Olen viimeisen vuoden aikana tehnyt useaan Rally Usa 2000 malliin Li-ion akuston joiden koot vaihtelee 72v 40ah – 72v 100ah välillä. Näitä Rally Usa 2000 sähkömopoja on myyty suomessa yli 950kpl ja vastaavia kopillisia sähkömopoja on myös muilla maahantuojilla valikoimissa kuten Skand, Juro, Kone-Glans, Kontio ja Rallyn maahantuoja Modularbox.

Nämä mopot ovat L6e luokan ajoneuvoja ja ne on rekisteröitävä sekä vakuutettava. Huippunopeus on 45km/h ja ne eivät vaadi ajokorttia ennen vuotta -85 syntyneiltä. Myönteisiä puolia tässä on edullinen vakuutus n: 300e/ vuosi ja näitä ei tarvitse katsastaa eikä näissä ole erillistä ajoneuvoveroa. Sähköäkin menee keskimäärin n. 5-7kwh / 100km ja siitä voikin laskea jokainen oman sähkösopimuksen mukaan mitä maksaa ajaminen tälläisellä ajoneuvolla. Ajoneuvoissa on myös pieni lämmitin joka pitää ikkunat puhtaina ja antaa lämpöä viileillä ilmoilla. Tämä on muuten varsin kätevä ominaisuus, kun ennen liikkelle lähtöä voi käydä pihalle laittamassa lämmittimen päälle 5-10min ajaksi jolloin ikkunat sulaa ilman raappaamista ja koppi on mukavan lämmin lähteä liikkeelle.

Boschin infrapuna mittarilla mittasimme vastaavasta ajoneuvosta lämmityslaitteen puhaltaman lämpötilan ja se oli 45 astetta. Tässä on video linkki kyseiseen videoon kaverin kuvaamana ja siitä saa vähän muutakin tietoa kyseisestä ajoneuvosta. Kiitos Petri Salakka kuvauksesta. https://www.youtube.com/watch?v=QdyGU-Awefs

Palatakseni tähän projektiin niin lähtö kohtaisesta tässäkin oli kyse painavien lyijyakkujen korvaamisesti kevyillä ja pidempi ikäisillä Li-ion akuilla. Alkuperäinen akusto on 72v 45ah ja sen paino on huikeat 81kg ! ! ! Vastaava 72v 40-50ah Li-ion akusto painaa n: 20kg, joten pelkkää painon säästöä tulee yli 60kg joka vaikuttaa kulutukseen, kiihtyvyyteen sekä mäennousu kykyyn. Tästäkin on otettu video jonka voit käydä tsekkaamassa täällä https://www.youtube.com/watch?v=2yj3s9tSxPM

Samalla on myös vaihdettava Lyijyakkulaturi vastaavaan Li-ion akku laturiin koska latureissa on erilainen lataus algorytmi sekä latausjännite. Lyijyakkujen maksimilatausjännite on 92v ja 72v Li-ion akun 84v. Alla olevassa kuvassa näkyy ”konehuone”. Keskellä lattialla on moottorinohjain ja ylempi isompi mötikkä on Lyijyakkulaturi 72v 8a. Vasemmalla pari pientä kirkasta boxia on jännitteen alentimia jotka muuttaa akun jännitteen 12v mm: Ajovaloille.

Tässä projektissa piti rakentaa mopoon myös akku lämmitin, koska näin isoa akkua ei ole helppo eikä nopea irroittaa moposta sisälle lämpimään lataukseen. Ainoa huono puoli Li-ion akussa verrattuna Lyijyakkuun on se, että sitä ei voi ladata pakkasessa. Osalla asiakkaista on ollut lämmin autotalli jossa he lataavat mopon joten heillä ei ole ongelmaa latauksessa, mutta ne kellä ei ole mahdollisuutta ladata lämpimässä pitää rakentaa akun lämmitin joka on helpointa rakentaa sitä varten tehdyillä lämmitysvastuksella. Näitä löytää myös valmiina lähinnä lyijyakuille tehtynä kun laittaa googleen hakuun akkulämmitin. Tässä tapauksessa teimme asian ”perinpohjaisesti” ja tavoite oli lämmittää akku nopeasti sekä pitää se lämpimänä mahdollisimman pitkään.

Alla olevassa kuvassa on 2kpl 60watin 230v sähkövastus elementtejä.

