Savaitgalį švenčiu, taigi tolimesnius darbus bandysiu atlikti kitą savaitę. Reiks paimti dar vieną lempą ir stebėti kaip ribojama srovė (arba kaip skrenda tranzistorių gabalai)…

Jau gerą pusmetį mano ofise, keli metrai  už nugaros stovi neliečiamas naujasis mano projektas. Apie patį aparatą papasakosiu kitą kartą (tarp kitko, pedalai ten tik laikinai), na o kol kas pastebėjimus dėl rėmo konstrukcijos galite išsakyti Linui Kraniauskui (forume “Linas”). Šiam kartui pavadinkim jį “ebike v3″. Nieko labai išskirtinio, tačiau jis turės 1,43 kWh A123 akumuliatorių ir, kaip kol kas planuojama, integruotą 2.4 kW įkroviklį su laidu. T.y. nebereikės vežiotis įkroviklio kuprinėje; galima bus tiesiog atsirakinus šios keistos transporto priemonės dureles išsitraukti laidą ir kišti rozetėn. Beje, jei esate pastabus, matyt pastebėjote, kad įkroviklio galios ir akumuliatoriaus talpos santykis yra apie 1.7. Na o tai reiškia, kad akumuliatorių 0->100% galima bus įkrauti per 36 minutes (na gerai, realybėje per kokias 40 minučių).

Kadangi šį kartą kalba eina apie akumuliatorių krovimą, šiek tiek teorijos. Beveik visi akumuliatoriai (išskyrus nikelio ir dar kelias egzotikas) yra kraunami CCCV režimi: Constant Current – Constant Voltage. Taigi, įkroviklis yra paprasčiausias stabilizuotas maitinimo šaltinis, tačiau turintis srovės ribojimą, kitaip tariant, jei srovė padidėja iki maksimalios leistinos, įkroviklio išėjimo įtampa mažėja, neleisdama srovei toliau kilti. Deja, beveik visi paprasti maitinimo šaltiniai elgiasi kiek kitaip: suveikia perkrovos apsauga ir jis išsijungia, arba tiesiog sprogsta kas nors ir irgi išsijungia. Va tuo ir iš minios išsiskiria įkrovikliai su srovės ribojimu – jiems išėjime galima kabinti praktiškai bet ką, galima juo (dažniausiai) netgi virinti nebijant kad kas nors negero nutiks.

Na o dabar apie tai, kaip gi aš planuoju tai realizuoti. Yra štai vat tokie serveriniai maitblokiai. Darbinė įtampa 48V, galia 1200W. Jie turi tris išskirtinius bruožus:

1. Turi srovės ribojimą.
2. Yra labai maži ir lengvi (280x87x41mm)
3. Pigūs. eBay, ilgiau paieškojus/palaukus, galima rasti naudotų po kokį 150 dolerių su siuntimu, ypač jei didesniais kiekiais. Modelis Cherokee CAR1248FP, pasiieškokit.

Dar yra modelis su integruotu mikroprocesoriumi ir I2C sąsaja, kas man būtų buvę idealu (galima skaitmeniškai valdyti įtampą, gauti tikslius parametrus, tokius kaip srovė (kad tiksliau skaičiuoti akumuliatoriaus įkrovą)). Jei tokio norit, modelis CAR1248FPBC-1A. Dokumentaciją rasite ČIA.

Mano aparate bus sumontuotos 22 nuoseklios A123 celės, kas reiškia, kad krovimo pabaigoje bus reikalinga 80.3V. Deja originalus maitblokis duoda tik 48V. Išvada – reikės šiek tiek modifikuoti. O čia ir prasideda elektronikos linksmybės. Išrinkau kiek įmanoma, parymojau vakarėlį vartydamas rankose ir paišydamasis schemą… O jo schema gan įdomi, kai kurie sprendimai man nematyti. Viduriai atrodo taip:
Beje, šis maitblokis yra nuostabus ne tik savo dydžiu, bet ir tuo, kad turi ir aktyvų PFC, kas dažniausiai beveik dvigubai padidina tūrį (šiuo atveju beveik visa dešinio radiatoriaus uždengta dalis yra PFC).

