Друге життя електроскутера Skymoto Elf. Міняємо свинець на літій?

До мене звернулась людина, якій потрібно було “оживити” батарею до її електровелосипеда. Що з цього вийшло? Далі!

Історія цього велосипеда така, що в ньому вже кілька разів замінювались елементи. Звісно ж, зазвичай люди міняють таке на таке і цей електровелосипед бачив кілька поколінь свинцю. Для розуміння, цей електровелосипед має рідну батарею на 48 вольт і 12 ампер. Вона складається з чотирьох батарей на 12 вольт і 12 ампер, відповідно. Як приклад, один акумулятор LogicPower LP 6-DZM-12 AH коштує по знижці 1349 грн. Чотири штуки, відповідно, 5396 грн. Що, якщо я скажу, що майже в цю ж ціну, ви можете поміняти акумулятор на літій з більшою ємністю? Казково, чи не так?

Елементи

Коли я раніше збирав собі батарею на електровелосипед, я обрав елементи EVE INR21700-50E 5000mAh (15A). Вони були чудові для збірки електровелосипеда, так як їх піковий струм складав 15А, тож в збірці, де були паралельно об’єднані 5 елементів, ми отримували струм до 75А. В загальному це дозволяє мені використовувати мою батарею через інвертор для того, щоб…зробити собі каву, коли у нас вимикають світло, на кавомашині (пікове споживання до 1.5 кВт). Але цих елементів не було у продажу, тож я взяв альтернативні EVE INR21700-40P 4000mAh (50A). Їх струм ще вище, тож при використанні на меншому струмі в них не буде проблем з перегрівом під час роботи. Тим більше що рідний мотор в Skymoto Elf має потужність 350 Вт, по своєму досвіду реальне споживання до 400-450 Вт, тож нам би вистачило і батареї яка видає “на постійно” 10 ампер. Але дивним чином склалося, що саме ці елементи були у магазині Nkon найдешевшими з найбільшою ємністю і з гарними відгуками. Вартість елементів склала 75.58 євро з урахуванням доставки:

На одному сайті я знайшов інформацію, що його типовий струм заряду складає 1-6А. Тобто якщо у нас буде збірка 13S4P (13 елементів послідовно, 4 елементи паралельно), батарею можна буде без проблем заряджати струмом до 10 ампер. Це буде враховано далі в збірці.

Чому було вирішено збирати саме на 16 ампер? Існує баланс між-між, коли ти вибираєш середнє по ціні/потужності/ємності. Базова батарея була на 12 ампер, а так як свинець не видає всю свою ємність, то реально використовувалась лише частина з цих 12 ампер. Збираючи батарею на літії ми отримуємо акумулятор, який може віддати майже всю ємність. Для прикладу наших батарей на 36 вольт і 25 ампер вистачило, щоб з’їздити у сусіднє місто і повернутись додому. Загалом ми проїхали тоді близько 60-65 кілометрів на швидкості 25 км/год. Проводячи паралелі, цієї батареї має вистачати приблизно на 50 кілометрів. Цього, знову ж таки, вистачить щоб поїхати у сусіднє місто, попити каву, попутно підкинути батарею на зарядку, і без проблем доїхати додому. Першочергової цілі не було щоб їздити в сусіднє місто, але хотілося щоб при достатній ємності ціна лишалась демократичною. Забігаючи наперед – фінальна ціна батареї з зарядкою на 5 ампер і з урахуванням моєї роботи вийшла у 6600 грн. Це на 1204 грн більше, ніж поставити у електровелосипед звичайний літій. Чи варте воно того, враховуючи що оригінального свинцю власникам вистачило роки на три, а я на своїй вживаній літієвій батареї проїздив п’ять? Питання риторичне.

Збірка батареї

Набивши руку на своїх чотирьох батареях і враховуючи всі помилки, я почав збирати батарею для людей.

Цього разу я збирав батарею повністю з нуля, використовуючи холдери на 52 елементи.

Стрічку також підготував самостійно. В цьому сенсі збирати батарею було легше, так як шансів щось “не так зібрати” було менше.

Всі елементи були проварені точковою зваркою, по 6 точок на кожному.

Після приварювання всі елементи були закриті ізоляційним картоном для більшої безпечності.

Мозком батареї стала все та ж BMS від Jiabaida. Втім, цього разу я взяв її з потужністю 30А. Справа в тому, що навіть за умови використання цієї батареї для резервного живлення, з цією BMS можна отримати приблизно 1.5 кВт електроенергії. Тобто навіть, якщо власники батареї вирішать підключити її до інвертора – потужності буде більш ніж достатньо, враховуючи її ємність.

