Как защитить самокат от возгорания?

В последнее время достаточно часто из разных источников доносится информация о случаях возгорания и взрывов электросамокатов. Одни и те же случаи многократно дублируются из разных мест и создается впечатление, что чуть ли ни каждый электросамокат это бомба замедленного действия. Утверждается, что в возгорании виноваты литий-ионные элементы из которых собирают аккумуляторные батареи электросамокатов. Может показаться, что только электросамокаты, гироскутеры и моноколеса питаются от литиевых аккумуляторов, но это не так. Литиевые аккумуляторы массово начали устанавливать прежде всего в ноутбуки, сотовые телефоны, а позже смартфоны и планшеты, и история возгораний литиевых аккумуляторов тянется с момента их появления.

По запросу в любом поисковом сервисе «загорелся литиевый аккумулятор» будет выдано большое количество ссылок как на единичные, так и массовые случаи возгорания относящиеся к разным годам. В том числе очень близкие к дате поиска. Из последних случаев конца второй декады 21-го века самый громкий скандал с взрывающимися Samsung Galaxy Note 7, которые даже запретили проносить пассажирам на борт самолетов. Ранее в возгораниях отличились и другие гиганты электроники: Apple, Sony, Toshiba.

Электросамокат, как и смартфон, потребитель энергии, и то, что он самокат не является причиной возгораний, дело именно в питающем его силовом аккумуляторе. Собирают аккумуляторы электросамокатов из цилиндрических элементов типоразмера 18650. Реже используют прямоугольные элементы. Объединяет их схожее устройство. Электроды представляют собой фольгу, графит и полимер свернутые цилиндрический или плоский в рулон, который пропитан электролитом.

Схема возгорания литиевых аккумуляторов, обобщенно, одна – внутреннее короткое замыкание, нагрев, выделение легковоспламеняющегося газа, воспламенение.

Говоря о любом транспорте на электротяге важно, чтобы силовая аккумуляторная батарея была надежно закреплена, избыточно не зажата, не имела контакта с острыми частями корпуса и крепежом, не подвергалась деформации во время эксплуатации. Стоит обратить внимание, что большинство аккумуляторных сборок упаковываются в термоусадочную пленку, и просто приклеить ее на скотч к днищу деки самоката недостаточно, так как пленка имеет степень деформации, из-за чего не зафиксированная сверху батарея будет подпрыгивать внутри пленки и иметь ударную нагрузку, которая совершенно точно, со временем, негативно отразится на «здоровье» батареи, а при сильной деформации может случиться короткое замыкание между электродами внутри элемента, и запустится цепь событий ведущих к возгоранию.

Деформация ведущая к короткому замыканию может произойти и без внешнего механического воздействия. Во время работы аккумулятор нагревается – это нормально. Допустимой рабочей температурой обычно заявляется 60 градусов. Обратите внимание, что нижний порог температуры ограничен обычно в пределах -10, -20 градусов, не будем акцентировать внимание на том, что охлажденный до такой температуры аккумулятор отдаст значительно меньше энергии, чем при +20 градусов, но обратим внимание на факт того, что при нагреве тело расширяется. И фольга, графит и полимер входящие в состав элемента тоже расширяются, но с разной скоростью и в разной степени. Чем быстрее нагрев, тем больше разница. Как говорится, «от одного раза ничего страшного не случится», и это действительно так, а вот при постоянной эксплуатации большие перепады температуры негативно скажутся точно.

Если нет возможности соблюдать температурный режим работы в холодное время года, то самокат стоит убрать на зиму на хранение. Правила достаточно просты: батарея должна быть заряжена примерно на 50% и, очень желательно, демонтирована с самоката и убрана на хранение при комнатной температуре. Если такой возможности нет, то как минимум отключена от контроллера и защищена от конденсата.

Перед началом эксплуатации после хранения, необходимо убедиться, что температура батареи выше ноля градусов, замерить напряжение на силовых контактах, и если напряжение не ниже 3,0-3,2В на параллель, просто зарядить батарею и наслаждаться ездой на любимом электросамокате.

Осень и весна ассоциируются с дождями и лужами, а в отношении к самокату с попаданием влаги внутрь деки и далее, возможно и внутрь батареи, что медленно, но верно, будет убивать ее коррозией и окислением. А если батарею с водой внутри оставить на хранение на зиму, лед практически точно что-то повредит, и если батарея останется рабочей, то нет никакой гарантии, что емкость и токоотдача не изменится, при этом риск возгорания вырастет.

