Tesla powered Vectrix - "BLOG"

[Tido]

Eins vorweg: Die hier beschriebenen Arbeiten wurden sehr sorgfältig vorbereitet und durchgeführt. Wer plant, ähnliches zu tun, sollte das entsprechende Fachwissen dazu haben. Arbeiten an geladenen Akkus können trotz der niedrigen Spannungen der einzelnen Module gefährlich sein und Kurzschlüsse können fatale Folgen (Akkubrand) nach sich ziehen!


Vor einiger Zeit habe ich die Idee gehabt, meinen Vectrix NIMH Bj. 2009 mit neuen, reichweitenstarken Akkus aufzurüsten. Die originalen Zellen funktionieren zwar noch, aber lassen altersbedingt nach 10 Jahren (Produktion der Zellen in 2007) naturgemäß nach. Die anfänglichen 60km Reichweite des Rollers werden auch nicht mehr erreicht, also musste ein anderer Akku her.

Nach einiger Suche wurde ich im Netz fündig: Ein Tesla Model-S-Akku aus einem Unfallwagen mit 60kWh sollte es sein. Besser gesagt, 3 Blöcke von den insgesamt 14 Blöcken, die in dem Auto verbaut waren. Bei Übergabe habe ich noch die Spannungen kontrolliert und musste feststellen, dass sich die Pegel der Zellpakete aufs Millivolt gleichten. Soweit so gut.

Jeder Block hat insgesamt 6 x 66 = 396 Zellen, mit einer Nennspannung von 6 x 3,7V= 22,2V. 3 Blöcke in Reihe hätten also 66,6V Nennspannung.... leider reicht das nicht.

Deshalb musste die Spannung der drei Blöcke, die in den Roller implantiert werden sollen, noch verdoppelt werden, um auf 133Vnenn zu kommen. Dazu mussten die Blöcke "elektrisch mittig" getrennt, um so auf 12x33 Zellen und damit auf eine Spannung von 133,2 V zu kommen, was der urspünglichen 125V der NiMH-Akkus sehr nahe kommt.

Im amerkanischen V is for Voltage Forum habe ich diesen Beitrag gefunden: https://visforvoltage.org/forum/14365-c ... la-modules
Dort wurden die Zellen mit einer Oberfräse elektrisch getrennt und mit einer eingelöteten Brücke in Reihe geschaltet. Das Prinzip wollte ich übernehmen, doch leider passt die dort eingezeichnete Schnittlinie nur für die voll bestückten Module mit 74 Zellen aus dem Model S mit 85kWh. Also habe ich kurzerhand den Akku in Eagle nachgezeichnet, um die Lage der korrekten Schnittlinie zu bestimmen:

Nach dem Entfernen der BMS-Platine, sollte es ans Schneiden gehen.

[Tido]

Statt mit der Oberfräse habe ich mich entschlossen, mit einem Multifunktionswerkzeug mit Tauchsägeblatt zu arbeiten. Nachdem ich den kompletten Akku geschnitten habe, kam die herbe Enttäuschung: Immer noch volle Spannung an den Klemmen Da der Kurzschluss sich einfach nicht aufspüren lassen wollte, habe ich mich entschlossen, eine weitere Trennung parallel zu schneiden. Die so entstehenden Stege lassen sich dann leicht rausziehen.

Vermutlich hat sich der unter den Leitblechen liegende Kunststoff durch das Sägen so stark erhitzt, dass der darauf fallende Staub eine leitfähige Schicht ergeben hat. Nach dem Entfernen der Stege war kein Kurzschluss mehr zu messen, so dass es mit dem Einlöten der Brücke zur Verbindung der beiden Zweige weitergehen konnte. Da es sich bei den Blechen um Aluminium handelt, welches ja bekanntermaßen aufgrund der sich sofort nach der Bearbeitung bildenden Oxidschicht keine Lötverbindung eingehen will, musste ich erstmal Vorversuche machen. Ein von mir extra dafür besorgtes Alu-Lot (PB80SN18AG2) hat sich als ungeeignet herausgestellt. Was geholfen hat, war ein einfacher Trick: Ein wenig Öl auf die Lötstelle geträufelt, dann mit Öl geschliffen und sofort danach mit konventionellen Elektroniklot verzinnt. Was man allerdings braucht, ist ein leistungsfähiger Hammerlötkolben, denn die Bleche wirken wie ein guter Kühlkörper...

