Sprinter 60 - Akku und Reichweite - Balancernachrüstung

[rr-1701]

@STW:
Hier mal ausdrücklich meinen RESPEKT für die ganze Arbeit, vor allem die SEHR ausführliche Berichterstattung hier im Forum.
Ich bin sicher nicht der einzige, der Dir hier ein LOB aussprechen möchte, und das hiermit tut!

Bilder wären gut, es ist ja auch nicht so einfach, für andere verständlich zu formulieren, was man vor sich sieht, ich kenne das.

Dein System werde ich wohl für Roller A benutzen, Roller B bekommt, wenn mal auf LiFePo umgerüstet, interessiert mich das
C-BMS sehr!

Nochmals DANKE für Deine erstklassige Arbeit!

Robert

[STW]

HOUSTON - WIR HABEN EIN PROBLEM.

Der Tag war leicht regnerisch angehaucht, die KFz-Werkstatt in der Nähe genügend Verbindungsstecker, also wurde das Drehbuch zum Kabelbaum etwas umgeändert.

Also erst einmal 16 dünne (!) Kabel grob und großzügig abgemessen, und dann erst einmal ein wenig gelötet. Das Ergebnis:

Die andere Seite ist erst einmal nicht abisoliert.

30 Minuten später stehen wir dann mit den Kabel vor dem Sprinter:

In der Mitte sehen wir recht gut die Sicherung in Form eines Zellverbinders. Die geht zuerst heraus. Anschließend lösen wir noch den Minuspol (in Fahrtrichtung ganz links in der langen Zellenreihe) und den Pluspol (vorne links).

Dann geht es an das Kabelziehen. Das läuft prinzipiell wie schon beschrieben. Zunächst habe ich das eine Ende des Kabels an der vorgesehenen Position in der Lüsterklemme befestigt, dann am passenden Akkupol, dann das nächste Kabel, usw..
Zwischenzeitlich mit Kabelbindern nicht sparsam sein und immer wenn eine Batteriereihe erledigt ist die Kabel ordentlich ziehen und mit Kabelbindern fixieren. Wichtig beim Sprinter 60: die erste Zelle ab Minuspol ist dann erst einmal mit den ganz hinteren Zellen verbunden, die gehen dann wieder zurück, ..., also geordnet und überlegt vorarbeiten.
Sind alle Kabel gut verlegt, dann werden sie in der Länge ausgerichtet, d.h. wiederum einzeln (!) solange durch die Lüsterklemme schieben, bis alle Kabel zwischen letztem Kabelbinder und Lüsterklemme gleich lang sind und alles passend liegt, überstehendes Kabel zunächst abkneifen und dann hinterher, wenn alle auf Länge getrimmt ist, abisolieren und endgültig in der Lüsterklemme befestigen. Gerne hätte ich hier noch abschließende Fotos gemacht, aber es kam folgendes dazwischen:

Linker Kupferverbinder stark korrodiert, zum Vergleich ein blanker, der direkt daneben liegt. Beim Lösen der Schraube tritt schon Flüssigkeit aus, ein zarter Hauch von Elektrolyt und Chemie hängt in der Luft: das ist er also, der Todesgeruch von LiFePo4-Zellen.
Auch die benachbarte Zelle scheint schon gesuppt zu haben. An der stärker betroffenen Zelle erkenne ich jetzt auch eine leichte Wölbung der Außenwände.
So, jetzt das kleine Wunder: die Zelle hat noch volle Spannung. Aber das austretende Elektrolyt spricht dafür, dass intern mindestens eine der verbauten Tütenzellen aufgeplatzt ist. Die Zelle wird also nicht mehr volle Kapazität haben. Wieviel verloren gegangen ist? Keine Ahnung. Aber jetzt wird erklärbar, wie der starke Reichweitenverlust zustande kommt:
Die Zelle hat weniger Kapazität, ist also schneller als alle anderen auf Unterspannung. Trifft das gleich auf zwei Zellen zu, dann geht natürlich die Spannung noch schneller in den Keller, irgendwann geht die Tankuhr auf 0, und der Controller stellt die Arbeit ein. - auch dann, wenn 13 der 15 Zellen noch recht ordentlich Restkapazität haben. Die Reichweite richtet sich nach der schwächsten Zelle.

Gleichermaßen kann es passieren, dass die defekte Zelle als erste voll geladen wird - sie hat ja weniger Kapazität als die anderen. Und dann steigt die Spannung an der Zelle jenseits von gut und böse. Das Ladegerät mißt nur die Gesamtspannung und schaltet natürlich irgendwann ab. Laßt die Zelle mal auf 5-6V kommen, ggf. mehr, dann habe ich dort ca. 2V zuviel, und jeder "guten" Zelle fehlen ca. 0.15V an Voll, die liegen also bei 3.45V. Oder weniger, wenn noch eine zweite Zelle in der Spannung hochrennt. Wenn die meisten Zellen nicht voll sind, wird es mit der Reichweite natürlich auch nicht besser.

