Dokumentation eines Vectrix VX1-NiMH-Umbaus auf AESC-Module

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Hallo,
ich bin zwar ziemlich spät dran mit meinem Umbau, aber es eilte bisher nicht so und eilt auch immer noch nicht. Ich habe vor (etwa so wie Tido) den Umbau ab jetzt hier mit Bildern und Kommentaren dazu etwas zu dokumentieren. Allerdings, die Fertigstellung des Umbaus geschieht je nach der mir zur Verfügung stehender Zeit, ohne Zeitdruck und kann noch etwas dauern.

Im letzten Jahr bereits erstand ich dazu 20 AESC-Module die von mir alle auf Kapazität (alle über 60Ah und sehr homogen) geprüft und eingelagert wurden. Jetzt ist auch der Rest zum Umbau da, das BMS von Vectrixparts in Polen, welches voll in die Firmware des VX integrierbar ist, Kleinteile und auch der abgeänderte Kabelbaum dazu.

Ich beginne also zuerst mit dem von den beiden NiMH-Akkublöcken inklusive der Temperatursensoren befreiten Akkufach. die NiMH-Zellen werden auch noch geprüft und die noch guten davon leben dann weiter in meinem bereits existierenden Heimspeicher.
Wie der Ausbau der alten Akkublöcke geht kann man ja in diversen Web-Videos sehen, beispielsweise bei antiscab (Matt) aus Australien.

In das Akkufach wurde zuerst eine EPDM-Gummifolie auf den Boden eingelegt und darüber ein verzinktes 1mm-Stahlblech vom Schrottplatz passend zugeschnitten und eingelegt. Auf den Erhalt der Bohrungen für den Ablauf eventuell eindringenden Wassers ist zu achten. Darüber wird wieder Gummifolie kommen bevor die Modulstacks dann darauf gestellt werden.
Meine Angst bei den Modulstacks ist, da sie unten nur auf schmalen Wülsten aufsitzen werden, dass sich das mit den Jahren in den Aluboden des Akkufachs einarbeiten könnte, deshalb also der Aufwand mit dem eingelegten Stahlblech dazwischen.

Nach langer Überlegung plane ich nun zwei Modulstacks bestehend aus jeweils 9 AESC Modulen zu bilden. Ganz einfach wegen der Handlichkeit. Ein Stack bestehend somit aus 9 AESC-Modulen (ca. 30kg) und das lässt sich noch beim Ein- und Ausheben aus dem Akkufach ohne Seilwinde oder Flaschenzug handhaben, vereinfacht das also, außerdem kann man mit Auftrennen der Brücke zwischen den beiden Stacks die gefährliche DC-Spannung direkt auf die Hälfte beim hantieren damit reduzieren. Auch handhabt jeder Stecker des BMS genau 9 Module, das passt also.

Hier mal ein Bild zur ersten "Anprobe" eines Stacks:

Insgesamt wird der VX1 nach dem Umbau auch etwa 25 kg leichter als die NiMH-Version sein und gut 7kWh, also die doppelte Akkukapazität haben. Damit sollten dann auch mindestens 100km Reichweite vorhanden sein. In das Akkufach würde auch noch ein 19. Modul passen, das harmoniert dann allerdings nicht mehr so gut mit dem Motorcontroller, ich habe mich daher für 18 AESC-Module, also 36 Li-Zellen in Serie insgesamt entschieden und das BMS dementsprechend bestellt.

Die Kleinteile um die beiden AESC-Stacks im Akkufach zusammen zu halten , außer den Gewindestangen, stammen direkt von passend zurecht geschnittenen Nissan-Originalteilen ab. Eine Menge davon hat mir schon Dirk (TJ0705) aus dem PV-Forum zugeschickt, allerdings nicht alle die ich benötige.
Bei jemandem aus dem Ruhrpott mit noch vielen Teilen aus Leaf-Akkublöcken die er damals bei Trond (offpist) in Norwegen direkt abholte wurden meine Anfragen nach Teilen nicht berücksichtigt, der sitzt lieber drauf.
Meine AESC-Akku-Module sind zwar im nahezu Neuzustand gekommen, hatten aber keinerlei Anbauteile dabei. Ein paar gewünschte Montageteile konnte ich jetzt aber sogar noch bei Nissan original nachbestellen (allerdings direkt ab Japan, falls jemand mal ein Ersatzteil für einen Japan-PkW direḱt aus Japan möchte , bitte bei mir melden, ich hatte da aus den Leaf-Zeiten bereits eine gute Firma an der Hand, mich aber recht spät erst wieder daran erinnert) , eines Morgens stand ich auf ..., manchmal stehe ich morgens mit einer Idee im Kopf auf und es funktioniert sogar.
Die Teile kann man sich aber auch selber anfertigen, kostet nur mehr Zeit.