На жаль, виробник не розпаює кнопку-вимикач, тому робимо це самостійно поки BMS ще не закріплена на корпусі батареї.

Для зручності я одразу закріпив BMS за корпусі батареї двосторонньою клейкою стрічкою.

Щоб зменшити “бороду” дротів вони були обрізані до відповідної довжини і припаяні по своїх місцях. Від мінусового контакті і далі.

Два останні дроти від BMS і плюсовий дріт було запаяно на останній контакт.

Після припаювання всі контакти були закриті термо-скотчем.

Для заряджання було вирішено використовувати роз’єм XT з захистом від потрапляння води. Трішки згодом поясню чому.

Підключаємо шлейф до BMS – перевіряємо, щоб батарея загорілась і її було видно в додатку. Нагадую, що я раджу використовувати альтернативний додаток під назвою Overkill Solar. В ньому можна без проблем як налаштувати батарею, так і побачити стан її елементів.

Після перевірки заклеюємо нашу BMS ізоляційним картоном.

Це нам знадобиться, щоб помістити батарею у термозбіжну плівку. Вона додасть їй герметичності. Як підібрати плівку під свою батарею? Дуже легко. Треба приплюсувати висоту і ширину батареї і додати до них приблизно 10-20 мм. По дивжині дивіться вже як вам зручніше, я взяв трішки з запасом.

Після запаювання і обрізання зайвої плівки батарея виглядає дуже охайно. Загалом, зверху і знизу батареї часто використовують. текстоліт, а під плівку заливають герметик. В моєму випадку текстоліту не було, тож вирішив просто капітальніше закрити отвори герметиком. Для цього я використовував вже знайомий нам Soudal Fix All Flexi. Досить бюджетне, але, в той же час, якісне рішення.

Спочатку замазав зверху:

Також загерметизував батарею знизу:

Після цього ми перейшли до корпуса.

Корпус

Корпус батареї досить місткий. По моїх підрахунках туди б без проблем помістився ще один ряд елементів. Якщо використовувати елементи з ємністю 5Аг, можна отримати 48 вольт і 25 ампер/годин батарею. Це вдвічі більше ніж в боксі стоїть з заводу. В будь-якому випадку корпус легко вмішує 13 послідовно з’єднаних елементів формату 21700.

Перш за все я поліз подивитись, який від батареї йде плюсовий і мінусовий контакти, бо ж час від часу кольори можуть бути переплутані. В цьому сенсі корпус електровелосипеда радує зручним розташуванням контролера під кришкою. Впевнившись, що плюс і мінус в батареї і від контроллера однакові – перейшов до самої батареї.

Першочергово мені хотілось розмістити запобіжник, так як плюсовий контакт батареї буде йти через нього. Це дозволить в разі короткого замикання і виникнення електричної дуги, з легкістю її загасити. Запобіжник дещо специфічний, такий самий як в батареях що я збирав для себе.

Це керамічний запобіжник для сонячних панелей, котрий має всередині пісок. В разі виникнення короткого замкнення у батареї, він перегоряє і пісок всередині гасить дугу. Це крайній, але надійний спосіб захистити себе від можливих проблем.

Місце під запобіжник було вибрано неподалік від роз’єму живлення велосипеда, щоб зробити довжину дротів коротшою. Я вирішив розташувати всі елементи керування і захисту батареї в одній частині корпуса.

Отвір під запобіжник був замалий (свердла діаметром 20 мм виявилось недостатньо). Довелось трішки збільшити його за допомогою дремеля.

Вільного простору в батареї більш ніж достатньо щоб розмістити там нові елементи.

Наступним кроком стало додавання роз’єму XT60 з захистом від води і бруду.

Найбільш зручним місцем для роз’єму була ліва сторона. По-перше тут буде зручніше підключити кабель зарядки. По-друге товщина корпуса в цьому місці дозволить його надійно закріпити. Наявність додаткового роз’єму зарядки виникла через те, що на мою думку немає сенсу кожен раз для зарядки висмикувати кабель, який йде від батареї до контролера. Кожен раз ми будемо стикатись з утворенням іскри (залишковий струм у контролері), що нам зовсім не потрібно. Значно зручніше коли ти можеш зарядити електровелосипед через спеціальний роз’єм, який розрахований на використання під великі струми.

Останнім доданим елементом була кнопка. Вона дозволить фізично вимкнути батарею (точніше BMS) в аварійній ситуації, або ж коли треба її знеструмити (наприклад перед підключенням кабеля контроллера до батареї).

Зміни дістались і дротів батареї. Від BMS до батареї відходять дроти AWG12. Він значно товщий ніж той, який використовувався в оригінальній батареї. Я вирішив що буде логічним замінити і іншу проводку в батареї на якісний кабель, щоб не думати про нагрів дротів в будь-якому варіанті використання батареї (з тим же інвертором, як приклад).