Fazit: zwei Zellen müssen noch gewechselt werden, der Zellenverbinder ebenso und die zugehörigen Schrauben - daher ist der Kabelbaum auch noch nicht komplett verlegt, sondern erst einmal nur provisorisch, mit der Fotostunde geht es dann weiter, wenn die neuen Zellen verbaut sind und der interne Kabelbaum fertiggestellt ist. Zeitaufwand nur für die provisorische Kabelbaumverlegung: über 2 Stunden zzgl. die Kabelvorbereitung. Also hinreichend Zeit einkalkuieren. Und wir haben noch nicht die Balancer verbaut ...

Die Frage, die kommen muß: können wir nicht auch mit den angeknacksten Zellen weiterfahren, wenn Balancer verbaut sind? Radio Eriwan würde antworten: im Prinzip ja, aber dann bringen die Balancer auch nicht mehr viel. Wird die defekte Zelle einmal tiefentladen, dann wirft sie den gesamten Akkupack trotz Balancer ins Ungleichgewicht. Die Zelle wird beim nächsten Ladevorgang recht schnell (zumindest schneller als die anderen Zellen) die 3.65V überschreiten, und der 1.5A - Balancer kämpft vergeblich gegen 15A Ladestrom an. Also wird die Spannung trotz Balancer wieder jenseits von gut und böse liegen, das Ladegerät schaltet zu früh ab, die meisten Zellen sind nicht vollgeladen. Da ist es ein schwacher Trost, dass der Balancer auch nach dem Laden noch arbeitet und die defekte Zelle wieder auf 3.6V zurück holt. Davon werden die anderen 13-14 Zellen auch nicht voller.

Und dann können wir das Thema zwangsläufig auch noch erweitern:
Wie man neue Zellen in einen vorhandenen Akkupack hineinbalanciert.

Fortsetzung folgt daher ...

[STW]

Heute geht es weiter - Balancer verkabeln und vorverdrahten. Das Ergebnis soll dann später mit dem im Roller verlegten Kabelbaum verheiratet werden.

Die Zahlen auf dem Balancer geben die Nachkommastellen der Spannung an, ab der der Balancer arbeitet. 60 steht also für 3.60V. Abweichungen von 0.02V nach unten oder 0.03V nach oben sind tolerierbar. Der Kapazitätsunterschied ist in diesen Spannungslagen äußerst gering, geringer zumindest, als die Zellen Toleranzen haben.
Daneben liegen schon mal 30 Kabel. Auch am Balancer arbeite ich gerne mit farbigen Kabeln, damit man den Durchblick behält. Rot für Plus, die andere Farbe (hier weiß) für Minus.
Die Kabel ruhig länger als notwendig vorbereiten. Auf Länge trimmen wir die dann hinterher.

Die ersten Kabel sind verlötet. Hier schon auf die Einbaulage der Platine im Gehäuse achten und die Kabel entsprechend ausrichten, damit es keinen Kabelwust gibt.

Wenn der erste Balancer verbaut ist, sollte das Ergebnis ungefähr so aussehen:

Was man sieht: ich habe die Kabel schon mal so verlegt, dass sie nicht im Weg sind, wenn die weiteren Platinen hereinkommen. Die große Lüsterklemmenleiste rechts dient der Ordnung wegen, so habe ich die Kabel direkt in der Reihenfolge, wie sie hinter an den Kabelbaum im Roller kommen. Wenn alle Boards verbaut sind, können die überstehenden Kabel dann auf Länge gestutzt werden. Die Lüsterklemme lasse ich hinterher einfach einigermaßen lose drauf, falls es erforderlich würde, nochmals den Kabelbaum zu trennen.
Das erste weiße Kabel bleibt allein, das erste rote wird mit dem 2. weißen zusammen verbaut (also Pluspol der ersten Zelle ist dann auf Minuspol der 2. Zelle), usw.. Wenn alle Balancer verbaut sind, endet die Reihe zwangsläufig mit einem roten Kabel.

[STW]

Irgendwann sind alle 4 Boards verlegt. Von der ersten Platine wird das letzte rote Kabel mit dem ersten weißen Kabel der 2. Platine verbunden usw.. Das Ergebnis sieht dann hinterher so aus:

Das Gehäuse ist so aufgebaut, dass es nach Lösen von 4 Klemmschrauben einigermaßen aufklappbar ist. Das sollte auch bei der Kabelverlegerei berücksichtigt werden. Wenn das Gehäuse zu ist, sollten die Kabel sich nicht direkt an die weißen Widerstände pressen, die werden im Balanciermodus doch recht heiß. Also hier ein wenig experimentieren, ehe dass man mit Kabelbindern alles fixiert.

Zum Schluß werden die Platinen noch im Gehäuse gesichert. Ich habe dazu (ungern) Kabelbinder verwendet, aber es geht leider nicht anders. Die Platinen wären etwas praktischer, wenn sie einen Überstand hätten, damit sie in Schienen o.ä. fixierbar wären.

Knapp zwei Stunden später ist dann dieser Teil der Arbeiten abgeschlossen.

