Aproape acum 5 ani, userul @tomi_alfa mi-a trimis un mesaj cu un link care a pus baza "electrificarii" creierului meu. Deci intr-o oarecare masura datorita AlfaClub am ajuns eu sa acumulez din ce in ce mai multe informatii privind masinile electrice.
Tot cam prin acceasi perioada, angajatorul meu la acea vremea facea un nou deployement de laptopuri in organizatie. Eu lucrand in IT aveam acces la laptopuri care urmau sa fie trimise la casat. Procedura urma cai ecologice asa ca inainte de a fi trimise de la noi scoateam bateriile din ele si asa ne-am trezit la sfarsit cu 2-3 cutii pline cu baterii de laptop. Multe din acele baterii erau perfect bune asa ca am hotarat sa fac eu ceva cu ele. La un scurt google search am descoperit ca oamenii folosesc celulele din astfel de baterii pentru diferite aplicatii (biciclete, power wall-uri, etc). Am inceput sa cochetez cu ideea de a transforma bicicleta sotiei mele intr-un electrica pentru a o folosii zilnic pe drumul spre si dinspre locul de munca. Am cumparat de pe amazon un kit de motor pentru bicicleta asa ca tot ce imi mai trebuia era "sursa" de curent pentru motor. Asa am ajuns usor usor sa desfac sute de baterii dell pentru a extrage din ele celulele de curent. Asa am ajuns sa invat cum opereaza o celule Li-Ion si cum poate ea fi folosita. Dupa aproximativ 1 luna de munca zilnica "in timpul orelor de munca" bateria mea pentru bicicleta era gata. Am fost total dat pe spate de faptul cum accelera vechea bicicleta si in ce monstru o transformasem (motorul cumparat era de 1000w adica 1kw, deci cam 1.33Caluti). Credeti-ma ca toata lumea ramanea absolut muta dupa ce dadea o tura cu noua mea bicicleta electrica. Am facut si niste teste cu ea bineinteles....mergea cam 100km range daca mai ajutai si tu pedaland.
Asta e o poza cu bateria pe care acum o tin in debara, nu am mai mers pe bicicleta asta de mai mult de un an.
Attachment:
IMG_20210726_222829.jpg [ 3.59 MiB | Viewed 1367 times ]
Ce este o celula Li-Ion? Este o "baterie re-incarcabila" care la acest moment ofera cel mai mare randament de energie/greutate, deci si de accea este folosita in toate electronicele de azi. Cel mai popular format al unei celule Li-Ion este modelul 18650 care arata cam asa:
Toate laptopurile construite pana in 2015 aveau asa ceva in ele. Acum laptopurile au devenit din ce in ce mai subtiri asa ca a fost necesar sa se gaseasca alte formate de baterie (similare cu cele de telefoane).
O sa vorbesc despre celula 18650 deoarece e cel mai usor de inteles. 18650 este formatul bateriei si este produsa de multi producatori (samsung/panasonic/sony etc.) Bineinteles ca fiecare producator alege o chimie putin diferita pretinzand ca a lor e cea mai buna. Asta este irelevant.....ce este relevant la o astfel de celula sunt 2 aspecte:
1. Capacitatea. 18650 a fost prima oara folosita prin 1994 avand 0.5Ah. Astazi exista astfel de celule care pot tine in ele chiar si 3Ah.
2. Puterea de descarcare. Este specifica in 1C,2C,3C etc. 1C inseamna ca poate fi descarcata cu 1x capacitatea ei de incarcare. Adica daca avem o celula de 2Ah si suporta 1C la descarcare, atunci ea suporta maxima descarcare cu 2 Amperi. Adica tine fix 1 ora daca o descarci complet la capacitate maxima. Cele mai multe sunt 3C dar exista si modele 10C care sunt folosite in general in unelte de mana. Exemplu o bormasina de mana care are nevoie de forta mare sa stranga suruburi. In cazul lor, este necesar de celule cu putere mare de descarcare. De obicei celulelel sunt ori/ori, deci nu exista celulele de capacitate foarte mare dar care sa descarce si multi Amperi instant.
Bun, acum sa vorbim putin de energia pe care o celula o stocheaza. Continuam exemplul de celula de 2Ah. Toate, si absolut toate celulele Li-Ion are voltaj nominal de 3.7Volti. Cand celula este dercarcata complet arata 3.2V, cand e la 100% arata 4.2V. Partea mai complicata este ca o celula Li-Ion nu se descarca cursiv. Iata un grafic care arata descarcare unei celule 18650 de 2Ah la 2Amperi.
