De juiste batterij voor jouw elektrische voertuig (EV) conversie
Kies de juiste batterij voor de gewenste prestaties en actieradius.
Het kiezen van de juiste batterij voor een elektrische voertuig (EV) conversie is een cruciale stap in het conversieproces. Als het batterijpakket niet goed aansluit op de aandrijflijn, kun je niet de gewenste prestaties en actieradius behalen. Bovendien loop je het risico om de aandrijflijncomponenten of de batterijen zelf te beschadigen.
Belangrijke factoren bij het kiezen van de juiste batterij
De sleutelwoorden bij het kiezen van de juiste batterij zijn het vereiste vermogen en de actieradius voor jouw elektrische voertuig. Deze factoren bepalen het ontwerp van het batterijpakket. Ook de beschikbare ruimte voor een batterijpakket is belangrijk. In dit artikel helpen we je de belangrijkste batterijvereisten voor jouw EV-conversie in kaart te brengen.
Vereiste actieradius
De actieradius die je voor jouw EV wilt, bepaalt de uiteindelijke grootte van het batterijpakket. Daarom moet je beslissen over de theoretische actieradius die je nodig hebt om dit om te zetten naar de capaciteit in kWh. Dit is een belangrijke vereiste om in gedachten te houden bij het ontwerpen van het batterijpakket.
De actieradius die je wilt hebben tussen laadbeurten, bepaalt de batterijcapaciteit die je nodig hebt. Bijvoorbeeld: een Tesla-auto verbruikt 0,2 kWh per km. Voor een auto kun je de benodigde capaciteit voor jouw gewenste actieradius schatten door het aantal kilometers dat je wilt, te vermenigvuldigen met een factor 0,2. Dit geeft je een ruwe schatting van de minimale capaciteit van jouw batterijpakket.
Berekening van het batterijvermogen
Het vermogen dat je wilt voor de EV bepaalt het soort batterijen dat je in het batterijpakket moet gebruiken. Het piekvermogen dat de motor vraagt van het batterijpakket bepaalt de maximale ontlaadstroom van de batterijen. Het continue vermogen dat de motor gebruikt tijdens het rijden, bepaalt de continue ontlaadstroom van de batterijen. Voordat je verder gaat, moet je jezelf de volgende vragen stellen:
- Wat is het piekvermogen van de motor? En wat is de piekstroom die de motor zal gebruiken? Deze twee vragen bepalen de maximale ontlaadstroom van het batterijpakket.
- Hoeveel vermogen gebruik je continu? Dit bepaalt de continue stroom van de batterijen.
Als je van plan bent om alle batterijen als één seriële string met één batterij parallel aan te sluiten, zijn de hierboven genoemde waarden de maximale ontlaadwaarden voor elke batterij (module).
Als je besluit om twee of meer batterijen parallel aan elkaar te koppelen, moeten de ontlaadstromen worden vermenigvuldigd met het aantal parallel aangesloten batterijen om de maximale ontlaadstroom van het batterijpakket te berekenen.
Voorbeelden van batterijvermogen berekeningen
Voorbeeld 1:
- 20 batterijen in serie, 1 batterij parallel
- Piekontlading: 30A per batterij
- Continue ontlading: 15A per batterij
- Maximale ontlaadvermogen van het batterijpakket is 1 batterij parallel x 30A = 30A
- Continue ontlaadvermogen van het batterijpakket is 1 batterij parallel x 15A = 15A
Voorbeeld 2:
- 20 batterijen in serie, 4 batterijen parallel
- Piekontlading: 30A per batterij
- Continue ontlading: 15A per batterij
- Maximale ontlaadvermogen van het batterijpakket is 4 batterijen parallel x 30A = 120A
- Continue ontlaadvermogen van het batterijpakket is 4 batterijen parallel x 15A = 60A
Voor verdere berekeningen kun je onze Power Battery calculator gebruiken om snel het aantal modules te vinden dat je nodig hebt voor jouw vereiste vermogen.
Bedrijfstemperatuur en batterijchemie
In welk temperatuurbereik ben je van plan de EV te gebruiken? Als het batterijpakket te maken krijgt met temperaturen onder nul graden Celsius, zal dit de chemie van de batterijen beïnvloeden.
