Come dovrebbe essere un Kit Plug-in per retrofittare una Full Hybrid?

Ciao

Eh già, vero anche questo, i limiti d'intervento del termico sono quelli che sono.

Non sono completamente d'accordo sulla rapida morte dell'ibrido.
In città sarà sicuramente così ma per chi abita lontano o fa regolarmente lunghi viaggi l'elettrico ancora per parecchio non sarà la soluzione ottimale.
La densità energetica dovrà salire ancora parecchio e il costo al kWh dovrà scendere parecchio prima che le batterie sostituiscano completamente i combustibili tradizionali.

Ciao Ciao, Moreno
 
La densità energetica sale velocemente, il costo del kWh io spero resti stabile perchè di certo non scenderà, scenderà invece il costo delle batterie e quindi delle auto.
Chiaramente le prime auto che saranno sostituite dalle elettriche saranno le citycar e poi a salire, già oggi molte case stanno eliminando le citycar a motore termico.
Anche Toyota a quanto apre presenterà la nuova Aygo solo elettrica.
 
Ciao

Era quello che intendevo per costo al kWh.
Adesso stanno uscendo varie auto multicombustibile, le auto elettriche costano molto (direi troppo) di più dello stesso modello termico.
Il grande salto si avrà con costi al kWh di 30/50€

Comunque alla fine vale sempre il detto "chi ben comincia è a metà dell'opera" perlomeno ora, almeno chi può spendere può cominciare a tracciare la via.

Ciao Ciao, Moreno
 
A parte le previsioni su un futuro più che incerto, io continuo nel mio progetto personale.
Se avete tempo e voglia quì sotto c'è la descrizione completa di cosa voglio fare.
I dettagli tecnici arriveranno in seguito, per ora buona lettura.

Plug-In per Toyota Corolla 1.8 Hybrid.​
Ci sono in commercio molti kit per trasformare un’Ibrida pura in una Plug-In, molto interessanti, ma sempre un pò troppo invasivi sul sistema di trazione ibrida. Modificando il sistema si perde subito l’eventuale garanzia della casa! Quindi è sconsigliato montarli su un'auto nuova. Farlo su un’auto datata può essere più conveniente, sempre che il costo dell’operazione sia compatibile col valore commerciale dell’auto.
Sia le Plug-In originali che i Kit permettono autonomie in elettrico di 50/60 Km, che in alcuni casi non sono sufficienti a coprire l’intero tragitto fatto, ma in molti altri sono superiori al chilometraggio giornaliero, perciò non servirebbe tutta quella autonomia in elettrico.
Potrebbero bastare 10 - 20 Km, che ti permettono di raggiungere anche il centro commerciale più lontano.
Viste queste premesse, ecco le caratteristiche del Kit :

1) Non invasivo
Si monta e smonta senza modificare assolutamente niente dell'auto.

2) Batteria leggera ed estraibile
Nell’eventualità di doverla portare in casa per la ricarica, oppure rimuoverla per lasciare più spazio per bagagli, oppure usarla su un altro veicolo.

3) Funziona in automatico
Ma il tutto è sotto interruttore quindi volendo può essere acceso e spento dal posto di guida, cioè essere attivato o disattivato a piacere a seconda della necessità.

4) Controlli di sicurezza
Che lo spengono in caso di surriscaldamenti, malfunzionamenti o incidenti.
5) Allunga la vita della batteria Ibrida
Diminuendo la corrente di scarica e tenendo più bassa la sua temperatura.

6) Costa poco
A secondo della capacità della batteria scelta, si va dai 1000 ai 1800 euro. Solo 400 euro senza le batterie.

7) Si possono utilizzare batterie già in possesso dell’utente
Ad esempio le batterie delle bici a pedalata assistita oppure di scooter e moto elettriche. E’ necessario che siano estraibili ed è possibile trasferirle da un veicolo all’altro secondo necessità. Basta che la tensione nominale sia almeno 24 volt. Non è necessario che le due batterie siano uguali tra di loro.


COME FUNZIONA

Il sistema si basa su due componenti principali, oltre ovviamente alla batteria supplementare:
1) - Il Sensore di corrente che rileva quanta corrente sta uscendo o entrando dalla batteria ibrida.
2) - Il Boost-Converter che viene regolato dal sensore di corrente, esso prende energia dalla batteria aggiuntiva e la manda sul cavo in uscita dalla batteria ibrida verso il converter del sistema ibrido, alleggerendo il lavoro della batteria ibrida che in questo modo deve fornire solo una parte di corrente al motore elettrico.

SENSORE DI CORRENTE
Si tratta di un sensore di corrente ad effetto Hall che fisicamente non tocca nulla dell’impianto esistente. Si tratta di un anello che gira intorno al cavo che porta la corrente dalla batteria ibrida al “motore elettrico” e che rileva l’intensità di corrente in entrambi i sensi, e di conseguenza manda un segnale di livello proporzionale al Boost-converter del Kit .

