Baterii Biciclete | Acumulatori Masinute | Baterii Sisteme fotovoltaice

Transformarea unei baterii de bicicleta electrica ~Imagini din culise~

17 Iulie 2024 | Ultima modificare: 17 Iulie 2024

Bateriile joaca un rol esential in viata noastra moderna, alimentand diverse dispozitive de la telefoane mobile pana la automobile electrice. Cu toate acestea, fiind considerate consumabile, in timp pot aparea probleme, fie din cauza uzurii normale a bateriei, fie din cauza constructiei de calitate inferioara, iar repararea sau inlocuirea lor devine necesara pentru a ne bucura in continuare de folosirea dispozitivelor pe care acestea le alimenteaza. In acest articol, vom explora un proces de reparare a unei baterii pentru bicicleta electrica si vom evidentia importanta calitatii atat din privinta folosirii materialelor de calitate cat si a executiei propriu-zise.

Starea initiala a pack-ului de baterie

Imaginea alaturata reprezinta o baterie Hailong de 48V, format 13s5p adusa la reparatie pentru ca nu mai “merge”. Am scos-o din carcasa pentru a face constatarea. Putem observa o distributie dezorganizata a cablurilor BMS-ului. Nu s-a facut “wire management” deloc, iar cablurile nu sunt securizate sau ordonate in vreun fel. Trecand peste latura estetica, pentru ca in final majoritatea utilizatorilor oricum nu vad ce este in interiorul carcasei, acest mod de lucru risca integritatea si functionarea optima a bateriei.

Va explic si de ce: in timpul folosirii bateriei, mai ales in cazul unei baterii pentru bicicleta electrica care este supusa miscarii si manevrarii permanente, aceste cabluri pot intra in contact cu partile interne ale carcasei iar acest contact nesigur poate duce la deteriorarea izolatiei firelor. Daca izolatia este compromisa si firele se ating intre ele, exista riscul unui scurtcircuit. In cel mai favorabil scenariu, acest lucru duce la defectarea BMS-ului, care este menit si sa protejeze bateria, insa in situatii mai grave, intreaga baterie ar putea fi afectata.

Close-up la vechea sudura

In urmatoarea imagine observam calitatea inferioara a sudurilor: sunt un numar de maxim 4 puncte de sudura si nu toate acestea sunt realizate corect, deoarece banda nichel se desprinde destul de usor de celule. O astfel de sudura poate avea multiple consecinte negative, atat in ceea ce priveste performanta bateriei, cat si in ceea ce priveste siguranta utilizatorului si a dispozitivului.

Iata cateva consecinte asociate cu o sudura de calitate inferioara:

Supraincalzirea: O sudura slaba poate genera rezistenta electrica crescuta, ceea ce duce la incalzire excesiva in punctul respectiv. In timp, acest lucru poate provoca supraincalzirea componentelor din jurul sudurii, precum si ale celulelor bateriei. Supraincalzirea poate reduce performanta bateriei, scurtand si durata de viata.
Caderi de tensiune: Sudura slaba poate cauza caderi de tensiune in timpul transmiterii curentului. Acest lucru poate duce la o functionare ineficienta a dispozitivului sau la o performanta redusa a bateriei, afectand calitatea alimentarii cu energie a echipamentelor.
Dezlipirea componentelor si degradarea celulelor: Sudura de calitate slaba poate duce la dezlipirea benzilor de nichel de celulele bateriei, iar astfel poate afecta conectarea corecta a celulelor in cadrul bateriei. Aceasta poate duce la intreruperi in fluxul de curent sau poate cauza un dezechilibru in distributia de incarcare si descarcare intre celule, ceea ce va duce la o degradare mai rapida a celulelor si, in final, la o capacitate redusa a intregii baterii ceea ce va afecta performanta si functionalitatea bateriei si implicit a dispozitivului.
Ineficienta energetica: O conexiune electrica inadecvata poate duce la pierderi semnificative de energie in timpul transmiterii curentului. Acest lucru poate reduce eficienta bateriei si poate necesita o incarcare mai frecventa.
Instabilitate: Sudura slaba poate provoca instabilitate in functionarea bateriei si poate genera comportamente imprevizibile, cum ar fi intreruperi neasteptate sau pierderi bruste de capacitate.
Risc de incendiu: O sudura defectuoasa poate cauza o supraincalzire semnificativa, crescand riscul de incendiu sau explozie. Acest risc poate fi extrem de periculos, in special in cazul bateriilor litiu-ion, care pot fi sensibile la temperaturi ridicate si la defectiuni ale structurii interne.