Palataampa akun rakentamiseen itsessään. Tässä tapauksessa päätimme kokeilla jotain uutta. Aiemmin rakentamani akut ovat olleet 72volttia joiden maksimilatausjännite on 84v. Koska järjestelmä kestää jännitettä myös 92v saakka ( lyijyakkujen maksimilatausjännite ) päätin rakentaa akun 76volttisena, eli ns: 21S akkuna jossa on 21kpl 3.6v Li-ion kennoja kytketty sarjaan jolla saadaan 76v nimellisjännite ja 88.2v maksimilatausjännite. Asiakkaan tarve oli ajaa mopolla 6km työmatkaa päivisin sekä ajaa mökille 17km matkan joten kovin isoa akkua ei sinne ollut tarvetta rakentaa. Alkuperäinen lyijyakusto on 72v 45ah jolla asiakkaiden mukaan ajaa keskimäärin n: 50km kesäkelillä. Lämmityslaitteen käyttö talvella toki syö rangea, mutta miten paljon, niin tästä minulla ei ole vielä kokemusta. Pääsääntöisesti Li-ion akulla ajaa kuitenkin pidemmän matkan kuin vastaavalla Lyijyakulla ja eräs asiakas jolle tehtiin 72v 100ah (7.2kwh) akusto samanlaiseen Rally Usa 2000 mopoon kertoi, että oli ajanut 150km matkan jonka jälkeen oli vielä pari pykälää akkua jäljellä. Jos alkuperäisellä 45ah akustolla ajaa n: 50km, niin 100ah Li-ion akulla ajaa n: 200km.

Tähän projektiin rakennettiin 76v 40ah ( 21S1P) akku jonka kapasiteetti on n: 3000Wh. Kennot ovat prismatic tyyppisiä isoja kennoja joiden kapasiteetti on 40ah. Lataus syklejä valmistaja lupaa kennoilla 1500kpl joka on siis monta kertaa enemmän verraten lyijyakkujen 300-500 lataussykliin. Maksimi purkuvirta kennoista on 120a mikä riittää tähän projektiin mainiosti koska ohjaimen ottama maksimivirta on 85ampeeria. Tämä on yksinkertainen ja helppo rakentaa kun ei tarvitse pistehitsata mitään vaan kaikki liitokset voidaan tehdä muttereilla kotona löytyvillä työkaluilla. Toki varovaisuutta ja tarkkuutta asennus vaatii aina kun Li-ion akuista on kyse.

Alla olevassa kuvassa on 10 kennoa sarjassa. Kennojen välissä on lasikuitulevyt ja kennot on liimattu toisiinsa kiinni. Lisäksi ne on teipattu kasaan venymättömällä ja lämpöä kestävällä Kapton teipillä. Kennot asennetaan L raudasta hitsattuun telineeseen jossa on sivuilla ja pohjassa solukumi eristys.

Asennuskehikkojen pohjalla laitetaan vielä alumiinilevy jonka pohjaan liimattiin ja teipattiin 60w 230v lämmitysvastukset. Tämän alimman kennopaketin pohjaan liimattiin vastukseen kiinni lämpötila anturi joka mittaa vastuksen lämpötilaa. Toinen anturi asennettiin ylemmän kennopaketin päälle ja kun ylemmän kennopaketin lämpötila on yli +5 astetta, eli kennot ovat läpeensä lämpimät, niin voidaan lataus kytkeä päälle.

Alumiinilevy vastuksen kanssa asennettiin kehikon pohjalle ja sen päälle asennettiin kennopaketti. Tässä paketissa asennetaan 11 kennoa alas ja 10kpl ylös joten piti rakentaa 2kpl asennuskehikoita. Näiden väliin tuli 3mm muovilevy eristeeksi.

Paketti alkaa olla kasassa ja tässä on kytketty BMS piirin balansointikaapelit jo kiinni ylempään akkupakettiin. Mutterit saivat ruuvi lukitetta kierteisiin ja lopulta myös pienet täpit kuumaliimaa. Kuumaliimaa laitettiin myös apigo liittimien päihin varmistamaan että johtimet eivät irtoa tärinässäkään liittimistä.

Akku on asennettu 1.5mm pellistä valmistettuun alumiinilaatikkoon. Kotelon ympärillä on eristeenä solumuovi joka pitää lämmön kotelon sisällä pitkään ja samalla vaimentaa tärinää. Asennus oli aika jämpti, joten akku ei pääse heilumaan kotelossaan. Akun päällä on 3mm muovilevy ja sen päälle on asennettu Dalyn 21S 150a BMS piiri. Tämän päälle vielä asennettiin solumuovieriste ja kansi päälle.