Die Lötflächen wurden vorher mit hitzebeständigem Kapton-Tape eingegrenzt, sowie der unter der einzulötenden Brücke liegende Pol vor Kurzschluss geschützt. Um den Rest des Akkus vor tropfendem Lötzinn zu schützen, habe ich aus Stoff eine "OP-Schürze" gebastelt Das Einlöten der Kupferbleche war dann schnell gemacht:

[Tido]

Et voilà, fertig ist der 44,4V-Block:

Demnächst geht es weiter hier..... ich werde mich als nächstes um das Einziehen der BMS-Leitungen kümmern, bevor der Akku in den Vectrix eingebaut werden kann.

[bm3]

Hallo Tido,
jetzt weiß ich gar nicht ob ich bei einem BLOG auch etwas fragen darf ?
BMS ist aber vorerst mal noch keines geplant oder doch jetzt ? Das Tesla-BMS bekommt man wahrscheinlich so nicht zum laufen ? Die Leute von Vectrixparts bieten ja auch eigentlich ein BMS an was voll integriert ist. Wahrscheinlich die beste Lösung. Da soll man auch so Einiges konfigurieren können, zum Beispiel die Ladeschlussspannungen. Mir gefällt nur das Leaf-BMS so gut mit dem Permanent-Balancer-Konzept. Allerdings ist das auch nur sehr umständlich anpassbar an 36-38s und dann noch nicht richtig in Ladegeräte- und Motorsteuerung integriert.

Grüße:

Klaus

[Tido]

Hallo Klaus,

klar dürft ihr fragen!!! Dafür ist ein Forum ja da.

das Tesla-BMS, das ich ja ausgebaut habe, hat einen entscheidenden Knackpunkt: In Summe habe ich ein BMS für 3 * 6 = 18 Zellen.... Da fehlt ziemlich genau die Hälfte

Das BMS von Vectrixparts ist auch bei mir in der engeren Wahl gelandet. Ich hätte halt gerne die Anzeigen im Cockpit wieder komplett am Laufen. Wenn man eine andere Lösung voll integrieren möchte, bräuchte man ein BMS für 36s mit CAN-Bus und im Idealfall mit OpenSource Software zum Anpassen ans Vectrix-System. Wer eine gute Lösung hat (oder eine Idee dafür)... raus mit der Sprache!

Gruß
Tido

[bm3]

Ja, du hast jetzt zu wenig BMS (16s) und ich zuviel (96s aus dem Leaf). Beides ist wohl nicht besonders vorteilhaft. Gib bitte falls du bei Vectrixparts demnächst irgendwann bestellen willst kurz bescheid. Eventuell können wir das ja dann zusammen erledigen.

[Tido]

Hallo Klaus,

wird gemacht! Lege dir die Sachen schon mal in den Warenkorb

Gruß
Tido

[Tido]

Apropos Vectrixparts:
Als BMS denke ich über die Lösung von Vectrixparts nach, da sich diese nahtlos in die Vectrix-Software-Landschaft eingliedern sollte. Ich bin bestrebt, eine Lösung zu finden, die den Roller nicht von außen als "Bastelprojekt" identifiziert - durch zusätzliche Anzeigen, etc.

