Onderwerp: Diesel hybride project

Afgelopen zomer heb ik me bezig gehouden met het elektrificeren van mijn diesel sloep. Het was een heel project dat nu zijn afronding nadert. Omdat ik regelmatig op dit forum heb meegelezen en van veel tips gebruik heb gemaakt, dacht ik hier ook mijn bevindingen terug te geven, voor het gebruik door anderen. Een aantal foto's voeg ik toe.

Wat is mijn configuratie?
Aluminium vlet, 6,5m, ca 1500 kg, inboard diesel Yanmar 30pk, varend op blauwe diesel.

Wens:
Ombouw naar hybride, met minimale impact op het bestaande schip. Op die manier kan ik langere tochten blijven maken op de dieselmotor en stil varen op de kortere stukken.

Uiteindelijke setup:
Combinatie met Torqeedo Cruise 2.0 RL, 24V 200Ah LiFePo accu met JBD BMS en active balancer, Victron smart charger.

Het proces:
Allereerst heb ik veel lopen stoeien rond de keuze van de elektrische motor. Heb erg getwijfeld over een POD motor, maar mijn kielbalk, schroef en roer zit in de weg voor een mooie plek. Ik voelde ook weinig voor het boren van een gat in de bodem. Dat ging ergens tegen mijn gevoel in. Daarom toch de keuze gemaakt voor een elektrische BBM. Qua fabrikaat heb ik Epropulsion (Navy) en Torqeedo (1KW Travel of 2KWCruise) overwogen en uiteindelijk voor de Duitse makelij en een meer volwassen merk (en degelijkheid?) gekozen. Het leek me ook makkelijker om met 24V te werken dan met 48V ivm het aantal accu's of accucellen. Ik wist niet of het motorvermogen voldoende zou zijn, maar ik merk nu in de praktijk, dat starten, cruisen op ca 600W en vooral stoppen uitstekend gaat met dit vermogen. De motor is onhoorbaar stil.

De remote bediening van de motor heeft een plek gekregen op de stuurkolom. De bevestiging daarvoor is ook weer van multiplex gemaakt in combinatie met een aluminium profiel. Het gat voor de kabel met de stekker heb ik onder het aluminium profiel geboord en is daardoor onzichtbaar. De kabel loopt door de stuurkolom en onder de vloer door naar het achterschip.

Ik wilde liever niet boren in de spiegel en zocht een oplossing die verwijderbaar zou zijn voor de bevestiging van de motor. Na veel peinzen heb ik van 2*15mm multiplex een soort beugel gemaakt, die ik afneembaar kan bevestigen aan de houders van de zwemtrap. Aan deze houten beugel kan ik de BBM ophangen. Het was nog een heel gepuzzel om de goede sterkte te vinden en ook ruimte te vinden voor het opklappen van de motor, wat mogelijk moest blijven. Door een deel van de bovenste laag van de beugel te verwijderen ontstond die ruimte. Extra sterkte heb ik toegevoegd met twee aluminium profielen.

