[DIY] UN CIRCUITO PER ESEGUIRE LE PROVE DI SCARICA DELLE CELLE LILON

[Igiit]

Ho condiviso su google drive alcuni files e documenti.

1) Il progetto del dispositivo in formato kikad:

eload_kikad.zip - Google Drive



2) I files in formato Gerber per la fabbricazione del PCB, già pronti e zippati, così come li vuole PCBWAY:

pcbfiles.7z - Google Drive


3) La lista dei componenti elettronici sotto forma di ordine per Mouser (con codici e prezzi):

mouser_components_x10.pdf - Google Drive



4) ordine di 5 dei microcontrollori Teensy 3.5 con alcuni accessori per il montaggio (che consentono un'installazione provvisoria in modo da poter estrarre il micro per latri usi)

RobotItaly.pdf - Google Drive





Veniamo ai costi.
I componenti elettronici per 10 circuiti costano 367€ + IVA (vedi ordine Mouser)
5 microcontrollori Teensy 3.5 + accessori di montaggio costano 175 € (vedi ordine RobotItaly

10 PCB fabbricati in Cina costano 10€ + 25€ di spedizione

A ciò si devono aggiungere due ventole da 12 V, una delle quali con dissipatore. Sconsiglio di comprarle e consiglio vivamente di ricuperarle da vecchi PC. A chi non avesse l'occasione per il ricupero, gliele do io. Stamattina in 15 minuti nel magazzino della roba vecchia della mia Azienda ne ho ricuperate 5 di cui 2 con dissipatore.

Poi c'è bisogno di un portabatteria 18650. Quelli in commercio sono delle vere schifezze e a 30 Ampere i contatti si scaldano. Io me ne sono costruito uno con una piattina in rame.
Inoltre serve un alimentatore da parete da 12V, 1.5 A. Anche questo è un oggetto da ricupero (alimentatore di vecchi cellulari, vecchie stampanti e similari).
Serve inoltre una SD card da infilare nello slot apposito del micro al fine di registrare i dati. Io ne ho diverse usate su vecchi cellulari.


In pratica un circuito completo costa 44 € di componenti , 3.5 € di PCB e 35 € di microcontrollore con accessori per un totale di 82.5 €.

Non nego che il progetto messo in mano ad un ingegnere cinese potrebbe costare un quarto, basterebbe scegliere i componenti elettronici in ottica di risparmio invece che di qualità e usare un microcontrollore da 5€ invece che il Teensy 3.5 (probabilmente il top sul mercato, escludendo il Teensy 3.6). Se qualcuno se la sente e ne ha le capacità può ripassare i componenti per ridurre i costi ( penso innanzitutto ai mosfet che io ho sovradimensionato e agli shunt resistivi da 100 mOhm, 35W e 1% di tolleranza che si potrebbero realizzare con qualche centimetro di kanthal)


Non sottovalutate il fatto che il microcontrollore (che da solo costa 27€) lo potrete usare per altri scopi ( e se non lo sapete fare potrebbe essere l'occasione per cominciare).
Il circuito è progettato per ospitare anche con il Teensy 3.2 (che si trova per 20€ circa) in alternativa al Teensy 3.5 ma in tal caso i dati devono essere comunicati via USB ad un PC che deve essere lasciato collegato.

 

[Igiit]

Io ho 6 PCB che mi avanzano dall'ordine che ho fatto, avendone usati solo 4 per sperimentazioni varie. Pertanto se non si raggiungessero le 4/5 adesioni necessarie per un ordine ex-novo posso regalarne 4.

Il progetto del PCB che ho messo su google drive è leggermento diverso, non nello schema elettrico ma solo per dettagli costruttivi (piccoli perfezionamenti) e per il fatto che ho aggiunto delle linee grafiche per indicare dove aggiungere e collegare il rame aggiuntivo (per la parte di potenza del circuito). Pertanto se dovessimo fare un ordine di 10 PCB (il minimo) mi prenoto subito almeno due esemplari.




Siccome non tutti gli eventuali aderenti avrebbero la capacità di montare i componenti da soli, bisognerebbe che uno di noi lo facesse per tutti, almeno per i componenti elettronici. Avrebbe da mè tutte le indicazioni e le dritte necessarie (ne ho già assemblati 4 imparando a mie spese diversi trucchetti).