Labai nesivelsiu į smulkmenas ką ir kaip reikia modifikuoti, kad iš jo išspausčiau reikiamą įtampą, todėl apibendrinu: reikia keisti išėjimo kondensatorius, apsauginius diodus, tranzistorius ir pervynioti du transformatorius, ir, smulkiausia, bet labai svarbu – pakeisti grįžtamo ryšio koeficientą nustatančio rezistoriaus nominalą. :) Kaip man sekasi – skaitykite kitoje serijoje…

Preliminari planuojama data - 2012-04-14, t.y. už dviejų savaičių. Į renginį kviečiami visi, turintys vien ar dalinai elektra varomas transporto priemones, pradedant elektromobiliais ir baigiant riedučiais. Maršrutas: Energetikos muziejus -> žaliasis tiltas -> lukiškės -> gedimino prospektas -> katedra -> Mindaugo tiltas -> energetikos muziejus.

Taigi, čiupkit įrankius (čia galioja ir man) ir marš į dirbtuves :)

• Matavo bendrą akumuliatoriaus įtampą
• Matavo energijos kiekį
• Valdė krovimą
• Valdė apsaugas
• Šuntavo celes, joms pasiekus 3.65V

Ko BMS nedarė:

• Nestebėjo kiekvienos celės įtampos atskirai

Kitaip tariant, krovimas ir iškrovimas vyko atsižvelgiant tik į bendrą akumuliatoriaus įtampą, o ne į pavienes celes: pavyzdžiui, vienos celės įtampai nukritus nuo 3V iki 1V, bendra akumuliatoriaus įtampa pasikeičia iš 145V į 143V, kas yra praktiškai nieko visam akumuliatoriui, tačiau visiška mirtis pavienei celei. T.y. valdymas vyko beveik aklai.

Prieš pasakojant toliau norėčiau atkreipti dėmesį, kad ankstesnė, originali, 3E sistema veikė puikiai ir visos celės buvo subalansuotos, taipogi jos registruoti duomenys rodė, kad visos celės yra praktiškai identiškos būklės.

Dabar kodėl aš jums apie tai rašau. Pilnas internetas visokiausių nuomonių apie BMS, forumuose knibžda veikėjai, kuriems “viskas veikia be jokio BMS” ir BMS poreikį jie vadina absurdišku. Pasak jų, jei celės nepažeistos, akumuliatorius savaime susibalansuoja ir joks BMS jam nereikalingas. Taigi, pasak kai kurių asmenų, toks akumuliatorius visiškai nebalansuojamas turėtų ilgą laiką veikti be jokių problemų. Mūsų atveju celės buvo balansuojamos, nebuvo tik pavienių celių apsaugos – palankesnis atvejis nei visiškai jokios kontrolės.

Bet ką gi mes turime? Po kelių tokio naudojimo mėnesių viena celė mirė – rodo 0V. Ji tiesiog užsitrumpino viduje. Tai pastebėjome tik sutvarkę visą sistemą.

Kadangi celė jau mirus ir tėra tinkama tik utilizavimui, buvo įdomu kas gi jos viduje. Atsargiai prapjovus plastmasinį korpusą atsivėrė visas (ne)gražumas – foto dešinėje. Nieko labai išskirtinio nepamačiau – labai primena plėvelinį kondensatorių su dielektriko plėvele ir laidininko folijos lapeliais tarpuose. Tik čia, kaip ir kitose LiFePO4 celėse, vienas polius (neigiamas) yra varinis, o kitas – aliuminis (teigiamas). Nustebino plastmasinių sienų storumas – juk ta plastmasė užima labai daug vietos, daug sveria ir dar kainuoja nemažai. Taipogi šiek tiek šokiravo vidinė konstrukcija: sluoksniai tiesiog šriubais susukti tarpusavyje ir prie masyvių metalo luitų, kurie, manyčiau, irgi yra nepigūs, gan daug sveria ir užima daug vietos. Nustebino ir labai dideli nepanaudotos erdvės plotai…

Nuotraukoje kairėje matote konstrukciją kitu kampu ir trumpo jungimo epicentrą – susilydžiusį dielektriką ir užsitrumpinusias priešingų polių folijas.