Apropos BMS:
Mittlerweile hat der erste Akkublock BMS-Leitungen eingezogen bekommen. Mit einem 50W-Modellbau-Ladegerät werden gerade alle Zellen auf gleichen Pegel gebracht. Das ist notwendig, da dieser Block von mir mit Halogenlampen belastet wurde, um über die Spannungsdifferenz die Kurzschlüsse finden zu können. Mittlerweile sind die Kurzschlüsse gefunden, was bleibt, ist die Imbalance der Zellspannungen. Damit der Ladevorgang nicht mehrere Tage dauert, habe ich das Ladegerät einfach auf Lithium-Eisen gestellt. So muss der Akku nur von 3,6xxV auf 3,7V statt auf 4,1V gebracht werden

Da die Kapazität bei diesem Umbau auch erheblich ansteigen wird, besteht die Idee, bei der Gelegenheit direkt das 3,3kW-Ladegerät von Vectrixparts einzubauen. Hat der eine oder andere schon Erfahrungen damit gemacht?

Gruß
Tido

[Tido]

Weiter gehts! Man nehme einen Vectrix, baue die Mittelverkleidung ab und hänge den Akku an den Haken:

Wichtig dabei: Vor dem Abschrauben der +/- Kontakte den dicken Andersonstecker ziehen, damit der Akku elektrisch in drei Teile mit geringer Spannung geteilt wird.

Da man bei ausgebautem Akku gut an die Kabelbinder kommt, die den Kabelbaum zu den Temperatursensorplatinen halten, sollte man die Gelegenheit packen, um diesen auszubauen. Er wird nicht mehr benötigt und gegen einen anderen ersetzt. Oder umgebaut - letzteres habe ich vor. Den verbleibenden Kabelbaum sowie den Bowdenzug zur Sitzbank sollte man wieder befestigen, bevor der neue Akku reinkommt.

Das ist einer der Tesla-Blöcke auf dem Batteriefach des Vectrix:

Von diesen Akkublöcken sollen insgesamt 3 in den Bauch des Rollers eingelassen werden. Könnte passen, oder? Leider passt es mit den orginalen Tesla-Abdeckungen nicht wirklich .... Also muss etwas eigenes gebastelt werden:

[Tido]

Merke: Wenn man einen Tesla-Akku kauft, sollte man immer auch gleich die Isolierplatten, die in der Original-Konfiguration verbaut werden, mitnehmen. Man kann diese wunderbar als neuen Schutz wiederverwerten. Allerdings braucht man trotzdem noch je Akku eine weitere "Platte" für die Unterseite. Hier kam bei mir 0,2mm GFK zum Einsatz. Das verwendete Klebeband ist übrigens aus dem Baubereich und dient eigentlich zum Abkleben von Dampfsperren. Wo man es aufsetzt, klebt es sofort und dauerhaft. Es hält nicht nur die Isolierplatten, sondern sichert zusätzlich auch die BMS-Leitungen, die ich an den Außenseiten vom Akku montiert habe:

Nun geht es an die Konfektionierung der Verbindungsleitungen. Der alte Akku wurde geschlachtet, um die neuen untereinander zu verbinden. Auch der gute alte Anderson-Stecker kommt wieder zum Einsatz:

Passt alles rein!

Nun kann es an die Elektronik gehen, denn das bestehende EVPS-Ladegerät vom Vectrix ist leider defekt. Wie sich bei der Inspektion des alten Akkus rausgestellt hat, ist eine der Temperatursensorplatinen regelrecht abgebrannt, weil sich eine Leitung innerhalb des Akkus gelöst hat.....

Dies hat dafür gesorgt, dass der alte Lader im CAN-Bus nicht mehr gefunden wurde. Also mal ein wenig gemessen und schon hat sich herausgestellt, dass der 5V-Spannungsregler im Lader in Mitleidenschaft gezogen wurde, der die Temperaturboards und die Steuerplatine versorgt hat. Schnell getauscht, und schon wurde der Lader wieder im Bus angezeigt. Nur leider der Motorcontroller nicht. Warum das so ist, ist noch herauszufinden....

Es bleibt also spannend.....