Увеличение емкости аккумулятора самоката

Как увеличить ёмкость литий-ионного аккумулятора?

Покатавшись на электровелосипеде некоторое время, вы можете для себя обнаружить, что имеющейся батареи вам уже не хватает, и хочется проезжать на одном заряде гораздо большие расстояния.

Это возможно в двух случаях: если ёмкость батареи изначально была недостаточной, и если батарея потеряла часть своей ёмкости в процессе эксплуатации. В данной статье рассмотрим оба варианта и способы выхода из сложившейся ситуации. Перед дальнейшим чтением рекомендуем в общих чертах ознакомиться с устройством литий-ионного аккумулятора.

Дешёвый литий-ионный аккумулятор

Если электровелосипед стоил очень дёшево по отношению к аналогам, логично предположить, что он собран из комплектующих довольно низкого качества. И среди них, вероятнее всего, батарея низкой ёмкости с высоким внутренним сопротивлением.

В таком случае чаще всего самым разумным решением будет заменить батарею на новую, более ёмкую, либо продать велосипед целиком и купить новый, более высокого качества и с более ёмкой батареей.

Хотя, если в корпусе аккумулятора есть достаточно свободного места, можно собрать в нём новую батарею, более высокой ёмкости, а прежнюю попытаться продать без корпуса. Увеличивать ёмкость такой батареи не имеет смысла, так как соединив новые ячейки параллельно с ячейками сомнительного качества, через какое-то время старые ячейки начнут выходить из строя и портить новые ячейки.

Добавить ячейки к литий-ионному аккумулятору

Другое дело, если батарея в хорошем состоянии, и вы просто хотите увеличить запас хода при помощи дополнительных ячеек. В этом случае придётся добавить к каждому блоку ячеек одинаковое количество новых ячеек, подключив их параллельно.

Внимание! Данная статья не является инструкцией к действию. Автор лишь делится собственным опытом. Вся ответственность за повторение действий, описанных в статье, лежит на Вас. Будьте благоразумны и не приступайте к подобным работам, не имея соответствующей квалификации и опыта.

Предварительно необходимо убедиться в том, что напряжение на всех блоках и новых ячейках одинаковое, а перед началом работ не забыть отключить балансировочный разъём от BMS.

На схеме зелёной пунктирной линией обозначены ячейки исходной батареи, в данном случае по схеме 13S4P, а сиреневым пунктиром — дополнительные ячейки, с которыми батарея будет иметь схему 13S6P.

То есть при ёмкости одной ячейки 3 Ач, ёмкость всей батареи увеличится с 12 Ач до 18 Ач, то есть в полтора раза.

Однако такое решение подходит далеко не всегда, из-за ограниченного места в корпусе аккумулятора. Более простым способом увеличить запас хода может быть приобретение второго аккумулятора.

Вторая батарея на электровелосипед

Довольно часто у владельцев электровелосипедов возникает идея купить вторую батарею, и в этом случае непременно встаёт вопрос их правильного соединения. Первое, что обычно приходит в голову, — соединить батареи параллельно. Однако, этого не стоит делать, и вот почему.

Если в одной из батарей начнут выходить из строя некоторые ячейки (переходить в замкнутое состояние), напряжение от исправной батареи будет делиться между оставшимися ячейками первой батареи, и они будут перезаряжаться (будет превышен порог максимального напряжения 4,2 В), что довольно опасно. Тогда в лучшем случае можно остаться с двумя неисправными батареями, а то и вовсе вызвать пожар.

Более разумным вариантом будет поочерёдное использование батарей. То есть вы заряжаете обе батареи и сначала едете на одной, а когда она разрядилась, отключаете её, подключаете другую и продолжаете движение. В этом случае батареи будут работать независимо друг от друга, и неисправность одной никак не повлияет на другую.

Снизилась ёмкость литий-ионного аккумулятора

Теперь рассмотрим случай, когда батарея потеряла ёмкость в процессе эксплуатации. Это происходит, как правило, по двум основным причинам.

Первая — разбалансировка аккумулятора, когда на одной или нескольких ячейках напряжение становится выше или ниже, чем на остальных. Например, напряжение на одной из ячеек стало больше, чем на других.

Тогда эта ячейка зарядится первой и BMS остановит процесс заряда, хотя остальные ячейки заряжены не полностью, то есть аккумулятор не сможет зарядиться до своего максимального напряжения и выдать полную ёмкость на разряде. В таком случае потребуется балансировка, но об этом чуть ниже.

