Sprinter 60 - Akku und Reichweite - Balancernachrüstung

[STW]

So, der Roller steht wieder vor der Tür. Wir erinnern uns: bei 7.500km in 2011 sind 2 Zellen ausgetauscht worden und Balancer wurden nachgerüstet. Der Kilometerstand liegt jetzt fast 3 Jahre später bei recht genau 18.000km.

Bis zum Herbst wurde spätestens nach 70km geladen. Dabei wurde gelegentlich der Gleichlauf der Zellen gemessen und ergab keine Auffälligkeiten. Danach fing die Reichweite an nachzulassen, in den Wintermonaten 50km (könnte auch den Temperaturen geschuldet sein), im Februar / März noch über 40km und jetzt herunter auf knapp 30km trotz ordentlicher Temperaturen. In den letzten Wochen ging es mit der Reichweite schlagartig nach unten und die Spritzigkeit / Höchstgeschwindigkeit nahm kräftig ab.

Also nach ca. 10TKm ist eine erneute Revision fällig. Ich habe darum gebeten, den Roller teilentladen abzuliefern, das macht die Messungen leichter. Eine erste Sichtung ergab, dass 13 Zellen eine Leerlaufspannung von recht genau 3.30V haben (2-3 Ausreißer davon haben bis 3.32V). Bei 2 Zellen liegt die Leerlaufspannung bei 3.18V.
Eine Lastmessung gegen den beschleunigenden Motor ergibt, dass die "guten" Zellen stichprobenartig gemessen bei 3.2V liegen, einer der Pflegefälle geht auf 3.12V zurück und der andere Pflegefall auf gleich 2.7V.

Ich rechne also mit 1-2 angeknacksten Zellen, eine davon richtig im Keller.

Grundsätzlich bin ich auf den ersten Blick ganz zufrieden. Der Akkusatz war ja nach 2 Jahren / 7500km recht weit auseinander gedriftet, als der Roller bei mir ankam. Nach dem Austausch von 2 Zellen, Einbau der Balancer und manuelles Einbalancieren haben zumindest 13 der 15 Zellen jetzt die 18TKm geknackt, ca. 5 Jahre überlebt und bis auf die beiden Ausreißer scheint der Rest des Akkupacks noch gut beieinander zu sein, was ich allerdings mit Lastmessungen noch bestätigen möchte.

Ergänzend wurde als Sympthom mitgeteilt, dass das Ladegerät neuerdings nach einer Stunde vollgeladen signalisiert. Ursache könnte sein, dass die angeknackste Zelle (oder eine andere?) nach "oben" rennt beim Laden und daher das Ladegerät irritiert. Das Ausreißen kann trotz Balancer passieren, denn der kämpft mit 1.5A gegen den deutlich höheren Ladestrom an. Nun weiß ich nicht, welche Spannungen der Balancer abkann, ich werde also alle Balancer auf Funktion testen müssen, nicht dass einer oder mehrere defekt sind.

Nächste geplante Schritte:
a) alle Zellen unter Last messen (also mehr als Stichprobenmessung)
b) Sichtprüfung
c) mit dem orginalen Ladegerät den Roller laden, dabei regelmäßige Kontrolle der einzelnen Spannungen
d) Balancer einzeln mit mehr als 3.6V beaufschlagen und Funktion prüfen
e) feststellen, ob die Balancer ggf. dauerhaft durchschalten
f) die beiden schlechten Zellen mit dem Laborlader manuell nachfüttern und die jeweilige Kapazitätsaufnahme ermitteln, falls sie nicht schon vorher als defekt erkannt worden sind
g) ggf. defekte Zellen und Balancer austauschen

Sonstige Feststellungen:
Der Roller ist ansonsten im Orginalzustand, erster Controller, erstes Ladegerät, bislang keine Kugellager defekt, ..., das ist schon mal gut. Der Blinkerschalter wurde ausgetauscht gegen einen Kippschalter, die Verkleidung hat noch etwas mehr gelitten. Aber insgesamt erträglich, für einen ursprünglich recht günstigen Roller ist das ok.

[STW]

So, heute ging es an die Diagnose - das war beinahe schöner als gestern Gehwegplatten zu verlegen.

Die Zellen habe ich heute nochmals unter Last gemessen. Die eine defekte lies sich gleich wiederfinden, die zweite war nicht mehr auffällig Seltsam.
Nach rund 48 Stunden stillstand hat keine Zelle merklich an Spannung verloren, also macht wohl kein Balancer dauerhaft Entladevorgänge.

