La batteria LiPo costruita nel 2011 ha fatto il suo tempo ! Fino all'anno scorso ancora rendeva 8500 mAh dei 10000 originari ma quest'anno alla prima uscita mi ero accorto di un basso rendimento e di un veloce calo del voltaggio dopo una ventina di km, mi sono deciso allora ad aprirla ed ho constatato, come si vede in foto, che le celle si sono gonfiate. In una cella lipo questo porta a un calo delle prestazioni. Come sia avvenuto non saprei perchè la ho sempre mantenuta nelle migliori condizioni, caricata a 4.15 e mai sovrascaricata, probabilmente ciò è avvenuto durante gli ultimi utilizzi di quest'anno quando ho evidentemente richiesto correnti che essa non era più in grado di dare, ma del resto aveva ormai 8 anni e 25000 km per cui mi ritengo soddisfatto del suo ciclo di vita anche se sinceramente qualche altro anno di utilizzo me lo sarei aspettato.

All'epoca della costruzione della batteria (2011) la soluzione LiPo era senza dubbio la migliore per l'ottenimento di buone prestazioni, la batteria in foto era capace di 25C ovvero di correnti erogabili in continuo di 250A per cui utilizzata su una bici a norma di legge in cui il prelievo massimo si aggira sui 15-18A in certi momenti di picco in pratica operava come fosse a riposo, insomma era la migliore soluzione prezzo prestazioni in quanto le celle 18650 costavano discrete cifre ed erogavano correnti molto minori.

In questi anni la tecnologia di produzione delle celle 18650 è migliorata molto, lo sviluppo è dovuto sicuramente alle sempre maggiori esigenze di alimentazione a forti correnti e capacità che il mercato richiede sempre più spesso per rendere senza filo molti apparecchi di uso comune, senza dimenticare il loro utilizzo ormai di massa su bici e auto. La tipologia di batterie 18650 o similari è inoltre più sicura delle LiPo in quanto in primis il contenitore è in metallo e non a sacco, poi difficilmente sono soggette a incidenti pirotecnici in caso di avarie. Per contro le correnti erogabili sono ancora molto minori rispetto alle LiPo ma più che sufficienti per un utensile o una bicicletta. Considerando che il loro prezzo nel tempo è sceso sensibilmente, tanto che al momento non è economicamente conveniente utilizzare LiPo per costruire una batteria di equivalente capacità, ho deciso di rimpiazzare la cara vecchia batteria con le 18650. Ho quindi acquistato 56 celle con l'intenzione di utilizzarne 50 per costruire una batteria 5P 10S. Le celle in foto sono delle Sony Murata VTC5 da 2600mAh che possono erogare secondo il costruttore 35A.

Il primo disegno del contenitore da stampare in 3D era molto diverso da quello poi realizzato qui visibile. Si trattava di una forma sagomata adatta al triangolo, ma poi pensando che tale batteria poteva essere usata con la forma a cubo in altre 2 bici elettriche di cui dispongo ho preferito questa soluzione. La forma di questo contenitore potrà essere inserita nella mia bici stradale, anche lei dotata di una batteria che ha ormai 9 anni (celle 38120). Il contenitore è stampato in PLA FFFWorld, ha uno spessore di 5 mm ed un riempimento del 60% per un peso di circa 600 grammi. La stampa è durata circa 36 ore per il contenitore, 8 ore per il coperchio, 6 ore per il fondo batteria, 2 ore per la guarnizione.

Il contenitore deve contenere oltre alle celle anche i cablaggi, il fusibile, la presa per il bilanciamnento ed il circuito LVC. Come si può notare alla fine ho deciso di utilizzare una configurazione 11S 5P. Avevo acquistato 56 celle per utilizzarne 50 pensando che forse in mezzo ne avrei trovata qualcuna da scartare ed invece tutte le celle ereano perfette e quindi mi son detto perchè non usarle tutte ?

Come in tutte le mie batterie non utilizzo un BMS, apparecchio che non ha mai incontrato la mia fiducia. Al suo posto utilizzo un semplice circuito che si chiama LVC, composto da pochi componenti che interdice l'uso della batteria in caso che una qualsiasi delle celle vada in sovrascarica. Per la carica essendo anche modellista utilizzo gli affidabili Graupner UDP45 che sono in grado di gestire fino 14 celle con estrema cura, precisione e sicurezza. Il circuito in foto è in 2 parti poichè avevo già pronto un 10S ma poi convertendo il pacco in 11S ho dovuto aggiungere un altra sezione da 1S. La tensione di protezione del circuito è di 3V per ogni elemento della serie, la corrente assorbita è dell'ordine dei nanoA per cui può stare collegato per tempi lunghissimi senza consumi apprezzabili.

Siamo pronti ad operare l'assemblaggio. La fidata Sunko788H mi assisterà fino alla fine ? Sembra che lo farà ! Si preparano tutte le striscie di nichel di misura, si attaccano anelli protettivi in cartone sul polo positivo tagliati con laser, si orientano gli holder in modo da poterli inserire correttamente durante la costruzione dei paralleli e delle serie. Per chi ha una puntatrice con cavi è semplice operare su forme complesse per le forme delle batterie ma per chi come me dispone solo dei puntali alla macchina occorre predisporre con cura l'assemblaggio poichè si arriva al massimo a saldare la seconda cella e non oltre.

Ed ecco il risultato dell'insieme delle celle. Non so dire il peso di questo insieme poichè non ho verificato.

Di seguito si provvede ai singoli collegamenti elettri alle celle, isolando con più strati di Kapton i vari conduttori.

Per collegare le celle del fondo ho forato gli holder nel punto di incrocio con una punta da 2 mm, poi fresato con un dremel per ottenere un piccolo incavo dove fare passare il filo in modo da ottenere un fondo piatto.

Non rimane quindi che inserire il gruppo di celle nel contenitore e effettuare tutti i collegamenti necessari al circuito LVC, al fusibile, alla presa bilanciamento ed ai cavi di uscita.

La batteria è completa. Sul fondo c'è la guida a coda di rondine della vecchia batteria per introdurla sull'attacco della bici e il piccolo catenaccio che impedirà i suoi movimenti laterali. Sul coperchio (parte in basso) c'è anche una guarnizione stampata in TPU per evitare l'entrata di acqua in caso di pioggia. Sul fondo sono presenti 3 fori da 10 mm per l'areazione. La verniciatura è stata effettuata con carteggiatura, applicazione stucco spray 3 mani, carteggiatura, applicazione 2 mani di colore simile a quello della bici.
Alla prima carica non si sono evidenziati particolari problemi, la batteria ha ricevuto circa 9000 mAh con una carica a 3A, le celle sono risultate subito bilanciate. La prova su strada ha dato buonissime sensazioni, basso drop sotto carico, discesa lineare della tensione, per ora ho utilizzato solo pochi Ah per delle prove, presto farò un bel giretto in fuoristrada. La vecchia batteria consentiva una autonomia fra i 35 e 45 km, con questa si potrebbe arrivare a 60 (molto più con gambe migliori delle mie), ma non importa, anzi ora che ho più energia la farò lavorare impegnandomi di meno e tornando più riposato possibile.