Ik heb loodaccu's en LiFePo accu's overwogen. Zowel kant en klaar als zelfbouw. Uiteindelijk besloten tot zelfbouw van een LiFePo accu van 24V, 200Ah, dus 4800Wh, vanwege het gewicht, de omvang en de kosten. Ook leek het me een leuk project om zelf te doen. Het maximale vermogen van de motor is 2000W, dus in theorie is 2,5 uur varen op vol vermogen haalbaar. Het liefst wil je de accu's gebruiken tussen de 25 en 75% van hun lading, dus in de praktijk heb je misschien minder capaciteit beschikbaar.
De accu bestaat uit 8 losse cellen van max 3,65 Volt. Het balanceren van de cellen ging moeizaam. en kreeg ik in parallelschakeling niet goed voor elkaar. Uiteindelijk heb ik ze stuk voor stuk eerst op 3,55, toen op 3,6 en tenslotte op 3,65 volt gebracht, voor ik het geheel samenbouwde met extra dikke koperen busbars. De accu's zijn geklemd tussen twee multiplex paneeltjes die met sleufgaten op een multiplex bodemplaat verbonden zijn. Vier draadeinden houden het geheel bij elkaar. De accucellen zijn gescheiden door kunststof plaatjes, waarvan alleen de rand is overgebleven, omdat de cellen in het midden iets dikker zijn dan an de randen. Zo paste het geheel nog precies in de gereedschapskoffer. In die fase heb ik ook een active balancer toegevoegd, die ik uitschakelbaar heb gemaakt. Deze kan met een stroom van 1A balanceren, wat veel meer is dan de balanceerstroom van de BMS.
Ik ben gestart met een Daly Smart BMS, maar die is tijdens het bouwen gesneuveld. Ik denk dat de -pool een keer los geweest is, terwijl de sensordraden verbonden waren aan de cellen. In afwachting van reparatie heb ik hem vervangen door een 100A JBD BMS. Qua interfacing en overall ben ik over die laatste meer tevreden. De handleiding van Overkill solar heeft me ook goed geholpen. Ik wilde de accu ook kunnen ontladen, want de accu lang op 100% laten staan is niet gunstig. Daarvoor gebruikte ik in plaats van een inverter (die ik niet heb), een 24V 600W verwarmingselement, in een emmer water.
De accu, de motor en de oplader heb ik voorzien van deelbare Anderson connectoren. Met een hydraulische krimptang, kon ik de dikke 10-25mm2 kabels monteren op Klauke kabelschoenen. Solderen heb ik ook geprobeerd, maar leek me minder bedrijfszeker door de kans op breuk. De kabelset van de motor bevat al een schakelaar en ik heb de standaard accupolen vervangen door kabelschoenen van 6 (-pool) en 8mm (+pool). De standaard zekering (accupoolvariant) heb ik ook door een MEGA zekering vervangen aan de +pool vervangen. Het gewicht van de accu incl bekabeling en behuizing is ca 42kg, dus nog redelijk alleen te tillen.

Uiteindelijk moest ik toch in de aluminium spiegel van de boot boren om de stroomkabel naar de motor te maken. Ik zocht naar een mooie afsluitbare kabeldoorvoer, en ben uiteindelijk uitgekomen bij een stuk raamrubber, dat ik kreeg. Ik heb geprobeerd het kleinst mogelijke gat te maken, waar de accu-stekker nog net doorheen past, maar waar ik ook het raamrubber nog in kon buigen. Het voelt als een joekel van een gat, als je met zo'n gatenzaag aan de slag gaat, maar uiteindelijk valt 54mm nog mee. Het gat zit vlak onder het dek precies achter de verbinding van de kabelaring en valt daarmee niet zo heel erg op.

Een van de dingen die ik vooraf niet wist, hoe het zou gaan met de besturing als ik elektrisch zou varen. De aandrijving zit nu namelijk achter het roer en ik dacht dat ik de motor wel vast in de middenstand kon zetten. Ik had gehoopt op wat meer schroefwerking, maar dat valt tegen. Veel minder als van mijn bestaande schroef. Als ik op kruissnelheid vaar, kan ik met mijn hydraulische roer prima kleine correcties maken. Manoeuvreren en keren lukt niet, balen, dus daar moet ik nog iets voor verzinnen. Ik zou een hydraulische zuiger op de BBM kunnen maken, maar dat vind ik te veel gedoe en niet mooi. Ik heb besloten een soort helmstok te (laten) maken van RVS, waarmee ik de BBM kan draaien als ik moet manoeuvreren of moet keren. Die bevestig ik dan aan de motor met een bout en een soort kapje op de aansluiting voor de hydraulische besturing. Die helmstok gaat 50 cm omhoog en zal dan horizontaal reiken tot aan het rand van de kuip. Wie weet zet ik hem wel vast op een soort lampje in de neutraal-stand. Dit lijkt me de makkelijkste oplossing die ook verwijderbaar is.

Hopelijk vind je het leuk deze bevindingen te lezen en inspireert het je misschien. Als je nog opmerkingen of tips hebt, bijvoorbeeld voor de te maken besturing op de motor, dan vind ik het leuk om dat terug te horen.

Leuk project, goed beschreven. Zou je niet met een trek-duwkabel kunnen zorgen dat de motor mee stuurt met het roer? Of met 2 lijnen die je met een paar blokjes omleidt, dat is wat meer een zeilersoplossing.

Mooi verslag!

