Durante el 2019 convertimos una Land Rover Freelander a eléctrica. El objetivo: mostrar lo que una conversión a eléctrico puede lograr.
Se trata de una SUV 4×4 integral modelo 98 de una de las marcas más importantes en la historia de las todo terreno. La camioneta cuenta con ABS, direccion hidráulica, servofreno, aire acondicionado, caja de transferencia refrigerada por agua, y otros tantos sistemas que resultaron un desafío durante la conversión.
Con la Free ya operativa, aca te mostramos como quedo, como se hizo, y que es capaz de hacer!
La Freelander incorpora un sistema de carga con múltiples barreras de seguridad, dimensionado para hasta 32 A y con capacidad de comunicación por protocolo SAE J1772 o IEC 61851.
El sistema esta conformado por
BMS ORION
Dos cargadores de 3,3 kW
Contactor independiente
Socket de carga tipo 2
Los dos cargadores están conectados en paralelo para lograr una potencia de carga de 6,6 kW, permitiendo cargar a 32 A con voltajes de 144 V a 164 V según la etapa de la carga.
Socket y plug Tipo 2
El socket recibe corriente monofásica en 220 V que se distribuyen directamente a los cargadores. Además, tenemos dos pines de señal, el proximity que informa sobre la presencia de un plug en el puerto de carga, y el pilot que se conecta con el BMS para el protocolo de comunicación.
Las luces del socket funcionan como testigos de presencia de voltaje (luz roja) y protocolo de comunicación activo (luz verde).
El BMS es el encargado de gestionar la seguridad de todo el sistema controlando a los cargadores por CANBUS, controlando el contactor de entrada a las baterias, sensando la presencia de un conector en el socket de carga, sensando la corriente fluyendo por el pack de baterias y comunicandose con el cargador externo o EVSE.
Cualquier problema durante la carga será sensado por el BMS que actuará en consecuencia, limitando la carga o cortándola por completo. Y ante una falla del BMS o la falta de este, el sistema se inhabilita.
Tenemos varias opciones de carga disponibles:
Conexión a una estación de carga de vehículos eléctricos para carga de hasta 32A
Conexión directa a enchufe industrial de 32 A
Conexión con cable EVSE que permite seleccionar 20 o 10 A para enchufes domiciliarios.
Carga con cable EVSE desde un enchufe domiciliario común.
Si, habrá que andar con varios cables y chicotes adaptadores en el baúl para estar preparado a cargar en cualquier lado.
Nuestro Seat Ibiza eléctrico también cargando con cable EVSE de un toma domiciliario estándar.
La seguridad durante la carga queda con back up de back up resultando en un sistema que tiende a infalible.
Un cortocircuito, sobretensión, exceso de corriente o sobretemperatura resultará en la respuesta automática de una o más de las siguientes barreras:
Conjunto disyuntor/térmica de la instalación eléctrica a la que nos conectemos.
Seguridad interna del EVSE o punto de carga VE.
Fusible interno de los cargadores del vehículo.
Limitación preprogramada de los cargadores por software.
Orden de corte por CANBUS a los cargadores abordo por parte del BMS.
Apertura de contactor de baterias por orden del BMS.
BMS Battery Management System o sistema de gestión de baterias. Tiene la función de cuidar las baterias y gracias a este sistema electrónico, las baterias de litio son una posibilidad segura para los autos eléctricos.
BMS Orion
Controla en tiempo real temperatura, voltajes y corriente tanto durante la carga como durante la descarga para que el pack de litio trabaje dentro de su rango de operación.
Tiene sensores de voltaje en cada una de las celdas, un sensor de corriente de todo el pack y 8 termistores distribuidos en puntos clave de la estructura de baterias.
Con esa información calcula la resistencia interna de cada celda, monitorea las temperaturas, prevee la máxima potencia utilizable para carga y descarga dentro de un rango seguro.
El BMS viene a ser la nueva ECU de todo el sistema eléctrico, con capacidad de acción sobre cada uno de los componentes.
Orion BMS
Ejerce control sobre los siguientes sistemas:
Controlador del motor a través de canbus regulando el consumo y la recarga regenerativa. Con acción directa de corte sobre el contactor principal como back up.
Cargadores a través de canbus limitando el amperaje de carga. Con corte directo sobre el contactor de carga como back up.
Temperatura de baterias con accionamiento de turbina, resistencia eléctrica y fan del intercooler del sistema de circulación de aire.
Además, incorpora diagnóstico y datos en tiempo real a través de protocolo OBDII automotriz. Comunicación con puerto de carga tipo 2 por protocolo SAE j1772. Balanceo de celdas durante la carga. Y otras tantas funciones configurables.
Equipo complejo y escencial cuando de baterias de litio se trata.
