Uso de Li-Po o LiFePo4 para batería de motocicleta diy

Básicamente, solo después de las opiniones sobre el uso de LiPo o LiFePo4 para construir una batería de motocicleta de bricolaje. Mi batería de plomo ácido actual acaba de morir y estoy harto de reemplazarla después de 1 o 2 años.

Información general: la bicicleta es una BMW F800S de 2007 con un alternador de 400 W y un voltaje de carga máximo de 14,4 V. Por lo que puedo recopilar en línea, el sistema se acerca más a 13 V en reposo y tiene suficiente corriente para hacer funcionar todo solo con el alternador en reposo.

Mi problema: LiFePo4 tiene clasificaciones de corriente bajas y LiPo tiene voltajes de celda poco prácticos.

Al investigar un poco, las baterías de litio para motocicletas que puede comprar en línea usan LiFePo4, ya que 4 celdas brindan el rango de voltaje correcto, pero parecen tener más comúnmente una configuración de 4 series / 2 paralelos (celdas A123) que brinda aproximadamente 140A pico - esto es por debajo de la batería de plomo ácido actual que hace 200A.

LiPo, por otro lado, hará fácilmente> 200 A desde un paquete pequeño (paquetes fáciles de obtener con clasificaciones C superiores a 100), sin embargo, 3 celdas no es práctico ya que el voltaje completamente cargado es 12.6 V (inferior a la salida del alternador) mientras que un paquete de 4 celdas significaría que el voltaje de reposo por celda es de alrededor de 3,5 V, que está cerca del voltaje de descarga en estos paquetes.

Soluciones posibles;

  • Use un paquete LiFePo4 en 3 configuraciones paralelas (junto con un balanceador pasivo) para dar la corriente. El paquete permanecería conectado en todo momento ya que la química es relativamente segura. Sin embargo, esto significaría 12 celdas, lo que se está volviendo costoso en comparación con el plomo.

  • Use un LiPo de 3 celdas con aislador de diodo. Esencialmente, use un diodo para conectar la batería solo cuando el alternador no esté funcionando y, junto con esto, use un circuito de equilibrio de carga de goteo regulado simple para mantener el paquete lleno.

  • Use LiPo de 4 celdas y mantenga las celdas con carga baja todo el tiempo usando un balanceador pasivo LiFePo4 para mantenerlas balanceadas con el voltaje de celda más bajo.

En este punto, me inclino por probar con A123 en 2 paralelos y ver si tiene la corriente de arranque para arrancar el motor fácilmente; esta es la solución probada y comprobada, pero estaría muy interesado en probarlo con LiPo.

¿Pensamientos?

EDITAR

  • La moto funciona bien y el alternador está bien, simplemente no se conduce mucho, por lo que la batería de plomo se descarga sola. Tengo un cargador de batería y puedo cargar fácilmente la batería cuando no se está utilizando, pero la batería se encuentra detrás de un gran carenado que es difícil de quitar, por lo que preferiría no tener que hacer esto cada vez que quiera usarlo.

  • Hasta donde yo sé, el alternador existente debería proporcionar fácilmente la corriente necesaria para mantener un paquete de litio a plena carga, siempre que se use un circuito de equilibrio (derivación de corriente pasiva). Arranqué la bicicleta muchas veces con una batería LiPo de 3 celdas y para arrancar la bicicleta usa muy poco del paquete (2200 mAh), así que dudo que el paquete vea una descarga de gran profundidad.

Respuestas (5)

Me quedaría con el estilo de batería de plomo ácido estándar. Son más seguros, más baratos, más resistentes y se reemplazan fácilmente. Otra muy buena razón es que las baterías de litio requieren circuitos de carga muy específicos y estrictos. No podría simplemente conectar las baterías de estilo Li al sistema de carga existente que fue diseñado para una batería de estilo plomo/ácido. Si lo hiciera, podría correr el riesgo de que la batería explote o se incendie.

Si parece que las baterías de plomo ácido que tiene que reemplazar no duran tanto como deberían, creo que haría bien en investigar esto y hacer las correcciones necesarias.

  1. ¿El sistema de carga existente sobrecarga la batería o aplica un voltaje demasiado alto?

  2. ¿El regulador de voltaje en el sistema está demasiado bajo, de modo que la batería nunca se carga completamente y muere lentamente debido a esto?

  3. ¿El ciclo de trabajo de uso de la batería para el tiempo de carga no es óptimo? (es decir, muchos arranques con tiempos de conducción muy cortos).