Atat despre constatare, urmeaza sa intram in procesul efectiv de reparatie: pentru a repara aceasta baterie, vom inlocui toate celulele si BMS-ul, practic va fi o baterie noua in carcasa veche. Mai departe va aratam din procesul de reparatie propriu zisa si ce facem noi in plus pentru a spori performanta, durata de viata, subiect despre care am vorbit mai detaliat aici, si mai ales siguranta bateriei.

In primul rand, am reconfigurat arhitectura bateriei, adica felul in care celulele sunt asezate si conectate intre ele, astfel incat sa avem mai multe punti de legatura intre serii. Acest aspect are un impact semnificativ asupra performantei, sigurantei si duratei de viata a bateriei. In cazul in care seriile de celule sunt conectate printr-o singura punte de legatura, asa cum a fost inainte de reparatie, apar anumite aspecte care pot afecta functionarea si durabilitatea optima a bateriei, cum ar fi:

Capacitate limitata de curent: Conectarea seriilor de celule printr-o singura punte de legatura poate crea o restrictie in ceea ce priveste fluxul total de curent pe care bateria il poate gestiona. Daca bateria este supusa la curenti mari, aceasta singura punte poate deveni un punct de congestie, generand caldura excesiva. Acest lucru poate contribui la supraincalzirea componentelor si la deteriorarea bateriei pe termen lung.
Dezechilibru între celule: O singura punte de legatura poate crea un dezechilibru in distributia curentului intre seriile de celule. Unele celule pot fi suprasolicitate in timpul descarcarii sau incarcarii, ceea ce poate duce la o degradare neuniforma a celulelor si la o scadere a capacitatii bateriei.
Performanta, este afectata si ea atunci cand avem doar o punte de legatura intre serii, mai ales in cazul aplicatiilor care necesita curenti mari pentru perioade scurte de timp, cum ar fi accelerarea in cazul masinilor electrice, a scooterelor electrice, a uneletelor portabile (infiletante, bormasini, drujbe), dar si a bicicletelor. Aceasta afecteaza puterea si acceleratia dispozitivului in momentele de solicitare maxima.

In general, o arhitectura de conexiune intre celule care utilizeaza mai multe puncte de legatura poate oferi o distributie mai uniforma a curentului, poate preveni supraincalzirea si poate contribui la cresterea duratei de viata a bateriei. Alegerea unei baterii cu o arhitectura de conexiune mai robusta poate avea beneficii semnificative in ceea ce priveste performanta si durabilitatea pe termen lung.

În al doilea rand, masuram tensiunea si rezistenta interna a fiecarei celula in parte pentru a ne asigura ca nu “scapa” niciuna neconforma in pack-ul de baterie, iar mai apoi le asezam conform schemei de asamblare in suportii de plastic, care pe langa faptul ca ne usureaza munca, spatiul dintre celule astfel format actioneaza drept izolator intre celule.

La aceasta lucrare s-a optat pentru celule Samsung INR18650 25R recuperate, in stare exceptionala cu o capacitate de peste 90% din capacitatea initiala (fiecare celula in parte a fost masurata).

In al treilea rand, standardele brandului nostru presupune sudarea a cel putin sase puncte de legatura pentru fiecare conexiune, asigurand astfel o transmitere mai eficientă a curentului. De asemenea, presupune si utilizarea exclusiva a nichelului pur care spre deosebire de otelul placat cu nichel nu rugineste si are conductivitate mult mai buna.

In plus, pentru a spori si mai mult eficienta conductivitatii curentului in baterie, sudam benzi de nichel intre fiecare celula dintr-o serie, formand astfel punti suplimentare de legatura si intre celulele unei serii, asa cum se vede in imaginea alaturata.

Aceasta imagine ne ilustreaza importanta unui proces de reparatie atent si meticulos, care sa rezolve aceste probleme de organizare a cablurilor si sa asigure calitatea optima a legaturilor dintre celule. Acest lucru are un impact major asupra modului in care curentul este distribuit si disipat in cadrul bateriei. In comparatie cu o configuratie standard de legaturi intre celule, adaugarea de puncte suplimentare de legatura reduce rezistenta electrica si creste capacitatea bateriei de a gestiona curentul electric.