Das BMS wird später da untergebracht wo bisher die Ventilatoren waren, in der Akkufach-Abdeckung. Auf Ventilation kann hier verzichtet werden, es wurden die beiden schwergewichtigen Walzen-Ventilatoren von mir ausgebaut, was auch problemlos ging, die seitlichen Zuluft-Öffnungen im Akkufach, die Zuluft kommt ja mit zwei Schläuchen von Vorne unter dem Scheinwerfer, die könnte man auch noch weglassen, sollte aber auch noch zumindest mit etwas Schaumstoff oder ähnlich verschlossen werden. Temperaturüberwacht werden die Zellen aber später schon noch, das ist so geplant :

In der ausgeräumten Akkubox-Abdeckung sind lose liegend 3 von den in Japan bestellten Haltern zu sehen, ich habe sie nochmal grau lackiert, die werden zwischen die einzelnen Module oben in den Stack eingelegt und an denen kann ich dann Griffe anbringen um die Akkublöcke später aus der Box oder in die Box zu heben.
Habs schon probiert, die 30kg schaffe ich trotz meines bereits fortgeschrittenen Alters und malträtierten Kreuzes noch locker alleine.


... Fortsetzung folgt demnächst


Klaus

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Hier noch Bilder der zwei fertig verschraubten Packs:

Die Module lassen sich recht einfach im Verbund um etwa 2-2,5 cm komprimieren. Da ich kein Maß für die Kompression hatte, habe ich aufgehört als sich die Module gegeneinander nicht mehr im Pack verschieben ließen. Da ich auch keine Schrauben für die Teminals hatte, habe ich mich für Messingschrauben entschieden. Die Gewindelänge der Schrauben (M6 + M4) sollte 10-12 mm betragen. Die meisten der Verbinder zwischen den Zellen konnte ich mir anfertigen aus längeren Verbindern aus dem Nissan-Pack,die mir Dirk noch mitgeschickt hatte, Bilder folgen noch. Die original Nissan-Verbinder bestehen aus beschichtetem Flach-Kupfer mit 2 x 20 mm Querschnitt . Ich bin mir nicht sicher mit was sie die beschichtet haben, im Idealfall aber mit Silber.

Die überstehenden Gewindestangen werden noch gekürzt.
Ich hatte im letzten Jahr den Fehler gemacht ein paar Zellen mit unterschiedlichem Ladestand einzulagern, das muss jetzt noch korrigiert werden, kostet wohl noch einige Zeit.
Ich benutze dazu ein Modellbau-Ladegerät namens "Charsoon Antimatter". Das kann, zusammen mit einem kräftigen Netzteil oder Akku, bis zu 5 der Module,also 10s, gleichzeitig mit 30A laden oder entladen und dabei balancieren . Das entladen funktioniert allerdings nur bis etwa 50 Watt oder mit einem entsprechend dimensionierten Widerstand in der positiven Leitung mit bis zu 1000W .
Die 9er Stacks sind etwa gleich breit und gleich hoch wie die original NiMH-Akkukästen aber beide maximal unter 32 cm (inklusive der Schrauben gemessen) lang, verbleibt also gegenüber den NiMH-Akkukästen noch etwas Luft in der Akku-Länge.

[Kajman]

Wie gross ist deine neue akku? Und spannung und kapazitat?

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Hallo,
die Nennspannung pro Modul (2s) liegt bei 7,5V. Die Gesamtspannung läge bei um die 18 x 7,5V = 135V . Die Nennkapazität der Module beträgt 60 Ah . Ergibt eine mögliche maximal nutzbare Kapazität (bei guten Zellen) von ~ 8 kWh . in der Praxis sollte man im Interesse der langen Haltbarkeit des Akkus das noch etwas reduzieren mittels Einstellung der maximalen Lade-/ und Entladespannungen pro Zelle. Das BMS müsste da einstellbar sein.
Bin leider noch nicht sehr viel weiter gekommen bis jetzt, den neuen Kabelbaum zum BMS habe ich inzwischen eingezogen, bei einem Akkustack den Ladezustand der einzelnen Zellen gegeneinander gut angepasst , dabei die Spannungen der Zellen mit einem Multimeter mit 4 1/2 Stellen nochmal miteinander verglichen und die Verkabelung zum BMS angebracht, es geht aber bald wieder weiter.
Matt aus Australien schreibt dass die AESC-Module spannungsstabiler bei hoher Belastung sein sollen als LiFePo4-Zellen.Das wäre schon noch ein etwas anderes Fahrgefühl. Er hat ja zwischenzeitlich schon verschiedene Konstellationen im alltäglichen Betrieb durchprobiert.
Ich werde das bald ja (hoffentlich) testen können. Jedenfalls gibt der Roller schon ordentlich Leistung ans Hinterrad solange die Akkuspannung dabei recht stabil bleibt. Es wurde geschrieben, er zieht beim harten Beschleunigen bis zu 215 Ampere.

