Umbau Fluence auf 30kWh Leaf-Akkus

[Spannungsfall]

Viel Erfolg Andreas!
Vielleicht wird das noch ein richtiger Nebenjob für dich^^
Wenn es bei meinem Akku Eng wird, komm ich gerne vorbei, aber ich bin noch bei 78% SoH

Kannst Du ungefähr sagen, wie stark der Akku pro Jahr degradiert?
Ich bin in meinem 1. Jahr bei ca 4% Verlust (12tkm gefahren)

[Stramon]

Coole Dokumentation!
Warum kommst du mit den Leaf-Zellen denn auf 30kWh? Haben die eine andere Kapazität?
Kennst du dieses BMS, speziell für Leaf-Zellen? https://www.batrium.com/products/leafmon-8w


Viele Grüße Jens

[Andi42]

Hallo Jens,

ich habe einen 30kWh Akku gekauft. Dessen Zellen haben eine höhere Kapazität (irgendwas knapp über 80Ah)
Das BMS, was Du verlinkt hast, kenne ich nicht, aber es ist ja nur eine Spannungsüberwachung. Also geeignet für Solarstromspeicher oder so was.
Im Auto muss ja der Akku auch mit dem restlichen Fahrzeug kommunizieren. Tut er das nicht, fährt das Auto nicht.
Das verlinkte BMS wäre auch mechanisch nicht mit dem Aufbau der Akkustacks kompatibel, da es mit den Querstreben kollidieren würde.

Viele Grüße
Andreas

[Andi42]

Zellen umbauen

Nachdem die Stacks einzeln vorlagen, konnten sie auseinander gebaut und mit den neuen Zellen wieder zusammengebaut werden.
Dabei ergeben sich ein paar mechanische Veränderungen, die notwendig wurden. Hier liegt sicherlich auch auch ein Grund, warum man in der Werkstatt sagt, "die Zellen sind nicht kompatibel".



Stack mit alten Zellen

Die Stacks haben schwarze Streben, die mit den Zellen verschraubt werden. 5 Schrauben pro Strebe. Bei den neuen Zellen kann man nur 4 Schrauben nutzen (mehr sind nicht vorhanden) und die sind teilweise woanders. Die Streben müssen also umgebohrt werden.



Stack mit neuen Zellen


Kontermutter, um den richtigen Abstand zu Strebe zu bekommen

Bei den alten Zellen ist zwischen den Zellen immer ein Zwischenrandblech mit Hülsen, das die Zellen auf Distanz hält. Bei den neuen ist dieses Zwischenblech bereits an der Zelle dran. Damit kann man die Stacks schneller konfektionieren. Probleme bekommt man mit den Randstücken. Die erwarten eine Zelle ohne Zwischenstück und passen entsprechend nicht.


Randstück mit zu hoher Aufnahme (rote Linie zeigt den Höhenunterschied)

Die Randstücke wurden entsprechend mit der Fräse so umgebaut, dass sie plan sind -> alles auf Höhe der unteren roten Linie.

Als letztes müssen bei den Polanschlüssen noch kleine Plastikstücke mit dem Messer entfernt werden (8x pro Anschlussfeld), da diese sonst mit der Strebenhalterung kollidieren.



Dann ist der neue Stack fertig.
Ich habe ihn im Stehen grob vormontiert. Dann hingelegt, die Zellen ausgerichtet und dann alles festgeschraubt. Danach liegen die Zellen schön plan nebeneinander.

[Andi42]

Kühlsystem anpassen

Zwischen den einzelnen Stacks sind Kühltunnel aus Aluminium, durch die die kalte Luft der Peltierkühlung strömt.

Die alten Zellen haben einen Falz, der in die Vertiefungen der Kühltunnel geht. Die neuen haben außenrum ein Blech und liegen entsprechend plan auf.
Die alten Kühltunnel waren zu dick, um zwischen die neuen Stacks zu passen, also habe ich sie in zwei Teile "gerissen" (da waren nur ein paar Punktschweißstellen) und um eine Rippe versetzt eingebaut. Damit lassen sich die Kühltunnel exakt auf das richtige Maß zusammenpressen.
Damit sie nicht zu weit ineinander rutschen sind zwischen den zwei Lagen zwei 1 Zoll breite Gewebebandstreifen aufgeklebt. Dadurch können sie nur mit etwas Kraft ineinander geschoben werden und bleiben dann so.