Also erst einmal Sichtprüfung:

Zelle 3 / anderer Blickwinkel

Zelle 3

Die Zelle Nummer 3 hat kräftige Verformungen an einem Pol, auf den Bildern nicht so gut zu sehen, aber in 3D sieht das richtig heftig aus. Der Pol ist bis in den Kunststoff hineingedrückt.

Zelle 11

Zelle 11 ist dummerweise eine der neuen Zellen. Die Sichtprüfung ergab, dass ein Käbelchen zu den Balancern hin abgegangen war, eigentlich im deutlich sichtbaren Bereich. Die Zelle hat gesuppt, ich denke mal, etwas überladen.

Zelle 14

Zelle Nr. 14 sieht auch nicht so gut aus. An einem Pol sieht es so aus, als hätte sich die Umgebung unter Hitzeeinwirkung verformt.

Jetzt erst einmal das Ladegerät angeklemmt und die Spannungen beobachtet. Die drei auffälligen Zelle rissen erst einmal nach oben aus, waren gegen Ende des Ladevorgangs aber deutlich unter 3.4V.
Zelle Nr. 5 beliebte auch, sofort in der Spannung die 3.5V zu überschreiten. Die Sichtprüfung ergab zwar keine Auffälligkeiten, aber entweder haben wir einen hohen Innenwiderstand oder Übergangswiderstände. Ich tippe auf Innenwiderstand und deklariere die Zelle als angeknackst.

Während gegen Ende des Ladevorgangs alle Zellen die 3.57-3.7V erreichten und kurz danach alle über 3.5V verharrten, wollte Zelle 12 nicht über 3.44V hinaus. Hier ist anfüttern mit dem Laborlader angesagt.

Von den ersten Ergebnissen her sind 3 Zellen definitiv hin, eine glänzt mit höherem Innenwiderstand, also 4 Zellen sind zu erneuern. Eine ist anzufüttern.

Die Balancer scheinen zu arbeiten, aber das wird später nochmals genauer überprüft.

Damit haben wir schon von der Checkliste a), b), c), und e) abgearbeitet. f) wird abgeändert auf Zelle 12.

Was richtig ekelhaft ist: in jeder Zellenreihe ist eine Zelle hinüber. Ich werde also den gesamten Akkupack herausnehmen müssen. Bei der Gelegenheit kann ich dann aber alle Pole säubern (1000er Schleifpapier) und ich werde ggf. noch AlCu-Scheiben verbauen.

[MEroller]

Was richtig ekelhaft ist: in jeder Zellenreihe ist eine Zelle hinüber. Ich werde also den gesamten Akkupack herausnehmen müssen. Bei der Gelegenheit kann ich dann aber alle Pole säubern (1000er Schleifpapier) und ich werde ggf. noch AlCu-Scheiben verbauen.

Ah ja, das wird fein

Wie erklärst Du Dir das "Absaufen" vom Pol der Zelle 3? Mit dem Hammer hat wohl niemand draufgehauen?! Eine solche Ausbeulung quer ist ja wirklich oberheftig
Oder sind die Zellen dieser Reihe auf der langen Seite so ausgebeult, dass Zelle 3 unter der Querverspannung eingeknickt ist?

[Joehannes]

Schöne Doku, schöne Sauarbeit. Quer habe ich das auch nicht gekannt. Eine Ausbeulung am spitzen Kinn?
Die Alu-Halteplatten haben schon einen Sinn. Aber auch da habe ich solch eine Beule nicht gesehen.
Hoffentlich sind die Zellen noch entnehmbar. Aber es brauchen ja keine Aluplatten entfernt werden.

[STW]

Bei den verformten Zellen sind Aluplatten verbaut, die sind jeweils zu dritt gepackt. Ich erinnere mich noch an die letzte Aktion, es gibt keine Trageseile, also wird das ekelhaft mit dem Ausbau.
Es sind 3 mal 3 verspannt und in der Mitte 6 Stück recht lose in einer Reihe. Auf den ersten Blick und von den Werten bis auf die Hochohmige sind diese alle ok.

Die betroffenen Zellen haben nur 2 Möglichkeiten zur Verformung: etwas über die Kurzseite und nach oben. Der Weg über die kurze Zeite ist begrenzt, also nach oben. Die Pole sind anscheinend recht fest mit den Tütenzellen verbaut, also hat sich der dünnere Kunststoff drumherum angehoben - das sieht dann aus wie eingesunkene Pole. Eventuell war noch etwas Wärmeentwicklung mit dabei. Aber man kann ahnen, welche Kräfte wirken, und dass das Sicherheitsventil nicht ganz so optimal ausgelegt ist.

