En esta entrada os voy a mostrar el proceso de conversión de una batería de Nissan Leaf instalada en mi reciente moto Vectrix VX-1 a un pack de baterías de Tesla.

La adquirí de ocasión, con unos 21400 km.

Esta moto llevaba ya una conversión de la batería original de NiMh  a unas baterías de Li-ion del Nissan Leaf.

En la página oficial de Vectrix parts, existe estos módulos para hacer la conversión sin muchas complicaciones.

Hay que pensar que cada batería pesa unos 40 o 45 quilos, por lo que sacarla de su cajón, sin romper nada, se hace necesario la ayuda de un ternal o grúa pequeña.

Porqué decidí cambiar la batería ?

La moto la compré ya con una batería de buena capacidad, 56Ah aproximadamente, instalada en 2017, y sacada de algún vehículo Nissan de ocasión. En total una capacidad de 7,5kWh aproximadamente.
En realidad cada celda individual según Nissan es de 3,7 voltios y 32,5Ah (lleva 2s2p). Llevaba 18 módulos 2s2p de LEAF.

Con dicha batería hacía hasta 115 km en conducción económica, sin superar los 100km/h, en conducción más agresiva (hasta 120km/h) ya se iba a 70 u 80 km solamente.

Compré la moto y ya tenía en mente que me haría alguna conversión, debido a que me gusta todo el tema de electrónica y al disponer de ciertas horas libres, pensé en que me haría una conversión de batería para mayor capacidad.

Otro motivo para la conversión es que algunas de las rutas que tengo que hacer implican más de 150km de distancia, y con una capacidad mayor de batería la podría cubrir sin tener que buscar un punto de carga a mitad del trayecto.

Que opciones de mayor capacidad existen ?

En el momento cuando estuve mirando, Enero 2018, lo único más fácil hubiera sido baterías del nuevo LEAF que son de 40kWh, 3,7 voltios y 56,3Ah  (2s2p) en tal caso con 18 módulos de 4 celdas = 15kWh teóricos, en la práctica y si se consiguieran de algún desguace o siniestro, serían algo menos.

Si tenemos en cuenta que este modelo lo están empezando a vender en 2018, pues parece imposible encontrar una ocasión. Y nuevas es imposible.

La otra opción igual en capacidad era instalar módulos de Tesla.

Los primeros módulos de tesla eran de 4 y pico kWh, luego sacaron módulos de 5,3kWh a 24 voltios, y tengo entendido que el modelo de 100kWh de tesla los módulos son de 6 y pico kWh.

Al final me consiguieron 3 módulos de 5,3kWh, en total unos 15,9kWh teóricos. Cada batería 18650 en teoría es de 3,6 voltios y 3,2 Ah, lleva 444 celdas por módulo.

Adaptar los módulos:

Para poder adaptar estos módulos a la moto Vectrix VX-1 hay que cambiar la configuración, en vez de 6 series, hay que convertirla a 12 series por módulo, de esta forma 3,6*12=43,2V por módulo X3 = 129,6V que cargadas a 4,15 voltios dará 149,4 voltios.

Estos módulos llevan celdas 18650 soldadas por ultrasonidos con unos pequeños fusibles y encapsulados en separadores aislantes de plástico y una tira de refrigeración liquida.

Para convertirla a 12 serie, hay que realizar una serie de cortes en las planchas de conexión entre celdas, la siguiente imagen muestra estos cortes por las dos caras.

Había la opción de hacerlo con fresadora, pero no disponía de una propia y las herramientas que me podían dejar eran demasiado anchas para cortar las planchas.

Opté por radial con disco de 1mm, y realizando dos cortes pude ir quitando la tira como si fuera un plátano y dando una buena separación para evitar cortocircuito entre elementos.

Una vez todos los cortes acabados, tocó soldar la unión con plancha de cobre y estaño especial con fundente para soldar sobre aluminio.

 

Algunos apuntes como van los cables para el BMS.

La dificultad en este caso, es que el BMS para litio de la Vectrix tiene 2 conectores DB25 que permiten equilibrado y monitor de 20 celdas por conector, total 40 celdas, y al instalar 3 módulos , hay que tratarlos por separado para poder mover mejor 25kg de un módulo que los tres juntos.

 

Aquí unas fotos de los cables para BMS, pasando por las ranuras aisladas, y finalmente un plástico aislante eléctrico.

Notas importantes: 04-07-2018
Los cables para el equilibrado que van al BMS, deberían ser de mayor sección, ya que la resistencia que provocan hacen que el BMS no pueda equilibrar a su máxima intensidad.  (En mi caso ya lo dejo tal cual, pero en otra ocasión cuando toque una revisión los cambiaré).
También hay que utilizar las ranuras por donde no hay conductor, e intentar no pasar los cables por encima de otros puentes que estén a diferente potencial. (cualquier fallo de aislamiento en un cable y que toque a otro potencial provocará un fallo catastrófico del BMS e incluso incendio).
La sujeción de los cables debe hacerse por silicona caliente o algún pegamento, ya que las vibraciones pueden hacer que se rompa la unión entre soldadura y cable. (Por experiencia se me rompió un cable al manipular, cuando ya la tenía toda ensamblada, y tocó desmontar todo de nuevo para reparar ese cable. También si se rompiera por las vibraciones con la moto circulando, te puede dejar tirado).

 

Tuve que hacer algo de sitio, ajustando los terminales para que no sobresalieran y tocaran a la controladora.

Unas fotos del BMS, está ubicado debajo del asiento, donde llevaba un ventilador para las celdas de Niquel, pero para litio no hace falta.

Y así ha sido la conversión de celdas LEAF a Tesla.
El peso sigue siendo inferior a la batería original con celdas de Niquel.

Notas:

Estas celdas de Tesla, parece que trabajan a menos tensión que las LEAF, por la química diferente.
La tensión media es algo más baja que con LEAF, pero en conducción no se aprecia la diferencia.

Algo que podría haber mejorado, son los cables de 16mm2 que son algo justos, acelerando a 240 Amperios posiblemente tenga una caída de unos 10 voltios por el cableado.

Conclusiones a 04-07-2018:

Con la nueva batería Tesla, ahora me da una autonomía de 180 a 200km circulando entre 90 y 110 km/h, si es solo carretera.
En modo mixto ciudad y carretera a 80km/h la autonomía llega a más de 240km.

Tuve problemas con el BMS de 2ª generación, son muy sensibles y por un problema que todavía no he solucionado, se me fundían al activar el control de crucero.
Ahora me instalaron un BMS de 4ª generación, y no he tenido más problemas.

El equilibrado es muy lento, además con los cables tan finos se hace casi imposible cargar individualmente para equilibrarlas mejor.  Pero el desequilibrio de 30 a 60mV no es demasiado importante, quizás se pierda hasta un 5% de autonomía por ese desequilibrio.