Tai yra seno modelio (2-3 metų senumo) Thundersky celė. Turime sandėly ir porą apynaujų (metų senumo) šio gamintojo celių pavyzdžių: talpa ta pati (90 Ah), tačiau celės storis mažesnis. Matyt gamintojas sugalvojo kaip geriau išnaudoti tuščią erdvę ir, gal būt, tikiuosi, suplonino sieneles. Kad ir kaip ten bebūtų, progresas ženklus. O ir kaina bemaž dvigubai mažesnė, nei buvo prieš 2-3 metus.

Apibendrinimas

Čia mano pastebėjimai būtų tokie:

1. Be BMS ličio celių naudoti negalima. Ir ne, celės savaime nesusibalansuoja, tai turi daryti BMS.
2. Apturėjome brangią pamoką (~300 Lt), kad geriau viską sutvarkyti iki galo.
3. Celių gamintojams dar yra kur pasispausti.
4. Su veikiančia sistema buvo atvažinėta beveik du metai kasdien ir visos celės po to laiko atitiko gamintojo specifikacijas (buvo kaip naujos), net pravažinėjus per -20°C siekiančius šalčius – elektromobilius galima ramiai eksploatuoti ir žiemą!

Dabar įsivaizduokime, kad VE yra sukta, šilumą tiekianti įmonėlė, siekianti parduoti kuo daugiau šilumos energijos, tačiau vartotojui jos nereikia – namie pakankamai šilta. Ką daryt? Jei vartotojui atsuksime kranelį, jis iškart tai pastebės ir supyks. Reiškia, reikia kažkaip padidinti šilumos energijos sunaudojimą, tos energijos neperduodant butams. Klausiate kaip tai padaryti? Teko matyti žiemą žaliuojančią žolę virš požeminės trasos? Spėkit kas apmoka šį sniego tirpinimą. Trasa priklauso VE, o tirpstantis sniegas yra ne kas kita kaip milžiniški nuostoliai šilumos perdavimo trasoje. Tačiau šios įmonės patiriami vidiniai nuostoliai gula ne pačiai įmonei (šitaip skatinant ją renovuoti trasas), bet gyventojams. Išvada – kuo didesni nuostoliai trasoje, tuo didesnis pelnas šiai įmonei, nes “gyventojai suvartoja” daugiau šilumos.  Išvada – reikia didinti nuostolius perdavimo trasoje. Bet o kaip tai padaryti nekasinėjant pačios trasos ir negadinant vamzdžių termoizoliacijos? Paprasta!

Galima pateikti pavyzdį su arbatos puodeliu. Įsipilkite verdančio vandens į puodelį, padėkite jį ant stalo ir matuokite temperatūrą. Matysite kaip vandens temperatūra labai sparčiai krenta. Turėtumėte pastebėti, kad, kuo šaltesnis vanduo, tuo lėčiau jis vėsta, kol iš vis nustoja vėsti, kai temperatūra susilygina su aplinkos. Akivaizdu, kad kuo karštesnis vanduo, tuo didesni energijos nuostoliai.

Tas pats galioja ir šilumos perdavimo trasoms. Kuo didesnės temperatūros šilumonešis (karštas vanduo) paduodamas, tuo greičiau jis vėsta ir tuo didesni nuostoliai gaunami. Tačiau kyla problema – daugiau šilumos gauna ir gyventojai. Ką daryt? Vėlgi, paprasta. Paprasčiausiai sumažinamas šilumonešio srautas, t.y. teka kur kas lėčiau. Bendro šilumos energijos kiekio formulė labai paprasta: Energija = srautas * dT. Čia delta T yra temperatūrų skirtumas tarp į namą atitekančio šilumonešio ir iš namo ištekančio. T.y. kuo šaltesnis vanduo išteka iš namo šildymo sistemos ir kuo daugiau vandens pratekėjo, tuo daugiau energijos namas pasiėmė. Kadangi VE, būdama sukta įmonėle, nori namui palikti tiek pat šilumos, bet jos daugiau prarasti šildant pievas, jie gali stipriai pakelti šilumonešio temperatūrą ir sumažinti srautą.

