Aggiornare al litio un vecchio veicolo elettrico al piombo

2 Apr

Si tratta di una faccenda molto complicata.
Le batterie al litio richiedono un’elettronica di controllo molto complessa per evitare che si danneggino. Quindi in teoria non si può sostituire direttamente una batteria al piombo con una al litio.
PERO‘:

  •  esistono batterie al litio dette “drop-in replacemente” o “lead replacement”; cioè a “rimpiazzo diretto”, dotate di elettronica a bordo che le rendono, per il veicolo, indistinguibili da quelle al piombo; però è una teoria, non le ho mai provate, e ne esistono decine di varianti, alcune costosissime e altre meno; è un territorio che sto indagando.
  •  esistono vari tipi di litio; meglio lasciar perdere del tutto quelli che NON includon “PO4” nel nome; quindi, considerare solo LiFePO4, LiFeYPO4, LiFeMgPO4 e quali altre inventeranno.
  • una batteria al litio va caricata con un caricabatterie particolare, non va bene quello per le batterie al piombo, quindi quello a bordo di un mezzo al piombo non va bene; se il mezzo è uno scooter, la batteria al litio risulta abbastanza leggera da essere estraibile, e si puo’ ricaricare con un C.B. esterno; su una minicar o auto è troppo pesante per essere estratta, quindi deve per forza ricaricarsi col CB di bordo, che a volte è un tutt’uno con l’elettronica che controlla il motore, quindi non si può cambiare.
  • una “batteria” è in realtà un insieme di celle; la tensione complessiva delle batterie dipende da quella delle singole celle; ci sono 4 valori, in ordine di grandezza:
  1. batteria scarica
  2. valore nominale
  3. batteria carica
  4. tensione di ricarica

La centralina del veicolo è predisposta per sopportare valori di tensione compresi tra “batteria scarica” e “tensione di ricarica” delle batterie al piombo; quelli delle batterie al piombo sono diversi di qualche volt rispetto a quelli del litio; per sapere se la batteria è adatta al veicolo, bisogna sapere che margine di tolleranza ha la centralina al di sotto della tensione di “batteria scarica” e al di sopra di “tensione di ricarica”, se i margini non sono adatti, si rischia di danneggiare la batteria, il veicolo, o entrambi, in modo permanente.

Questa tabella riassume i valori di tensione “tipici” di batterie al piombo e al litio, per singole celle e per pacchi da 48V; purtroppo però, essendo le tensioni del litio diverse dal piombo, non si possono avere in ogni caso uguali tutti e 4 i valori (scarica, nominale, carica, ricarica), ma solo uno o due alla volta; quelli più importanti sono il minimo e il massimo: se la centralina del mezzo fa scendere la batteria sotto il voltaggio minimo consentito, la danneggia; se  la batteria viene caricata a bordo con un CB con tensione più alta di quella ammessa dall’elettronica del mezzo, il mezzo potrebbe danneggiarsi, se non può lavorare a quelle tensioni (ma dipende dalla centralina). Questo inconveniente si può eliminare se il caricabatterie di bordo è separato dalla centralina, nel qual caso quello che conta è il valore “Tensione batteria carica”: se è più alto di quella tollerata dalla centralina, la danneggia.

Se ci pensa l’elettronica della batteria al litio a evitare scarica eccessiva, si può dimensionare la batteria sulla base della tensione di batteria carica o di ricarica, quindi avere pacchi da 12-14 celle se Li-Ion, o 14-15 celle di LiFePO4.

Per il momento l’unico mezzo di cui conosco il limite massimo di tensione è l’Oxygen Lepton vecchio: max 60V, quindi può tollerare batterie da 14 celle li-ion (carica max 58,8V, ricarica min 56,7, stranamente inferiore allo stato di massima carica) o 16 celle LiFePO4 (57,6V).

Nel primo caso, la tensione di scarica massima ammessa per le batterie sarebbe di 42 Volt, esattamente quella del piombo, quindi nessun problema.

Nel secondo caso (LiFePO4),  la tensione di scarica massima ammessa sarebbe 48 V, mentre le batterie al piombo si possono scaricare fino a 42 V, quindi la centralina del Lepton danneggerebbe le batterie nel tentare di portarle fino a 42V, se esse non fossero dotate internamente di protezione da scarica eccessiva.

Tensione batteria scarica Tensione nominale Tensione batteria carica Tensione di ricarica Scarica Nominale Carica Ricarica N. celle
NiMH 1 1,2 1,4 1,55 37 44,4 51,8 57,35 37
NiCd 1 1,2 1,4 1,5 37 44,4 51,8 55,5 37
Piombo 1,75 2 2,16 2,35 42 48 51,84 56,4 24
Li-Ion (scarica) 3 3,7 4,2 4,05 42 51,8 58,8 56,7 14
Li-Ion (nom) 39 48,1 54,6 52,65 13
Li-ion (carica) 39 44,4 50,4 48,6 12
Li-ion (ricarica) 42 51,8 58,8 56,7 14
LiFePO4 (scarica) 2 3,2 3,6 3,6 42 67,2 75,6 75,6 21
LiFePO4 (nom) 30 48 54 54 15
LiFePO4 (carica) 28 44,8 50,4 50,4 14
LiFePO4 (ricarica) 42 48 54 54 15

.

Tensione batteria scarica (Fully Discharged Voltage): Bisogna evitare di far scendere la batteria sotto questa tensione quando si scarica, altrimenti si rovina.

Tensione nominale (Nominal Voltage): tensione di riferimento da tenere in considerazione quando si progetta un circuito che debba usare quelle date batterie. Praticamente è il valore medio intorno al quale oscilla la tensione della batteria tra quando è completamente carica e completamente scarica.

Tensione batteria carica (Fully Charged Voltage): quando un caricabatterie “vede” questa tensione ai capi della batteria, la interpreta come “carica” e deve smettere di inviargli corrente, altrimenti la batteria si rovina.

Tensione di ricarica (Minimum Charge Voltage): La tensione da fornire a una batteria per ricaricarla (quella fornita dal caricabatterie) è maggiore della tensione finale che la batteria avrà una volta caricata. Se un dispositivo deve poter funzionare con una batteria mentre questa contemporaneamente deve essere ricaricata, il dispositivo dovrà quindi essere in grado di sopportare non solo la tensione massima della batteria carica, ma anche la tensione del caricabatterie, più alta.

Annunci

3 Risposte to “Aggiornare al litio un vecchio veicolo elettrico al piombo”

  1. Diego 2014/04/08 a 16:54 #

    Lo Studio Freeway di Bologna effettua riconversioni di veicoli da piombo a litio, anche per esemplari unici.
    http://www.studiofreeway.it

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...

%d blogger hanno fatto clic su Mi Piace per questo: