Der Anfang

Hier starten wir also……!

Als ich mich entschlossen habe, meinen KEWET auf eine moderne Stromversorgung umzubauen, hatte ich von vielen wichtigen Dingen noch nicht so richtig Ahnung. Ich habe die falschen Kabel verwendet, der Stromlaufplan war unklar… in Folge dessen, habe ich viele Dinge immer wieder umgebaut und korrigiert. Dieser Blog ist auch öfter umgeschrieben wurden, um aktuelle Erkenntnisse einfließen zu lassen. Was für meinen KEWET gilt, ist sicher auch für viele ander Umbauprojekte interessant, viele Probleme lassen sich auch auf andere Fahrzeuge übertragen.

So mit hoffe ich, das ich euch mit meinen Erkenntnissen weiterhelfen kann, auch wenn euer Projekt kein KEWET ist. Dieser Artikel ist noch mit vielen anderen verlikt, die diverse Aspekte behandeln, hier wollen wir uns aber mit den ersten Schritten auseinandersetzen

Was besonders wichtig ist

Du änderst etwas, es funktioniert, aber du hast es nicht dokumentiert und hinterher fragst du dich, was du da noch mal gemacht hast…… ?
Dokumentiere alles, was du tust und verewige es in einem Schaltplan! Das mühsam, aber absolut notwendig!

Im Kewet LiFePo4

Im KEWET-3 sind original 4 Bleiakkumulatoren verbaut. 2 Stück unter der Sitzbank, 2 Stück vorn unter der „Motorhaube“. Diese sollten zeitgemäß gegen LiFePo4 Akkus getauscht werden. Die Wahl fiel auf chinesische Winston Akkus, die einen guten Ruf haben.

32 Stück Winston WB-LYP60AHA a 60Ah, je 2 parallel geschaltet sollten verbaut werden und in 2 geschweißten Aluboxen untergebracht werden. Diese passen beide unter den Sitz, die Frontbestückung bleibt frei.

Die Akkus wurden mit Paketspannband verpackt und je 2 dann in eine Alubox.

Daten Winston WB-LYP60AHA

Hier einige Herstellerangaben zu dem Akkutyp:

3000 Ladezyklen bei bei 80% DOD (Depth of Discharge):
Arbeitsbereich maximale Ladespannung: 3.8V, besser 3.5V
Arbeitsbereich minimale Entladespannung: 2.8V
Erste Initialladung: 4V
Ladestrom 30A bei 0.5C (halber Kapazitätswert als Ladestrom), das macht bei 2 Akkus parallel geschaltet 60A
Gesamtkapazität: 120 Ah, entnehmbare Kapazität (80%) 96 Ah x 48V = 4600 W/Std.
Gewicht: 32x 2.3 Kg = 73.6 kg
Leergewicht ohne Akkus: 474 kg + 73.6 kg = 548 kg neues Gesamtgewicht Kewet

Wer sich für Lithium Akkutechnik interessiert, findet hier eine unfangreiche Dokumentation!

Qualität der Akkus

Über die Qualität von LiFePo4 Akkus wird gern und häufing diskutiert, zum heutigen Dazum (4/2021) gibt es durchaus viel billigere Akkus aus chinesischer Produktion. Ich hatte mittlerweile die Gelegenheit, einige dieser Akkus zu testen und mein Fazit ist:

• Die Akkus sind leichter geworden (50%!!) und natürlich billiger. Ich habe einige der „Blauen“ getestet, no Name Produkte, die eine unterschiedliche Qualität aufweisen. Der schlechteste Kandidat wurde mir von einem Leser zugesendet und hatte anstatt der versprochenen 302Ah nur 280Ah. Außerdem hat man das Elektrolyt schwappern gehört, was mir noch nie bei LiFePo4 untergekommen ist. Der Innerwiderstand war 3x so hoch wie er sein sollte.
  Es ist also vorsicht angeraten. Ich habe meine Winston schon einige Male tiefentladen, was sie mir weitestgehend verziehen haben.
• Je schwerer ein Akku im Verhältnis zur Kapazität ist, desto fehlertoleranter und langlebiger ist er, in der Regel!
• Natürlich ist die Versuchung groß, doppelte Kapazität zum halben Preis zu kaufen. Was auf alle Fälle beachtet werden sollte:
• Ein Datenblatt schicken lassen! Gibt der Hersteller nur ein paar Angaben, ohne ein umfangreiches Datenblatt, ist die Chance Schrott zu kaufen, vorprogrammiert.
• Das Datenblatt auch durchlesen: Ein großer Händler in Tschechien vertreibt diese Akkus ebenfalls, ich habe mir eins schicken lassen. Dort steht ausdrücklich: „Nach Stromentnahme braucht der Akku eine Ruhephase bevor er wieder geladen werden kann….“. Für Rekuperation ungeeignet!

