dinsdag 10 maart 2015

Range extender - deel 2

Goed. Er is een tweede accu gewenst en die moet minstens over een capaciteit van 10 Ah / 360 Wh beschikken.

Welke oplossing is aangewezen?

De eerste oplossing veronderstelt een identieke accu, want anders kan die niet in dezelfde houder geplaatst worden.



De Flevobike-accu is topkwaliteit, maar helaas is de prijs ook top (€ 950). Rekening houdend met herlaadbeurten en capaciteitsvermindering (tot nu verwaarloosbaar) is dit een erg dure keuze, maar wel de allereenvoudigste. Het zou ook kunnen dat die op termijn niet zo duur uitkomt, omwille van de te verwachten levensduur.
Een ander nadeel is dat die accu nogal volumineus is. Met de plaats die Flevobike ervoor bedacht, is dat geen bezwaar, maar voor een tweede accu weegt het wel zwaar door: je beperkt de bagagecapaciteit nogal, want je moet hem gedurende de hele rit ergens in de velomobiel meenemen. Hij is ook aan de gewichtige kant: 5,5 kg is niet min.
Dat is dan weer typisch voor LiFePo4 (de technologie die Flevobike koos): de energiedichtheid is relatief laag (de hoeveelheid energie per gewichtseenheid is beperkt of je hebt een grotere en zwaardere accu nodig voor eenzelfde hoeveelheid elektriciteit), dus krijg je sowieso een zware accu.

Noot: LiFePo4 mag dan wel een lagere energiedichtheid hebben, het is op dit moment wel het type cel dat het meeste herlaadbeurten aan kan. Afhankelijk van de ingestelde waarden (minimale en maximale spanning - dit wordt door de elektronica bepaald en door de fabrikant ingesteld) ligt dat tussen 1500 en 2000 beurten eer de capaciteit tot 80% gedaald is.

Praktisch is het uiteindelijk niet: als de accu leeg is, moet je stoppen, de accu uit de houder halen en de tweede in de plaats zetten. Eenvoudig als concept dus, maar omslachtig in de praktijk.

Over naar de andere opties.

Voor beide andere oplossingen - twee accu's installeren en ofwel parallel laten werken ofwel schakelen tussen beide - kan een andere 36V accu gebruikt worden.

Oplossing twee: twee accu's koppelen.

Dit is het andere uiterste: ingewikkeld. Daar komt dat studiewerk eraan te pas: het blijkt dat het koppelen van de accu's, waarbij ze samenwerken, het rendement verhoogt. M.a.w. 1+1 levert meer kilometers op dan 1 na 1. Dat komt doordat de stroom per accu beperkt wordt en het heet eigen te zijn aan lithiumcellen dat ze dan niet zo snel ontladen.
Om het praktisch voor te stellen, rekenend met 1 Ah per 10 km, haal je op de eenvoudige manier met een 13 Ah + een 11 Ah accu 240 km. Met een schakeling waarbij beide accu's samenwerken, wordt dat eerder 260 km.

Een bijkomend voordeel is dat je continu beide accu's belast en daardoor zal de levensduur ook ongeveer gelijk zijn (indien ze allebei van hetzelfde type zijn). Maar: de voorwaarde is wel dat je met twee identieke accu's werkt : dezelfde technologie (LiFePo4 in het geval van de Orca), dezelfde capaciteit en gelijk ingesteld (maximum- en minimumspanning). De reden: indien ze parallel werken, moeten ze even snel ontladen en zowat op hetzelfde moment leeg zijn. De form factor mag dan wel verschillen, maar technisch moeten ze identiek zijn. Identiek betekent wellicht ook dat je ze allebei tegelijk moet in gebruik nemen. De E-Orca en dus de ene accu is ondertussen meer dan een jaar oud. Dat is in deze niet dus haalbaar.

Dus gaan we naar oplossing drie: indien ik opteer voor een ander soort accu - waarbij "soort" zowel op de vorm (form factor) als op de aard (LiPo, LiMn, ...) kan slaan - moet met een vorm van schakelen gewerkt worden. Dat kan zijn een stekker uittrekken en een andere inpluggen, maar evengoed een (elektro-mechanische of elektronische) schakeling.

Het eenvoudigste is - evident - stekkers wisselen. Een iets geavanceerdere variant hierop is met een schakelaar werken. In beide gevallen is er één accu die werkt. Als die leeg is, schakel je de andere in.

