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Conversione Ecojumbo da piombo a litio

Posted in batterie, Diario elettrico Ecojumbo 5000 by jumpjack on 9 novembre 2014

ecojumbo-scooter-elettrico-sella-rossa

Terminato l’esperimento con le batterie al piombo trovate sull’Ecojumbo comprato usato d’occasione, è tempo di dire addio una volta per tutte al pesantissimo e poco longevo piombo per passare al litio.

A casa ho ben 4 batterie al litio “e mezzo”:

1) LiFePo4 Ecoitalmotor da 18 Ah

2) LiFePo4 autocostruita da 15 Ah, headway-based, in riparazione

3) 2xLi-ion ex-Zem da 24 Ah

3.5) 16 celle Winston LiFePO4 da 40Ah, di cui 5 o 6 “cotte” e quindi da buttare.

In attesa che mi arrivino i pezzi per aggiustare la mia LiFePO4 autocostruita e di mettere da parte abbastanza soldi per comprare altre 5 o 6 celle Winston per completare la batteria da 40 Ah, mi do, tanto per cambiare, alla sperimentazione… 🙂

Per due giorni, a causa del cedimento della batteria al piombo, sono andato in giro con una batteria li-ion ESTERNA appoggiata sulla pedana laterale dello scooter, collegata in parallelo a quella al piombo mezza scarica e a quella LiFePO4 nel sottosella, col risultato che la batteria aggiuntiva aggiuntiva supplisce alla quasi-mancanza di quella al piombo permettendomi di fare i canonici 10+10 km giornalieri casa-lavoro con buone prestazioni.

Però, dalle misure prese dall’esterno dello scooter, mi sembra di capire che forse le mie valigette al litio potrebbero entrare nella pancia dell’Ecojumbo al posto delle batterie al piombo.

L’Estrazione delle batterie al piombo

Il problema è che è un mese o più che cerco di accedere alle batterie al piombo togliendo le plastiche, ma nonostante abbia tolto oltre quaranta viti allo scooter, le batterie sono irraggiungibili! Da un mese vado in giro con 30 viti in meno (almeno 10 le ho rimesse…), e lo scooter non si è ancora mai smontato in viaggio… tranne una  volta che mi si è staccato lo scudo anteriore, ma per colpa mia che all’ultimo smontaggio avevo dimenticato di rimettere due  viti..

Così mi sono messo di punta a cercare un modo per smontare il “copriserbatoio”, cioè quel pezzo di plastica tra manubrio e sellino.

E’ stato un incubo!

Ci sono ben sette viti fissate dall’interno, quindi completamente invisibili da fuori, che tengono in sede quel pezzo! Due di esse sono nascoste dietro i fari; una è nascosta dietro il palo di ferro della forcella. Altre 4 sono nascoste sui fianchi.

Questo scooter sembra in-smontabile!

Così, sono passato alle maniere forti, rudi e selvagge: dremel, tronchesi, seghetto e tenaglie: ho ritagliato tutto intorno a 5 delle 7 viti la plastica che le regge… così non ho dovuto svitarle: sono rimaste saldamente avvitate… ma a un quadratino di plastica di  1 cm! 🙂 Le ultime 2, nei fianchi, sono riuscito a svitarle usando un cacciavite corto e largo.

Tolte queste, rimangono, a fissare il pezzo, solo le due viti che reggono il sellino… ma quelle sono sempre le prime ad andarsene quando lavoro allo scooter! 🙂

Tolte quindi finalmente tutte le viti… il pezzo ancora non si leva!! E’ saldamente di fissato tramite clip e bordi ricurvi al resto delle plastiche. Ma sfruttando l’elasticità delle plastiche allentate e qualche bella torsione, pressione e strattone, alla fine sono riuscito a estrarre il malefico coperchio in plastica.

Ma non è ancora sufficiente: questo mi ha dato accesso solo alla batteria 1, la più alta, e alla centralina. La batteria poggia su una piastra di ferro saldata al telaio, la centralina è avvitata a due stecche di ferro saldate al telaio.

“Naturalmente” alcune delle saldature sono irraggiungibili tramite frullino, quindi ho dovuto letteralmente distruggerle a suon di dremel, cacciavitate e martellate. Alla fine, l’accesso alle 4 batterie sottostante era libero!

Ma niente da fare: non c’è verso di estrarle! Sono troppo larghe!

