Неудачный ремонт батареи QiCycle

К сожалению, не все ремонты бывают простыми и результативными. Ко мне привезли велосипед QiCycle, у которого возникла проблема при перепрошивке контроллера на 019-ю кастомную прошивку. Она заключалась в том, что обнулились версии прошивок контроллера мотора и батареи, дисплей показывал низкий уровень заряда аккумулятора, никакая электрика кроме дисплея не работала.

В этой статье я хочу рассказать о ходе работ над велосипедом, и хотя по заголовку статьи вы уже догадались, что они не привели к положительному результату, не сомневаюсь, что отчёт о ремонте окажется интересным. И, весьма вероятно, даже полезным – ведь у кого-то может получиться, потому что шаги были, в принципе, правильные. Просто проблема оказалась более серьёзная.

Итак, бортовой компьютер показывал разряд батареи:

В системной информации версии прошивок контроллера мотора (MC) и батареи (BMS) отсутствовали (000-000-000). Соответственно, не работал ни мотор, ни фонари.

Самодиагностика показывала ошибку LIN-шины, это интерфейс для обмена данными между электронными модулями велосипеда.

Батарея не реагировала ни на кнопку проверки уровня заряда, ни на зарядное устройство. Зарядное устройство при подключении один раз щёлкало реле, но индикатор даже не переключался на красный цвет, процесс заряда не начинался. На выходе батареи было 36 вольт – в принципе, достаточное для работы QiCycle напряжение.

Проблема заключалась ещё и в том, что процесс обновления прошивки контроллера и мотора, и батареи на велосипеде не происходил нормально, он всегда завершался с ошибкой. Дело было совсем глухо. Я решил подключить батарею к своему оборудованию и обновить прошивку BMS на нём.

К сожалению, батарея никак не отзывалась на попытки до неё достучаться.

Я попытался зарядить аккумулятор с помощью обычного зарядного устройства, подав напряжение на выходной разъём батареи.

Сам процесс заряда шёл нормально, зарядный ток соответствовал ожидаемому.

Однако батарея по-прежнему не реагировала на кнопку, штатную зарядку и попытку её перепрошить.

Я попытался выполнить «мягкий» сброс контроллера батареи, замкнув выводы LIN и «минус» на выходном разъёме. Ничего не изменилось.

Однако с какой-то попытки мне удалось обновить прошивку в контроллере мотора, и как результат я получил работающий мотор и передний фонарь. Задний фонарь, располагающийся в батарее, по-прежнему не работал.

Теперь очень интересное: сравните экраны приложения QiCycle Beta до и после перепрошивки. Как видно, после перепрошивки появилась версия MC и также появилась информация о напряжении в графе «Cell #2 voltage». Как я понимаю, «Cell #1 voltage» – это данные о напряжении, которые отдаёт батарея (в данном случае 0 вольт, так как контроллер батареи недоступен), а вот «Cell #2 voltage» – это напряжение, которое замеряет контроллер мотора. Поскольку оно стало ненулевым, мотор смог запуститься.

 

Именно поэтому велосипед QiCycle способен работать от неоригинальной батареи. Он не сможет показывать уровень заряда, однако мотор работать будет.

Тем не менее, с батареей никаких улучшений не было, и стало понятно, что больше предпринять ничего нельзя. Все способы, не требующие внутреннего вмешательства, были исчерпаны. Владелец велосипеда согласился на вскрытие батареи под свою ответственность, так как терять было нечего.

Зачем вообще туда лезть? Задача была следующая: добраться до микроконтроллера и выполнить процедуру его сброса (перезагрузки). Ведь очевидно, что если батарея не отзывается ни на какие действия, значит, что-то не так с её «мозгом». Инициализация микроконтроллера могла бы помочь. По крайней мере, на это я сильно рассчитывал.

И я приступил к вскрытию. Сразу скажу, это очень сложно, процесс разрушительный, и после вскрытия батарея уже не вернёт свой первозданный вид.

Начинать можно с самого лёгкого – снятия фонаря. Хотя можно эту процедуру оставить и на потом. На первом шаге берёмся рукой за сам фонарь с самого края и поворачиваем его против часовой стрелки.

Фонарь выходит из держателей и вынимается из корпуса.

Под ним видно 4 длинных винта, их нужно выкрутить с помощью крестовой отвёртки.

После этого модуль легко вынимается со своего места.

Пластиковые заглушки (5 штук) легко вынимаются пинцетом.

Под заглушками находятся саморезы, которые вывинчиваются отвёрткой. Извлекаем саморезы.

На этом лёгкая часть работы заканчивается и начинается адское мучение. Дело в том, что половинки корпуса аккумулятора сварены между собой. Они не на герметике, не на клею, а просто качественно сварены! Корпус батареи – практически монолитный, поэтому разобрать его на две части чрезвычайно трудно.

