Приветствую читателей сайта 2Схемы. Пару лет тому назад вышел из строя аккумулятор мотоцикла и пришлось его заменить, решено было купить литиевый аккумулятор, ожидая что он будет легким, надежным и долговечным. Но несмотря на то, что он стоил в два раза дороже свинцово-кислотного аккумулятора, АКБ с самого начала крутил стартер не очень уверенно, а после зимы совсем ослаб. Так что пришло время взять дело в свои руки и решить проблему раз и навсегда. Так была создана показанная здесь литиевая мото батарея.

Начнем с измерения пускового тока. Ток измерялся токоизмерительными клещами Uni-t 203. Амперметр при запуске холодного двигателя показывал около 80 А. Кстати, при запуске автомобиля (бензин) он показывает 200 А. Теперь, зная о более-менее реальном энергопотреблении при запуске, были выбраны аккумуляторы LiFePO4 A123, которые имеют последовательное сопротивление 6 мОм и импульсный ток 120 А.

Балансир основан на классической сборке TL431 + LM385. Схема работает следующим образом: пока напряжение на ячейке не превышает 2,495 В (ref TL431) + около 1,24 В (ref LM385), балансировщик неактивен. Когда напряжение становится выше, TL431 начинает открываться и позволяет току течь между катодом и анодом. Действительно – при напряжении ниже 3,7 В балансир берет ток нулевой последовательности, при 3,72 В – ток потребления 15 мА, а при 3,75 В – ток возрастает до 55 мА. При 4 В ток составляет примерно 70 мА. Максимальным током можно управлять изменяя номинал резисторов R2, но нужно помнить, что максимальный ток TL431 равен 100 мА и превышать это значение нельзя.

Недостатком этого балансира является неактивная утечка тока. Для 3,3 В это 180 мкА, для 3,6 В около 400 мкА. Бороться с явлением можно с помощью LMV431/TLV431 (ток потребления ниже 55 мкА), но помните, что его V-ref составляет 1,25 В и для сохранения рабочих параметров балансира необходимо использовать LM385 в исполнении на 2,5 В. Кроме того, выбрать резисторы: R1 должен пропускать через LM385 не менее 10 мкА, а сопротивление R2, для того же тока балансировки, что и выше, следует увеличить примерно в 2 раза.

При текущей конфигурации балансировщика (утечка 200 мкА) и номинальной емкости батареи 2500 мА батарея разрядится примерно через полтора года, что в целом не является большой проблемой. Теоретически, вместо LM385 можно просто использовать делитель, но так как вывод REF TL431 потребляет 2-4 мкА тока, то во избежание перепадов напряжения на делителе пришлось бы использовать достаточно малые значения сопротивлений, порядка 10 кОм.

Корпус напечатан из PET-G на 3Д принтере. Материал PET-G должен выдерживать температуру на мотоцикле. Если выяснится, что батарея чрезмерно подвергается воздействию температуры от двигателя и корпус плавится, то остается печать ABS или каким-нибудь мощным PLA. Обычный PLA исключается из-за низкой температуры размягчения.

Разъемы питания — винты М5. Хорошо бы использовать те разъемы, которые обычно используются в аккумуляторе, но в наличии нет ничего подобного. На китайских порталах тоже ничего похожего не нашлось, разве что там можно купить пустой корпус аккумулятора с клеммами.

Винт-контакт соединен с корпусом гайкой и закреплен на корпусе двумя винтами М3, препятствующими его проворачиванию. Благодаря этому корпус не препятствует закручиванию контактного винта и удалось все затянуть с максимальным усилием.

Сделано электрическое соединение с 4 отрезками стальной ленты 8 мм / 0,15 мм, что соответствует 16 мм / 0,3 мм. Такую комбинированную ленту сварочнику удалось сварить без проблем.

После поворота ключа без запуска двигателя (включение света, ЭБУ и бензонасоса) в случае с предыдущим аккумулятором напряжение падает примерно на 900 мВ. В свою очередь, для данной самодельной батареи – напряжение падает примерно на 300 мВ при тех же условиях. Мотоцикл заводится надежно и без проблем. но если бы на испытаниях не хватило тока – конфигурация 4S1P изменилась бы на 4S2P.

Аккумулятор имеет высоту 95 мм и длину 150 мм, что соответствует заводскому АКБ, но ширина меньше в 2 раза (40 мм вместо 85 мм). Так что и легче стало, и место осталось.

Стоимость проекта составила 4 x 300 рублей за батареи, 500 за активный балансировщик + печать корпуса. В любом случае АКБ получился куда как лучше китайского. А про изготовление автомобильного литиевого аккумулятора на 12 В можно посмотреть тут.