Hier sieht man im Hintergrund die Kühltunnel auf dem untersten Stack liegen. Auf dem mittleren Stack ist dann ebenfalls eine Lage.


Hier die Detailaufnahme nach dem Umbau. Die beiden Lagen der Kühltunnel sind nun versetzt, so dass sie sich ineinanderschieben lassen. Dadurch wird der Abstand variabel.

Nach der Anpassung des Kühlsystems konnte der Akku wieder zusammengebaut werden. Hierzu habe ich erst die Stacks aufeinandergeleget und dann den Außenrahmen montiert.

[Andi42]

Vorbereitungen für Plan B

Falls das BMS Ärger macht, habe ich folgenden Plan B:

Im Akku ist ein Stromsensor. Dies ist ein Hall-Effekt Sensor, der mit 5V versorgt wird und eine Spannung ausgibt, die dem hinein- bzw herausfließenden Strom proportional ist.

Ich möchte vorsehen, in diese Strom-Messleitung später eingreifen zu können, um den Strom zu manipulieren, falls dies nötig wird.
Aktuell hat mein Akku ca. 14kWh (sagt die App). Wenn ich nun einen 30kWh Akku einbaue und den gemessenen Strom halbiere, dann denkt das BMS, es hätte einen 15kWh Akku. Das BMS sollte sich so überlisten lassen. Auch die Reichweitenanzeige würde dann stimmen. Die Anzeige der aktuellen kW und das kW-Meter wären dann wohl falsch.

Wenn's blöd läuft, misst der Fluence den Strom noch woanders (das macht er sicher) und vergleicht ihn mit dem Strom aus dem Akku und geht dann ggf. auf Fehler.

Ich habe also aus dem Stromsensor des Leaf-Akkus den Stecker und die Buchse genommen, welche die gleichen wie im Fluence sind. Daraus habe ich ein Kabel gebaut, das mir 0V, 5V, Strom raus und Strom rein liefert. Strom raus und Strom rein werden erstmal miteinander verbunden und somit ist alles wie zuvor. Aber hier kann ich später eingreifen.

Dieses Kabel stecke ich einfach zwischen den Fluence Stromsensor und den Fluence BMS Stecker.


Der Zwischenstecker mit der wasserdichten Einbaubuchse ganz links.


Position der Einbaubuchse im Akku an einer Stelle, wo es beim Akkueinbau nicht stört und wo man bei umgeklapptem Rücksitz gut hinkommt.


Plan C wäre übrigens eine Hard- / Softwarelösung im Akku CAN-Bus, die einfach den ganzen Akku simuliert und damit das Auto zum Fahren bringt.

[Andi42]

Zusammenbau des Akkus und Einbau

Der neu konfektionierte Akku mit dem modifizierten Stommessstecker wurde fertig gebaut. Allerdings konnte er aufgrund des Gewichtes nicht in die Bodenplatte gehoben werden. Dazu musste er an den Einbauort, wo auch der Stapler steht.


Akku im Hänger. Rechts oben sieht man das vorbereitete Strommesskabel (rechte Maustaste -> Grafik anzeigen, dann wird's größer).

Vor Ort wurde dann der Akku mit seiner Wanne "verheiratet" und der Trennstecker wieder angeschlossen.



Anschließend bekam er sein "Kleidchen" wieder um und am Schluss den schwarzen Deckel drauf, in den ein Loch für den Stromstecker gebohrt wurde.



Und schon war's stockdunkel und der Einbau musste am nächsten Tag passieren.

[bm3]

Vorbereitungen für Plan B

Falls das BMS Ärger macht, habe ich folgenden Plan B:

Im Akku ist ein Stromsensor. Dies ist ein Hall-Effekt Sensor, der mit 5V versorgt wird und eine Spannung ausgibt, die dem hinein- bzw herausfließenden Strom proportional ist.