Dank voor je tip Knoet. Een trek-duw kabel is op zich wel een optie. Ik wil wel na elke keer varen de BBM verwijderen tegen diefstal dus liefst zo weinig mogelijk los te maken dingen.
Ander punt: Voor zo'n kabel moet ik een "aftakking" maken op de hydraulische overbrenging boven het roer. Ik moet dan uitzoeken welke slag ik nodig heb, ik denk al gauw 20cm. Mechanisch nog een puzzeltje om een kabel te vinden met zo'n slag en die passend te bevestigen op de bestaande zuiger. De kunst zal in dat geval ook zijn een makkelijk aan- en los te koppelen systeem te maken op de BBM. Met een helmstok, het alternatief, is het een kwestie van één moer of borgpen.

Heb je ook overwogen om in plaats van een buitenboordmotor een elektromotor op de schroefas te zetten? Dat is vaak de configuratie als je zoiets kant en klaar koopt.
Ben benieuwd wat redenen zijn om dat niet te doen.

Ik ben sinds begin 2000 aan het kijken geweest naar hybride oplossingen.
Oorspronkelijk en het liefst inderdaad een elektromotor op de schroefas. Het bleek dat dit een erg kostbare oplossing zou worden en dat de ruimte voor de inbouw van de elektromotor te krap was. Er bestond ook geen standaard bracket voor op mijn Yanmar 3GM30.
Mijn huidige oplossing is meer standaard. Wie weet dat ik in de toekomst als er andere systemen op de markt komen nog naar zo’n oplossing op de schroefas ga.

Leuk project!

Hier een interessant algorithme dat de motor optimaal belast, in relatie tot rpm, schroefcurve, vermogensreserve, optimaal efficiencypunt en dynamo temperatuur. Mss heb je daar iets aan...


Wel even door die neppe witte doktersjas heen kijken

Bij het uitzoeken van mogelijkheden voor een elektromotor op de schroefas, bedoelde ik ook een hybride systeem en geen vervanging van de bestaande dieselmotor. Had het gekund dan was het wel echt mooi geweest. Ik dacht aan een poelie op de schroefas (in mijn geval weinig ruimte voor), en die met een beltdrive koppelen aan een elektromotor. Ik vond toen niet de componenten die ik nodig had om alles passend en werkend te krijgen en het leek me te veel maatwerk worden. Dat in combinatie met het feit dat ik niet kan lassen en geen mogelijkheid heb for uitgebreid metaalbewerken, leek me geen goed vertrekpunt voor die aanpak.

swblom schreef :
Heb dit systeem van nabij meegemaakt op hybride huursloepen: niet doen!
De elektromotor zit meestal via een riem overbrenging met forse reductie (1:5 tot 1:10) op de schroefas.
Probleem is het schakelen van de keerkoppeling in dieselbedrijf: dat is op zich zonder elektromotor op de schroefas al een griezelige klap, en met de zware rotor van de elektromotor icm de grote overbrenging op de schroefas mondt dit uit in chronische problemen met de overbrenging, of je moet het heel duur maken door er een slip-, granulaat- of vloeistofkoppeling tussen te zetten.

(@Knoet) Ik ga op zoek naar een trek-duwkabel om de mechanische uitslag van mijn roer over te brengen op de Torqeedo. Meflex heeft een groot assortiment trek- en duwkabels vond ik, en er zit een dealer niet al te ver hier vandaan. Hopelijk kunnen zij me helpen. Met het verlengen/verkorten van de arm op mijn roer of keuze van de bevestigingsplek op die arm, kan ik de gewenste slag hopelijk instellen. Een aparte stuurkop voor de torqeedo, met een standaard teleflex kabel kan natuurlijk ook, maar ziet er niet zo charmant uit. Dan nog liever een hendel tegen de rondzit aan, zoals Meflex die levert. Wordt vervolgd. De boot staat nu weer op de trailer en kan straks eerst de winterstalling in.

Zo ziet de aansluiting op de motor er ongeveer uit.
En dit is de stuurcilinder en de roerkoning.

