Как починить литий-ионную батарею моноколеса?
Всем привет!
Всё чаще на улицах можно встретить людей, перемещающихся на моноколёсах - самобалансирующихся одноколёсных средствах индивидуальной мобильности.
И сегодня мне в руки попалась батарея как раз от одного из таких устройств. Его владелец сообщил, что она стала очень быстро разряжаться.
Внимание! Статья не является прямым руководством к действию. Это лишь демонстрация опыта, полученного автором. В случае повторения действий, изложенных в статье, вся ответственность лежит на Вас. Трезво оценивайте свои возможности.
По наклейке видим все основные характеристики: это литий-ионная батарея ёмкостью 7 Ач на напряжение 60 В (57,6 В), абсолютной ёмкостью 403,2 Втч.
Снимаем термоусадку.
Плата BMS (battery management system, система управления батареей) имеет размер самой батареи. Это сделано для удобства подсоединения балансирных контактов - они подпаиваются непосредственно на плату BMS, а не подключаются через разъём, как это реализовано на большинстве батарей электровелосипедов.
Сверху на плате находится изоляционный материал. Отклеиваем скотч и снимаем его.
Перед нами BMS плата во всей красе: видны крупные балансировочные резисторы, зарядные и разрядные транзисторы. Балансирные контакты промаркированы V1...V15 (16-й - это выход на нагрузку "P+").
Кстати, в правом нижнем углу виден ряд отверстий для впайки дополнительного балансирного разъёма - видимо, для случая, когда в моноколесе используется не одна, а две батареи.
По маркировке определяем, какие элементы использовались для сборки батареи, - это LG MJ1 ёмкостью 3500 мАч. Так как каждая из 16 ячеек состоит из 2 параллельно соединённых элементов, получается ёмкость 7 Ач, которая и указанная на наклейке.
При помощи мультиметра измеряем напряжение на каждой из 16 ячеек. На всех, кроме 12-й, напряжение составило 3,3 В, а на 12-й = 0 В, то есть она неисправна.
Для замены неисправной ячейки (двух элементов), сначала необходимо снять плату BMS. Последовательно отпаиваем все балансирные контакты и отгибаем их вверх.
Особенно аккуратно следует отпаивать контакты "B-" и "B+", поскольку они находятся всего в паре миллиметров друг от друга и их можно случайно закоротить. А так как фейерверков я на сегодня не планировал, для исключения замыкания использовал кусок текстолита.
Когда все контакты отпаяны, снимаем плату BMS с батарейного блока.
Так выглядит батарейный блок. Со стороны укладки проводов для дополнительной изоляции наклеен электрокартон. На боковых торцах и между блоками также наклеены изоляционные материалы.
Разъединяем блок на две половины. Чтобы было удобнее работать и ничего не перепутать, я решил подписать все контакты - по ним буду ориентироваться при сборке батареи.
Ещё раз убеждаемся, что именно эта ячейка (12-я) неисправна, и помечаем её маркером.
Снимаем торцевые изоляторы и получаем доступ к контактам, соединяющим элементы между собой.
При помощи плоской отвёртки аккуратно отрываем контактные пластины и подчищаем остатки точечной сварки.
Элементы соединены между собой при помощи циакрина (цианоакрилат, суперклей) и прочно держатся вместе, поэтому разъединить их, не повредив оболочку, не получится.
А раз такое дело, можно пожертвовать оболочкой неисправных ячеек. Подрезая её ножом, разъединяем элементы и заменяем на новые, которые также фиксируем циакрином. Для этого используем элементы такой же ёмкости - Sanyo GA 3500 мАч.
Необходимо убедиться, что у этих двух элементов одинаковое напряжение, иначе при сварке, когда они будут соединяться параллельно, один элемент начнёт заряжать другой, и если разница существенная, процесс может сопровождаться нагревом.
Вырезаем подходящие контактные пластины и идём к аппарату точечной сварки. Кроме самих контактных пластин, нам потребуются узкие балансирные контакты, которые позже будут подпаиваться к плате BMS.
Элементы сварены, балансирные контакты приварены поверх контактных пластин.
Прежде чем продолжить, необходимо сравнить напряжение новой ячейки (12-й) с напряжением остальных ячеек, и если оно отличается больше чем на 0,1 В, дозарядить или разрядить 12-ю ячейку до напряжения остальных ячеек.
После этого приклеиваем на место торцевые изоляторы и соединяем 2 блока ячеек.
Размещаем плату BMS в исходное положение и подпаиваем к ней балансирные контакты.
Теперь необходимо выполнить итоговый тест на ёмкость - зарядить батарею при помощи зарядного устройства, а затем разрядить через ваттметр под нагрузкой.
При этом важно учесть, что платы BMS моноколёс не отключают разряд при достижении нижнего порогового напряжения - это сделано для того, чтобы при эксплуатации моноколесо не выключилось в неподходящий момент и водитель не получил травму.
В связи с этим, при разряде нужно следить за напряжением самостоятельно, например, включив звуковую сигнализацию достижения нижнего порога на ваттметре.
Наклеиваем верхний изолятор. Осталось усадить сверху термоусадочную трубку и загерметизировать торцы.
На этом всё, надеюсь было интересно!
P.S. Это мой первый пост
