Home

Questa pagina non fa uso di cookies

Batterie LiPo per bici elettrica

By tittopower

Fra le varie prove ed esperienze che ho effettuato nel campo del modellismo e delle bici elettriche, le batterie di tipologia LiPo (Polimeri di Litio) sono una realtà su cui praticamente è obbligatorio fare tappa. La loro introduzione nel campo modellistico è recente ed ha dato una spinta notevole alle prestazioni dei modelli eguagliandole a quelle delle corrispondenti soluzioni con motori a scoppio.
Fra i pregi che possiamo attribuire alle batterie LiPo abbiamo la capacità di erogare forti correnti per un buon periodo di tempo, una alta densità di energia in rapporto al volume e al peso e non ultima la possibilità di dare alla batteria una forma particolare non essendo il loro contenitore legato a forme cilindriche metalliche come per altri tipi di batterie. Per contro il loro uso richiede molta attenzione nelle fasi di carica-scarica utilizzo, soprattutto quando si ha a che fare con più celle connesse in serie fra loro per ottenere elevate tensioni. Diciamo quindi che occorre farne buon uso e utilizzare apparecchi di provata affidabilità per trarne tutti i possibili vantaggi senza incorrere in incidenti spiacevoli.
Le batterie LiPo devono essere utilizzate rispettando principalmente le seguenti condizioni:
Non mettere mai in cortocircuito i poli delle celle o delle batterie
Non superare mai durante la carica la loro tensione nominale massima che è di 4,2 V/cella
Non superare mai durante l'utilizzo la loro tensione minima di scarica che è di 3 V/cella
Non superare durante la carica la massima corrente dichiarata dal costruttore
Non superare mai durante la scarica la massima corrente dichiarata dal costruttore
Non utilizzare la batteria con temperatura superiore a 50°
Non utilizzare batterie visibilmente deteriorate, gonfie o forate !!!
E' altamente consigliato effettuare le operazioni di carica entro le apposite buste ignifughe, obbligatorie durante le gare di modellismo.

Osservando queste regole basilari la nostra batteria sarà in grado di darci elevate prestazioni per circa 150-250 cicli a seconda della qualità costruttiva.
Considerando quindi le caratteristiche e le potenzialità di queste batterie, perchè non impiegarle anche per la trazione elettrica ?

Rimanendo nell'ambito di motorizzazioni relative a biciclette elettriche e considerando le tensioni e le correnti in gioco in mezzi ache rispettano il codice della strada, si può dire che le batterie LiPo vanno praticamente a passeggio...utilizzando per esempio una batteria da 36V e 10Ah verranno normalmente prelevate da esse delle correnti massime di 15 A corrispondenti ad una erogazione di circa 1,5C (una volta e mezzo la capacità nominale). Questo lascia anche sperare che il numero di cicli di vita ottenibili possa essere sensibilmente superiore a quelli ottenuti in condizioni più gravose.
La prima esperienza di utilizzo su bici l'ho effettuata con delle super economiche batterie LiPo da 4000 mAh 36 V capaci di dare 15C di scarica. Pagate poco meno di 40 euri da un venditore cinese ed acquistate originariamente per aumentare l'autonomia di una elettrosega si sono dimostrate valere quello che costavano.... La loro capacità effettiva innanzi tutto era di poco superiore a 3000 mAh già da nuove, ridotta a 2700 mAh attuali dopo 50 utilizzi. Palesamnte anche il dato dichiarato di 15C pare una bufala in quanto già con correnti di 5-10 A per mezzora le porta a temperature abbastanza elevate sull'ordine dei 50 gradi. Sono quindi state declassate subito ad energia di riserva da tenere nelle borse in caso di estrema necessità o per esperimenti. Occorreva quindi provare ad utilizzare qualcosa di meglio...
Dopo brevi ricerche in rete e recensioni di utenti ho quindi deciso di acquistere delle più performanti Turnigy Nanotech da 5000 mah, 2 pacchi da utilizzare in parallelo per una capacità di 10Ah.

Anche queste sono batterie di provenienza orientale giunte in circa 10 giorni ad un prezzo finale di poco superiore ai 200 euri compresi i dazi e dogana. Ad un primo test si sono rivelate in perfetto stato di carica al 50% e con perfetto bilanciamento fra tutte le celle, cosa che speravo vista anche la scritta "matched" riportata sull'etichetta. In realtà si tratta di pacchi 5S1P assemblati in unica custodia ma volendo indipendenti, precablati per facilitare l'utilizzo in serie.

Il montaggio avviene fra i 2 pacchi con interposizione di materiale morbido utile a evitare movimenti sfregamenti o vibrazioni durante l'uso. Anche il contenitore sui suoi lati interni presenta questo materiale in modo che le batterie entrino con una certa resistenza e rimangano ferme. In generale queste batterie sono assemblate molto bene con protezione così come arrivano, ma una salvaguardia in più non farà certo male.

.

Entro la batteria ho incluso un circuito LVC descritto in altra pagina, la cui funzione è quella di evitare la scarica oltre il previsto di ogni cella, se ciò dovesse succedere il nosto mezzo si fermerebbe non appena una cella scende sotto alla tensione di guardia di 3V.

La particolare costruzione a innesto o a T mi ha consentito di avere a disposizione in un unica piastrina tutte le connessioni per i terminali di bilanciamento e monitoraggio, nonche a rendere parallele tutte le singole celle dei 2 pacchi, il tutto in modo molto comodo sia per il montaggio che per lo smontaggio

Una volta connessi i vari connettori ricopriamo con nastro telato per rendere tutto solidale, resta disponibile il connettore che andrà al bilanciamento del caricatore.