Weer een stapje verder met de besturing van de Torqeedo.....(voor wie 't interessant vind....)
Ik liep de laatste weken te denken aan twee mogelijke oplossingen om mijn Torqeedo BBM mee te laten sturen met het hydraulische roer.
De eerste oplossing die ik in gedachten had, is een combinatie van een mechanische met een electronische oplossing. Ik wilde daarbij een standaard stuursysteem gebruiken voor de Torqeedo, zoals van Teleflex of een alternatief zoals de Riviera, SG-04/KMDA100M. Aan de motorzijde kan ik die namelijk zo bevestigen, maar aan de andere kant van de kabel zou dan een aanpassing moeten komen. Ik had in gedachten om de stand van het roer op te nemen met een Rudder Angle sensor of een Rotary encoder. Die stand zou ik dan willen presenteren aan een Microcontroller zoals de Arduino en vervolgens daaraan een Nema 17 of 23 stappenmotor te koppelen via een TB6600 driver. De stappenmotor wilde ik dan koppelen met de as waar normaal het stuurwiel op komt. Een beetje vergelijkbaar met het idee van de Amerikaanse Intellisteer. Zo zou ik de hoekverdraaiing van het roer electronisch kunnen vertalen en om kunnen zetten naar 2,5 * 360 graden verdraaiing op het stuursysteem. Ik ben niet bekend met het programmeren van de Arduino, maar dat kan ik wel leren denk ik, of uitbesteden. Nadeel wel is de afhankelijkheid van de besturing van een 12V of 24V spanning.

De tweede oplossing die ik in gedachten had en die hier ook al getipt werd (dank dus Knoet!), was het gebruik van een duw-trek kabel. Vrij recht-toe recht aan vergeleken met het alternatief. Ik heb de afgelopen tijd heel veel kabels gezien, maar niet de kabel gevonden die ik zocht. Wat het moeilijk maakt is de benodigde slag van 22cm en de wartelmaat aan de bbm zijde, die ik maar niet kon vinden en vooral de binnen- of roerzijde die hetzelfde moest worden als de bbm zijde. Alle standaard kabels hadden of een te korte slag, of een spiraalkabel voor een stuurhuis. Ondertussen weet ik dat de wortelmaat op de geleidebuis van de Torqeedo motor 7/8" of 14UNF is. Een maat uit de hydrauliek. Vanmorgen was ik bij RSH in Hillegom en die maken dit soort kabels op maat en hielpen met uitstekend. Ze gaan nu een kabel voor me maken, met aan de ene kant, de voor hen in deze toepassing onbekende, 14UNF wartel, met een ring en een moer erin voor borging van het geleidepijpje en aan de andere kant een flexibel stangoog voor aan het verlengde armpje op de roerkoning. So far so good!

Klinkt goed als ze het voor je op maat gaan maken. Ter inspiratie kwam ik nog deze tegen, dit is de bracket van een Caroute / Amarew ebbm:

Thanks Knoet. Zo ziet de bevestiging aan de Torqeedo BBM kant er ook ongeveer uit.


Hier nog een paar plaatjes bij m'n uitzoekwerk.

Kabel is gemaakt en ondertussen voorzien van een mooie zwarte krimpkous. Nu het armpje op de roerkoning nog verlengen met een op maat besteld aluminium U-profiel. Er komt schot in de zaak!

Mooi project!

Overigens is het 7/8"-14 UNF. Dat betekent 7/8" diameter, 14 TPI (threads per inch, maatgeving voor de spoed). De F in UNF staat voor fine, waar UNC course (grof) thread betekent.

Dank Daan! Dat wist ik niet en leuk om (nu) te weten.

En zo is het uiteindelijk geworden.....

Ik zocht nog naar een manier om de besturing van de motor snel los te kunnen koppelen. Nu zit die besturing-stang van de duw-trekkabel aan de motor-kant vast met een 5mm bout met inbuskop (lastig te bereiken door de voedingskabel van de motor) en een borgmoer tegen het losdraaien.

Ik vond de volgende oplossing: Een RVS pin van 50mm en bal-lock die perfect werkt voor deze toepassing.

Erg leuk project. Zelf heb ik al eens een mini versie gemaakt met drie agm accu’s en een 3 pk E motor.
Next up een 9 pk diesel aggregaat en accu’s voor een hybride sloep.
Nu ik jou verhaal lees geeft het weer inspiratie.