Сборка батареи для электровелосипеда в корпусе Silver Fish
К нам принесли в ремонт батарею, которая использовалась на электровелосипеде с мощностью двигателя в 500Вт. На ее примере подробно расскажем как разобрать, диагностировать отремонтировать и собрать новую Li-Ion батарею для электровелосипеда в типовом, широко-распространенном корпусе Silver Fish.Обычно батарея в таком корпусе крепится на раму велосипеда под седлом.
Корпус батареи представляет собой алюминиевый бокс с пластиковыми крышками.
На нижней установлен основной разъем для питания двигателя электровелосипеда, а на верхней расположены индикатор уровня заряда, предохранитель, разъем для подключения зарядного устройства и замок зажигания.
Корпус имеет механизм позволяющий быстро и без дополнительных усилий устанавливать и отсоединять батарею от рамы велосипеда. При этом, в положении ключа “LOCK”, батарея фиксируется на раме без возможности снятия.
Высота корпусов Silver Fish может быть различной. Но наиболее распространенным значением является 390мм. При этом размер металлической части корпуса, который и является местом установки батареи, равен 285мм.
Корпус, в нашем случае, имел высоту 450мм. Длина алюминиевой трубы составляла 355мм.
Попавшая к нам батарея была неисправна. Мультиметр, при замере напряжения на основном разъеме, показывал около 31В, что близко к нижнему напряжению для батареи с номинальным напряжением 36-37В, но не критично. Вроде бы все в порядке. Но при попытке зарядить батарею или подключить ее к нагрузке – результат был нулевой. Индикатор уровня заряда тоже ничего не показывал. Приступаем к разбору.
Диагностика.
Снимаем с корпуса верхнюю и нижнюю пластиковые крышки, которые держатся на четырех винтах. Батарея в корпусе была зафиксирована термоклеем, который, конечно же, давно перестал выполнять свою функцию и просто лежал ошметками внутри корпуса. Вытаскиваем батарею.
На первый взгляд все выглядит нормально. Батарея не имеет внешних механических повреждений. Пайка не аккуратная, но ничего нигде не отваливается. Размер оригинальной батареи составляет 390 х 94 х 69мм
Вскрываем батарею.
Под термоусадочной пленкой находится корпус из стеклотекстолита. Внутри располагаются непосредственно ячейки и миниатюрная плата защиты. Примечательно, что часто такие корпуса продаются на Aliexpress в комплекте с пластиковыми холдерами и сварочной лентой для самостоятельной сборки батареи. Здесь же ячейки были просто склеены друг с другом по торцам батарей без дополнительной фиксации внутри рядов.
В батарее установлены 80 ячеек типоразмера 18650. Модель установленных ячеек: inr18650phh-15l. Производитель не указан. Электрическая конфигурация батареи: 10S8P, т.е. 10 последовательно-соединенных рядов в каждом из которых 8 параллельно-соединенных аккумуляторов 18650.
Точных данных о параметрах для ячеек inr18650phh-15l найти не удалось, но, вероятнее всего, емкость ячейки должна была составлять что-то около 1500мАч.
При 8 аккумуляторах в параллель емкость старой батареи должна была равняться примерно 12Ач.
Замеряем напряжения на ячейках. На всех рядах около 3,3В кроме одного, на котором примерно 1В.
Снимаем упаковку из картона и видим причину неисправности: несколько ячеек покрыты коррозией. Сварочная лента в этих местах не держится. Корпус ячеек корродирован.
По утверждению владельца, в нижнюю часть батареи могла попасть влага. Это могло стать причиной выхода аккумулятора из-строя.
Плата BMS располагается в верхней, противоположной от поврежденной части, батареи и внешних следов воздействия влаги не имеет. Мы ее проверим, и, вполне возможно, плата защиты окажется исправной, но было принято решение собирать батарею с использованием новой платы защиты в которую встроена функция балансира.
Выбор ячеек для сборки новой батареи.
На момент написания статьи с выбором качественных Li-Ion аккумуляторов сложились определенные проблемы: хороших брендовых ячеек просто нет.