Dabar pažiūrėkime kokia gi situacija yra daugiabučių šilumos punktuose. Aš nesu didis vamzdynų ekspertas ir neseku visų valdžios nutarimų, taigi pasitikiu CommonSense.lt pateikta informacija:

Pernai prie tokios lauko temperatūros pagal tuomet egzistavusį temperatūrinį grafiką, kurio buvo verčiami laikytis visą šilumos tiekimo grandinę apraizgę rubikonai, termofikacinio vandens temperatūra šilumos punkte (namo rūsy) turėjo būti +66 C.

Pabandysiu paaiškint. Čia sakoma, kad į daugiabučio šilumos punktą ateinančio šilumokaičio temperatūra pernai tokiu pat metu buvo +66°C. Pas kaitę nuorodą pamatysite, kad šiemet temperatūra kiek pakelta, nei daug nei mažai – iki 73°C. Iš pirmo žvilgsnio vos 7 laipsnių skirtumas yra nedidelis. Tačiau, jei tokios temperatūros šilumonešis tiekiamas gyventojams, reiškia jis teka ir po žiemą žaliuojančia pieva.

Tai kas gi gaunasi? Pamėginkim paskaičiuoti. Sakykime, lauko temperatūra yra 0°C, taigi, pernai šilumonešio ir aplinkos temperatūros skirtumas buvo 66°C, o šiemet – 73°C. Santykis: 73/66=1,106 karto. Gauname, kad nuostoliai, vien dėl temperatūros pakėlimo, padidėjo +11%. Dar prisiminkime,  kad namui tiekiamas aukštesnės temperatūros šilumonešis, taigi reikia mažinti jo srautą. Vėlgi nesu didis specialistas, bet mano ribotos fizikos žinios sako, kad, šilumos nuostoliai bus tiesiogiai proporcingi laikui, kurį šilumonešis užtrunka vamzdyne. Iš to paties CommonsCense.lt straipsnio dar matome, kad: įeinančio šilumonešio temperatūra yra 73°C, o išeinančio – 31°C. Skirtumas 42°C. Neaišku kokia išeinančio šilumonešio temperatūra buvo pernai, bet, matyt, galima daryti prielaidą, kad panaši. Taigi, pernai šilumonešių skirtumas buvo apie 66-31=35°C. Šių ir pernai metų šilumokaičių temperatūrų skirtumų santykis: 42/35=1.2. Kadangi gyventojams tiekiamą šilumą kiekį norime išlaikyti tokį patį, tiek kartų reikia mažinti srautą, o tai reiškia, kad tiek kartų ilgiau karštas šilumokaitis užtrunka vamzdyne po žaliuojančia žolyte. Taigi, ankstesnį apskaičiuotą nuostolių padidėjimą dauginame iš sumažėjusio srauto ir gauname: 1.106*1.2=1,33. Taip, tai yra šilumos nuostolių padidėjimas 33% procentais.

Va kaip paprastai galima nulupti trečdaliu daugiau už įmonės valdose patiriamus nuostolius.

Tai tik mano greitas, neapgalvotas, labai grubus ir nebūtinai visiškai teisingas paskaičiavimas. Tačiau neabejoju kad būdų didinti nuostolius VE yra prisigalvoję ir daugiau.

P.S. Prisiminiau vieną dalyką. Kadaise  šilumos reguliavimo daugiabučių rūsiuose nebuvo ir butų temperatūra tiesiogiai priklausė nuo šilumokaičio. Nesu visiškai tikras, bet manyčiau, kad tada šilumonešio temperatūra būdavo dar žemesnė, kas lėmė mažesnius nuostolius trasoje.

Manau vienintelis kelias išbristi iš šios pelkės yra taip pertvarkyti Vilniaus Energiją, kad sąskaitos ateitų tik už namo šilumos punkte prisuktos šilumos energijos kiekį be jokių perskaičiavimų (dabar, spėju, šie skaitikliai yra naudojami tik proporcijai sudaryti, o galutinė kaina paskaičiuojama pagal iš VE išeinančios šilumos energijos kiekį). Visus nuostolius permetus ant VE pečių, jie būtų suinteresuoti maksimaliai didinti šilumos energijos perdavimo efektyvumą ir nebedaryti nesąmonių su sąskaitomis – kiekvienas mokėtų tiek, kiek energijos sunaudojo, o ne už tai, kiek jos buvo iššvaistyta pakeliui. Nebeliktų galimybės sukčiauti.