Den Teil des Kabelbaums von Gehäuse bis kurz vor Lüsterklemmenreihe wird noch mit Isolierband umwickelt, um die Kabelisolierungen vor Beschädigungen zu schützen.

Achso, bitte keine Kommentare zu der Tischdecke - nur so viel dazu: ICH habe sie nicht ausgesucht
Fortsetzung folgt .... (sobald die Austauschzellen da sind)

[Joehannes]

Ich kann`s jetzt einfach nicht lassen, sorry ist das ein Berliner Bügelbrett als Unterlage? Nach Fussball-Frauen-WM, einen 15 Stunden-Arbeitstag und mein Hund schlecht drauf, muss ich jetzt einfach diese nebensächlich Frage stellen.
Das ist jetzt nicht böse gemeint, will diese trockene Geschichte nur etwas anfeuchten. Was ist mit den defekten Zellen?
Sollen sie ersetzt werden oder kann man da einen Plan B nutzen. Heißklebepistole oder so. Lt. GWL kann ja durch das auslaufende Elektrolyt nichts passieren. Werden diese Zellen jetzt ersetzt?

MFG
Joehannes

[Loloverde]

Achso, bitte keine Kommentare zu der Tischdecke - nur so viel dazu: ICH habe sie nicht ausgesucht

Mist, wollt schon was sagen

Aber hast du keine Angst, daß es in der Dose mit den vielen Lastwiderständen nicht zu heiß wird? Oder willst du sie stehend einbauen, daß die Luft durch die beiden Löcher von unten nach oben strömen kann?

Gruß
Rainer

[STW]

Zuerst die wichtige Antwort:
Nein, das ist kein Berliner Bügelbrett Das ist die Kunststoffdecke des Terassentisches. Und damit die beim Löten nicht davon schmilzt, wurde ein altes Holzbrettchen als Unterlage verwendet. Und außerdem macht diese Kombination die Bilder so schön bunt, dass der Augenkrebs vorprogrammiert ist

Zu den Zellen:
Zwei Stück sind geordert. Vor Ende der Woche wird es aber aus vielerlei Gründen nichts mit dem Einbalancieren und Einbau. Ab jetzt sind ein paar Tage Geduld erforderlich. Das Elektrolyt riecht erstaunlich harmlos, und außer ein wenig Korrosion wird es außerhalb der Zellen nichts anrichten. Allerdings wäre mir die Flüssigkeit in der Zelle lieber, um schön ordentlich Elektronen von einem Pol zum anderen zu transportieren.
Spannend wird sicherlich der Mix aus 13 alten Thunderskys in Kombination mit zwei neuen Yttriums. Ich bin gespannt, wie die sich vertragen - allerdings sollte das mit den Balancern recht problemfrei machbar sein.

Vor der Hitze der Lastwiderstände habe ich wenig Sorgen. Ich habe eine identische Dose in meinem Roller drin, die Öffnung teilweise frei gelassen und alles hochkant gestellt, damit es etwas Durchzug gibt.
Die Balancer arbeiten nur recht kurz, üblicherweise gegen Ende der ersten Ladephase für wenige Minuten (und da wahrscheinlich nicht mal alle) und noch ein paar Minuten in der zweiten Ladephase. In dieser Zeit kommt nicht genügend Hitze zusammen, um das Gehäuse davonschmelzen zu lassen. Sorgen bereiten mir da eher die Kabelbinder, die die Platinen halten. Aber die habe ich in meinem Roller auch verbaut und bislang haben die noch nicht nachgegeben.
Einzige Ausnahme, bei der es heißer hergeht: das erstmalige Balancieren und evtl. eine Wiederholungsübung alle paar Monate. Hier soll mit kleinem Strom solange Energie nachgeschoben werden, bis alle Balancer arbeiten. Aber üblicherweise läßt man dazu das Gehäuse offen, um die LEDs beim Arbeiten beobachten zu können und um schnell mal auch außerhalb der Lüsterklemmenreihen messen zu können. Die Kontrollmessungen mache ich teilweise direkt an den Balancern, um sicher zu sein, dass der Kabelbaum nicht irgendwo in der Zwischenzeit einen Bruch bekommen hat.

[Scottspeed]

Hallo,

Da ich schon ca 1000 km mit meinen neuen Thundersky gefahren bin kam mir dieser Beitrag gerade recht um endlich auch die Balncer nachurüsten.
Habe auch die gleichen Balancer Platinen wie STW bestellt. (wenn er sie nimmt können sie nicht so schlecht sein )
Für die Verkabelung hab ich mal etwas dickere Kabel genommen (1,5 Qaudrat)
Ansonsten bin ich ähnlich vorgegangen.
Danke nochmal für die Anleitung !!

Alles auf Sperrholzplatte montiert

[Scottspeed]

Noch ein Bild

Fertig verdrahtet

Hatte vorher den Hinterbau des Rollers gegen Spritzwasser geschützt (was von Werk aus nicht gegeben war)

[STW]

Das sieht gut aus. Im nächsten Monat muß ich meine Thunderskys in den Chinakracher meiner Frau verpflanzen, das wäre ein geeigneter Aufbau.