Ora introduciamo il tutto con un po di attenzione entro il contenitore in PVC che mi ha fornito gentilmente Matteo (alias Bentax che ringrazio) destianto a diventare l'involucro rigido esterno. Qui visibile applicato anche un fusibile come sempre consigliato per evitare dannose conseguenze, sulla destra il connettore per il bilanciamento che utilizza dei comuni DB15 da PC (porta giochi).

Il cavo di bilanciamento fra DB15 e caricatore (Graupner Ultra Duo Plus 45) viene autocostruito come in foto, sfruttando un vecchio cavo da porta parallela di cui si utilizzano solo i cavi necessari e con disposizione numerica come da codice resistenze...fino a che i colori lo permettono.

Dopo aver innestato i tappi di chiusura (sotto plastico sopra alluminio) e sistemato i vari connettori la batteria si presenta in questo modo ed è quasi pronta all'uso. Breve verifica per controllare che il bilanciatore rilevi tutte le celle, quindi introduciamo il fusibile e mettiamo la batteria in ciclo di scarica/carica a bassa corrente per verifica finale. Siamo pronti finalmente ad utilizzarla. !!!

La batteria pesa intorno ai 3kg e quasi non si sente sulla bici posizionata poteriormente sul portapacchi, si presta molto bene a fornire forti correnti senza sedersi di tensione, utilizzando 15A di carico si ha una caduta di circa 1 volt nei primi km dove la tensione rimane intorno a 41 Volt. Dopo avere provato una discreta salita di 1 km e consumato circa 2 Ah di carica abbiamo ancora più di 40V, la tensione scende molto lentamente ed è ampiamente sopra i dati di targa di 3,7V. La prova viene interrotta dopo 40 Km effettuati in varie condizioni con circa 8Ah consumati quando la tensione totale era ancora superiore a 37 V e le celle tutte perfettamente in sincronia e al tatto forse appena tiepide...la differenza dalle winforce è evidente... Durante l'utilizzo si dice sia bene non scaricare oltre l'80% le batterie per non stressarle troppo e ridurne l'efficienza, io sono solito seguire questi consigli, ma in caso di necessità so che posso prelevare fino all'ultimo mAh disponibile avendo a bordo il controllo LVC, prima o poi lo farò per vedere la effettiva capacità massima su cui poter contare. Effettuata la ricarica non si sono manifestati sbilanciamenti sopra il centesimo di V.

Il mio uso della bici è saltuario e questo tipo di batterie mi sembra molto adatto a tale scopo visto che non hanno autoscarica apprezzabile se non per il consumo del LVC (pochi mAh al mese) ed infatti pur disponendo delle classiche e più affidabili LiFepo4 ultimamente sto utilizzando principalmente LiPo....tanto che ho preso altri 2 pacchi da 5000 mAh per costruire un altro piccolo pacco da portare sempre dietro come riserva...questa volta con delle zippy flightmax prese in germania per accelerare i tempi.

Raccomando fortemente per queste batterie l'utilizzo di caricatori da modellismo di buona qualità, i quali sono in grado di rispettare con molta rigidità i parametri impostati e di effettuare un eccellente bilanciamento durante le ultime fasi di carica che sono il momento più delicato e importante.

Un altro esempio di assemblaggio LiPo senza contenitore si può vedere dalle immagini che seguono. Questa volta si tratta di 4 batterie da 4000 mA montate con configurazione 10S2P. Si tratta di pacchi economici winforce acquistati a scopo di test, la capacità effettiva di questa batteria economica si è rivelata di soli 5000 mA totali, il 40% circa in meno del dichiarato, ma si fanno comunque circa 25 km con questa batteria.

Come primo elemento viene realizzato il circuito LVC in base al tipo di assemblaggio. Qui possiamo vedere lo stampato.

Una volta montati i componenti necessari il circuito si presenta in modo piuttosto lineare. Si possono notare i pins di collegamento per la parallelizzazione delle celle.

Una volta finito il circuito viene dotato del cavo di bilanciamento...nel mio caso il DB15 da PC è diventato uno standard.

L'assemblaggio delle batterie inizia con uno strato di nastro adesivo in fibra di vetro, adatto a contenere danni in caso di espansioni delle celle.

Passati altri strati di nastro di copertura viene montato in testa il circuito.

In testa viene montato anche l'indispensabile fusibile, poi si collega il tutto al caricatore per controllare che tutti i contatti siano a posto.

La batteria viene poi introdotta in un sacco di protezione specifico per LiPo e messa sotto carica e bilanciamento. Dal grafico del caricatore si può notare che un gruppo di celle è a tensione più bassa rispetto all'altra, una carica a bassa corrente di 300 mA in qualche ora sistemerà tutte le cose. E così ecco pronta un altra batteria per i piccoli viaggi....

30 Luglio 2011 by Tittopower, agg. 3 feb. 2012

Le operazioni svolte nell'articolo possono provocare danni notevoli agli apparecchi e alla persona qualora chi le esegue non abbia una certa familiarità con l'elettricità, la meccanica, l'elettronica ecc.. ci si astenga quindi eventualmente dal metterle in pratica qualora non si abbia affinità con le materie predette. In ogni caso lo scrivente non si ritiene responsabile di eventuali danni provocati dai progetti e dal loro utilizzo a cose e/o persone.

Home