Ich werde die „Blauen“ noch einmal für ein anderes Projekt testen (Boot mit Außenbordmotor), hier kommt es auf Gewicht an und es gibt keine Rekuperation. Das soll aber das Thema eines anderen Beitrags sein.

Leistungsberechnung

Ich habe ein altes DOS Programm in Netz gefunden, mit dem man die Leistungsaufnahme eines Autos in Relation zur Geschwindigkeit berechnen kann: SOSO. Die Berechnungsgrundlagen: SOSO.PDF
Hier mal ein paar berechnete Werte, die Grundlage ist ein Gesamtgewicht von ca. 630 kg (incl. Fahrer) und entsprechende Wirkungsgrade, wobei ich mir beim Motor nicht sicher war und 80% angenommen habe. Hier die Werte:

50 km/h – 3122 W
60 km/h – 4551 W
70 km/h – 6420 W
80 km/h – 8800 W
90 km/h – 11.766 W

Bei einer Geschwindigkeit von 60 km/h ergibt sich so eine Reichweite von etwa 55 km!

Einen Beitrag über die SOC (State of charge) Berechnung findest du hier: LiFePo4 Ladezustand im Elektroauto ermitteln

EMUS BMS

Als BMS habe ich ein EMUS BMS gewählt, welches ich nach wie vor für eine gute Wahl halte. Es hat inzwischen klaglos einige Installationsfehler ohne Defekt überstanden! Nur 2 Balancer habe ich auswechseln müssen, diese habe ich aber auch gebraucht gekauft.

Das EMUS BMS ist ein sehr unsiversell einsetzbares Batterie Management System, das über die CAN Schnittstelle mit vieschiedenen Komponenten wie z.B. das Ladegerät kommunizieren kann.

Es hat außerdem eine Windows Konfigurationsoftware, eine Überwachungsapp für Iphone oder Android Handy die über Bluetooth mit dem EMUS im Fahrzeug kommuniziert und ist wirklich umfangreich konfigurierbar.

Über die Konfiguration des EMUS BMS gibt es einen gesonderten Beitrag: EMUS BMS Konfiguration

EMUS Balancer

Die Balancer Module werden direkt auf die Akkus geschraubt. In meinem Fall für je 2 parallel geschaltete Akkus 1 Balancer. Der maximal Balancing Strom beträgt 1.5A. Das heißt, das der entsprechende Akku 1.5A weniger Ladestrom abbekommt als die restlichen Akkus. Der Strom wird einfach am Balancing Widerstand verheizt.

Um die Balancer Module mit dem EMUS zu verbinden, braucht es entweder Top Bottom Isolatoren, die eine serielle Kommunikation mit dem BMS realisieren wie im Bild unten zu sehen, oder CAN Group Modul(e). die über den CAN Bus kommunizieren.

Nachtrag:
Für meine 2x60Ah Akkus sind die 1.5A Balancer eigentlich zu schwach. Wenn die Zellen mit zunehmender Alterung mehr auseinanderdriften, oder bei kalten Temperaturen, sind 1.5A zu wenig. Für Akkus über 100Ah sollte man die 3A Balancer nehmen!

Passives balancing vs. aktive Balancer

Noch ein Wort zu passivem balancieren im Gegensatz zu aktivem balanciern:
Das EMUS arbeitet wie bereits gesagt, mit passiven Zellbalancern, das heißt, wenn eine Zelle einen bestimmten Spannungswert im Gegensatz zu den anderen Zellen überschreitet, wird der Widerstand des Balancermoduls aktiviert, und Strom verheizt, so das die Zelle nicht überladen wird.