Das lose Kabel - ich mag es gar nicht sagen - war an der Lüsterklemme weggebrochen. Und die liegen zum schnellen Messen im sichtbaren Bereich. Der Tip mit dem Heißkleber ist gut - ich werde da also nach Fertigstellung eine großzügige Lage drüber geben.
Ansonsten: ja, sie sind gelötet. Das ist zwar nicht "State of the Art", aber dünne Käbelchen in dicken Ringschuhen erforderten dies quasi. Da ich alles zerlegen muß, werden die Kabel und Lötstellen noch ausführlich geprüft.

Die Ersatzzellen sind geordert, und dann noch gleich 2 Ersatzzellen für meinen Roller, die ich ja schon länger tauschen wollte. Nach etwas Überlegen werde ich wohl auf die AlCu-Scheiben verzichten, die kämen von einem anderen Lieferanten, und da ich eh alles auseinander bauen werde, wird alles gereinigt. Sollte dann wieder für 3 Jahre halten.

Die nächsten Tage werden also alle Zellen heraus geholt, die intakten neu sortiert, eine Zelle angefüttert, und dann so verbaut, dass ich die Ersatzzellen nur noch nachversenken muß nach Initialladung.

[Peter51]

Die Balancerleitungen sehen nach H05V-K aus. Für diesen Kabeltyp verwende ich auch Lüsterklemmen und Aderendhülsen mit vernünftiger Presszange. Dann kann die Schraube nicht die feinen Drähte beschädigen.

[STW]

Und weiter geht es. Am Sonntag die Zellen bestellt, am Montag klassische Überweisung, am Freitag trotz Feiertag die Anlieferung. Danke an Litrade (nein, ich bekomme keinen Preisnachlass für Werbung, aber wenn es gut läuft, muß es ja auch gesagt werden dürfen).

Dabei sind Papas Zellen, 2 neue Calbs, die meine beiden schlechten Calbs ersetzen sollen. Gut: die Zellpole sind ab Lieferung mit Abdeckungen versehen, es wäre schön, wenn sich Thundersky mal ein Beispiel daran nehmen würde.

Meine Calbs

Die vier Thunderskys habe ich zunächst gemessen, alle bei 3.29V. Also deutlich entfernt von voll, laut Herummunkeln sollen die mit einem Ladestand von ca. 60% ausgeliefert werden. Also müssen sie auf den Ladestand der eingebauten Zellen gebracht werden, d.h. voll.
Ich halte es für günstig, die Zellen für das Initialladen parallel zu schalten, plus an plus, minus an minus, so kann ich die ganze Sache bei entsprechender Voreinsstellung des Ladegerätes einfach unbeaufsichtigt laufen lassen.

Aufbau Einbalancierung

Wie man sieht, ist Vorsicht die Mutter der Porzellankiste. Lieber dreimal hinschauen, ob alles richtig gepolt ist, freie Pole beim Zusammenbau als auch später zumindest soweit isolieren, dass eine fallengelassene Nagelfeile oder der Kater keine versehentlichen Kurzschlüsse produzieren kann. Man kann es lächerlich finden, dass allein der Aufbau für Zellen mehr als 10 Minuten gedauert hat, aber auch zu 60% geladene Zellen können einen heftigen Stromfluß verursachen.

Das Laborladegerät wurde auf 3.6V Leerlaufspannung gestellt, die Stromstärke nach anschließen der Zellen habe ich auf 2A gesetzt.

Einstellung Laborlader

Wir benötigen pro Zelle voraussichtlich 20Ah, macht zusammen 80Ah, macht bei 2A Ladestrom rund 40 Stunden, der Spaß wird also von Freitag abend bis gut Sonntag vormittag laufen.

Zelle 12, die zum nachfüttern, ist bewußt nicht dabei. Die bekommt ihre Energie später separat, damit ich sehen kann, wieviel Ah gefehlt haben. Evtl. gibt es da ja noch eine Überraschung.

[STW]

Parallel geht es jetzt an den Roller. Zunächst mal eine Fotodoku, damit man im Vergeßlichkeitsfall nochmals nachschlagen kann, wie die Verkabelungen liefen.