По информации от наших поставщиков множество заводов-производителей Li-Ion аккумуляторов таких компаний как LG и SAMSUNG были переориентированы с потребительского рынка на нужды автомобилестроения. Как результат – огромный дефицит и резкое повышение стоимости ячеек. Поэтому в настоящий момент собирать батарею из ячеек известных производителей становится неоправданно дорого.Как альтернативу, можно рассматривать ячейки крупных китайских производителей таких как BAK, DLG, SINOWATT, SAFD. Эти компании работают уже очень давно на рынке, и их продукция имеет стабильное качество. Аккумуляторы этих фирм соответствуют своим техническим характеристикам, заявленным в официальной документации. И стоимость таких аккумуляторов, по сравнению с продукцией более известных корейских и японских брендов, гораздо более привлекательна, что особенно важно в текущей экономической ситуации.
Нам надо было выбрать ячейки, чтобы итоговая емкость батареи получилась не меньше, а лучше чуть больше той, что была изначально.
Исходя из размеров корпуса, в который комфортно помещаются в ряд 5 аккумуляторов 18650, прикидываем, что в данном размере наиболее удобно будет собирать батарею 10S5P. Т.е. емкость батареи будет в 5 раз больше емкости одной ячейки.
При номинальном напряжении батареи в 36В и мощности двигателя не более 500Вт, максимальны ток потребления будет примерно равен:
500Вт / 36В = 13,8А
При пяти параллельно-соединенных аккумуляторах, ток, протекающий через каждый из них, составит:
13,8А / 5 = 2,78А
Т.е. нам не обязательно при такой конфигурации использовать высокотоковые ячейки. Ток в 2,8А допустим для широкого ассортимента ячеек 18650 стандартной мощности, не вызывая при разряде ни чрезмерного падения напряжения, ни нагрева.
В результате были выбраны ячейки DLG INR18650-320 с емкостью 3100мАч и максимальным током разряда 6,4А.
Li-Ion аккумуляторы DLG хорошо отбираются, имеют стабильные показатели внутреннего сопротивления и напряжения среди аккумуляторов в партии, металл корпуса и плюсового контакта толстый, варится хорошо.
BMS была выбрана модели HCX-D150 37В с током разряда до 15А. Это симметричная BMS, разряжается и заряжается через одни и те же контакты, оснащена функцией балансира.
В более мощных моделях электровелосипедов с двигателем до 1000Вт можно применить BMS модели HCX-D132. Она уже допускает максимальный ток до 25А, оснащена радиатором и термореле, отключающим батарею при нагреве до 60°С.
Сборка.
Как мы и говорили, отбираются ячейки DLG INR18650-320 хорошо. Все имеют минимальный разброс по внутреннему сопротивлению, которое равно примерно 32мОм.Сварку ячеек производим с использованием преформованной никелевой ленты 18,5х2P-0,15. Такой вариант надежнее и удобнее, чем использовать одинарные полоски ленты.
Все электрические контакты закрываем изоляторами.
Устанавливаем плату защиты.
Далее мы решили несколько отойти от конструкции оригинала. В штатной батарее часть проводов была пропущена поверх корпуса. В результате батарея имела неопрятный вид да и провода свободно болтающиеся по всей длине внутри металлического корпуса не являются верхом надежности. Кроме того, для отключения и демонтажа батарейного блока из корпуса приходилось прибегать к пайке, что тоже не очень удобно. Поэтому мы решили все провода спрятать внутрь батареи а все соединения сделать на силовых разъемах AMASS.
Поэтому коммутация проводов несколько усложнилась.
После этого проводим тестирование батареи электровелосипеда на соответствие параметрам максимальной мощности и емкости.
Далее упаковываем батарею в стеклотекстолит и усаживаем в терморукав.
На основной силовой разъем корпуса аккумулятора и на замок зажигания устанавливаем разъемы AMASS XT60, рассчитанные на продолжительный ток до 30А, а на соединение с разъемом зарядного устройства – AMASS XT30 у которого продолжительный допустимый ток равен 15А.
Но в нашем случае заряд батареи не предполагается током более 5А.
Все соединения маркируем специальными информационными табличками.
