posto per garantire il necessario raffreddamento, e comunque se ci facessi i fori di ventilazione ci entrerebbe l’acqua… Forse con una tettoia sopra? Non ho ancora trovato una soluzione.

Volendo, due CB entrerebbero comodamente nei fianchi dello scooter, ma sarebbero costretti tra due plastiche, quindi il raffreddamento sarebbe garantito solo dal flusso d’aria della ventola, non dalla dissipazione tramite pareti, e credo non sia sufficiente.

 

Insomma, c’è ancora parecchio da pensare e da lavorare…

Esperimento di autocostruzione batteria al litio terminato

Durato molti mesi, iniziato quando ancora andavo in giro con lo Zem Star 45, è giunto al termine quello che possiamo definire un “Esperimento di autocostruzione batteria al litio”; purtroppo non è finito nel migliore dei modi…

L’ultima volta che ho messo a caricare lo scooter ho sentito una leggera puzza di bruciato. Lo scooter però aveva funzionato egregiamente da casa a lavoro e viceversa (2o km).

Comunque, per precauzione, ho deciso di dare un’occhiata alla mia batteria.

La prima occhiata già non faceva una bella impressione: la plastica del contenitore sembra un po’ deformata.

Apro allora l’involucro… et voila:

 

Stavolta è successo un vero disastro!!

Per motivi che non riesco a chiarire, la cella più esterna nella foto è andata in fuga termica; ha raggiunto una temperatura così alta che la plastica bianca dei supporti ha iniziato a colare dal fondo della batteria, che stava in verticale:

 

Anche la plastica dell’involucro si è ammorbidita, ma non fusa; dalla cella è uscito un liquido disgustoso e puzzolente, e in questa foto si vede che è colato fuori anche qualcosa che poi si è solidifcato:

Non ho potuto analizzare più di tanto il tutto per via della puzza esagerata, che continua dopo una settimana, ma quello che è strano è che non ho visto fili in corto o tagliati/fusi da un corto: i fili che passano sopra la cella si sono incollati alla cella per il calore, ma non si sono bruciati!

Ho deciso di non fare altre analisi e buttare semplicemente via tutto: ormai continuare nell’esperimento non è più utile, perchè lo scopo di autocostruirsi la batteria era di poterla adattare allo Zem prima, all’Oxygen  Lepton e infine all’Ecojumbo. Ma l’Ecojumbo ha una pancia enorme, c’entrano comodamente 3 batterie originali LiFePO4 Ecoitalmotor, quindi alla fine ne comprerò una seconda (ne ho già installata una mesi fa), arrivando a un totale di 36 Ah (contro i 40 dichiarati, ma vabbè), più una vecchia batteria Zem Li-ion “a supporto” delle altre due, giusto per fornire qualche Ampere.

Quindi, a chi interessa ora ho disponibili 6 o 7 celle Headway da 15 Ah devastate dai miei vari incidenti, utili solo per eventuali “autopsie”, più 15 celle, ancora inverosimilmente in buone condizioni (tra 3,3 e 3,6 volt), nonostante il macello e i 20 km percorsi. Chissà che non sia proprio questo sbilanciamento la causa del disastro: però il BMS c’era, e non mi sembra si sia bruciato.

Nota tecnica importante: se fosse successo tutto ciò con batterie LiPo, il mio scooter non esisterebbe più, come testimoniano le foto in questo interessante thread:

http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=719116&page=248

Ecco cosa è successo a un elicotterino radiocomandato con una batteriola LiPo da pochi Wh (la mia era da 1000 Wh):

 

 

 

 

 

 

 

 

Ecojumbo ibridio piombo-litio: esperimento terminato

L’esperimento di sostituire una batteria PbGel esausta con una normale batteria da auto sull Ecojumbo, per verificare se il collegamento in parallelo con una batteria al litio ne avrebbe prolungato la vita, è terminato.

La batteria per auto non ha retto.

Dopo qualche settimana di utilizzo, non è più possibile caricare il pacco batterie perchè le 4 vecchie batterie sono a12,8 volt e la quinta è a 11,5 volt, per un totale di 62,7 volt, che il caricabatterie interpreta come 12,54 volt a batteria, cioè batterie cariche, e quindi non carica.

Purtroppo, vista l’ “accroccaggine” dell’esperimento (la nuova batteria, oltre che non-gel, è da 30Ah anzichè 45,  sennò non c’entrava…), non è dato di sapere se il cedimento è dovuto all’ininfluenza della batteria al litio, a all’essere in serie con batterie al piombo troppo diverse.

Comunque basta così col piombo, è ora di passare al litio.