L’unico modo per estrarre le batterie al piombo dell’ecojumbo 5000, quindi, è:

  1. svitare e staccare dal vano batterie i morsetti di potenza
  2. spostare i morsetti in modo da lasciare completamente visibile la batteria 5, la più vicina alla ruota posteriore
  3. scollegare/svitare i cavi delle batterie
  4. estrarre la batteria 5
  5. far scorrere le batterie una alla  volta verso il “buco” lasciato dalla 5 ed estrarre tre batterie
  6. La batteria 1, quella vicina al manubrio, si può invece estrarre solo smontando il “copriserbatoio” come descritto prima.

L’inserimento delle valigette al litio Zem-Ecoitalmotor

Una volta eliminate batterie, centralina e supporti, resta il vano vuoto, ma sormontato da due staffe a U rovesciata, che servono sia a dare solidità torsionale al telaio che a sorreggere il sellino e il sottosella, quindi non si possono togliere.

ecojumbo-nudo

Questo rende un po’ complicato inserire le valigette al litio Zem-Ecoitalmotor, ma non impossibile; premessa indispensabile è segare via zampe e rotelle; questo permette di collocare nella pancia due batterie sdraiate, spinte verso il posteriore dello scooter, ma solo con manico e morsetto rivolti verso l’anteriore dello scooter: le maniglie impediscono infatti di posizionarle in senso opposto, che sarebbe più comodo perchè porterebbe nel sottosella i connettori. La presenza della maniglia impedisce anche la collocazione di una terza batteria in verticale nella parte anteriore della pancia, che così non c’entra per uno o due centimetri.

Complessivamente, la pancia dell’Ecojumbo 5000 è in grado di ospitare, senza manico e rotelle, 3 batterie li-ion (24 Ah della Zem) oppure LiFePo4 (18 Ah della EcoItalMotor), per un totale di 72 o 54Ah (90 e 70 km reali); purtroppo non è possibile metterne 4, anche se la larghezza del vano batterie lo consentirebbe, perchè i tubi del telaio sopra il vano formano una strettoia che portano la larghezza utile a 15cm, mentre ne servono 16 per ospitare due batterie.

Le batterie a valigetta sono visibili in questa foto, accanto a un Ecoitalmotor Geco-50 da 1500w:

Batterie ZEM ECOITALMOTOR a valigetta

Volendo, però, è possibile collocare, come ho fatto io, una batteria nel sottosella, ma occorre segare via una parte del fondo, e collocare la batteria tra vano batterie e ruote; tenderà ad andare a poggiarsi sul forcellone posteriore, ma sarebbe meglio evitarlo per evitare inutili scossoni alla batteria; eventualmente si può pensare ad aggiungere un sostegno al sottosella bucato.

Sottosella integro; per poter inserire una valigetta Zem, occorre tagliare via buona parte del fondo.

Sottosella integro; per poter inserire una valigetta Zem, occorre tagliare via buona parte del fondo.

collegamenti

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vano

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Dimensioni vano batterie Ecojumbo: 67 x 21 x 21 cm (67 x 21 x 39.5 senza batteria superiore e centralina)

Una volta collocate le due batterie sdraiate nella pancia, ho riposizionato, per ora temporaneamente, la centralina, praticamente poco più che appoggiata al telaio, e mantenuta ferma da una cinghia elastica che serviva in origine a tenere in sede la batteria.

Sempre temporaneamente, ho collegato in parallelo le due batterie a un cavo unico, che userò sia per caricarle che per collegarle allo scooter; nel vano batterie avanza spazio sufficiente per due caricabatterie, ma devo ancora decidere se metterceli effettivamente, oppure lasciarli esterni “volanti”, perchè temo che, non essendo progettati per viaggiare, le vibrazioni stradali e l’umidità li distruggerebbero presto.

Ho infine collegato allo scooter due connettori Anderson, uno per le li-ion e uno per la LiFePO4; dovrei metterci anche il diodo di separazione, perchà una LiFePO4 appena caricata è a 73 volt e una li-ion a 67.2, ma non è una cosa urgente, perchè dopo un po’ la LiFePO4 carica si stabilizza a 66-67 volt; però prima o poi ce lo dovrò mettere… come prima o poi dovrò aggiustare l’altra batteria, costruire quella da 40 Ah, montare una colonnina di ricarica nel posto auto,….

Prima o poi farò  tante cose. 🙂

Schema elettrico caricabatterie li-ion Kingpan (forse)

Posted in batterie, scooter elettrici by jumpjack on 23 maggio 2014

Attenzione! L’articolo è stato rivisto e corretto più volte dopo la prima pubblicazione.