Was sind nun aktive Balancer?
Sie transferieren mit Hilfe von Kondensatoren Ladung von einer Zelle zu einer anderen Zelle. Strom wird theotetisch nicht „verheizt“. Das hört sich erst mal gut an. Das Problem dieser Balancer ist aber, das dieser Strom von Zelle zu Zelle weitergereicht werden muß. Außerdem haben diese Balancer einen hohen „Ruhestrom“, der die Zellen bei etwas längerem Stillstand entlädt. Nach ein paar Tagen kann es sein, das ihr einen tiefentladenes Akkupack habt.
Also: Besser die Finger davon lassen.

EMUS Verkabelung

Kewet Umbau Elektrik

Wenn die alten Bleiakkus getauscht werden, ist auch einiges an der restlichen Elektrik zu verändern. Der KEWET 3 hat leider kein 12V Akku, sondern die 12V Elektrik wird von einem Spannungswandler versorgt, der leider nur sehr ungeglättete Spannung erzeugt.  Das BMS z.B. läuft so überhaupt nicht und muß mit 12V geglättet versorgt werden, ebenso andere moderne Bordelektronik.

Auch die 48V Sicherungen wurden überarbeitet. Wie im obrigen 48V Schaltplan zu sehen ist, ist im Kewet 3 original z.B. die Hauptabsicherung für die 48V Stromversorgung in die Minusleitung eingebaut…. wer denkt sich sowas aus?? Mit der alten Elektrik hat das funktioniert, für modernen Elektronikkomponenten kann die Minustrennung totlich sein.

DC/DC Wandler

Der original Wandler, der die 12V für die Bordelektrik aus der Fahrakku Spannung generiert, hat leider einen Nachteil, wenn man moderne Elektronik betreiben will: Er erzeugt Störspannung. Ein Microcontroller ist damit nicht zu betreiben. Also entschloss ich mich, ihn gegen einen modernen zu tauschen. Ich fand den Orion-Tr 48/12-20A am geeignetsten. Er verkraftet bis 70V Eingangsspannung, die Ausgangsspannung ist von 12V-15V einstellbar (zum Laden des 12V Bleiakkus 13.6V) und hat eine Leistung von 280W was für die Bordelektrik ausreichend ist. Der Preis liegt bei 120 EUR.

Ich kann hier sehr Victronenergy Produkte empfehlen, preislich nicht viel teurer als China Kram, aber qualitativ das beste, was mir bislang untergekommen ist! Ich habe noch mehr Komponemten der Firma in laufe der Zeit verbaut!

12V Akku

So entschloss ich mich, ein zusätzliches 12V Akku einzubauen. Leider ist die KEWET 3 Elektronik dafür nicht vorgesehen. Ich habe den Akku zusammen mit einem Spannungswächter und dem 12V Sicherungsautomaten im Heck in einer eingehängten Box untergebracht. Der originale DC/DC Wandler sitzt unter der „Motorhaube“ des Kewet, also vorn. Das fand ich recht unpraktisch, da man so an das Ding schlecht ran kommt. Deshalb habe ich den neuen Wandler im Heck verstaut.

Der DC/DC Wandler muss noch auf die Ladespannung eingestellt werden. Für Bleibatterien ist 14,6V eine guter Wert. Dies geschieht durch drehen an einem Poti des Orion TR 48!

Hauptschalter

Der Hauptschalter hatte leider einen mechanischen Defekt, so daß er auch gewechselt werden mußte. Ich habe den hier genommen.

Fahrakku Hauptsicherung

Die alte Hauptsicherung habe ich bei der Gelegenheit gleich mit getauscht, gegen eine Littlefuse CF8, diese wird direkt auf ein Akku geschraubt, was ich ganz praktisch finde.

Elektronikbox

Kein Platz im KEWET… Wo die Elektronik unterbringen, damit man noch gut drankommt? Unter dem Sitz ist noch etwas Platz. In der Box befindet sich das BMS, Relais, Kabelverbinder und ein Unterspannungssensor, der piept, wenn das Fahrakku zur neige geht.

Verkabelung, Steckverbinder

Die neue Verkabelung erfolgte mit 35mm2 Schweißkabel. Es ist Gummi ummantelt und sehr feinadrig, so das es eine hohe fleibilität besitzt. Leiferanten: Stecker-Express oder Ebay. Einziger Nachteil: Es ist nur in schwarz zu bekommen, für die Plusleitung rot zu benutzen, wäre besser!

