Lithiová motobaterie
Baterie do motorky nebo akumulátor, chcete-li, bývá velká kapitola každého motorkáře. Pro olověný akumulátor je vhodné, když je stále „v pohybu“, jinými slovy, když je vybíjen a nabíjen. Což je přes motorkářskou sezonu zajištěno výlety na motorce. Problém nastává přes zimu, kdy málokdo na své motorce někam jezdí.
Přes zimu existují asi tři možné způsoby, jak se k motobaterii chovat:
- baterii vyndat z motorky, umístit jí do nějaké chladnější místnosti, kde ale nemrzne! a připojit ji na udržovací nabíječku nebo jí tak 3x za zimu připojit na obyčejnou nabíječku a dobít – za mě ideální přístup k baterii 👍
- baterii vyndat z motorky, umístit jí do nějaké chladnější místnosti, kde ale nemrzne! Tam jí nechat odpočívat a dobít až na jaře před první jízdou – to není dobré, ale budiž
- baterii nechat celou zimu v motorce a zapomenout na ní – to je zcela nevhodný přístup k baterii 👎
Motivace k výrobě lithiové motobaterie
O svou motorku – MZ 150 ETZ se starám, myslím, pečlivě. To však bohužel nemohu říci o akumulátoru, na který zapomínám, že v motorce je. Můj přístup k němu v zimě vystihuje výše uvedený způsob 2 nebo spíše způsob 3. Necháte-li olověný akumulátor cca půl roku bez povšimnutí, dojde vlivem jeho samovybíjení ke značnému vybití a následně k procesu sulfatace. Je-li akumulátor přes zimu vystavován mrazu, tak u vybitého akumulátoru také hrozí jeho zamrznutí již těsně pod bodem mrazu. Výsledkem takovéto péče o akumulátor bývá, že každé 3 roky kupujete akumulátor nový. A vlastně zbytečně!
Řešení těchto problémů u olověného akumulátoru je pouze ve zlepšení péče o akumulátor, čemuž jsem se chtěl vyhnout 🙂 V dnešní době však existují i pokročilejší technologie akumulátorů, jako například baterie lithiové, které takovou péči nevyžadují. A tak se zrodila myšlenka vyrobit si do své motorky baterii složenou ze 4 článků LiFePO4. Motivací k její výrobě a ne ke koupi byla především cena.
Vlastnosti baterií LiFePO4
U článků LiFePO4 je výhoda, že jejich napětí je velmi blízké napětí olověných akumulátorů a tím pádem jsou s nimi zaměnitelné. Regulátory dobíjení v automobilech nebo v motorkách s palubním napětí 12 V jsou většinou nastaveny mezi 13,8 V – 14,5 V. Akumulátor LiFePO4 se čtyřmi články lze nabíjet až na napětí 14,6 V, což vyhoví všem běžným regulátorům dobíjení, stavěným pro olověné akumulátory. Jediné, co je potřeba při takovémto použití LiFePO4 článků pohlídat je správné vybalancování článků. Nabíjecí charakteristika LiFePO4 článků je totiž až do 99 % SOC velmi plochá. Po překročení této hranice až do 100% nabití stoupá napětí na článcích velmi rychle. Budou-li články jen nepatrně rozbalancovány, bude docházet k přebíjení některého ze článků a tudíž k jeho poškozování. Rozdíl v nabíjecí charakteristice LiFePO4 a olověného akumulátoru je velice dobře patrný na obrázku níže. Více informací o nabíjení a vlastnostech LiFePO4 akumulátorů lze nalézt např. zde – to je i zdroj obrázku.
Články LiFePO4 je tedy důležité dokonale vybalancovat při jejich úplném nabití, tj. ideálně 3,65 V na článek. Toho lze jednoduše dosáhnout jejich paralelním spojením a následným nabití na 100 %. Nespěcháte-li, můžete články nechat po nabití takto spojené klidně i týden, aby se články skutečně dokonale srovnaly. Poté je možné z článků sestavit baterii, kterou pro jistotu můžete doplnit balancérem, který bude korigovat případné rozvážení článků např. během stárnutí.
Akumulátory LiFePO4 mají jinak proti olověným akumulátorů výhodu v nižším samovybíjení, cca 3 % za měsíc a vyšším počtu nabíjecích cyklů, většinou okolo 4000, což je ve srovnání s olověnými startovacími akumulátory asi 10x více. Je pravda, že počet nabíjecích cyklů akumulátoru při použití v autě nebo v motorce je nepodstatný, ale ta čísla jsou zajímavá 🙂 Lithiové články dále nepodléhají procesu sulfatace a články LiFePO4 by navíc neměly „bouchat“ ani hořet 🙂 jako například články Li-Ion. Tyto vlastnosti předurčují LiFePO4 akumulátory pro použití v zařízeních s občasným využíváním a malou péčí.
Výroba Lithiové motobaterie
Na Aliexpressu jsem si oblíbil čínského výrobce baterií – LiitoKala. Baterie od tohoto výrobce mají skutečně deklarované parametry a ani cenově nevycházejí špatně. Takže doporučuji 🙂 Od něho jsem objednal 4 články o velikosti 32700 s kapacitou 6,5 Ah a maximálním vybíjecím proudem 55 A. Dále jsem do baterie objednal pro jistotu i balancér, také z Aliexpressu.
Poté, co články dorazily, jsem je vybalancoval, dle výše uvedeného návodu 🙂
Návrh obalu baterie
Jediné úskalí výroby motobaterie z jednotlivých článků byla potřeba návrhu nějakého obalu, resp. držáku článků. Měl jsem požadavek, aby byla nová baterie stejně velká jako ta původní, olověná. Výšku a hloubku jsem dodržel, ale baterii jsem navrhl asi 5 mm širší, aby byla robustnější a už byl problém 🙂 Baterie se do motorky nevešla a musel jsem jí nakonec trochu ubrousit – nechtělo se mi upravovat model a čekat na nové vytištění 🙂 Držák je složek ze dvou polovin, mezi které jsou vloženy články. Tyto poloviny u sebe drží boční stěny. Na vrchu baterie je prostor pro balancér. Návrh jsem dělal standardně ve FreeCADu. Obal je tištěn z materiálu PETG.
Sestavení lithiové motobaterie
Po vytištění potřebných dílů přišlo na řadu složení baterie. Články jsem naskládal do jedné poloviny obalu, propojil a vyvedl dráty na připojení balancéru. Poté jsem obal zavřel, přišrouboval bočnice, připojil balancér, baterii otestoval a hurá s baterií do motorky 😀
Akumulátor v motorce. Na druhé fotce je vidět potřebné ubroušení jedné bočnice 🙂
Zhodnocení projektu lithiové motobaterie
S lithiovým akumulátorem jsem jezdil jednu sezonu, takže zatím nemohu hodnotit, zda-li akumulátor vydrží delší dobu nebo jestli bude po zimě v lepším stavu než olověný. Nicméně zatím je vše bez problému. Když se ale podívám na projekt obecněji, tak výsledkem této práce je LiFePO4 akumulátor s kapacitou 6,5 Ah se zajímavými povolenými vybíjecími proudy, který je možné využít i jinde, např. v záložním zdroji. Jeho výroba (když už je hotový model baterie) je jednoduchá a rychlá – stačí vytisknout potřebné díly, nakoupit články a balancér a baterii sestavit. Při použití v UPS nebo v jiné motorce by třeba ani nemusel být ubrušován 🙂 V roce 2024 vyšel akumulátor celkem na cca 500 Kč, což bylo i pod cenu akumulátoru olověného.