Sono riuscito a trovare lo schema elettrico di un CB che probabilmente è come il mio, almeno in linea di massima, anche se questo è da 36V e il mio da 60:

 

EBike-LiFePO4-Lithium-Ion-36V-8A-battery-charger-with-TL494-circuit

(more…)

Nuovi prodotti per monitoraggio batterie

Posted in auto elettriche, batterie, scooter elettrici by jumpjack on 15 maggio 2014

Tempo fa compilai un elenco di chip utilizzabili (in teoria) per realizzare un monitor/logger per batterie al litio; “in teoria” perché poi in realtà si è rivelato impossibile saldarli con metodi casalinghi perché troppo miniaturizzati.

Uno di questi era il Maxi MAX14921; per esso adesso è uscita una scheda dimostrativa (MAX14921EVKIT#) che permette di testarne la capacità; non sono riuscito a trovare il prezzo, ma immagino che purtroppo si aggirerà sui soliti 100 o 200 euro…

In compenso ho trovato un’Application Note (5760) che spiega come la scheda dimostrativa utilizzi il MAX14921 in configurazione di “ottimizzazione della precisione” con molti componenti esterni ausiliari, ma è possibile anche utilizzarlo da solo (almeno credo), collegandolo unicamente a un microcontrollore tramite un partitore di tensione.

 

http://www.maximintegrated.com/images/appnotes/5760/5760Fig07.gif

 

Il sistema pare sia “molto economico”, ma anche “molto meno preciso”, con errori dell’ordine dei 100 mV, che forse sono un po’ troppi per bilanciare celle LiFePO4, che hanno un range di funzionamento di meno di 800 mV (2800-3600 mV). E tornerebbe comunque il problema dell’ “insaldabilità” dei piedini troppo miuscoli.

Ci sono poi dei prodotti della O2Micro come l’OZ890, con cui qualcuno sembra stia facendo esperimenti:

http://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=14&t=48461&hilit=oz890

http://forum.arduino.cc/index.php?topic=156030.0

http://www.pedelecforum.de/forum/index.php?threads/smartbms-oz890-mit-elv-i2c-interface-ansprechen.22492/

Questo sembrerebbe essere un BMS basato sull’Oz890, ad appena 20 euro per 13 celle:

http://www.bmsbattery.com/smart/330-lifepo4lithium-ion-smart-bms-for-513-cells-in-series.html

Il cavo per programmarlo costa 70 euro, ma in quei forum mi pare di capire che hanno trovato un modo per comunicare tramite Arduino.

 

 

 

Diario elettrico Zem Star 45 + Oxygen Lepton: le batterie dello Zem sul Lepton

Posted in auto elettriche, batterie, scooter elettrici by jumpjack on 16 luglio 2013

Scoperta importantissima oggi per il mio Lepton!

Può funzionare anche con le batterie da 60V dello Zem!

Ovviamente è la prima prova che avevo fatto mesi fa… ma non aveva funzionato, solo che siccome lo scooter non funzionava più nemmeno con le SUE batterie al piombo, pensavo fosse colpa dello scooter….

Poi però oggi, dopo aver visto più volte che lo scooter funziona, sia col piombo che col LiFePO4, e soprattutto dopo aver letto sul manuale che la centralina prevede un codice di errore se la tensione della batteria supera i 70 (settanta) volt, ho deciso di rifare la prova.

Non ha funzionato nemmeno questa volta!

Allora riattacco le celle thundersky… e funziona.

Misuro le batterie dello Zem: 60 e 64 volt.

Ma allora?!?

Fammi un po’ esaminare la cosa da vicino…

Questo è il coccodrillo che ho inserito nel connettore Anderson…

cocco2

questo è il connettore Anderson…

spina2

e questi sono tutti e due insieme:

spina+cocco

Il coccodrillo entra esattamente nel buco dell’Anderson, quindi è praticamente perfetto… senonchè… osservate bene la prima immagine!

cocco3

Il morsetto è sostanzialmente bucato! Fa contatto solo sugli angoletti indicati dalle frecce rosse… che cadono ESATTAMENTE sul binario IN PLASTICA dell’Anderson!!! Quindi non avevo collegato proprio niente!!!

Una volta messi i morsetti di shghimbescio in modo che l’ancolo toccasse i contatti, il Lepton è partito senza problemi!

(notare che i contatti in metallo dell’Anderson della foto li ho alzati io cercando di fargli fare contatto, ma normalmente finiscono sotto la plastica).

———

Altra cosa molto importante è che una batteria dello Zem è larga quanto il copri-batterie del Lepton, e ben più stretta della pedana:

vano2

Il blocco nero in alto è il trolley-batteria; il disastro di fili in basso è il mio concetto di batteria autocostruita 🙂 In basso sui due lati si intravede il solco che ospita il copri-batteria, poco più largo delle batterie.