Ik ga dus voor de derde oplossing: een bijkomende accu met een schakelsysteem om van de ene naar de andere om te schakelen. 

Zo kan gekozen worden voor een accu in de vorm van een plat pakket, die dan onder het zitje een plekje kan vinden. Dat betekent dat de extra massa op de laagst mogelijke plaats terechtkomt, waar hij ook niet in de weg zit.


Mooi plekje voor een tweede accu
Dat betekent ook dat als één accu aan het eind van zijn leven komt, die simpelweg vervangen kan worden door om het even welke andere (zo lang het maar 36 V is).

In eerste instantie houd ik het op het wisselen van stekkers, zodat ik goed kan uitzoeken hoe elektrisch geschakeld kan worden. Het risico is namelijk dat bij het omschakelen een stroom ontstaat van de volle naar de lege accu en die kan erg groot worden. Kortsluiting of brand aan boord is niet wat je wil. Een gesneuvelde, dure accu ook niet. De stroom die door het hele circuit loopt, kan erg hoog worden: alles in de stroombaan moet pieken van 30 A aankunnen. Dat betekent dat ik op zoek moet gaan naar schakelaars die zo'n stroompieken aankunnen en dat een ergonomisch, praktisch systeem uitgedacht wordt.

9 opmerkingen:

  1. Hoi Jan, nog even en je hebt een elektrische auto :-). Oplaadpaal?

    BeantwoordenVerwijderen
    Reacties
    1. Dit is een bio-elektrische hybride ;-)
      De hoofdbrok is en blijft de eigen energie: ik rij bijna altijd in de eco-stand, waarbij ik 100% lever en de motor 50% toevoegt. In een stedelijke omgeving is dit echt prima. Het enige wat nu verandert, is dat het bereik uitgebreid wordt, net zoals een extra brandstoftank in je auto stoppen.
      Een laadpaal is niet nodig: thuis laadt ik met groene stroom en op het werk zorgen fotovoltaïsche panelen voor de elektriciteit.

      Verwijderen
  2. Technisch gezien zou ik 2 dezelfde accu's willen, en inderdaad parallel geschakeld.

    Economisch gezien zou ik inderdaad ook tot jouw oplossing komen. Gewoon omschakelbaar maken om op een andere bron ( prijs/kwaliteit interessante accu van gelijk voltage ) dat bereik te kunnen benutten.

    Overigens vind ik het opmerkelijk dat kwaliteit in praktijk niet altijd is af te leiden uit de verkoopprijs, wat de consumentenbond ook regelmatig heeft vastgesteld bij electrische fietsen. ( en allerhande andere apparaten )

    Wat dat betreft vind ik mijn eigen e-bakfiets nogal vermakelijk....waarschijnlijk de goedkoopste accu en motorinstallatie die je kunt verkrijgen, wordt vrijwel dagelijks gebruikt, is heel vierkant en enorm zwaar met 3 personen erin/erop plus eigen gewicht, rijdt op 1 bar in ballonbanden vanwege het gebrek aan vering : dus krijg er zwaar van langs en.......de accu haalt nog steeds ~20 km na 3 jaar gebruik !

    Met een beetje geluk kun je dus ook goedkopere accu's overwegen. Als de prijs/kwaliteit maar gunstig is.

    BeantwoordenVerwijderen
  3. Hoe denk je het probleem van de controller op te lossen? Die zit bij Flevobike in de doos van de accu.

    BeantwoordenVerwijderen
    Reacties
    1. Neen, hoor: de controller zit bij de motorunit. In de accudoos zitten de cellen, het BMS en een contactschakelaar. De motor en controller zitten achter/onder het zitje in dezelfde behuizing.

      Verwijderen
  4. Waarom geen zonnecellen op het dek die de accu continu bijladen?

    BeantwoordenVerwijderen
    Reacties
    1. Omdat flexibele panelen die je om de velomobielromp kunt vormen extreem duur zijn en dan nog maar zeer geringe stroomsterkte kunnen leveren. Het viel mij ook tegen toen ik even ging kijken bij Conrad. Het gaat dan om milliamperes ( mA )

      Niet voor niets hebben die ecowedstrijd voertuigen een enorm oppervlak aan zonnecellen die niet in de verste verte vergelijkbaar is met dat van een gewone velomobiel, terwijl hun motoren niet veel sterker zullen zijn dan die van Jan. ( hun voertuigen wel lichter en waar mogelijk in het extreme aerodynamischer )

      Een tweede accu wordt dan uiteraard de enige praktische en economische keus.

