Nu de body restauratie langzaam maar zeker begint te vorderen, houd ik me weer wat meer bezig met zaken die specifiek van belang zijn voor de ombouw naar elektrisch. Daarnaast ben ik bij het Open Huis geweest van New Electric ter gelegenheid van hun nominatie voor de Duurzame Amsterdammer in het MKB van 2016.
Nieuwe ontwikkelingen in de markt
Het feit dat mijn restauratie deel zo lang duurt heeft ook een voordeel. Er is inmiddels een aantal mogelijk interessante ontwikkelingen gaande in de doe-het-zelf markt. Zo komen er langzamerhand Tesla batterijen op de markt die weinig gebruikt zijn. In Amerika schijnen vele tweede generatie Smart Electric Drives gesloopt te zijn als gevolg van een miskoop door een organisatie. De laadinfrastructuur was niet toereikend om het beoogde gebruik te ondersteunen zo luidt het verhaal. EV West verkoopt deze modules als Lithium Ion 18650 Tesla Smart EV Module – 57 Volt, 3kWh. Deze zijn gemaakt door Tesla. Ik kan deze modules in Nederland bij New Electric kopen.
Het nadeel van de modules is dat ze bijna een meter lang zijn. Met name voorin zijn ze daardoor erg lastig te plaatsen. Voordeel is dat ze een hogere energie dichtheid hebben dan de CALB cellen.
New Electric heeft deze modules zelf ook gebruikt in hun Electric Factory Five 818.
Op de open dag van New Electric was nog veel meer moois te zien. Ondermeer een omgebouwde Citroen DS van Ruben Stern van 2CV Electrique, tevens voorzien van de Siemens motor met DMOC controller.
Wat een ruimte onder de kap met alleen de elektromotor, de controller en nog wat toebehoren voorin. Het hele accupakket ligt in de kofferbak en nog steeds een perfecte wegligging aldus Ruben.
Dan is dan het voordeel van het hydraulische veersysteem denk ik dan. Ik moet er nog goed op letten dat mijn combi met een groot deel van de accu’s achterin geen onderstuur auto wordt.
Naast de Factory Five 818 stond er ook nog de door New Electric omgebouwde Volvo 240, een Jeep CJ 5 en een drietal naar elektrisch omgebouwde boten. Binnen lag er ook veel moois zoals een hele stapel Siemens motoren te combineren met een nieuwe Sevcon Gen4 controller.
Misschien dat ik mijn DMOC 645 controller nog wel ga proberen in te ruilen voor zo’n Sevcon. Die haalt het weliswaar net niet qua vermogen maar is wel een stuk lichter en compacter.
Ook lagen er twee Enstroj Emrax 268 motoren.
Als je hem ziet en voelt lijkt het niet zoveel, maar die motor is echt super krachtig (mits je er een controller aan hangt die het vermogen kan leveren). Deze motor levert 250 Nm continu en 500 Nm piek, weegt 25 kilo en is goed voor iets van 50 kW (ik meen continu en vast nog een hogere piek). In onderstaande video van Joost van Rebbl, zie je het kleinere broertje van deze motor.
Het is een motor waarbij de buitenkant draait. Je zou hem als het ware in plaats van je originele vliegwiel kunnen zetten en dan een mooie motorsteun maken. Dan valt hij weg in het koppelingshuis en heb je verder een lege motorruimte met plek voor batterijen.
Voor mij voor nu een brug te ver in termen van budget, EMC certificering, etcetera, maar wel mooi om te zien waar de ontwikkeling al is.
Tesla batterijen een optie?
Naast de modules uit de Smart (gemaakt door Tesla) is het hergebruiken van batterijen uit een daadwerkelijke Tesla misschien ook nog een optie. Technisch interessant en uitdagend tegelijk. Daarbij is de vraag in hoeverre die goed genoeg verkrijgbaar zijn en of dat tegen redelijke kosten is. Samengevat zie ik de volgende mogelijkheden:
| Batterij | Energiedichtheid | Gewicht | Capaciteit | Afmetingen (lxbxh) |
|---|---|---|---|---|
| CALB 100 Ah | 94 Wh/kg | 3,4 kg | 0,32 kWh | 14,2 x 6,7 x 21,5 cm |
| Tesla Smart | 157 Wh/kg | 19 kg | 3 kWh | 97,4 x 7,3 x 18,2 cm |
| Tesla Model S | 212 Wh/kg | 25 kg | 5,3 kWh | 68,6 x 30 x 7,5 cm |
| CALB metal (70 Ah) | 118 Wh.kg | 1,9 kg | 0,22 kWh | 13,5 x 2,9 x 22,2 cm |
Eigenlijk is alleen de energiedichtheid appels met appels vergelijken. De CALB’s zijn individuele cellen en daar heb je er dus meer van nodig. Die van Tesla zijn modules bestaande uit vele individuele 18650 cellen en van die modules heb je er minder nodig.