VG:

Klaus

[Kajman]

Lifepo soll starker als liion sein, aber welche zellen waren dort? 215A es ist nicht dauer ich denke? Momentann es macht nichts fur a123 anr26650m1b mit so grosse P nummer. Wie gross ist akku platz oder deine akku?

[bm3]

Es ist kein Dauerstrom, der liegt eher so von 30 bis 90A bei konstanter Fahrt und je nach Geschwindigkeit. Platz ist genug im Akkufach, hatte ich aber schon geschrieben. Die AESC -Module passen so gut wie extra für den Vectrix gemacht.

[bm3]

Die Verdrahtung des vorderen Akkublocks inklusive eines Temperatursensors und D-Sub-Anschlussstecker des BMS sowie Hebegriffen. Für das Ganze abzudecken gibts auch noch rote Deckel von Nissan. Ein BMS zu verdrahten ist auch nichts für Ungeduldige.

[bm3]

Frage:
Wie löst man die Pins aus einem AMP-Stecker wieder heraus um dort an die Pins noch ordentlich einen zweiten Draht für den Abgriff von Canbus H und L anzubringen ohne dafür noch das teure AMP-Extraction-Tool ordern zu müssen ?
Nun, meine Gedanken dazu waren, mit einer ausreichend langen kleinen Hülse die man über die Pins schieben kann müsste es gehen. Aber woher auf die Schnelle jetzt so eine dünne und in der Größe passende Hülse herbekommen ? Innen sollte sie etwa 2,7-3mm lichte Weite haben und außen auch nicht sehr viel dicker sein, sonst passt sie nicht mehr in den Stecker. Eine Adernendhülse für 4mm² hätte gepasst, nur leider war sie ein Stück zu kurz.
Der Geistesblitz kam dann zum Glück schnell:

Ein MC4-Stecker-Innenteil, bei der Photovoltaik üblich und hier lagernd, passte gerade so, vorne habe ich es noch auf 3 mm aufgebohrt.

Weiß ist Can H und geht an Pin 10 des MC-Steckers
Grün ist Can L und geht an Pin 11

VG:

Klaus

[bm3]

So, die mechanischen Umbauten sind nun so gut wie beendet, nur die Brücke zwischen den beiden Akkublöcken fehlt noch.

Das BMS ist jetzt in der Akkufachabdeckung eingebaut, leider konnte ich es nur in dieser Position einbauen, da der Kabelbaum von Vectrixparts nicht mehr Länge hergibt. Man könnte es auch mit irgend einer speziell dafür anzufertigenden Halterung über dem hinteren Akkublock befestigen, die Halterung anzufertigen fehlte mir aber auch die Lust und Zeit im Moment dazu. Ich hätte die Ventilatoren gerne nach hinten blasen lassen, so blasen sie jetzt nach vorne. Mal sehen ob sich das bewährt, sonst baue ich es später nochmal um.

[bm3]

Nochmal ein kurzer Zwischenbericht, ich war heute dabei die neue Firmware auf Ladegerät, MC und ICM zu spielen. Mit erheblichen Schwierigkeiten. Es kristallierte sich so langsam heraus dass der Runke-Lader etwas hat und den Canbus zumüllt. Jedenfalls solange der angeklemmt ist steigt der aktuelle Diag-GUI sofort aus und quittiert den Dienst. Erst als ich den Lader eben nochmal in einem Versuch abklemmte konnte ich die Firmware dann auf MC und ICM in Ruhe aufspielen, was dann auch schnell und gut funktionierte. Allerdings lud das Ladegerät bis zum Umbau noch gut auf. Da konnte ich dann auch mit der ältesten Diag-SW Revision 0.5 die neue Firmware aufspielen. Nützt aber nichts, wenn das Runke-Ladegerät angeklemmt wird steigt sofort die aktuelle Li-Diag-SW aus und die brauche ich. Ich gehe mal davon aus dass ich jetzt ein Austauschgerät benötige oder zumindest so eine neue kleine Leiterplatte im Ladegerät die auch den Canbus managed. Das neue Ladegerät mit 3,3 kW und spezieller Firmware was Vectrixparts anbietet liegt da zwischenzeitlich bei 740€ + Versandkosten.Da wollte ich eigentlich noch drum herum kommen.