Батарейный блок получился значительно легче и компактнее оригинально за счет применения ячеек с более высокой емкостью.
На элементы корпуса Silver Fish устанавливаем ответные части разъемов.
Устанавливаем батарею в алюминиевый корпус. Мы не будем фиксировать ее термоклеем так как это бессмысленно – он отвалится от металла корпуса при первой-же поездке. Да и размеры батареи были выполнены таким образом, что входит она в металлический корпус с усилием, исключая какую-либо подвижку.
Для фиксации батареи в корпусе по высоте, используем кусок вспененного полиэтилена соответствующего размера.
Соединяем электрические разъемы.
Индикатор работает!
Все, корпус можно собирать.
Наша батарея готова.
Посмотреть на стоимость аналогичных батарейных блоков (как с комплектом разъемов, так и просто с проводами под пайку) для аккумулятора электровелосипеда в корпусе Silver Fish вы можете в нашем каталоге.
Также вы можете предоставить нам вашу батарею в корпусе в сборе для замены батарейного блока «под ключ» нашими сотрудниками
Вернуться к списку
Автоматизированная линия разборки призвана сделать переработку аккумуляторов более безопасной и быстрой
Новости
Тема: Чистая энергия
Исследователи из Окриджской национальной лаборатории Министерства энергетики разработали роботизированную систему разборки отработавших аккумуляторных блоков электромобилей для безопасной и эффективной переработки и повторного использования важнейших материалов при одновременном сокращении токсичных отходов.
В связи с ожидаемым ростом числа электромобилей в течение следующих двух десятилетий возникает вопрос о том, как утилизировать большие литий-ионные аккумуляторы, которые их питают. Инженеры ORNL организовали демонстрацию, чтобы показать, что роботы могут ускорить разборку и сделать процесс более безопасным для рабочих, при этом значительно увеличивая производительность.
Сегодня перерабатывается лишь небольшой процент литий-ионных автомобильных аккумуляторов, и большинство процессов, используемых для этого, не автоматизированы, сказал Тим Макинтайр, главный исследователь отдела электрификации и энергетической инфраструктуры ORNL.
Независимо от того, хочет ли переработчик просто пройти через внешний корпус, чтобы получить доступ к батареям и заменить изношенные компоненты, или полностью переработать аккумуляторные батареи для извлечения кобальта, лития, металлической фольги и других материалов, первым шагом является диагностика батареи для безопасного и эффективного обращения. и разборка.
«С нашей системой, когда робот поднимает аккумулятор и кладет его на производственную линию, он отмечает последний раз, когда человек прикоснется к нему, пока он не развалится на части», — сказал Макинтайр.
Ограничение взаимодействия с человеком важно как для безопасности, так и для эффективности. Роботы быстро удаляют болты и другие корпуса независимо от оставшегося заряда, в то время как операторы-люди должны выполнять строгий и длительный процесс разрядки использованных батарей, прежде чем разбивать их вручную.
Автоматизированная разборка снижает воздействие на человека токсичных химических веществ, содержащихся внутри аккумуляторов, и высокие уровни мощности, приближающиеся к уровню 900 вольт в некоторых новых автомобилях.
Автоматизированная система, разработанная в рамках Института критических материалов Министерства энергетики США (CMI), может быть легко перенастроена для любого типа батарейного блока. Его можно запрограммировать на доступ только к отдельным батарейным модулям для восстановления или повторного использования в качестве стационарного накопителя энергии , или батареи могут быть разобраны до уровня ячеек для разделения и извлечения материалов.
Работа основана на опыте, накопленном в предыдущих проектах ORNL для CMI, которые были сосредоточены на роботизированной разборке жестких дисков для извлечения редкоземельных магнитов. Инженеры также доказали, что эти магниты можно напрямую использовать в электродвигателях.
«Автоматическая разборка компонентов, содержащих критические материалы, не только устраняет трудоемкую ручную разборку, но и обеспечивает эффективный процесс разделения компонентов на потоки с более высокой добавленной стоимостью, где критические материалы концентрируются в отдельном сырье для переработки», — сказал директор CMI.
Том Лограссо. «Эта добавленная стоимость является важной частью создания экономически жизнеспособного процесса».