Вторая причина потери ёмкости — возрастание внутреннего сопротивления ячеек. И это может произойти в двух случаях — деградация из-за длительного хранения и деградация из-за нарушения температурного режима работы.

Если ячейки до сборки батареи, или уже в составе батареи, хранились в течение нескольких лет, естественные деградационные процессы, скорость которых зависит, в том числе, от условий и температуры хранения, приводят к постепенному возрастанию внутреннего сопротивления.

Если же батарея эксплуатировалась с превышением нагрузок, на которые она рассчитана, то она перегревалась, и деградация ячеек шла ускоренными темпами, в результате чего также возросло внутреннее сопротивление ячеек и аккумулятора в целом.

Чем выше внутреннее сопротивление батареи, тем хуже она отдаёт ток, и тем больше просадка напряжения при подключении нагрузки. А значит, BMS будет прерывать процесс заряда и разряда раньше, то есть ёмкость батареи снизится.

В обоих случаях (при возросшем внутреннем сопротивлении) восстановить батарею, к сожалению, не получится. Не если дело в разбалансировке — шанс есть.

Источник

Как увеличить ёмкость аккумулятора Airwheel Z3

У меня есть электросамокат Airwheel Z3, и я жаловался, что у него аккумулятор небольшой ёмкости. Заряда батареи 4,4 А·ч хватает на 15 км; в принципе, этого расстояния лично для меня достаточно, однако мне хотелось бы иметь дополнительную мощность чтобы при разряженной батарее бодрее ехать в горочку. Поэтому я решил проапгрейдить свой аккумулятор, заменив элементы на более ёмкие.

Штатно в аккумуляторе Airwheel Z3 установлены 20 литиево-ионных элементов 18650 ёмкостью 2200 мАч. Я решил купить элементы ёмкостью 3200 мАч, остановившись на данной цифре как наиболее разумной с точки зрения цены. На Алиэкспрессе я приобрёл 20 аккумуляторов LG MH1 INR18650MH1, это обошлось мне примерно в 4 тыс руб (думаю, сейчас они подорожали из-за курса). При выборе аккумуляторов надо выбирать рассчитанные на рабочий ток не менее 10 А. Откуда такая цифра? Я посчитал, что 10-амперные аккумуляторы в сборке 2 по 10 штук дадут 20 ампер, это 700-800 Вт мощности. Самокат при движении в небольшой подъём потребляет у меня 350-370 Вт. И только в одну самую крутую поблизости горку – около 700 Вт.

Кстати, в дальнейшем при вскрытии оказалось, что штатные батарейки также 10-амперные, LG MF1. Так что с токоотдачей я угадал. Кстати, можно купить и более ёмкие элементы LG MJ1 на 3500 мАч.

Я отснял рабочий процесс апгрейда аккумулятора Airwheel Z3. Некоторые кадры могут быть не в фокусе, так как снимал не глядя. Поскольку я оказался первопроходцем в этом деле, то не знал, что меня ждёт на каждом следующем шаге, и работа показалась непростой. Сейчас я уже подготовленный сборщик батареи, и ничего страшного не вижу.

Проверка новых элементов

Перед началом работы проверяем исправность всех элементов. В норме все они должны иметь одинаковое напряжение около 3,6 В. Так и есть.

Разбираем аккумулятор Airwheel Z3

С помощью шестигранной биты разбираем батарею. Откручиваем 8 винтов с обеих сторон.

Отсоединяем эти два разъёма. Чёрный – зарядка аккумулятора, жёлтый – питание платы и колеса.

Вынимаем сзади батарею.

Разрезаем термоусадочную плёнку.

Перед нами предстаёт батарея в защитном картоне. Его внутренний слой – мощный липкий клей, а нам надо аккуратно расклеить картон. Для этого пропитываем его бензином «Калоша». Это несильно, но помогает.

Худо-бедно, но картон отклеивается. Из-под него показывается плата управления батареями – BMS. С этого момента действуем предельно (!) аккуратно.

Я не сообразил сразу, но настоятельный совет – сразу заклейте все контакты электрики скотчем (лучше всего каптоновый скотч, как видно на фото). Мы имеем дело с высоким напряжением и оголёнными силовыми контактами. И работать дальше мы будем металлическим паяльником и пинцетом. Не дай бог чего коротнуть – и плате можно будет сказать привет. Я хоть в этот раз ничего и не сжёг, но печальный опыт имеется.