Vor dem Ausbau

Vor dem Ausbau

Auch hier ist wieder Vorsicht angesagt. Armbanduhr, Ehering, alles was aus Metall ist, wird vorher abgelegt. Die grauen Silikondeckel, die die Zellverbinder abdecken und die ich nur für die erste Sichtkontrolle abgenommen habe, werden wieder aufgesteckt. Auf jede Zelle kommt ein Klebeschildchen mit der Zellennummer, um die Pflegefälle später wiederzufinden, an jedes Balancerkäbelchen eine Nummer, "0" für Gesamtminus, "1" für erste Zelle plus bis 15 für letzte Zelle "plus".
Beim der Demontage wird in eine Richtung gearbeitet, d.h. von Plus nach Minus (oder umgekehrt), nie so, wie die Zellen gerade vor einem liegen. Falls irgendwo etwas passiert, könnten sonst Querströme über die Balancerkabel oder weiß der Geier wo auftreten.
Sobald der Pol einer Zelle freigelegt ist, kommt sofort eine Isolierung drauf. Beim Lösen der Zellverbinderschrauben wird vorher überlegt, in welche Richtung der Zellverbinder mitdrehen möchte, wenn er denn könnte, und in welcher Richtung es am wenigsten gefährlich ist.
Auch hier mag es absurd erscheinen, dass allein das Lösen der Verkabelung und der Zellverbinder mehr als eine Stunde gedauert hat, aber vor knapp 2KWh habe ich einen gewissen Respekt.

Beim Ausbau fallen dann die Begleitumstände defekter Zellen direkt ins Auge:

Glasreinigergeruch

Es ist nicht gut zu erkennen, aber hier suppte noch flüssiges Elektrolyt an Zelle 14. Durchsichtig wie Wasser, im Geruch an Glasreiniger erinnernd.

Korrodierter Pol Zelle 11

Hier ist ein völlig korrodierter Zellpol zu sehen. Das Elektrolyt ist entweder eingetrocknet oder hat eine Verbindung mit dem Aluminium hergestellt.

Zellverbinder

Und so sehen dann die Zellverbinder von unten aus, einer von der suppenden Zelle zeigt deutliche Spuren. Da die Korrosion auch zwischen die Kupferbleche gekrochen ist, wird dieser Verbinder lieber gleich ersetzt, ich habe genügend Ersatz mitbestellt. Alle anderen werden mit 1000er Schleifpapier auf Vordermann gebracht.

Achja, wie vor drei Jahren gilt: die Tischdecke ist nicht, ich wiederhole: NICHT, Diskussionsgegenstand. Weder mit mir noch mit meiner Angetrauten.

[STW]

Jetzt noch mal ein Bild von Zelle 3 in der Seitenansicht:

Zelle 3 - Au Weia

Wir sehen einen schön geneigten Ventildeckel, der uns signalisieren möchte, welch üblen Kräfte hier im inneren der Zelle wirken. Irgendwann macht es dann mal peng.

Alle Zellen draußen

Und hier sind alle unsere kleinen Sorgenkinder einträchtig aufgebaut. Das Rausnehmen aus dem Roller ging leichter als befürchtet, die ekelige Arbeit kommt erst noch. Je dreimal 3 Zellen sind miteinander verspannt, die Verspannung muß gelöst werden und die defekten Zellen ersetzt werden.Diese Arbeit ist erfahrungsgemäß etwas schwieriger.

Ich werde wohl jetzt die Zellen schon mal neu zusammenstellen, und die neuen Zellen kommen später zum Schluß in den unverspannten Mittelteil hinein. Die unverspannten Zellen machen einen recht guten Eindruck, bei zweien meine ich eine ganz leichte Wölbung zu sehen, das kann aber auch herstellungsbedingt sein. Da sie meßtechnisch nicht unangenehm aufgefallen sind, macht mir das keine Sorge.

Zelle 12 wird nachgefüttert, und die hochohmig erscheinende Zelle wird nochmals überprüft. Sie ist äußerlich intakt und wird als Reservezelle erst einmal nicht entsorgt.

[Joehannes]

Ich bin mir nicht sicher, aber der Zustand für die Demontage der Zellen sollte halb/voll oder halb/leer sein.
Voll oder leer ist die schlechteste Position für das Quetschen in die Bänder. Ich hatte mal mit vollen Zellen
richtige Probs. Da gingen Stunden drauf. Ob warm oder kalt konnte ich noch nicht prüfen.

Die fehlenden Tragegriffe können mit Kabel und Ringkabelschuh ergänzt werden.
Vorsichtig mit den Edelstahlschrauben der Bänder. Schräg angesetzt fressen die sich in die Aluplatten und
zerstören das Gewinde.

Ansonsten gut gelingen und mit Kaffee und Kuchen die Tat beenden.

Große Schraubzwinge für die 3 Zellen und kleine Schraubzwinge für 2 Haltebänder.
Beim Demontieren auch mit der großen Schraubzwinge arbeiten. Haltebänder entfernen und Schraubzwinge
vorsichtig lösen. Hier erkennt man schon die Gewalt die dann nötig sein wird.

Noch ein Tipp am Rande....
Ersatzzelle bereit legen und sofort in den Verbund bringen. Plus und Minus beachten