El motor es trifásico de inducción fabricado por HPEVS en Estados Unidos. Con sus 22 cm de diametro y 52kg de peso es capaz de entregar 66 kW de potencia y 146 Nm de torque. Incorpora un ventilador interno que genera un flujo de aire dentro del motor manteniendolo refrigerado y capaz de una entrega continua de 33 kW.
Se encuentra fijado a la caja de cambios original a través de una placa de aluminio 7075 perfectamente centrada. En la parte de atrás una pieza de diseño propio también en aluminio sujeta al motor al punto de anclaje original donde se apoyaba el motor diesel.
Motor y caja de la Land Rover listos para instalar
Una pieza torneada y mecanizada en aluminio 7075 une al eje del motor con el de la caja.
Video de inserción de pieza de acople de ejes
El controlador Curtis 1239e, también de industria estadounidense y especialmente programado por el fabricante del motor es el encargado de proveer la potencia eléctrica al motor.
Tiene la ingeniería para recibir 144 V y hasta 500 A de las baterias y proveer corriente trifásica al motor. Incorpora frenado regenerativo cargando la batería durante desaceleraciones o frenadas.
Con su lógica de 12 V aislada, recibe señales de acelerador, freno, marcha adelante/atrás, modo ECO, ‘embrague’, menú de programación, sensor de temperatura y encoder del motor; controla el contactor principal y se comunica por canbus con el BMS para mantener el funcionamiento del motor de acuerdo a las limitaciones de seguridad de la batería en cada momento dado.
Controlador Curtis 1239e
Fijado a la caja de baterias delantera, disipa su calor hacia su base de aluminio y a un circuito de circulación de agua.
En conjunto, este motor y controlador forman un excelente sistema de tracción eléctrica probado en muchas conversiones alrededor del mundo ( vease http://www.evalbum.com/mtrbr/HPGC) y también en nuestro Seat Ibiza convertido que desde 2015 anda eléctrico (http://www.dikho.com.ar/seat-ibiza-97/).
135 celdas de 72 ah conectadas en grupos de 3 en paralelo para luego conectarse los 45 grupos en serie. Forman asi un pack de 216 ah en 144 V, o bien , 31 kWh.
El pack esta separado en dos por cuestiones de peso, balanceo y volumen. Un pack de 63 celdas se aloja bajo el capot y otro de 72 celdas en el baul.
Ambos packs estan dentro de cajas de aluminio cerradas y amuradas a la estructura principal. Un sistema cerrado de circulación de aire conecta ambas cajas pasando por una turbina, un calentador de elementos cerámicos y el intercooler original de la Free, permitiendole al BMS controlar la temperatura.
Pack baúl
Las celdas, de origen Chino, son de Litio – Ferrofosfato en carcasa de aluminio. Con 3,2 V y 72 Ah por celda, conforman en el pack un voltaje de 144 V y una capacidad de 216 Ah con una entrega máxima de corriente de 3C equivalente a 648 A. Es decir que podrían entregar hasta 93 kW de potencia instantanea.
Cada batería esta protegida por una carcasa plástica que permite amurarlas entre ellas y a su vez a la estructura de la caja. Y están interconectadas por busbars provistas por el fabricante.
El sistema de baterías incorpora además 45 sensores de voltaje, uno en cada grupo de celdas en paralelo, 8 termistores, un sensor de corriente, un relay de habilitación de carga, dos cargadores en paralelo con una potencia conjunta de 6,6 kW, un contactor principal, un fusible NH de extracción rápida y el BMS, responsable de la protección de las baterías y básicamente del funcionamiento coordinado de todos los equipos.
La capacidad de carga y descarga de las baterias, si bien tienen un amplio rango de trabajo, se degradan al alejarse de la temperatura ideal de 25 grados celcius. Y es función del BMS controlar la temperatura y los limites admitidos durante el funcionamiento.
Cada conversión es un desafio único. Los vehículos suceptibles de ser convertidos a eléctricos pueden ser muy diferentes. Desde el diseño mecánico para acoplar el nuevo motor hasta la interacción electrónica para que los intrumentos originales funcionen, cada conversión conlleva desarrollos especificos para lograr el cometido.
Tenemos tacometro
Y cada situación superada te saca una sonrisa en el proceso.
En el video, una señal emitida por el controlador Curtis es finalmente adaptada para mover el tacómetro original de la Freelander.
Temperatura, velocimetro y cuentakilometros todos funcionales, mientras que el nivel de combustible fue eliminado para alojar en su lugar el instrumento especifico del kit motor-controlador instalado.
La eliminación de la ECU original del motor diesel implicó solucionar varios sistemas dependientes, como ser, Aire acondicionado, ventiladores de radiador, control de tracción, aun trabajando sobre algunos de ellos.
La conversión a eléctrico es todo un proceso, y el camino está lleno de pequeñas satisfacciones 😉
Land Rover Freelander eléctrica by Dikho 
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