Изготовление батареи увеличенной ёмкости для моноколеса

В условиях пандемии всё большую актуальность приобретают средства индивидуальной мобильности, среди которых — моноколёса.

И хотя их значительно меньше, чем электровелосипедов и электросамокатов, они находят своих потребителей, в том числе и на российском рынке.

Но зачастую, приобретя недорогую комплектацию и начав кататься, покупатель понимает, что ёмкости установленной батареи ему недостаточно. У него возникает естественное желание её увеличить, получив в итоге прирост запаса хода.

Сегодня я расскажу об изготовлении дополнительной батареи для моноколеса, и постараюсь максимально подробно осветить весь процесс. Возможно, кому-то это пригодится, или просто будет интересно посмотреть. Итак, поехали!

Кладём моноколесо на табурет и откручиваем левую (по ходу движения) боковую крышку.

Перед нами предстаёт внутренний мир аппарата, с его стандартной батареей. Её предстоит заменить на новую, увеличенной ёмкости, которую мы и будем собирать.

Родная батарея на номинальное напряжение 74 В, максимальное напряжение в заряженном состоянии — 84 В. Абсолютная ёмкость 650 Втч, значит каждый из 20 блоков включает по 3 ячейки, ёмкостью по 3 Ач, то есть батарея собрана по схеме 20S3P.

Новая батарея будет собираться по схеме 20S4P, то есть ёмкость увеличится на 33%, с 9 Ач до 12 Ач, абсолютная ёмкость при этом составит 864 Втч.

Прежде, чем начать склеивание ячеек, надо понять, как вообще будут располагаться блоки аккумулятора внутри доступного пространства моноколеса.

Сняв необходимые размеры, рисуем схему батареи, которая включает 2 модуля: основной сверху, содержащий 15 блоков, и дополнительный снизу, содержащий 5 блоков.

Теперь можно переходить к сборке. У нас в наличии есть 80 литий-ионных ячеек Samsung INR18650 ёмкостью 3000 мАч и внутренним сопротивлением 20 мОм.

Для удобства склейки использовался шаблон на 10 ячеек, но можно обойтись и без него, если раскладывать ячейки на плоскость и капать суперклеем на стык, а затем склеить между собой получившиеся ряды.

Соединение ячеек будем выполнять при помощи точечной сварки. Мне посчастливилось иметь доступ к заводскому варианту сварочного аппарата, но при желании можно либо арендовать, либо заказать на Aliexpress недорогую альтернативу, которая вполне подойдёт для подобных небольших проектов.

Некоторые в подобных случаях используют пайку мощным паяльником, но я бы не рекомендовал это делать, так как есть опасность перегреть ячейку или наоборот — недостаточно прогреть, получив в результате или испорченный элемент или плохой контакт, что в конечном счёте скажется на качестве готового изделия.

Для соединения ячеек будем использовать никелированную ленту, которая также доступна на китайской торговой площадке. Нарезаем необходимое количество контактов.

Перед сваркой обезжириваем контакты, а в процессе обязательно используем защитные очки, чтобы защитить глаза от возможных искр.

Блоки ячеек сварены в соответствии со схемой. Дальние два блока — для основного модуля, ближние два — для дополнительного.

Балансировочные провода можно подпаивать непосредственно к контактам, а можно приварить дополнительные выводы. Я выбрал второй вариант. А для удобства дальнейшего монтажа пронумеровал выводы.

Управлять нашей батареей будет плата BMS (battery management system), которая следит за тем, чтобы на всех блоках были одинаковые напряжения. В нашем случае BMS для моноколеса отличается от тех BMS, которые используются в батареях электровелосипедов.

Отличие заключается в том, что эта BMS отключает батарею когда зарядка завершена, но не отключает при разряде. Это нужно для того, чтобы моноколесо не отключилось в процессе движения и водитель не упал. Контроллер моноколеса будет сам сообщать пользователю о том, что батарея почти разряжена и требуется подзарядка, в том числе с использованием звуковых сигналов.

Возвращаемся к сборке. На торцы блоков наклеиваем изоляторы, вырезанные из синтофлекса. Прикидываем расположение платы BMS.

Подготавливаем силовые провода. Для зарядки я выбрал многожильный провод сечением 1,5 кв. мм, для разрядки — 2,5 кв. мм. На провода надеваем стеклоармированные трубки подходящего диаметра. Зарядный разъём — XT30, разрядный — XT60.

Завершаем изоляцию синтофлексом, распаиваем всё по местам, и перед подключением балансировочных разъёмов проверяем напряжение на каждой паре контактов.

И затем упаковываем каждый из модулей в термоусадочную трубку подходящего размера при помощи технического фена.

Осталось разместить батарею в корпусе моноколеса. Выдвижную ручку владелец устройства удалил, чтобы она не мешала нижнему модулю. Он фактически её не использовал, так как держал моноколесо за специальные ремни, привязанные к верхней ручке.

А так выглядит устройство с обратной (правой) стороны. Эта батарея состоит из трёх модулей, и была собрана немного раньше. В первоначальном варианте на этой стороне вообще не было батареи.

Перед соединением батарей обязательно заряжаем их по очереди до одного напряжения. Когда всё готово, устанавливаем боковые крышки на место.

Итак, при покупке моноколеса в нём стояла стандартная батарея на 650 Втч, которой, по словам владельца, хватало примерно на 35 км. Затем с правой стороны была добавлена батарея на 1080 Втч, то есть суммарно стало 1730 Втч, которых стало хватать уже на 80 км.

И последней итерацией с левой стороны родная батарея была заменена на батарею 864 Втч, то есть суммарная ёмкость составила 1080 + 864 = 1944 Втч, а значит, запас хода должен увеличиться до 90-100 км.

Надеюсь, было интересно. Всем хорошего дня!

Источник: pikabu.ru