Om ze beter te kunnen vergelijken heb ik scenario’s gemaakt op basis van mogelijke configuraties met het spanningsbereik van mijn motor/controller (120 – 400V) en het benodigde vermogen. De Tesla Model S modules hebben als nadeel dat de nominale spanning vrij laag is. Hierdoor heb ik veel modules nodig om in het hoge spannings werkbereik van de motor/controller te komen. Daarnaast is ook voor het implementeren van snelladen een hogere spanning beter omdat dan de benodigde stroom lager is en/of je sneller kunt laden. Het schijnt mogelijk te zijn om de Tesla Model S (85D) modules te laten modificeren zodat het voltage omhoog gaat en het ampere uur omlaag.
| Batterij | Aantal | Totaal gewicht | Capaciteit (bruto) | Geschatte range | Spanning |
|---|---|---|---|---|---|
| CALB 100 Ah | 90 stuks | 304 kg | 29 kWh | 88 km | 288 V |
| Tesla Smart | 12 stuks (3 parallel, 4 serie) | 229 kg | 36 kWh | 120 km | 228 V |
| 15 stuks (3 parallel, 5 serie) | 286 kg | 45 kWh | 150 km | 285 V | |
| Tesla Model S | 10 stuks | 250 kg | 53 kWh | 191 km | 222 V |
| Tesla Model S (gemodificeerd) | 8 stuks | 200 kg | 42 kWh | 153 km | 355 V |
| CALB metal 70 Ah | 160 stuks (2 parallel, 80 serie) | 304 kg | 36 kWh | 109 km | 256 V |
Voor mijn range schatting ga ik uit van een verbruik van 400 Wh/mile ofwel 250 Wh/km. Ter vergelijking, een Tesla verbruikt ongeveer 200 Wh/km en een Mitsubishi Outlander 250 Wh/km (uiteraard afhankelijk van je rijstijl).
Met 10 originele Tesla modules is de spanning toch nog vrij laag. Door hun vorm zijn de 15 Tesla Smart modules lastig te plaatsen terwijl de Tesla Model S modules juist goed in de beschikbare afmetingen passen. Ook de CALB metal 70 Ah zijn makkelijker in te delen dan de CALB 100 Ah omdat ze wat kleiner zijn.
Beschikbare gewichtsafname voor batterijen (dus al na plaatsing motor, controller en versnellingsbak) is:
- Voor = 100 kg
- Achter = 60 kg
Bij een pack van 200 kg zou er dus nauwelijks sprake zijn van gewichtstoename van de auto. Daardoor is mijn voorkeur volgorde (zonder nog rekening te houden met het kostenaspect):
- 8 gemodificeerde Tesla Model S modules
- 15 Tesla Smart modules
- CALB 100 Ah
- CALB metal 70 Ah
BMS of niet?
Naast spanning, gewicht en afmetingen speelt er nog een aspect mee en dat is monitoring. De CALB cellen zijn LiFePO4 batterijen dus Lithium-IJzer-Fosfaat. Deze zijn extreem stabiel. Hierbij volstaat in principe al een “bottom balancing” strategie. Hierbij zorg je dat alle cellen uit je pack een exacte gelijk voltage hebben van 2,70 V (80% ontladen) en ga je opladen totdat de eerste cel een spanning van 3,5V bereikt. Het overall voltage hanteer je dan als bovengrens laadspanning. Zo zorg je ervoor dat zelfs de zwakste cel nooit overladen wordt. Met een BMS (Battery Management System) monitor je iedere individuele cel dus heb je hier inzicht in, ook tijdens het gebruik van het pack. Gezien de stabiliteit van LiFePO4 geloof ik dat dit echter niet perse nodig is. Je hebt immers ook nog je verbruiksmeter om de capaciteit van je pack te monitoren.
De Tesla modules bestaan uit honderden 18650 Lithium Ion batterijen. Deze zijn gevoeliger, met name voor overladen. Je zou dezelfde “bottom balancing” strategie kunnen toepassen, maar met een dergelijk aantal cellen in een batterypack weet ik nog niet of ik dat aandurf. Ik zou dan op z’n minst de modules willen monitoren of die voltages gelijk blijven.
Binnenkort bij Anne van New Electric langs om het bovenstaande en mijn elektrische schema door te spreken. Wordt vervolgd!
Update: wordt een leuke uitdaging, dus ik zoek hulp bij de Tesla batterijen puzzel.
Mooie motor hoor die Enstroj, hoeveel procent duurder is deze ten opzichte van de Siemens?
Dat is een factor 3 in aanschaf plus eventueel nog de kosten van EMC certificering.
phoe dat is behoorlijk, maar wel dus het voordeel dat je je accu pakket naar voren kan schuiven wat ten goede komt aan je wegligging. Interessant stukje Lars.