Разбирать лучше со стороны выходного разъёма. Сначала я зажимал корпус в тисках вдоль всей линии стыка, чтобы хоть как-то нанести внутренний урон месту соединения. Это мало что дало. Но с самого края всё-таки внутри что-то сломалось и мне с большим трудом удалось вставить в щель отвёртку.

Потихоньку я расширил щель. Проблема ещё в том, что помимо сварки, половинки держатся на одноразовых защёлках. Пластик очень качественный, защёлки ломаются с трудом. Наконец мне удалось вбить мощную отвёртку – и затем, ударяя по ней молотком, потихоньку продвигаться по линии стыка. Никакие другие способы не работали – а я перепробовал их массу.

Это очень трудно и, к сожалению, вскрытие наносит непоправимые повреждения корпусу батареи. Пластик мнётся, ломается и теряет прежний вид. Увы, но по-другому разобрать аккумулятор невозможно.

Тем не менее, процесс идёт, и в какой-то момент уже можно отложить в сторону инструмент и попробовать раскрыть корпус руками.

Наконец батарея вскрыта. Это стоило огромных мучений – не уверен, что соглашусь когда-то ещё раз этим заниматься.

Тут у нас ячейки Panasonic NCR18650PF ёмкостью 2900 мАч, всего 20 штук.

Но цель разборки – вот эта маленькая плата в хвостовой части батареи. На ней мы видим микроконтроллер, отвечающий за работу всей электроники батареи.

На этой плате нас интересует площадка с контрольными точками, которая относится к обеспечению функционирования микроконтроллера. Сначала нам нужно понять, подаётся ли питание на сам контроллер, для этого нужно замерить напряжение между точками VDD и GND (обозначены цифрой «1»). Должно быть 3,3 вольта. Затем, если напряжение есть, замкнуть точки GND и RST (цифра «2») для перезагрузки микроконтроллера. И в идеальном случае батарея после этого должна заработать (ну хотя бы как-то!).

Цифрой «3» я отметил разъём, который автоматически отсоединяется, как только вы вынимаете эту плату. Шлейф, вставляющийся в этот разъём, очень короткий. Надо потом не забыть установить разъём на место.

Итак, с напряжением питания МК всё хорошо, 3,3 вольта.

Замыкаем контактные площадки GROUND и RESET.

Увы и ах! Вместо ожидаемого результата всё стало только хуже: система ушла в защиту, закрыв выходные ключи батареи. На клеммах питания вместо 38 вольт теперь 30 вольт, велосипед (который включался ранее) больше не включается вообще!

Я очень благодарен коллеге forummailandlogin с форума 4pda, который выдал мне ценнейшие инструкции по оживлению батареи. Он имеет большой опыт в схемотехнике батареи, разобрался в её работе и даже составил принципиальную схему BMS!

Итак, чтобы открыть ключи, необходимо подать управляющее напряжение на контакт DO на другой плате, это управление затворами выходных ключей. Кстати, как мне сказал forummailandlogin, эти ключи открывают не только подачу питания, но и интерфейс LIN-шины. И теоретически – если повезёт – открыв ключи, мы запустим и LIN-шину. Управляющее напряжение 10 вольт следует взять с ноги указанного транзистора (по факту там 11 вольт) и подать его на контакт DO.

Сложности: плата покрыта лаком, размер транзистора – 3 мм. Поэтому без микропаяльника тут делать нечего. Надо аккуратно скальпелем зачистить контакт и припаять к нему тонкий провод.

Это дало результат – ключи открылись! Напряжение на выходе нормальное.

Батарея снова питает велосипед. К сожалению, больше никакого прогресса. Шина LIN по-прежнему недоступна, кнопка на батарее не работает, фонарь не горит, зарядное устройство не заряжает аккумулятор.

Батарея, тем не менее, отдаёт ток, и мотор велосипеда QiCycle работает. Вот только зарядить её можно лишь с обратной стороны, однако это нельзя назвать корректным методом зарядки.

Итак, возможные действия по оживлению микроконтроллера я провёл, однако это не дало результата. Несмотря на то, что питание на микроконтроллер подаётся, сам он то ли не работает, то ли работает неправильно. Скорее всего, повреждена его прошивка (микропрограмма). Теоретически, можно подключиться к управляющим контактам на плате и попытаться залить прошивку напрямую в контроллер. Но у меня нет ни оборудования для этого, ни опыта, ни знаний. Поэтому моя попытка ремонта закончилась неудачей.

Тем не менее, надеюсь, что статья оказалась полезной как минимум в информационном плане.