      Misschien is het over een aantal jaren anders.....maar dat geldt voor e-velomobilen in het algemeen denk ik.

      Verwijderen
    2. Belle, daar kom ik in deel 3 op terug!

      Verwijderen
  5. Je hoeft niet perse precies identieke accu packs te hebben. Belangrijk is dat je minimaal even groot Amperes koopt. Heb je nu 8 dan is 8 tot 10 A ideaal. Koop je 10 A dan hou je dus altijd 20% over. Dat is alleen maar heel erg goed voor je battery-life. Maar het beste en meest logisch is een 8 ampere pack. Als je die twee "parallel" verbind. (plus op plus en min op min) heb je 16A 36volt. Wil je echt heel lang van je LiFePo4 accu-cellen genieten.... Draai dan je laadvoltage naar beneden! bijv. *3,40 volt ipv *3,65. Dan heeft je lifepo4 cel veel minder stress. (zie laad curve grafiek) Als je dan goed kijkt. zie je dat het voltage na 3,4 omhoogvliegt, kortom dat zijn niet veel Amperes.... Als je die niet meer gebruikt gaat je accu 2 tot 4x langer mee. Natuurlijk is het luxe om dat potentieel te laten liggen, maar wie rijdt nu dagelijks zijn accu helemaal plat? Niemand... en als je je laadvoltage naar beneden draait, dan zullen de meesten nog hun accu nooit leeg fietsen. Ik ga er ook vanuit dat niemand hoeft uit te leggen dat een grote accu veel minder te lijden heeft als een krappe accu. 50% oververmogen verlengd de accu life time 4x... (mits laadvoltage iets is terug gedraaid) Manieren genoeg om extreem lang met een LiFePo4 accu pack te kunnen. Overigens 2000 cycles betekend dat de accu daarna nog min.80% van zijn orginele vermogen heeft. Accu's gaan kapot van stress, welke chemie ook! Stress is o.a. te diep ontladen(24v) , te snel opladen (sneller dan twee uur van leeg naar vol = 8A:2= max. 4A) , Te vol (enkele cellen +3,65v) laden (door onbalans) Te hoge ontlaad stroom (volgas bij stilstand en sterke motor +30A). Voorbeeld onbalans: voor het gemak 12v. 4P... 3,50+3,60+3,70+3.65 = 14,45 volt lader denkt: 14,45/4=3,6125volt gaat dus lekker door laden naar 3,65 volt (zonder BMS) de hele boel draait dus in de soep... want de lader wil graag 14,6 volt in de accu stoppen. 14,6/4=3,65volt. Ik hoop dat je ziet hoe gevaarlijk dat is... want een of twee cellen zullen echt overladen worden. Natuurlijk kan een goed werekende BMS je uitkomst bieden, maar dan moet ie wel goed werekn. en gaan balanceren vanaf 3,50 volt op één van de cellen! Want op 3,65 en dan nog balanceren is gekkenwerk. echter deze BMS-en zijn erg moeilijk verkrijgbaar. 3,65 volt soms, maar heel vaak wordt 3,9 volt aangeboden voor lifepo4, deze is echt volstrekt FOUT!! Je celen zijn in een jaar kapot (want Lifepo4 is heel erg lief en makkelijk, klaagt niet direct, maar gaat WEL stuk, LiPo daarin tegen explodeerd en is zeer sterk af te raden in grote accu-vormen, radio controlled speelgoed etc, moet onder toezicht geladen worden in onbrandbare ruimte! en andere Lithium-ion, zijn gevaarlijker o.a. bedrijfstempratuur en bij calamiteiten) Ga je met twee accu's werken zul je ze of losgekoppeld apart moeten laden, of zodanig moeten koppelen dat ze met één laadapparaat kan laden. Echter duurt dat dan 2x zo lang.... Je hebt immers het dubbele aan amperes. Natuurlijk zul je moeten zorgen dat de accu's gekoppeld worden als hun spanning echt gelijk is. Maar wel aan te raden is BMS eraf en laadvoltage naar beneden (3,40 of 3,45 per cel). Krijg je dat goed onder controle dan gaat je accu ontzettend lang mee... Veel met de multimeter meten en dan kan het je lukken. succes

    BeantwoordenVerwijderen