Attachment:
Screenshot 2021-07-26 232342.png [ 91.02 KiB | Viewed 1368 times ]
Se vede ca marea majoritate a energiei se afla intre 3.4v si 3.9v si deci de aceea e destul de greu de ghicit un procentaj exact al unei baterii.
Acum sa trecem la incarcarea unei astfel de celule. Deci cum am zis, 4.2 este voltajul la care celula este 100% incarcata. Poti sa o incarci si mai sus de atat deoarece ea accepta curent. Problema este ca ea incepe sa se incalzeasca din ce in ce mai tare pana explodeaza. Asta e si motivul pentru care exista niste module de protectie pe astfel de baterii. O alta problema la astfel de celule este ca daca o tii mereu la 100% incarcata chimia din ea incepe usor usor sa se opreasca si deci scade capacitatea de stocare. Acelasi lucru se intapla si daca o descarci prea mult, gen sub 3.2V.
Hai sa vedem acum cum folosim o astfel de celula intr-o configuratie mai mare. Motorul meu de bicicleta mergea la 48V si deci eu aveam nevoie de mai multe celule inseriate pentru a obtine acel voltaj. Eu am mers o configuratie de 13 celule inseriate, adica 13x3.7V=48.1V nominal. Cand bateria e complet incarcata avem 13x4.2V=54.6V. Bun, deci am voltaj dar oare am si suficienti amperi la descarcare? Celulele mele fiind unele vechi si nu erau cu capacitate mare de descarcare, nu faceau fata asa ca am pus 8 in paralel. Astfel ai de 8x puterea de descare a unei singure celule. Daca va uitati la poza o sa vedeti ca bateria mea de bicicleta are in total 104 celule. O sa vedeti ca atunci cand cumparati un "pack" de celule se mentioneaza pe el xSxP, adica cate celule sunt inseriate si cate sunt in paralel. A mea este 13s8p.
Va povesteam putin mai sus ca este un real pericol sa incarci o astfel de celula peste 4.2v. Cum incarci un "pack" care are mai multe celule inseriate? Ai 2 variante:
1. incarci fiecare celula in parte pana la 4.2v. Super mega costisitor. Nu stiu sa foloseasca cineva metoda asta.
2. se monteaza un BMS (battery management system) pe "pack". Acesta monitorizeaza voltajul fiecarei celule in parte si opreste incarcarea atunci cand o singura celula ajunge la 4.2v. Nu conteaza la ce voltaj se afla restul celulelor, acesta opreste de tot incarcarea. Unele BMS-uri mai desptepte pot face o "balansare" a celulelor, adica sa ia curent din aia mai incarcata si sa bage in celelalte mai descarcate, pentru a le aduce pe toate la acelasi nivel de voltaj. In timp se poate ajuge ca celulele sa devina ne-balansate deoarece celulele nu imbatranesc fix in acelasi ritm. Unele scad in capacitate mai repede decat altele si deci avand o capacitate mai mica.....se incarca mai repede (ajung mai repede la 4.2v decat celelalte cu care sunt inseriate).
Acum hai sa scalam tot ce am povestit mai sus la nivel mare, si sa ne gandim la bateria unei masini electrice. Tesla model S are in podeaua masinii mii de astfel de celule 18650 facute de Panasonic. Nu stiu pe de rost in ce configuratie sunt puse dar va zic la Nissan Leaf. Nissan Leaf nu are celulele 18650 ci are ceva facut de ei strict pentru masina asta. Sunt 96 de celule inseriate, deci 96x3.7v=355.2 Volti. Daca nu ma insel configuratia lor este 96s2p pentru bateria de 40kwh si 96s3p pentru cea de 62kwh.
E multa informatie si e greu de tinut minte peste noapte asa ca va dau concluzia:
- da, avem nevoie de niste baterii mai destepte si mai sigure care sa nu explodeze daca se supra-incarca (exemplu bateria de 12v de masina care o poti tine la incarcat non stop). avem nevoie de baterii cu densitate mai mare si care sa suporte incarcari mai rapide. avem nevoie sa nu mai fie asa complicat subiectul ca orice om sa inteleaga cand bateria nu mai e buna. avem nevoie de baterii care sa nu mai fie inseriate. In momentul de fata daca o singura celula din cele 96 inseriate cedeaza, tot modulul este considerat defect (de aceea bateriile de laptop se arunca atat de repede....e suficient sa cedeze o singura celula)
Register
Login
FAQ
Search
). Este interesant cum 150 de cai electrici se simt fata de 150 de cai diesel. TDI-ul nu are nicio sansa in fata electricului. Incep sa cred ca electricele sunt artificial limitate la viteze mici, deoarece chiar si de la 120 la 140 electrica urca imediat (145km/h fiind vmax), in timp ce TDI-ul urca mult mai greu.