Desi sudarea punctelor suplimentare de legatura necesita mai mult timp, mai mult efort in timpul procesului de reparatie, si desigur, mai mult material, avantajele pe termen lung sunt semnificative. Chiar daca costul initial poate fi mai mare, investitia intr-o reparare de calitate poate sa duca la economii pe termen lung, evitand costurile ulterioare asociate cu inlocuirea sau repararea “inainte de vreme” a bateriei.

Mai departe continuam cu montarea noului BMS si lipirea firelor, asigurandu-ne ca avem o conexiune sigura si ordonata a BMS-ului in interiorul bateriei. Iata cateva aspecte la care suntem atenti si beneficiile acestora:

Organizarea firelor: Asezam ordonat firele BMS-ului, ceea ce ajuta la evitarea incurcarii si a potentialelor contacte intre fire, micsorand astfel riscul de scurtcircuit.
Izolatori: Folosim hartie izolatoare intre fire si restul bateriei pentru a preveni contactul direct intre fire si alte componente, si minimizand riscul de scurtcircuit sau supraincalzire. In acelasi timp, aceste materiale de izolare ajuta la protejarea firelor impotriva frecarii constante cu partile interne ale bateriei, evitand astfel uzura si posibilele scurtcircuituri.

Dupa ce ne-am asigurat ca firele sunt lipite si izolate corespunzator, bateria inainteaza la statia de testare unde ne asiguram ca functioneaza corect.

Daca totul este in regula, invelim bateria in folie PVC si etansam cu silicon, iar in ultimul rand, dar nu cel din urma, montam bateria in carcasa ei originala. La acest pas, asezam un material de impanare in interiorul carcasei bateriei, care are rol important in protejarea, prevenirea daunelor mecanice si mentinerea integritatii bateriei. Iata cateva motive pentru care consideram esential acest pas:

- Protectie impotriva vibratiilor si prevenirea uzurii prin frecare: In timpul utilizarii sau transportului, bateria poate fi expusa la vibratii si socuri mecanice. Materialele de impanare absorb sau disperseaza aceste impacturi, prevenind daunele la nivelul celulelor si a BMS-ului. Protejeaza conectorii si firele de frecarea constanta cu carcasele interioare ale bateriei. Aceasta previne deteriorarea izolatiei sau a conexiunilor electrice in timp.
- Izolare electrica: Materialul pe care il folosim la impanare sunt si izolante electric, ceea ce poate ajuta la prevenirea scurtcircuitelor intre componente in cazul in care acestea intra in contact in mod accidental, desi ne-am asigurat ca fiecare componenta si fiecare fir este securizat asa cum trebuie, dar chiar si asa, nu putem ignora si aceasta caracteristica a materialului de impanare.
- Cresterea durabilitatii generale: Utilizarea materialelor de impanare poate contribui la reducerea riscului de deteriorare mecanica sau electrica a bateriei, ceea ce are un impact direct asupra sigurantei utilizatorului si a dispozitivului.

Cam acestea sunt etapele unui proces de reparare a unei baterii de bicicleta electrica. Este un proces meticulos, care necesita cunostinte avansate si abilitati tehnice.

Iata si rezultatul final:

Compararand bateria in starea initiala cu stadiul post reparatie al acesteia, vom putea intelege cu adevarat avantajele unei reparatii de calitate superioara si implicatiile pe termen lung asupra performantei si durabilitatii bateriei si sa fim constienti de importanta calitatii atat a materialelor utilizate cat si a executiei, in procesul de reparatie. Bateriile de calitate scazuta pot duce la performante slabe, incidente de supraincalzire sau chiar la riscuri de incendiu. De asemenea, reparatiile inadecvate pot afecta durabilitatea si siguranta bateriilor, punand in pericol atat utilizatorul, cat si dispozitivul.

In concluzie, repararea bateriilor este un proces complex si esential pentru mentinerea functionarii optime a dispozitivelor noastre. Alegerea unui unei firme autorizate si utilizarea de componente de calitate sunt cruciale pentru a obtine rezultate durabile si sigure, asigurand o experienta sigura si fiabila pentru utilizatori, dar pentru asta este important ca bateria sa si fie ingrijita corespunzator dupa ce iese din service. Acest aspect este nu este valabil doar pentru bateriile reconditionate sau reparate ci si pentru bateriile noi, iar pentru a vedea „Cum sa ai grija de bateriile tale?”, citeste articolul intitulat fix asa.