Исследователи каждый раз следуют одному и тому же протоколу: вручную разбирают использованный компонент и собирают данные об этом процессе для создания роботизированных инструментов и элементов управления, необходимых для управления автоматизированной системой, сказал член команды проекта ORNL Джонатан Хартер.
«Промышленность не ограничена количеством батарей, которые они могут использовать в этом процессе. Уже накопился значительный задел. Ограничивающим фактором является время, необходимое для выполнения электрического разряда и выполнения разборки вручную», — сказал Хартер. Он подсчитал, что за то время, которое требуется в некоторых процессах для ручной разборки 12 блоков батарей, автоматизированная система может обрабатывать 100 и более.
Следующим шагом может стать доведение процесса до коммерческого масштаба, и команда Макинтайра также видит возможности применить аналогичную систему разборки к трансмиссиям электромобилей для извлечения таких материалов, как редкоземельные магниты, медь, сталь и неповрежденная энергия.
электроника. По словам Хартера, чтобы сделать переработку более экономически целесообразной, она должна осуществляться с высокой производительностью и быть достаточно гибкой, чтобы перерабатывать несколько потребительских товаров на одном предприятии.
«Если рынок электромобилей ускорится, как ожидается, в ближайшие 10-20 лет, нам нужно будет решить проблему потоков отходов и рассматривать эти отработанные автомобили и батареи как центральные элементы цепочки поставок для производства материалов», — сказал он.
Система была разработана и продемонстрирована в Центре интеграции и развертывания сетевых исследований ORNL.
Институт критических материалов является центром инноваций Министерства энергетики, возглавляемым Лабораторией Эймса Министерства энергетики и поддерживаемым Управлением передового производства Управления энергоэффективности и возобновляемых источников энергии, которое работает над стимулированием исследований, разработок и внедрения передовых производственных технологий, связанных с энергетикой.
и практики для повышения экономической конкурентоспособности США и повышения энергоэффективности. CMI стремится ускорить внедрение инновационных научных и технологических решений для разработки устойчивых и надежных цепочек поставок редкоземельных металлов и других материалов, имеющих решающее значение для успеха технологий экологически чистой энергетики.
UT-Battelle управляет ORNL для Управления науки Министерства энергетики, крупнейшего сторонника фундаментальных исследований в области физических наук в Соединенных Штатах. Управление науки работает над решением некоторых из самых насущных проблем нашего времени. Для получения дополнительной информации посетите страницу Energy.gov/science.
Контакты для СМИ
Как снять и установить аккумулятор мотоцикла
Снятие аккумулятора — довольно простой процесс на мотоцикле, но он может сильно различаться от мотоцикла к мотоциклу. Немного знаний может помочь вам лучше понять процесс, прежде чем вы начнете.
Шаг 1. Прочтите руководство (RTFM)
Самый важный инструмент в вашем наборе инструментов живет между вашими ушами. У людей есть такое представление, что хорошим механикам «не нужно» пользоваться книгой. Это глупая идея. Конечно, бывают случаи, когда работа настолько знакома, что книга не нужна, но такие времена никогда не бывают первыми. Купите заводскую инструкцию по эксплуатации и прочтите ее. Руководство по послепродажному обслуживанию, которое мы продаем в RevZilla, является отличным дополнением к заводскому руководству, но последнее слово всегда остается за заводским руководством.
Шаг 2. Найдите аккумулятор и получите к нему доступ
Это должно быть подробно описано в вашем руководстве по обслуживанию, но вам нужно знать, где найти аккумулятор. Я собираюсь перечислить несколько мест, где я нашел батареи за эти годы. Ducati Multistrada и Yamaha FJR1300: внутри правого верхнего обтекателя. Yamaha YZF-R6 и FZ6: под топливным баком. Harley-Davidson Sportster: Под сиденьем.
Harley Shovelhead: свисает с правой стороны мотоцикла. А на таможне? Забудь это. В хвостовой части, спрятанной между первичными шкивами, под байком — как ни крути, и я увидел там прячущуюся батарею.