Buen consejo. Es mejor invertir en un cargador de batería de motocicleta dedicado y dejarlo conectado todo el tiempo para que la bicicleta esté guardada en el garaje. He tenido baterías de bicicleta que duran de 5 a 8 años. Eche un vistazo a los cargadores Optimate.
Gracias por la respuesta. Sin embargo, no estoy seguro de estar de acuerdo con usted en esos puntos: más barato, tal vez, pero tengo celdas de litio por ahí que podría usar para hacer una nueva, e incluso comprar las celdas de litio nuevas aún sería más barato en mi caso (viviendo en Nueva Zelanda). Sin embargo, estoy de acuerdo en que esta es definitivamente la opción más segura, pero me gustaría ir con el litio simplemente como un experimento. La bicicleta no se maneja mucho, por lo tanto, las baterías de plomo se arruinan solas. Es una molestia sacarla de la bicicleta y dejarla cargando debido a cómo está ubicada dentro de la bicicleta.

Una alternativa que podría considerar es usar un pequeño banco de supercondensadores. Son súper simples de usar, pueden durar más que las celdas electroquímicas y tienen un comportamiento mucho mejor con la temperatura. Hay ejemplos en youtube, como este video, que prueban que funciona en automóviles.

https://www.youtube.com/watch?v=z3x_kYq3mHM

La fuga es lo suficientemente baja como para dejarlo sentado por un tiempo también. No tan bajo como me gustaría, pero los bancos paralelos adicionales ayudan a resolver ese problema. Los costos asociados solían ser bastante obscenos, pero ahora tienen un precio mucho más razonable. También recomendaría empaquetar los condensadores mejor de lo que muestra el ejemplo.

Si quisiera capacidad adicional, incluso podría conectarlo en paralelo con una batería que mantiene en espera para obtener energía adicional si alguna vez necesita dejarlo reposar con las luces encendidas.

Muchas otras aplicaciones usan supercapacitores en lugar de baterías para su almacenamiento de energía a granel donde se considera una vida útil prolongada y temperaturas de funcionamiento amplias.

El paquete lipo de 4 celdas tendrá una carga completa de 16,8 V, pero ese valor de carga completa se reduce rápidamente en la práctica. Encontrará que la mayoría de las baterías tienen una curva de descarga similar a esta, donde el voltaje inicial cae bastante rápido, dejándolo con un paquete más cercano a 14.4V.

curva de descarga

No tengo ninguna experiencia con bicicletas, pero la electrónica del automóvil está diseñada y se requiere para manejar voltajes mucho más altos en el caso de que una terminal de la batería se suelte con un alternador funcionando produciendo voltajes enormes, por lo que tendría que pasar 14.4V no sería un problema . Esto es solo por un período corto, por lo que siempre puede optar por un sistema que solo se conecta en el arranque si le preocupa el exceso de voltaje.

Si mantiene las celdas a bajo voltaje, las mantiene en su mayoría descargadas.

Al cargar las celdas, puede usar un convertidor Buck-Boost que mantendría el voltaje en el nivel correcto sin importar lo que esté produciendo el alternador. También debe asegurarse de que el convertidor tenga una opción de limitación de corriente, como esta .

Ventajas y desventajas:

  • Las células LiFePo4 son más seguras que las células LiPo.
  • La vida de las células LiFePo4 es mucho mejor. De manera realista, puede esperar el doble de ciclos o años si no hace tantos ciclos.
  • Las celdas LiPo son mucho más livianas y más compactas para la misma capacidad.
  • Las celdas LiPo tienen calificaciones C más altas, por lo que solo para comenzar la bicicleta esto podría ser una gran ventaja.

En ambos casos, se recomienda tener un BMS con capacidad de equilibrio y un cargador con limitación de corriente. Cuando las baterías se llenan, el BMS desconecta el paquete del alternador automáticamente.

Probablemente lo haría con un paquete 4S LiPo porque sería más barato y más compacto. Esperaría que el paquete dure ~ 4 años y luego lo reconsideraría.

Si le preocupa que la batería se descargue, como se indicó, un cargador de batería de motocicleta decente funcionará bien. Hay varios distribuidores de ellos específicos para motocicletas (es decir, Battery Tender como una empresa de ejemplo, sin embargo, no puedo recomendarlos encarecidamente) que conecta una vez a su batería/sistema eléctrico de alguna manera, y tiene un conector tapado colocado al alcance de la mano. . Con esto, puede ocultar fácilmente el conector (usando bridas, o mi favorito, Velcro) fuera de la vista y de manera segura fuera del camino. Cuando regrese al garaje, solo tiene que alcanzar, destapar y conectar. Esto anulará la necesidad de quitar el carenado más de una vez (después de la instalación inicial, si conecta el cableado directamente a la batería).

Usé esta configuración (un cargador de batería con un cable de 10 'y un conector SAE de 2 clavijas con tapa) en mi bicicleta durante aproximadamente 4 años. La batería finalmente vomitó después de que el cargador se desconectara de la pared. Como mencionó Michael Karas, definitivamente debe consultar su lista de viñetas de 3 puntos, junto con quizás "¿Hay otras cargas que causan el uso de la batería?" es decir, cargas fantasmas muy pequeñas que eventualmente agotarán una batería sin importar lo que pase con el tiempo. Algunos sistemas mantienen las cosas encendidas pase lo que pase (es decir, alarmas antirrobo y otros sistemas integrados).