BOOST CONVERTER
E’ un dispositivo elettronico in grado di innalzare la tensione che gli si fornisce in ingesso. Nel nostro caso è collegato tra la nostra batteria aggiuntiva e l’inizio dei cavi che partono dalla batteria ibrida. Se rende meglio l’idea possiamo dire che porta l’energia della batteria aggiuntiva allo stesso potenziale della batteria Ibrida.
Esso fornisce in uscita una tensione fissa e tarata in modo appropriato in base alla tensione della batteria ibrida. Mentre, pilotato dal sensore di corrente, manda al sistema ibrido una quantità di corrente proporzionale al segnale che gli arriva. Di fatto alleggerisce il lavoro della batteria ibrida, fornendogli una buona parte della corrente che gli viene richiesta dal gruppo Inverter/motore elettrico.
Durante le frenate e rallentamenti, nel sistema ibrido la corrente fluisce dal motore/inverter verso la batteria ibrida, ricaricandola.
In questa fase il Kit rimane inattivo per non influenzare l’equilibrio tra i componenti così come progettato dal costruttore del veicolo, e per non stressare la batteria ibrida.

BATTERIE
E’ stata scelta la soluzione di usare 2 batterie invece di 1 per i seguenti motivi:
  • Pesando la metà è più facile estrarre le batterie dall’auto, e a seconda delle necessità portarle in altri luoghi per ricaricarle, oppure semplicemente smontare il Kit prima di portare alla revisione l’auto. Il peso di ognuna potrà variare dagli 8 Kg ai 12 Kg.
  • Essendo asportabili devono essere fissate in un posto facilmente accessibile quindi essendo più piccole è più facile trovargli un posto nel baule dell’auto.
  • Di conseguenza anche l’elettronica del Boost-converter è più piccola e scalda di meno.
  • E’ più facile trovare le batterie in commercio o auto costruirle. Nel mio caso ne ho già due da 1.5 Kw/h che posso estrarre dalla mia moto elettrica.
RIASSUMENDO
La batteria ibrida si scaricherà di meno e si ricaricherà uguale, tenendo un livello di carica più alto tale da supportare la modalità Solo-Elettrico per tragitti più lunghi .
Per i tragitti cittadini dove ci sono molti semafori, stop e rotonde, si può impostare il Kit in modo da fornire una ricarica a bassa corrente della batteria ibrida anche durante i momenti di fermata. Si consiglia di usare un rate di ricarica inferiore ad 1C (quindi sulla Corolla corrente massima di 3.6 Ampere).
Il boost-converter del Kit viene tarato per una tensione di uscita adeguata al tipo di auto, in modo che fornisca una tensione massima che non superi mai il 70/80 % della tensione massima della batteria ibrida (nel caso della nuova Toyota Corolla potrebbe essere di 220 V max). Questo significa che il Kit si attiva quando, guidando in EV, la tensione della batteria ibrida scende sotto il 70/80 %. Allo stesso modo, si disattiva quando a causa di ricarica dovuta a rallentamenti, discese e frenate, la sua tensione risale sopra il 70/80 %.
Per rimanere entro stretti limiti di ingombro e costo, il Kit è progettato per fornire meno di 4Kw di potenza massima, e questo ne determina un utilizzo preferenziale su tragitti a bassa velocità. Con velocità autostradali il Kit lavora comunque apportando la sua dose di energia, ma se ne vede meno il vantaggio.


Aggiornato il 14/04/2020
 
Ciao

Complimenti, decisamente un approccio molto professionale.

Giusto qualche nota:

1) Il regolatore Boost DEVE essere di tipo isolato (con almeno 2/3 KV di isolamento) questo per evitare che a causa di possibili malfunzionamenti la tensione della batteria ad alto voltaggio finisca su quella a basso voltaggio con effetti catastrofici.
Purtroppo questo farà lievitare parecchio i costi, in genere un convertitore isolato, a parità di potenza, costa un 60/70% in più di uno non isolato.

2) Anzi è meglio che tutto sia rigorosamente isolato, per calcolare lo stato di carica della batteria di trazione dovrai misurarne la tensione, anche questo circuito deve essere isolato.

3) Per bilanciare in modo accurato le correnti i sensori di corrente (giustamente ad effetto hall) devono essere 2, uno che misura la corrente dal veicolo alla batteria di trazione e l'altro che misura la corrente dal boost converter alla batteria di trazione.

4) Nel riassumendo i 3,6A sono riferiti alla batteria ad alta tensione? manca il riferimento al valore di tensione della batteria di trazione. Questo è importante per calcolare il valore k di moltiplicazione della tensione del booster, la sua potenza e quindi il valore i moltiplicazione della corrente sulla batteria a bassa tensione.
Bisogna fare in modo che la corrente prelevata dalla batteria a bassa tensione non superi mai i limiti derivanti dalla sua resistenza interna pena grossa perdita di rendimento e contemporaneo surriscaldamento della batteria stessa (le batterie moderne hanno resistenze interne di qualche centesimo di ohm ma è sempre importante verificare).