Под сиденьем, под боковыми панелями и под баком все хорошо на первый взгляд, но руководство скажет вам наверняка. Если вам нужно снять такие элементы, как топливный бак, сиденье или боковую крышку, сейчас самое время это сделать.
Аккумулятор на современном спортивном мотоцикле можно найти под сиденьем или топливным баком. Ревзилла фото.
Шаг 3. Отсоедините отрицательный кабель
.
Иногда помогает визуализация. Посмотрите на концы отрицательного кабеля батареи: все, что нужно сделать, это соединить отрицательную сторону батареи с рамой велосипеда, позволяя всей раме и токопроводящим элементам, прикрепленным к ней болтами, служить точками заземления. Фото Lemmy. Когда вы снимаете аккумулятор, всегда сначала отсоединяйте отрицательный кабель. (Обычно он черный, а соответствующая клемма на аккумуляторе обычно помечена знаком «-»).
Если вы поменяете этот порядок, ничего страшного не произойдет — если вы не замкнёте плюс цепи на землю. Многие велосипеды используют раму в качестве заземления, а это означает, что любая металлическая деталь рядом с положительной клеммой может быть путем для прохождения электричества.
Работая сначала с отрицательной стороной, вы сводите к минимуму возможность «заземления» батареи. Если ваш инструмент для удаления должен перекрыть зазор между рамой и положительной клеммой на аккумуляторе после того, как отрицательный кабель удален, ничего не изменится. Если вы сначала не отключите отрицательную сторону и случайно перекроете этот разрыв, вы, скорее всего, сломаете предохранитель и обожжетесь, и, надеюсь, это все. Однако, если вы работаете с велосипедом, который не имеет должных предохранителей, вы рискуете начать пожар.
Уберите кабель или закрепите его скотчем, чтобы он не мог снова случайно коснуться клеммы аккумулятора.
Шаг 4. Снимите положительный кабель
.
После разрыва цепи отсоедините положительный кабель. (Этот кабель часто красный, но не всегда. Аккумулятор должен быть помечен знаком «+» на этой стороне.)
Прижимы в виде резиновых ремешков обычно быстро снимаются. Целесообразно осматривать их на наличие трещин и сухой гнили. Ревзилла фото.
Шаг 5. Извлеките аккумулятор
. Удалите все фиксаторы, удерживающие батарею. Это может быть резиновый ремешок, фигурный металлический элемент или даже пенопластовые блоки, удерживающие батарею. В любом случае, вам нужно убрать их с дороги, чтобы вытащить аккумулятор. Будьте осторожны, когда вытаскиваете аккумулятор, потому что многие аккумуляторы имеют «полые» клеммы со свинцовыми гайками, в которые вкручивается болт, удерживающий кабели. Они могут выпасть, и если у вас нет под рукой запасного комплекта, согласно закону Мерфи, они упадут в щель на вашем велосипеде, что сделает их безвозвратными.
Шаг 6. Установите новый аккумулятор (или заряженный, если вы вытащили свой, чтобы зарядить его)
Первая часть установки – экзамен.
Если вы используете другую батарею (новую), убедитесь, что ее физический размер такой же. Также убедитесь, что батарея имеет мощность, аналогичную той, которая требуется мотоциклу. Наконец, осмотрите клеммы — убедитесь, что положительные и отрицательные клеммы не перепутаны!
Если аккумулятор необходимо заполнить кислотой, заполните его до того, как поставите в мотоцикл, чтобы не пролить кислоту на мотоцикл. Имейте в виду, что некоторые батареи не поставляются с кислотой. Если у вас есть один из них, лучше всего отправиться в местный магазин мотоциклов и попросить их заполнить его для вас, потому что кислота обычно продается в гораздо больших количествах, чем вам нужно для одиночной батареи. Другие батареи поставляются с кислотой. Некоторые представляют собой просто большой контейнер, и вам нужно заполнить каждую из шести ячеек на глаз. Другие содержат шесть отдельных камер, в которых находится необходимое количество кислоты. Подсказка: если у вас есть кислотный пакет такого типа, переверните аккумулятор и поместите его в пакет, убедившись, что он герметичен.