Die Kabel zum Ladegerät haben 16mm2 Querschnitt, ebenfalls Schweißleitung.

Die Einzelnen Akkuboxen sind mit Anderson SB 175 verbunden (Ebay ca. 32,90 EUR/2 Stück.), die Leitung zum Ladegerät mit Anderson SB 50 Steckverbindern (50A Nennstrombelastbarkeit). Diese sind sehr hochwertig und recht preiswert. (Ebay ca. 16 EUR/2 Stück.)

Generell kann ich sagen, das lieber keine Steckverbinder verwendet werden sollten, als minderwertige. Die Chance, sich hier Verluste durch hohe Verbindungswiderstände oder gar Verbindungsprobleme einzuhandeln ist groß. Daten einiger chinesischer Hersteller offerieren hier 3 mOhm, was eine Verlustleitsung von 120W ausmachen würde (bei 48V/200A)!!

 

Nach Umbau auf den GEN4 Motorcontroller und den neuen Twizy Motor:

Nachstehende Veränderungen habe ich durchgeführt, nachdem ich den alten Motor gegen einen Twizy Motor getausch habe (mit GEN4 Motorcontroller).

Gaspedal

Das original Kewet Gaspedal war wirklich ein Alptraum: Nachdem der Kewet nur noch geruckelt ist beim Gasgeben, habe ich das Poti ausgewechselt. Leider hat das nicht lange gehalten. Nach ein paar Wochen wieder das selbe Problem. Das mechanische Poti ist trotz dem hohen Preises von minderer Qualität.  Der original Curtis Controller akzeptiert leider nur Potentiometer, aber als ich den GEN4 eingebaut habe, konnte ich endlich ein Gaspedal einbauen, das einen elektronischen Spannungsaugang hat.

Ich habe dieses hier (Bild unten) genommen. Ich war am Anfang skeptisch, ob es etwas taugt, aber die Qualität ist absolut OK! Es hat einen elektronischen Sensor mit einem Spannungsausgang von 0,9 – 5,6V den man im GEN4 gut konfigurieren kann! Es lässt sich einfach an die Bodenplatte schrauben und das Fahrgefühl ist sehr gut.

Fahrtrichtungsschalter

Der alte Vorwärts/Rückwärtsschalter im Armaturenbrett ist ja auch nicht so „state of the art“, deshalb habe ich mal einen anderen eingebaut. Einen 3 Positions Joystick von Aliexpress!

Signalleitungsverkabelung

Die Signalleitungsverkabelung habe ich dann doch noch einmal überdenken müssen:
Die von mir verwendeten Verbinder waren zu unzuverlässig mit den Vibrationen im Auto. Ständig haben sich die Schraubverbinder gelöst oder die Kabel sind an der Verschraubung gebrochen.

Ich habe dann die in der Elektroinstallation beliebten VAGO Klemmen eingesetzt! Es sieht etwas ungewöhnlich aus, aber die Kabelverbindungen halten bombenfest, die Adern werden nicht zerquetscht und die Verbindungen lassen sich ohne Werkzeug lösen.

Um das ganze etwas übersichtlich zu halten, habe ich die Klemmen mit 2-Komponentenkleber auf eine Dibondplatte geklebt. So kann man sie sogar noch gut beschriften. Lüsterklemmen oder Reihenklemmen sind im Auto absolut ungeeigent!

Fazit

Ob sich so ein Umbau lohnt, muß jeder selber entscheiden. Es ist in jedem Fall eine Menge Arbeit, das gilt für alle EV Umbauten.
Wer ein Elekroauto haben will, das fährt und keine Probleme macht, für den ist das sicher nicht die richtige Aufgabe, aber man kann eine Menge lernen und es kann auch Spass machen! 😉

Beitrag wird fortgesetzt….. hier der nächste Beitrag zum Twizy Motor

Bei Fragen bitte die Kommentarfunktion nutzen!

Dies ist ein privater Blog. Brauchst du professionelle Hilfe zum GEN4, EMUS BMS, EV Umbau oder Programmierung? Dann bitte hier klicken!

Links

Ein sehr gutes Dokument zur Verkabelung stellt Victronenergy zur Verfügung, das Thema ist eher Wechselstrominverter, aber es ist sehr allgemein gehalten: Wiring-Unlimited