5) Nel tuo discorso sullo smontaggio per la revisione trascuri il punto più delicato e pericoloso e cioè il cavo che collega il Boost Converter alle batterie di trazione.
Anzi, una delle prime cose che dovresti studiare è proprio come connettere in modo più che affidabile quel cavo alla batteria di trazione.
Un falso contatto li e ti va a fuoco la macchina.

Non posso che farti i miei auguri.

P.S. Non so se hai letto la critica di Marcol, giustamente fa notare che comunque, sopra i 60/70kmh parte lo ICE a prescindere dallo stato delle batterie.

P.P.S.
Puoi fornire qualche indirizzo dei kit di trasformazione a cui ti riferisci?

Ciao Ciao, Moreno
 
Ultima modifica:
Ho dimenticato di mettere lo schema di collegamento del Kit.
Ho preso come riferimento di base una Toyota Prius.
La tensione della batteria ibrida è quella della Corolla 1.8 ed il Kit Plug-in è quello in rosso.
Schema-Kit-PlugIn.jpg
 
Ultima modifica:
Ciao

Quindi, considerando una massima corrente di ricarica di 3,6A ed una tensione di batteria di 207Volt le batterie ausiliarie devono essere in grado di fornire in sicurezza 31A per quella da 24V e 14A per quella da 52Volt.

Per massimizzare l'efficienza il diodo che hai inserito deve essere un diodo Schottky a bassissima caduta di tensione.

Ciao Ciao, Moreno
 
Ciao Moreno
Si i calcoli sono giusti, per quella situazione specifica.
Nel valutare la corrente massima bisogna mettersi nella situazione in cui questa viene richiesta, e cioè...
Massima tensione alla batteria Ibrida e minima tensione alla batterie del Kit.
Nel nostro caso se impostiamo 222V come tensione massima che deve dare il Boost-Converter,
allora nel calcolo bisogna usare questa.
Come anche se impostiamo nel BMS della batteria del Kit una tensione minima di 44V sarà questa da usare come tensione di ingresso al Boost-Converter, nel nostro calcolo.

Questa dei 3,6 Ampere è una corrente molto bassa sia per la batteria Ibrida che per il Kit Plug-In.
Quello su cui bisogna lavorare molto è la corrente massima che può fornire il Kit, perchè è quella che scalda il Boost-Converter e un po anche le sue batterie.

Ipotizzando che il limite di corrente massima che può dare in uscita il Boost-Converter sia di 15 Ampere, nella situazione di Batteria Ibrida quasi carica e quella del Kit quasi scarica, la corrente che devono dare le due batterie è di 76 Ampere.
Non è una corrente che stressa molto delle batterie da 1.5 Kw/h come quelle che ho sulla mia moto (con un motore da 7 Kw nominali).

Tutto questo però ci fa riflettere sull'uso ipotizzato di batterie da Bici o da Scooter.
E' evidente che il Boost-Converter deve avere una regolazione anche sulla corrente massima tarabile per questo tipo di batterie.

Ciao
Nuccio
 
Buon giorno a tutti,
oggi avrei bisogno del vostro prezioso aiuto.
Per scegliere opportunamente il sensore di corrente da mettere nel Kit Plug-in mi sarebbe molto utile conoscere la corrente massima che eroga la batteria Ibrida della Corolla 1.8 My19.
Ho già in casa la strumentazione per misurarmela da solo, ma a causa delle attuali restrizioni non posso uscire in auto per fare delle prove.
Per cortesia, c'è qualcuno di voi che ha questa importante informazione ?
Grazie mille
Nuccio
 
se volevi viaggiare elettrico, non dovevi prendere un'ibrida :wink:
il mio suggerimento era per abbattere al minimo l'impatto ambientale durabte la marcia termica.
 
In attesa dell'arrivo dei componenti per finire il Boost-converter ho aggiornato lo schema dei collegamenti all'auto.
La novità principale consiste in due relè che isolano completamente il fili che portano la corrente alla batteria ibrida.
I due relè e relative connessioni saranno posizionati dentro alla schermatura della batteria ibrida, quindi non sarà accessibile all'utente. Usciranno solo i 3 connettori K3, K4, K5, che rimarranno isolati finchè non si collega tutto e si manda in Ready il Sistema ibrido dell'auto (ed eventualmente l'utente non abbia azionato l'interruttore ON / OFF )Schema-Kit-PlugIn_28april2020.jpg
 
Buongiorno Nuccio, buongiorno Moreno ,sono Maurizio ,nuovo alla discussione;Se ho ben capito esistono già dei gruppi pronti, dal post di Nuccio,sapete dirmi chi li vende? Ho una pryus 2 serie e.mi piacerebbe aiutarla un po'di più con l' elettrico . Ciao
 
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