LiFePO4 Akku von innen betrachtet

Ich habe eine defekte LiFePO4 Akku-Zelle mit 100Ah Kapazität bekommen und wollte schon immer einmal wissen, wie die Zellen der ersten Generation aufgebaut sind. Hier gibt es eine kleine Fotostory:

Fachgerechte Öffnung

Sehr massiver Aufbau mit Kupferkatode und Aluminiumanode

Die einzelnen Folienzellen werden durch die Metallklötze elektrisch parallel verbunden

 

Sicherheitshinweis: Don't do this at home kids!

Elektrente meets Tesla Model 3 direkt vor der Haustür

Seit wenigen Tage steht direkt vor meiner Haustür eines der allerersten Tesla Model 3 in Deutschland. Da es sich beim Model 3 derzeit um das vermutlich am höchsten entwickelte, nur so vor Kraft strotzende Elektrofahrzeug handelt schaut die Elektrente ein bisschen verliebt in seine Augen.

Die Antriebleistung des Model 3 Dual Motor Performance ist mit 340kW versus 20kW tatsächlich 17-fach größer im Vergleich zur Elektrente. Das verbaute Akkupaket im Model 3 Long Rang hat 75kWh Kapazität, währen die Elektrennte Nr. 1 mit 8 kWh auskommen muss.

Die Elektrente wurde im Jahr 2012 auf Elektroantrieb umgerüstet. Mal sehen, ob das Model 3 nach sieben Jahren Außeneinsatz immer noch so würdevoll wie die Elektrente aussieht.

Strombelastbarkeit von Ladekabeln in der Hausinstallation

Immer wieder kommt die Diskussion auf, ob eine Ladestation nicht die elektrische Hausinstallation überlasten würde, durch Erwärmung der Installationskabel. Damit vwrbunden sind Ängste vor schneller brüchig werdenen Leitungen. So gab es diese Diskussion auch am vergangen Wochenende, worauf ich beschlossen habe, einmal die Erwärmung eines NYM-J Kabels mit 3x1,5mm² bei unterschiedlichen Strömen mit einer Wärmebildkanmera zu untersuchen. Die Ergebnisse sind in den folgenden Bildern bei 8A, 13A und 16A dargestellt. Damit lassen sich einphasige Ladeleistungen von 1840W, 2990W und 3680W erreichen, was für eine Aufladung in der Nacht völlig ausreichend für die meisten Fahrprofile ist.

NYM-J 3x1,5mm² 8A nach zwei Stunden Betrieb

NYM-J 3x1,5mm² 13A nach zwei Stunden Betrieb

NYM-J 3x1,5mm² 16A nach zwei Stunden Betrieb

Selbst bei einer Belastung von 16A ist die Erwämung nur 43,7C. Die Umgebungstemperatur betrug bei den Messungen ca. 25°C. Das NYM-J 3x1,5mm² Kabel war in Luft verlegt, bei einer Unterputzverlegung tritt ein zusätzlicher Kühlungseffekt ein, da Putz ein besserer Wärmeleiter als Luft ist. Laut Herstellerangaben ist NYM-J bis 70°C Temperatur zugelassen, so dass niemand Angst haben muss vor vorzeigiger Alterung seiner Installationskabel.

Quelle: Lapp Kabel

Elektrente meets Sono Sion

Am vergangenen Montag war Sono Motors mit dem fahrbereiten Prototypen des mit Solarzellen bestückten Sion in Mainz und ich habe es mir nicht nehmen lassen eine Probefahrt zu machen. Das Auto hat eine sehr gute Beschleunigung für den 80kW starken Motor. Die Batterie soll 35kWh haben und es gibt ein 3phasiges bidirektionales Ladegerät, so dass z.B. andere Elektroautos mit Ladestrom versorgt werden können. Die Solarzellenladung der Batterie war noch nicht im Display integriert, die Ladung soll aber schon funktionieren. Insgesamt steckt viel BMW i3 im Sion, eventuell basiert sogar der gesamte Prototyp auf dem Chassis des i3, so dass von Sono Motors die Karosserie gebaut worden ist. Die Felgen und der Radstand deuten darauf hin.

Insgesamt ein extrem spannendes Projekt, das 2019 auf den Markt kommen soll und das zu einem günstigen Preis von 16.000€ zuzüglich Batterie.

  Hier noch ein Link zu Sono Motors:

https://sonomotors.com/de/

Akkuspannungen nach 5 Jahren und TÜV

Meine verwendeten CALB-LiFePO4 Zellen der ersten Generation von CALB (SE100AH) sind jetzt fünf Jahre alt. Zeit mal wieder die Zellspannungen zu messen. Die Messung fand nach vollständiger Ladung in der Elektrente mit meinen BMS statt und kurzzeitiger Belastung vin ca. 120sec. mit 16A.
Die Aussentemperatur lag bei ca. 12°C. Die Zellspannungen liegen nach wie vor sehr gut zusammen, die größte Abweichung zwischen zwei der 26 Zellen ist 4mV. Hier die Tabelle mit den Messergebnissen:

 

Im März hat die Elektrente zudem nach vier Jahren Betreib ihre 2. Hauptuntersuchung bestanden. Lediglich drei Achsmanschetten waren marode und mussten ausgewechselt werden.