Как только батарея и кислота будут «заперты» вместе, переверните всю спичку и дайте ей стечь. Таким образом предотвращается возможность разлива кислоты, если вы не проткнете носики упаковки неравномерно.
Соблюдайте инструкции производителя аккумуляторов по заполнению, будьте осторожны и решайте задачу в хорошо проветриваемом месте или на улице. Газообразный водород, образующийся как побочный продукт химической реакции, действительно легко воспламеняется. Вам также нужно будет зарядить аккумулятор. Если вы не знаете, как это сделать, у нас есть довольно хорошее руководство по этому процессу. И будьте осторожны с кислотой; это может вызвать неприятные химические ожоги. Пищевая сода, мыльная вода и другие щелочи должны быть под рукой, чтобы нейтрализовать случайную кислоту.
После зарядки переустановите его. Если вы устанавливаете батарею с другой «площадкой», отличной от заводской, будьте готовы к творческому проектированию и изготовлению из пены и резины, чтобы расположить батарею таким образом, чтобы она не могла двигаться.
(Большинство литиевых батарей требуют этого, потому что они меньше, чем свинцово-кислотные батареи, которые они заменяют, и для этой цели они часто поставляются с пенопластовыми прокладками.)
Шаг 7. Подсоедините кабели
Вставьте эти свинцовые гайки обратно в «выемки» терминала и установите аккумулятор на место. Затем снова подключите кабели. Стряхните их, если они покрыты коррозией или на них есть белый или синий порошок. Здесь поможет проволочная щетка. Если они сильно заржавели, может потребоваться замена.
Установка обратна снятию, и здесь тоже важен порядок! Присоедините положительный кабель, затем подключите отрицательный кабель. Трижды проверьте правильность подключения кабеля к нужному разъему. Невыполнение этого требования может привести к возгоранию электрических компонентов, перегоревшим предохранителям и общей сердечной боли. Если вы не уверены, остановитесь и спросите, потому что это потенциально дорогостоящая ошибка.
Вот ловкий трюк, держу пари, что некоторые из вас поблагодарят меня за него.
Возьмите небольшой кусочек старого шланга вентиляции аккумулятора (или нового, если у вас достаточно длины, или просто кусок обычного винилового шланга) и отрежьте небольшой кусочек длиной около одной восьмой дюйма… Фото RevZilla.
Если вы хотите защитить свои инвестиции, небольшое количество спрея для клемм аккумулятора может предотвратить образование коррозии. Убедитесь, что клеммы хорошо и аккуратно, но не слишком туго! Свинец (материал клеммы) очень мягкий, и нарезанная на нем нить легко сорвется.
… и вставьте его в клемму так, чтобы гайка клеммы находилась близко к верхней части клеммы, чтобы оборудование могло легко «подцепить» ее. Ревзилла фото.
Вот небольшой совет. Иногда маленькие болты, скрепляющие кабели, слишком короткие, чтобы «подцепить» свинцовые гайки, в которые они втянуты. В других случаях батарею приходится наклонять в сторону, чтобы установить ее, и гайки выпадают. (Я знаю, что это сбивает с толку, но вы поймете эту проблему, если она у вас есть.
) В этом случае возьмите либо кусок старого вентиляционного шланга аккумулятора (если он есть у вашего аккумулятора), либо аналогичную виниловую трубку и отрежьте небольшой кусочек в качестве прокладки, чтобы поднять гайку до верхней части клеммы аккумулятора. Давление также предотвратит его выпадение, если вам нужно наклонить аккумулятор набок.
Вот комплект проставок Yuasa. Они хорошо сделаны и избавляют райдеров Harley от необходимости переделывать оригинальные аккумуляторные кабели для работы с другой конструкцией клемм аккумуляторной батареи вторичного рынка. Ревзилла фото.
И вот еще один совет для тех, кто ездит на Харлеях: вы можете обнаружить, что клеммы на вашей новой батарее немного «смещены» от края батареи, но вам нужно, чтобы они были заподлицо. Не бойтесь, это не «неправильная» батарея — вам просто нужно сделать еще один шаг. Лучшие производители аккумуляторов будут включать набор латунных или алюминиевых прокладок, чтобы занять это место для велосипедов, кабели которых требуют их.