Ich möchte vorsehen, in diese Strom-Messleitung später eingreifen zu können, um den Strom zu manipulieren, falls dies nötig wird.
Aktuell hat mein Akku ca. 14kWh (sagt die App). Wenn ich nun einen 30kWh Akku einbaue und den gemessenen Strom halbiere, dann denkt das BMS, es hätte einen 15kWh Akku. Das BMS sollte sich so überlisten lassen. Auch die Reichweitenanzeige würde dann stimmen. Die Anzeige der aktuellen kW und das kW-Meter wären dann wohl falsch.

Wenn's blöd läuft, misst der Fluence den Strom noch woanders (das macht er sicher) und vergleicht ihn mit dem Strom aus dem Akku und geht dann ggf. auf Fehler.

Ich habe also aus dem Stromsensor des Leaf-Akkus den Stecker und die Buchse genommen, welche die gleichen wie im Fluence sind. Daraus habe ich ein Kabel gebaut, das mir 0V, 5V, Strom raus und Strom rein liefert. Strom raus und Strom rein werden erstmal miteinander verbunden und somit ist alles wie zuvor. Aber hier kann ich später eingreifen.

Dieses Kabel stecke ich einfach zwischen den Fluence Stromsensor und den Fluence BMS Stecker.


Der Zwischenstecker mit der wasserdichten Einbaubuchse ganz links.


Position der Einbaubuchse im Akku an einer Stelle, wo es beim Akkueinbau nicht stört und wo man bei umgeklapptem Rücksitz gut hinkommt.


Plan C wäre übrigens eine Hard- / Softwarelösung im Akku CAN-Bus, die einfach den ganzen Akku simuliert und damit das Auto zum Fahren bringt.

Was erwartest du denn für Probleme ? Das BMS misst primär alle Zellspannungen im Betrieb und wenn es bei verbrauchten 14 kWh angekommen ist oder 14 kWh eingeladen sind und bei den Zellspannungen noch deutlich "Luft" nach unten oder oben ist, sollte es beim Fahren weiterfahren lassen oder beim Laden weiterladen lassen und dann die errechnete Kapazität und Reichweite auch entweder langsam oder schnell nach oben anpassen.
Vorsicht, am Stromsensor würde ich nichts manipulieren, der entnommene oder eingeladene Strom muss schon plausibel zu dem gezogenen des Motors oder zu dem gelieferten des Ladegerätes sein, sonst könnten Fehlermeldungen auftauchen !
Probiere das doch bitte zuerst einmal über eine etwas längere Zeit aus, ich wette darauf dass die errechnete Kapazität und Reichweite wieder vom BMS nach oben angepasst werden wird. Keinesfalls wird es dir, solange die Zellspannungen noch im "guten" Bereich liegen irgend etwas am Auto lahmlegen. Ich bin sehr gespannt auf deine weiteren Erfahrungen. Berichte bitte schnell hier.

VG:

bm3

[Fluencemobil]

Sehr interessant, da ich demnächst ja auch einen kaufakku im Fluence habe.

[1lukas1]

"Vorsicht, am Stromsensor würde ich nichts manipulieren, der entnommene oder eingeladene Strom muss schon plausibel zu dem gezogenen des Motors"

Muss nicht zwingend sein. Dem up ist das zb. egal. (Vorhanden 16,5 kwh und geliefert 32 kwh) Viele Fahrzeuge der 1 Generation berücksichtigen noch nicht die tatsächlich gelieferte Ah. Das wird erst folgen wenn die Hersteller merken, dass Leute privat umrüsten ;D. Bosch berücksichtig die Energiemenge zb. bereits bei den neueren e-Bikes. Ein Startup-Unternehmen hat hier meine Vermutung bestätigt, die sich mit der Batteriediagnose von e-Fahrzeugen beschäftigen. Dh. der Umbau wird schon funktionieren. Toll, dass die Zellen einfach "umgesteckt" werden können.

Gruß Lukas

Ps Top Umrüstvorhaben