Лето. Солнышко, жара, и так хочется ехать быстрее, что бы чувствовать прохладу! Быстрая езда, это повышенное токопотребление и, конечно же, нагрев батареи. Важно быть уверенным, что батарея не нагревается выше 60 градусов. Особенно это важно, когда производится тюнинг самоката на скорость и мощность. Мощный самокат быстрее расходует энергию, но на дворе же лето, ездить хочется больше, самокат нужно заряжать чаще, нужна быстрая зарядка. При выборе мощного зарядного устройство необходимо быть уверенным, что новое зарядное устройство подходит по напряжению к батарее, BMS без последствий может длительно пропускать его ток, а батарея его принимать без превышения определенных заводом параметров и риска перегрева.

Быстрое зарядное устройство позволит ездить чаще и дальше — появится желание увеличить емкость батареи. Как показывает практика, чаще всего батарею считают достаточно простым устройством, которое можно «прокачать» элементами купленными по дешевке на Aliexpress и «дождливым вечером, под пивко» припаять их ржавым дедушкиным паяльником к существующей батарее, или «сляпать» дополнительную батарею.

Так подходить к сборке категорически нельзя!

Дешевые элементы 18650 могут быть некондиционными, длительного хранения в разряженном состоянии и даже бывшими в употреблении, завернутыми в новую упаковку, и некачественными, в том числе без клапана, который является механическим предохранителем от возгорания, стравливающим избыточное давление при перегреве аккумулятора.

Вполне очевидно для новых элементов, что чем он дешевле и чем менее известен производитель, тем больше допуски в химическом составе и качестве механической обработки составных частей аккумулятора. В итоге, внутреннее сопротивление одинаковых элементов в составе одной партии будут отличаться. Будет различаться их нагрев, скорость разряда, саморазряд. В итоге, после сезона эксплуатации общая емкость такой батареи будет ощутимо ниже, чем в его начале, если вообще доживет до конца сезона. Аккумулятор из дорогих брендовых элементов ведет себя гораздо стабильнее и служит дольше, но и стоит дороже.

Тюнинг батареи это процесс, который должен выполняться человеком который хорошо разбирается в особенностях работы, характеристиках, условиях совместимости составляющих частей, технологии сборки, распределении тока, толщине шины, соединяющей контакты элементов и т.д. Если читатель этой статьи уверен, что он именно такой специалист — действуйте. Если однозначно так сказать не можете, лучше довериться профессионалам.

Важным элементом батареи самоката является плата BMS (Battery management system), отключающая нагрузку при отклонениях напряжения параллели от допустимых параметров, превышении рабочего тока и, реже, избыточном нагреве. Для максимально безопасной и надежной работы батареи, БМС с режимом балансировки, то есть подзарядки каждой параллели отдельно играет важную роль. Но для экономии места режима балансировки, в подавляющем большинстве BMS готовых электросамокатов нет.

BMS с действительно эффективным режимом балансировки имеют достаточно большие габариты, и разместить их в батарейном боксе электросамоката зачастую просто не где. Ранее я упомянул, что нужно избегать деформации батареи, скрытая опасность деформации состоит в том, что никелевая контактная лента от постоянных микро-изгибов может потерять надежный контакт, таким образом будет резко меняться распределение токовой нагрузки по всей батареи.

Это еще одна опасность, так как при плохом контакте в отдельном элементе часто и резко начинает сниматься высокая нагрузка, место плохого контакта будет искрить и нагреваться, что тоже в последствии может стать причиной возгорания аккумулятора. По этому, если Ваш «железный конь» вдруг внезапно стал проезжать меньше, чем проезжал буквально недавно, стоит как можно быстрее посетить специализированную мастерскую для диагностики батареи. Возможно, что одна из параллелей имеет низкое напряжение и батарея требует ручной балансировки, где-то плохой контакт, какая-либо из параллелей вышла из строя, в этом случае возникает максимальный риск возгорания, так как элемент работает как проводник с высоким сопротивлением и сильно нагревается, на столько сильно, что может перегреть и себя и рядом расположенные элементы и привести к пожару.

Если вы задаетесь вопросом от чего чаще всего происходит возгорание электросамокатов, ответить можно только обобщенно: от нарушения режима и правил эксплуатации, чаще всего это происходит несознательного. Не стоит забывать, что риску подвержены в той или иной степени все устройства, питающиеся от литиевых аккумуляторов, пример тому истории с мобильными телефонами в начале статьи. При соблюдении простых правил и имея минимальный навык, батарея элеткросамоката вполне надежное и безопасное устройство.

Соблюдение правил изложенных в этой статье не может на 100% обезопасить вас от пожара, но их соблюдение снизит риск возгорания до минимума.

Желаем вам приятных поездок и ровных дорог:)

Данная статья написана на основе собственного многолетнего опыта общения автора с литиевыми аккумуляторами.

Автор: Михаил Денисов
Источник: kugoo-russia.ru