Think city, Restauración EV

El Think city es un pequeño vehículo de 4 ruedas, propulsado por un motor eléctrico y la versión que adquirí, lleva la batería de sales fundidas Zebra. Dispone de una potencia de 34kW y la capacidad de la batería original era de unos 24kWh para una autonomía de 210Km.

El vehículo estaba averiado, con un problema de batería, en concreto fuga a tierra o masa del pack interno de la batería, por lo que suele ser habitual en este tipo de baterías Zebra que ya tienen más de 10 años de vida.
En concreto este EV ha hecho unos 79.000 km, y es del año 2010.

Desmontando la batería para encontrar el problema y ver esta tecnología de hace 12 años.

Al final, encontré 2 celdas perforadas y parte de las sales provocaban la fuga a masa.

Alternativas para restaurar la batería:

Entre las diferentes alternativas, a 2022, instalar una nueva Zebra de sales fundidas no era posible, la marca Th!nk ya no existe, y todos los recambios solo se pueden encontrar en el mercado de segunda mano, además todos los EV Th!nk se vendieron en Noruega.

Una alternativa sería baterías Tesla:

El problema, es que cada módulo son 6S , y cabrían solo 6 módulos, y serían 36S = 131,4V de tensión nominal (con capacidad de 122Ah) , muy bajo para hacer funcionar el variador y el motor.

Otro problema, es que estos módulos salen caro el precio del euro/kWh, 5kWh de cada módulo se están vendiendo a 1000 euros = 200 euro/kWh y son baterías de segunda mano, no dispondrán del total de capacidad.

Siguiente alternativa, Nissan Leaf:

Esta alternativa sería viable, pudiendo instalar 96S con leaf 4ª generación.

El tema precio se dispara más que con Tesla, pero son fáciles de integrar un BMS y cablear.

Con leaf 2ª generación son más asequibles, pero solo caberían unos 20kWh total y al ser celdas tan castigadas, apenas se podría sacar 15kWh, eso daría una autonomía de 100km. Algo justo para el uso, o para devolverlo a sus orígenes.

Siguiente alternativa, VW híbridos:

Esta alternativa es la más económica, me ofrecieron estos módulos SDI Samsung de híbridos del grupo VW, que tienen una capacidad de 1,64kWh, comprobados todos, como si fueran nuevos. a 120euro/kWh, en 2021 se podían conseguir a 100 euro/kWh.

Con esta alternativa caben 26,24kWh y la configuración sería 96S2P, y el BMS se podría integrar no tan fácil como con Leaf, pero las prestaciones y precio son la mejor alternativa.

Empezando montaje:

Estos módulos llevan un BMS esclavo integrado, entonces había la opción de utilizarlos con un BMS maestro , y programarlo para comunicar con el coche, o suprimirlo y cablear cada celda hacia un BMS dedicado para vehículos.

Elección del BMS

SimpBMS para control BMS pasivos:

Para utilizar los BMS pasivos, había el problema que todos los módulos deberían tener dirección diferente, hay 8 direcciones posibles para estos módulos, pero los 16 módulos que compré, no tenían las direcciones diferentes, algunas eran repetidas.

En caso de que hubiera tenido la suerte de tener 2 módulos por cada dirección, se podría haber montado 2 buses CAN, para controlar los 16 módulos.
Otra opción hubiera sido usar solo 8 módulos con direcciones diferentes, y el módulo en paralelo no utilizar su BMS, y conectarlo cable por cable para que hiciera el balanceo 1 BMS esclavo.

En estos casos, la opción de BMS era el SimbBMS :
Tienda 1 evshop.eu
Librerías para cargar programas del autor original.

Personalmente tenía dudas, al ser un proyecto grande, un vehículo eléctrico, manejar correctamente el cargador de 400V, la gestión del equilibrado, comunicación con el vehículo, etc…
Poder, se podría hacer, pero para ser un primer proyecto, busqué otras alternativas.

BMS Orion 2:

La segunda opción más cara, pero más sencilla de implementar en programación y gestión era el Orion 2.

Tienda 1 evshop.eu

Esta opción al ser cableada celda a celda, me supondría más horas de trabajo, pero para ser un proyecto grande, me daría mayor seguridad.

Hubo un problema con los conectores DB15 macho, y es que las clavijas al llevar la tensión de la batería, se podían tocar con las partes metálicas mientras manipulaba y era peligroso, por lo que decidí cambiar los conectores macho y poner todo hembras, y para unir los módulos un adaptador macho-macho que solo lo instalaría una vez colocado todas las celdas en el compartimento.

Ensamblaje de la batería:

Instalé unos soportes para sujetar los módulos y con máquina de soldar, sujeté a la base y paredes del cajón.

En este punto del montaje, estaba cableando la monitorización del BMS con sus cables numerados.
Mientras a la capa de abajo de baterías ya tenía la conexión en serie realizada, la capa de arriba de la batería solo faltaba conectarla para dejarla en paralelo.
Instalé un desconectador de batería para dividir por 2 la batería, de esta forma se puede trabajar con mayor seguridad.

Cableado:

El cableado ha sido algo especial, explico el motivo por utilizar malla en vez de cablecillo aislado.

La intensidad máxima pico que deberá suministrar la batería es 160A , fusible original es de 125 Amperios, por lo que debía instalar un cablecillo de 25mm2, con sus terminales , y con su dificultad para en tan poco espacio, poder hacer los paralelos, curvas, y series.

Encontré esta malla de cables coaxiales LMR600 viejos, y cada malla soporta bien 120 amperios, aunque se calienta a 45 grados.
Cada piso de baterías tiene sus puentes con malla para hacer una serie de 8 packs, y en paralelo la siguiente planta tendrá igual otra serie de 8 packs, y en cada punto de unión del pack tendrá un cable para unir los dos pisos y tener así un paralelo de potencia.
De esta forma los cables soportarán bien los 160 Amperios de pico, ya que están probados hasta 240 Amperios en total.

Instalando el BMS y protecciones:

Después de instalarla en el coche, tuve que hacer diversas modificaciones respecto esta imagen.

Puesta en marcha del cargador interno:

No he podido activar el cargador interno, no se si era una avería del cargador, o alguna trama del CAN bus que no activaba o alguna condición de cable en el conector del BMS con el coche.

En su lugar instalé un cargador TC de 440V máximo y 10 Amperios, una potencia de carga de 3,3kW.

Después de unas cuantas horas en ajustes de programación, cargador, freno regenerativo, etc… el coche está listo a la espera de pasar la ITV y poder circular por las carreteras.

Resumen de tiempo invertido:

Para este proyecto, he tenido que invertir unas 60 horas de trabajo.
No lo he hecho seguido, se ha demorado en el tiempo por que solo trabajaba en él los fines de semana y si no hacía mucho calor para trabajar en donde lo tenía guardado.

Nuevo BMS, capturas de funcionamiento:

El BMS se comunica con el PCU y el resto del vehículo para dar autorización a la marcha y a la carga, y la desconexión de la alimentación si no hay contacto activo.

continuará ….