Всі критичні елементи було заховано у термоусадку.

Як видно, батарея ідеально помістилась у корпус, плюс було досить багато вільного місця. Щоб батарея не “їздила” по корпусу, було додано ущільнювач, який приїхав з батареями.

З ним батарея плотно сіла в корпусі і нікуди не рухалась.

Як можна побачити нижче, нові елементи корпуса чудово вписались в оригінальний дизайн.

Кнопку розмістив ззаду батареї щоб на неї не потрапляв дощ, плюс вона там не явно видна, що буде тільки на користь для електровелосипеда.

Батарея була встановлена у велосипед і перевірена. Все працює як слід. Тож…що з зарядним?

Зарядне

По зарядному був варіант взяти дешевше на 3А чи дорожче на 5А. Історія почалась з того, що з Алі мені відправили всі комплектуючі окрім зарядки (продавець відмовився відправляти за таку ціну). Тож…я схилявся взяти на 3А, але почались відключення електроенергії, а ще я натрапив на цікавий магазин. В ньому я придбав зарядне на 5А за 760 грн. Приблизно стільки ж коштувало зарядне на Алішці, тож я вважаю, що отримав його по гарній ціні. Більш того, раніше у них же брав собі інше зарядне на 36В/10А за щось близько 1090 грн (теж найнижча ціна, бо в інших магазинах воно коштувало 1200-1500 грн). Тому може тільки порадити цей магазин, бо в них можна взяти більшість того, що було необхідно для збірки цієї батареї.

Так от. Зарядне прийшло під стандартний штекер 5.52.5 (я називаю його Асусовським, бо ноутбуки від Асуса раніше мали саме такий штекер). По специфікації він може витримувати десь близько 125 Вт. На власному досвіді я встиг впевнитись, що дурна справа заряджати ним свою 36-вольтову батарею, бо навіть при струмі в 5А (365=180 Вт) штекер ставав теплим. У випадку з 48В батареєю це вже близько 240 Вт і не дарма на цю потужність виробники ноутбуків використовують вже, дещо, інші роз’єми ніж 5.5*2.5. Тому я вибрав класичний XT60

Він витримує значно більший струм (до 60А, рекомендований десь до 30А), тож струм від зарядного у 5А він навіть не помітить. З цим блоком живлення батарея буде заряджатись приблизно за 3.5 години, що дуже актуально в наш час, коли іноді це світло і вмикається тільки на 3-4 години. Знову ж таки, в разі потреби цю батарею можна використовувати як резервне живлення. В моєму випадку схожа батарея живить інверторний холодильник, пару комп’ютерів, освітлення, пару роутерів, насос опалення. І це все, відповідно, одночасно. Трішки згодом я розповім про свій інвертор, який під це використовую, а що ж стосується цієї батареї – вона вже у власників, які її замовляли.

В ідеалі можна було б закріпити всі елементи на герметик (чи клей?), але по своїх батареях я мав досвід коли п’ять разів доводилось щось переробляти, тому вирішив не робити ту ж помилку тут, і в разі якихось моментів по батареї – швидко все вирішити. Я відповідаю за свою роботу, і в разі чого з радістю допоможу людям вирішити питання по батареї. Батарея збиралась на базі повністю нових елементів, я думаю що її цілком вистачить років на 5-6 звичайного користування. Це приблизно вдвічі більше ніж вистачило оригінальної батареї, при незначній різниці в ціні (фактично різниця “на роботу”).

Про велосипед

Окремо хотілося б згадати про сам транспорт.

Як ви знаєте, всі свої велосипеди я збирав сам, але завжди “заглядався” на варіант скутера, на якому ми б могли їздити з дружиною удвох. За дивним збігом обставин, протягом двох тижнів я мав можливість познайомитись з електровелосипедом типу Заря Силач (марка інша, але виглядав так само) і з Ельфом. Якщо перший був повністю іржавий, побитий, важкий (хоч і на більших колесах), Ельф здався, дещо, тендітним, охайним. Видно що люди за ним добре дивились і він не стояв у них під дощем.

Якість пластика радує, амортизація хоч і дещо бестолкова (може в динаміці вона краще, але я не помітив її роботи “на місці”), але все ж таки є. Фара, скоріш, як бутафорія, але вона є і працює. Чого мені особисто не вистачило на ньому, так це наявності кількох передач швидкості, бо з новою батареєю він дещо різкий. Це плюс з точки зору динаміки на дорозі, коли ти можеш швиденько десь проскочити, але трішки небезпечно, враховуючи юркість маленьких колес.