La batteria dello Zem non potrà mai entrare nel vano… intera, ma essendo composta di due blocchi di celle larghi la metà della valigetta, basterebbe tirarli fuori e disporli impilati anzichè affiancati nel vano, oppure affiancandoli attaccati e spostando sopra il BMS, che ora sta invece tra i due blocchi

Ovviamente però non avrebbe senso mettere queste pessime batterie nel Lepton, ma la notizia importante è un’altra: le nuove batterie dei nuovi Zem, ora EcoItalMotor, non sono più li-ion ma LiFePO4, all’incirca dello stesso amperaggio.

Solo che non usano celle cilindriche ma a sacchetto (così mi hanno detto, non le ho viste), quindi non so se potrei diassemblarle come descritto e ficcarle nel vano del Lepton… Di qui l’importanza che possano comunque stare sulla pedana senza dare fastidio: adesso che ho la colonnina di ricarica in cortile, dovrei solo fissare stabilmente alla pedana e riparare dall’acqua due batterie a valigetta per rivitalizzare il Lepton.

Perchè tutto questo sbattimento???

Semplice: perchè tutto questo vuol dire che potrei comprare due nuove batterie LiFePO4 per lo Zem, usarlo finchè non scade l’assicurazione l’anno prossimo a maggio, dopodichè spostare le batterie sul Lepton.

Solo che le nuove batterie costano 800 euro l’una invece che 500… quindi probabilmente ne comprerò una sola, alla quale affiancherò quella ancora sopravvisutta a li-ion, naturalmente separando le due chimiche con un bel paio di diodi. E potrei anche usare lo scooter “rianimato” dalla nuova batteria per andare al Centreo Assistenza EcoItalMotor di via Voghera per vedere se si può sistemare il traballìo della ruota anteriore.

Certo, ricaricare questo miscuglio di batterie potrebbe diventare un bel casino, se non trovo un modo valido di montare DUE caricabatterie sullo scooter in modo che siano a prova di pioggia; paradossalmente, la cosa più complicata sarebbe la ricarica, non il collegamento o l’installazione.

Ma tanto per pensarci su avrei quasi un anno.

Effetto della temperatura sulle batterie al lithio “li-ion” (LiCoO2)

Posted in batterie, scooter elettrici, Uncategorized by jumpjack on 1 giugno 2013

Finalmente qualche dato sugli effetti della temperatura sulle batterie al litio!

http://www.virginia.edu/ms/ecs/files/KUMARESAN.pdf

(http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.593.9784&rep=rep1&type=pdf)

Queste dovrebbero essere proprio le batterie del mio Zem Star 45, che ha batterie al litio da 3,6 V, e che mi è stato detto “in giro” che non possono essere LiPo: quindi LiCoO2 dovrebbe essere l’unica alternativa rimasta, essendo le altre (mangamese e altro) troppo recenti (il mio scooter è di più di 2 anni fa).

Ho ricostruito il grafico in Excel:

temperatura-LiCoO2-1

E da quello poi ho desunto la capacità disponibile con scariche di 1C alle varie temperature, che sul mio scooter corrispondono a 48A; in realtà credo che sotto sforzo arrivi anche a 80, quindi sarebbero quasi 2C.

temperatura-LiCoO2

Immagino che a 2C la capacità si riduca a un 20 o 30% a zero gradi… 😦

Ecco infine un confronto tra i grafici in temperatura di queste batterie al litio e la batteria al piombo-gel (SLA) di un Etropolis:

Temperature performance comparison among Lithium (LiCOO2) and Lead (SLA) batteries

Temperature performance comparison among Lithium (LiCoO2) and Lead (SLA) batteries

Il mio giudizio professionale è “ammazza che schifo”. 😉

AGGIORNAMENTO 11/10/02013

Trovato nuovo grafico (per litio NMC):


http://www.altenergymag.com/emagazine/2012/04/a-comparison-of-lead-acid-to-lithium-ion-in-stationary-storage-applications/1884

 

Aggiornamento 2016:

Trovato grafico per LiFePO4:

batterie-lifepo4-temperatura

 

Andando a sovrapporre i grafici di LiCoO2 e LiFePO4:

batterie-lico-life-temp

Il grafico dice che sotto zero le batterie LiCoO2 sono pressochè inutilizzabili su un mezzo elettrico: a 1C (linea nera continua) hanno capacità praticamente nulla (non ci sono dati, ma la linea continua che ne rappresenta l’ideale continuazione è molto chiara), e anche a C/2 non si va oltre il 30%. Alla stessa temperatura di -5C le LiFePO4 dannò, sì, uno scarso rendimento… ma comunque mantengono un 40-50% della capacità, con poca differenza tra 1C e C/2.