Se poi qualcun'altro volesse occuparsi della parte meccanica non sarebbe male. Ogni circuito ha bisogno di una barra metallica (io ho usato l'ottone, ma và benissimo l'alluminio) di 100 mm x 40 mm e da 5-10 mm di spessore
su cui fissare i 3 mosfet, il regolatore LM7806 ed un sensore di temperatura. Sulla stessa barra và montato sul lato opposto il dissipatore con ventola da pc. Ciò richiede taglio, forature e filettature ( da 3 mm).

 

[Igiit]

Il percorso della corrente di scarica della cella, dall'ingresso del polo positivo (freccia rossa), attraverso la parte superiore del PCB (linee rosse) per toi tornare al polo negativo (linea verde) attraverso la parte inferiore del PCB.

Trattandosi di 30 Ampere (massimo 40), le piste di rame del PCB sono del tutto insufficienti come sezione e pertanto vanno irrobustite con del filo di rame gi sezione generosa.

Usando filo di rame diametro 2 mm ( 3€ da Leroy Merlin per 4 metri di filo), ovvero da 3.14 mm2 di sezione, ci vogliono 3 fili paralleli per portare 30A a regime accettando una caduta di tensione di 20/30 mV.



Ho preparato il filo, sagomandolo e stagnandolo

ho raschiato alcune parti della vernice isolante del pcb e ci ho messo dello stagno

ed infine ho bloccato il filo con dello stagno

Il risultato finale:

Brutto da vedersi ma funzionale

 

[Igiit]

Il collegamento del Mosfet di potenza (uno dei tre)


Ho "pinzato" alla base la gambetta centrale (DRAIN) del mosfet (IRLB8314) per dissipare il calore ed impedire al corpo del mosfet di scaldarsi troppo

Ho stagnato uno spezzone di rame da 2mm

e l'ho piegato (tenendo il terminale diritto mediante pinze)

Stessa cosa per il SOURCE:

Ed infine:

A questo unto stagno i fili aggiungo la resistenza da 100 mOhm , 35W a valle del mosfet (quella vicino al mosfet che sembra un'altro mosfet ma ha solo 2 piedini), aggiungo lo shunt resistivo da 1 mOhm ( quello verde vicino all'ingresso della batteria) che misura la corrente totale ed il circuito di potenza (con un mosfet) è finito:

Rimangono da aggiungere gli altri due mosfet e resistenze da 100 mOhm, ed il circuito di potenza è davvero finito.

 

[Igiit]

Sul pcb che ho condiviso in rete ho previsto già alcune piazzole per fissare il filo di rame (le piazzole gialle) e delle linee (in bianco) guida per posizionarlo:

Ciò dovrebbe migliorare sensibilmente l'estetica ed il colpo d'occhio.

 

[Cesga]

Ho scaricato tutto e mi accingo a studiare. Sarà dura

 

[Igiit]

Ecco un esempio di ciò che si può fare.
Nel grafico è riportato un test di scarica pulsata a controllo di potenza: 5 secondi ON a 60 W e 15 secondi di riposo. Il cutoff è fissato a 2.5V sotto carico.

Il test è stato effettuato su una vecchia LG HG2 (primavera 2016) che ha già non meno di 100 ricariche sulle spalle.
Il test indica che:

Si possono fare 88 pulsazioni (ovvero svapate da 5 secondi)
Si possono estrarre 26220 Joule e 2356 mAh
Che a batteria carica la corrente erogata per fornire 60W è di 18A
Che a batteria scarica la corrente erogata per fornire 60W è di 24A


In 24 ore il dispositivo ha effettuato 5 cicli completi di carica e scarica più una mezza ricarica. Ciclo dopo ciclo la cella perde capacità ovvero numero di puff:
Il grafico si riferisce alla scarica del primo ciclo, nel quinto ciclo il numero dei puff è sceso ad 85 e l'energia erogata a 25367 Joule corrispondenti a 2280 mAh.


Immaginate un test composto da almeno 100 cicli completi eseguiti su una cella nuova .... Avremo dei dati che nessuno ha
ed in particolare come calano le prestazioni di una cella con l'avanzare del numero di cicli

 

[Tabac]

Eh si, ci siamo, direi che ci siamo proprio. Altro che promettente, questa è bombastica... @Igiit, @Cesga, @Wildhoney, @Thico, che ne dite se ci sentiamo in conference call domani, giovedì 1 dicembre, alle 18.30/19?

 

[Wildhoney]

Presente

 

[Cesga]

Lasciatemi fare una verifica per domani. Più tardi vi do una risposta definitiva.