Er zijn twee verschillende soorten batterijchemieën die geschikt zijn voor EV’s: lithium-ion (Li-Ion) batterijen en lithium-ijzerfosfaat (LiFePO) batterijen. De Li-Ion batterijen hebben een bedrijfstemperatuurbereik tussen 10 – 60 graden Celsius. De LiFePO batterijen hebben een bedrijfstemperatuurbereik tussen -10 – 60 graden Celsius.
Voor toepassingen waarbij bedrijfstemperaturen onder nul graden gebruikelijk zijn en er geen ruimte is voor extra systemen zoals een verwarmingselement, zijn LiFePO batterijen het meest geschikt.
Voor toepassingen waarbij temperatuur geen probleem is of waarbij laag vermogen wordt ontladen uit het batterijpakket (waardoor de temperatuur stijgt), zijn Li-Ion batterijen het meest gunstig.
Lithium-ion is de batterij met de hoogste energiedichtheid die momenteel beschikbaar is. Zelfs wanneer externe systemen worden toegevoegd om de batterijen binnen hun temperatuurbereik te houden, is de energiedichtheid, inclusief het gewicht en volume van deze systemen, nog steeds hoger dan wanneer je LiFePO batterijen gebruikt. Dit betekent dat in de meeste gevallen Li-Ion batterijen favoriet zijn.
Voor beide chemieën is het belangrijk om de batterijen altijd binnen hun bedrijfstemperatuurbereik te houden. Als de batterijen buiten dit bereik worden gebruikt, zal dit de levensduur en capaciteit van het batterijpakket beïnvloeden. Het is gevaarlijk als de temperatuur van de batterijen boven de 60 graden Celsius stijgt, omdat dan branden en explosies kunnen optreden.
Ruimtelijke beperkingen voor het batterijpakket
De beschikbare ruimte voor het batterijpakket zal jouw keuze van batterijchemie beïnvloeden. Li-Ion batterijchemie heeft een hogere energiedichtheid dan LiFePO. Dat betekent dat LiFePO batterijen groter moeten zijn om dezelfde output te bereiken als hun Li-Ion tegenhanger.
De beschikbare ruimte voor het batterijpakket is een belangrijke factor bij het ontwerpen van jouw batterijpakket. Het ontwerp van de doos waarin het batterijpakket wordt geplaatst, is vaak een puzzel. Wanneer het vereiste vermogen bekend is, kun je de batterij/module kiezen die je gaat gebruiken. Dan weet je ook hoeveel batterijen/modules parallel moeten worden geschakeld om het gewenste vermogen te bereiken. De rijen batterijen/modules moeten een veelvoud zijn van het aantal parallel geschakelde batterijen. Anders wordt het moeilijk om alle batterijen aan te sluiten.
De spanning bepaalt de totale capaciteit en het vermogen van jouw batterijpakket. Als je de andere aandrijflijncomponenten, zoals de motor en controller, al hebt gekozen, weet je de spanning die je nodig hebt. Elke batterij die in serie is aangesloten, draagt bij aan de totale spanning.
Hier zijn een paar formules om de capaciteit en het vermogen van het batterijpakket te berekenen:
- Capaciteit = capaciteit per batterij x aantal parallel geschakelde batterijen x nominale spanning
- Piekvermogen = piekstroom per batterij x aantal parallel geschakelde batterijen x nominale spanning
- Continu vermogen = continue stroom per batterij x aantal parallel geschakelde batterijen x nominale spanning
Met deze formules kun je berekenen wat elke lay-out van batterijen betekent voor de afmetingen van jouw batterijpakket.
Wanneer je alle informatie hebt verzameld, zou je in staat moeten zijn om het juiste batterijpakket voor jouw EV te ontwerpen en te bouwen. Als je onderweg problemen of dilemma’s tegenkomt, kun je altijd advies bij ons inwinnen.
Advies op maat voor jouw EV-project
Het kiezen van de juiste batterij voor jouw elektrische voertuig kan een behoorlijke uitdaging zijn. Bij Power Battery ontwikkelen, testen en produceren we batterijpakketten en modules.
Neem gerust contact met ons op als je vragen hebt over jouw project, of vraag een consult aan.