Теперь нужно отпаять 12 контактных групп батареи от платы. Я поначалу паял паяльной станцией, но теплоёмкости жала маловато. Я поставил температуру на максимум – 450 градусов. Паяет, но не очень быстро. А вот обычный паяльник с более массивным жалом справился с пайкой легче.

Ещё раз: нужно соблюдать крайнюю осторожность, чтобы ничего случайно не закоротить! Из соображений безопасности лучше отпаять сначала по 3 контакта с внешних сторон платы, затем 6 контактов с внутренней.

После этого нужно выпрямить контакты, и плату можно снять.

Схему расположения полюсов аккумуляторов и контактных дорожек необходимо зарисовать на бумаге.

Отдираем контактные пластины плоскогубцами.

Собираем новую батарею

И собираем батарею на новых элементах. Совершенно необходимо переклеить картонные зелёные кружки со старых элементов на новые (с плюсовой стороны). Они защищают корпус от замыкания. Если этого не сделать, изоляция обязательно рано или поздно повредится.

Для пайки используется вот такая никелевая лента. Нужен 1 метр ленты. Её надо нарезать на кусочки по 20 мм.

На торцы элементов наносим капельки глицеринового флюса ТАГС. Никакой другой флюс из имеющихся у меня в наличии не позволяет паять элементы. А вот ТАГС паяет отлично. Далее прикладываем отрезок ленты на место, прижимаем его пинцетом, набираем припой на жало и паяем. Паяем обычным паяльником, станция тут не подойдёт. Флюс очень быстродействующий, поэтому на пайку уходит не более 1 секунды. Элементы при этом не перегреваются и не портятся.

Остатки флюса удаляем салфеткой, и вот первая батарея собрана. Не идеал, конечно, но нормально.

Собираем вторую батарею.

Припаиваем плату BMS. Не забываем перед совмещением двух батарей вернуть на место изоляционный картон между ними.

Проверяем напряжение на разъёме. Оно должно соответствовать десятикратному напряжению на одном элементе. Я батарею к моменту съёмки уже чуть-чуть подзарядил, поэтому у меня не 35,5 В, а 36,4 В. Если напряжение не соответствует, скорее всего, плата BMS накрылась. Либо какой-то элемент стоит задом наперёд.

Возвращаем на место термоусадку.

Ну, дальше уже дело техники: помещаем всё в корпус, подключаем разъёмы, завинчиваем крышки.

Аккумулятор для Airwheel Z3 готов

Собранную батарею ставим на зарядку. Зарядка теперь будет занимать больше времени – порядка 3 часов.

И вот результат реальных испытаний, когда я поехал кататься не щадя батарею. Я проехал на Airwheel Z3 ровно 24 километра! Честно скажу: под круглое число я не подгонял. Я снял скриншот ровно в тот момент, когда самокат почти внезапно остановился не в силах ехать далее – а до этого момента он меня вёз.

Я активно ехал в горки и затяжные подъёмы, практически вообще не испытывая недостатка мощности. Конечно, когда от заряда батареи оставалась лишь треть, уже стало заметно затруднение на подъёмах. Но всё предыдущее расстояние я просто пролетел. На катание ушло 2 часа, и я прилично устал. Я так считаю, что для данного самоката полученная мной ёмкость батареи 6,4 А·ч более чем достаточна, потому что столь длительная поездка уже сильно утомляет. Это ещё спасибо удачной конструкции подножек для ног у Airwheel Z3 – ведь на классическом самокате стоять гораздо менее удобно.

В общем, могу со спокойной душой рекомендовать данный апгрейд всем пользователям Airwheel. Батарейки реально соответствуют заявленной ёмкости и увеличивают удовольствие от самоката, равно как и добавляют существенной уверенности при удалении от дома.

P.S. для особо неверующих. Тут меня в комментариях уже неоднократно подозревают во вранье и в заказной статье. Мол, невозможно столько проехать. Ребята, я вешу 60 кг, езжу не на постоянном газу в пол (это просто нереально в городе), и я не виноват, что вы сравниваете с ездоками массой в центнер, которые ещё и не пробовали ни разу доехать реально до того момента, когда мотор уже не тянет ношу. Меньше пива пить надо, тогда и у вас всё хорошо будет с пробегом. А заказных статей у меня нет ни одной и не будет, хотя бы просто потому, что я не нуждаюсь в деньгах. И вранья никогда не было, нет и не будет. Я взрослый человек, мне это вообще ни к чему. Кто это плохо понимает, будет просто отправлен в бан.

Внимание: данная статья и изображения в ней являются объектами авторского права. Частичное или полное воспроизведение на других ресурсах без согласования запрещено.

Источник