Tässä akku on paikallaan alkuperäisen akuston paikalla. Takaseinään on asennettu kiinteästi 88.2v 15a (1.3kw) vesitiivis laturi joka lataa 40ah akun täyteen reilussa 2.5 tunnissa. Laturi on kytketty alkuperäiseen latauspistokkeeseen joka on mopon takaseinässä joten sitä voi käyttää samalla tavalla kuin alkuperäistäkin latausjärjestelmää. Liitokset on tehty IP65 suojatun jakorasian sisällä. Ainoa ulospäin näkyvä osa on sivuseinään asennettu lämpötila näyttö jossa näkyy lämpövastuksen lämpötila sekä ylemmän kennorivin päältä mitattu lämpötila.

Kun ylemmän kennorivin lämpötila on n: +5 astetta voidaan lataus kytkeä päälle. Talvella selviää millainen aika tulee kennopakettia lämmittää jotta saavutetaan haluttu lämpötila. Viime talven ensimmäisessä testissä jossa vastaava rakenne ja 76v 50ah akusto lämpeni 3 x 20w 12v vastuksilla -8 asteesta +4 asteeseen n: 40min. Tässä projektissa on tuplateho vastuksissa ( 2 x 60w ) joten luulen, että perinteisessä 10asteen pakkasessa riittää 15-30min lämmitys. Sähköhän tunnissa menee lämmitykseen n: 120wh, joten kovin suurta laskua ei siitä sähkölaskuun tule 🙂

Tässä näkyy lämpätila akun pohjalta sekä päältä.

Tänään on ensimmäiset ajot tehty ja ero lyijyakkuihin on huomattava. Kiihtyvyys on pirteä ja jännite ei laske samalla tavalla kuin lyijyakuilla. Vaikka ajoinkin reilun 10km testilenkin, niin akun palkit eivät tippuneet suurimmasta pykälästä kertaakaan. Lyijyakuilla palkit tippuu usein täysikaasulla vaikka akut olisivat täynnä. Tämä kertoo hyvästä virrananto kyvystä ja koska jännite x ampeerit on teho, niin Li-ion akuilla on käytössä enemmän tehoa myös suuremmassa kuormituksessa. Myöhemmin kerromme kokemuksen karttuessa enemmän käytännön kokemuksia.

Mitä tämä lysti maksoi. Itse akun rakentamiseen lämmitysjärjestelmineen meni aikaa n: 1.5 päivää. Alumiini kotelo tuli valmiina peltifirmalta ja maksoi 80e. Kyse siis custom työstä jossa kotelo on tehty mittojen mukaan. Samaa koteloa voidaan käyttää myöhemminkin jos on tarve päivittää sisustaa uudelleen. Itse akulle tuli hintaa n: 1850e ja tehokas vesitiivis laturi maksaa 380e. ( Pienempi tehoinen laturi 189e) Itse asennukseen ajoneuvoon ei mene aikaa muutoksineen kuin n: 4h ja se maksaa n: 250e. Lämmitysvastukset, mittarit, kehikot yms tarvikkeet maksoivat n: 100e. Kokonaisuudessaan hintaa tuli muutokselle n: 2660e.

Alkuperäiset lyijyakut maksaa n: 870e + toimitus 80e + vaihtotyö n: 100e = 1050e. Käyttöikä oli Li-ion akuilla n: 3-5 kertainen lyijyakkuihin verraten, mutta voiko laskea hintaa paremmalle kiihtyvyydelle, mäennousukyvylle, pidentyneelle rangelle jne. Lisäksi on mahdollista rakentaa isoja akkuja ja saada jopa 200km toimintasäde. Lyijyakkuja ei tuohon kabiiniin mahtu yhtään lisää, joten silloin täytyy tyytyä n:50km toimintasäteeseen. Li-ion akuilla saadaan jopa nelinkertainen toimintamatka ja silti paino tippuu n: 40kg. ( 72v 100h Li-ion akusto painaa n: 40kg = orkkis lyijyt 81kg )

Asiakas oli ainakin tyytyväinen ja jatkossa hän lupasi päivittää käyttökokemuksia laitteesta.