Elektroentenreparatur

Normalerweise gehen Elektroautos nicht kaputt. Ich hatte dennoch einen Fall in meiner Werkstatt, ein elektrisch betriebener, roter 2CV mit DC-Motor und kompletter Safariausstattung. Laut Kunde war die Fehlerbeschreibung so: "Es geht nur noch das Licht, aber sie fährt nicht mehr." Das ließ mich hoffen etwas machen zu können, denn es scheint noch Saft im Akku zu sein. Ich habe dann die komplette Hütte vom Rahmen genommen, so dass die Technik, die scheinbar aus den 70er- oder den frühen 80er-Jahren stammt, freilag. Für bessere Zugänglichkeit der Kabelbäume habe ich auch noch die komplette Sitzgruppe, die vermutlich wegen der Safari-Ausstattung, aus einem für 2CV ungewöhnlichen Hartplastik hergestellt wurde, demontiert. Dann zeigten sich direkt mehrere Probleme und Auffälligkeiten auf einmal. Der Antriebsstrang befindet sich, völlig ungewöhnlich für 2CV, hinten. Eine elektrische Ente mit Heckantrieb! Der Motor mit dem daran montiertem Getriebe war aus der Halterung gebrochen und somit die komplette Hinterachse beweglich gegenüber dem Rahmen. Das kann so nicht bleiben. Aber es sollte noch schlimmer kommen, ein Zahnrad des Getriebes hat Karies, nein was sag ich, es fehlt ein kompletter Zahn. Auch war durch Dreck und Korrosion das Getriebe festgefressen. Durch ein Bad in Öl konnte das Getriebe wieder gangbar gemacht werden, der fehlende Zahn hingegen könnte nur durch Tausch des ganzen Zahnrades repariert werden. Als nächstes habe ich die Wicklung des Motors nachgemessen und die Werte waren, auch in Hinblick auf das Alter des Fahrzeugs und die vermutlich vielen Fahrten in aller Welt, in Ordnung. Die Batterien bei dieser Elektroente sind überraschenderweise extern angeordnet, so als müssten sie auf einem Anhänger hinter dem Fahrzeug hergezogen werden. Es handelt sich um Rundzellen vom Typ D und davon sind zwei Stück  in Serienschaltung verbaut. Eine Überprüfung der Spannung (1,5V pro Zelle) ergab, dass alles in Ordnung ist. Also nur Mut, Fahrzeug aufbocken und mal gasgeben, siehe da der Motor dreht, wenn auch die Betriebsgeräusche aufgrund des fehlenden Zahns unschön sind! Ich habe dann mithilfe von Spezialkunststoffbändern den Antriebsstrang wieder am Rahmen fixiert, die Sitzgruppe montiert, die Hütte aufgesetzt und eine Probefahrt gemacht, die abgesehen von leichten Problemen mit der Lenkung, zufriedenstellend verlief. Alles weiter möchte ich in den folgenden Bildern und dem Video der Probefahrt zeigen:

Anlieferzustand

Hütte abgehoben, Sitzgruppe ausgebaut, Antriebstrang hinten!!

Zahnlücke am Achszahnrad und DC-Maschine

Fixierung des Antriebsstrangs mit Spezialkunststoffbändern, an den DC-Kabeln

fällt auf, dass die Aderfarbe entgegen der Norm nicht Orange ist, sondern rot und grün!

Extern angeordneter Batteriepack mit Zellen vom Typ D in der 2S Konfiguration

Erste Testfahrt mit schrecklichem Ende

Hybrider Alltag – die Elektrente fährt mit Sonnenstrom

Ich arbeite als Ingenieur der Elektrotechnik in einem 14km von meinem Wohnort entfernten Unternehmen, das Hochleistungsdiodenlaser herstellt. Bisher fahre ich so oft wie möglich emissionslos mit meiner selbst umgerüsteten Elektroente zu meinem Arbeitsplatz. 

Jeden Tag werden unzählige kleine und große Probleme in dem Unternehmen gelöst, die Aufgabe, Elektroautos der Mitarbeiter im Betrieb zu laden, also tagsüber wenn reichlich Sonnenstrom zur Verfügung steht, konnte aber noch nicht umgesetzt werden. Insbesondere steuerrechtliche und kaufmännische Sorgen verhindern bisher die Installation von Ladestationen für Mitarbeiter.

Durch meine Mitarbeit in der Rabenkopf Bürgerenergie Genossenschaft bin ich inspiriert worden, mir eine eigene Photovoltaikanlage zu installieren. Neben der Teilversorgung meines Haushaltes soll mit der Anlage natürlich die Elektrente aufgeladen werden. Seit Mai 2016 ist die 6,76kWp starke Photovoltaikanlage in Betrieb. Wie weithin bekannt scheint die Sonne aber tagsüber, wenn ich meine Zeit mit Problemlösungen an Hochleistungsdiodenlasern verbringe.

Da ich die Elektrente dann nur über Nacht laden kann und ich gerne mit Sonnenstrom fahren möchte bin ich zu meiner persönlichen Hybridlösung gekommen, die im Sommerhalbjahr gut funktioniert.

Ich fahre täglich wechselnd mit der Elektrente und dem Elektrofahrad zu meinem Arbeitsplatz. An den Fahrradtagen wird die Elektrente morgens an die Ladesteckdose angeschlossen und sobald genug Sonnenenergie zur Verfügung  steht startet automatisch die Ladung. Die Ladung erfolgt mit 1,5kW, so dass auch an sonnenschwächeren Tagen eine vollsolare Aufladung über einen längeren Zeitraum passiert. Da für die tägliche Strecke von 28km weniger als 5kWh benötigt werden ist die Ladung dennoch in unter 4 Stunden beendet. Das Elektrofahrrad benötigt übrigens nur 0,2kWh für die Strecke und damit nur 1/25 eines Elektroautos!

Ein selbstgebackener Kuchen schmeckt zweifelsohne besser als der vom Discounter und ein Stück weit ist es beim Autofahren mit eigenem Sonnenstrom auch so, es fühlt sich einfach gut an.

Im folgenden Bild ist die solar geladene Energie schön als blaues Rechteck zu erkennnen: