Peugeot 106 - LiFePo Umbau

[alex9170]

Hi Leute,

Habe bereits in anderen Beiträgen meinen Peugeot 106 Umbau erwähnt. Bin zwar noch mittendrin, aber möchte euch jetzt schon zeigen wie der Stand des Umbaus ist. Warum ich was wie gemacht habe und welche Komponenten ich gewählt habe ist für euch sicher interessant.

Akkus:
Verbaut hab ich 46 Stück EVE 230Ah Zellen. Also Brutto rund 34kWh Kapazität. Es ginge auch mehr rein, wie Blacky bei seinem AX zeigt. Bei den nächst größeren Zellen konnte ich aber keine Anordnung in den Akkuboxen finden, welche mir 1.) eine nennenswert höhere Akkuspannung erlaubt (Anzahl der Zellen) und 2.) eine gute Verpressung der Zellen ermöglicht, welche natürlich auch Platz benötigt.

Auf isolierplatten oder Folien zwischen den Zellen hab ich verzichtet, dafür hab ich jede einzelne Zelle komplett mit Polyimid Klebeband umhüllt. Auch am Boden und um die oberen Kanten.

Mehrere Zellen hab ich dann zu Blöcken mit zugeschnittenen 9mm Multiplexplatten and den Enden zusammengefasst. Mit großen Schraubzwingen verpresst und mit Glasfaserband umwickelt. Vorne 4x4er Blöcke und hinten 2x13er und 2x2er Blöcke. In den Kästen hab ich die 4er und 13er Blöcke nochmal oben mit Glasfaserband umwickelt.
Es gibt Berichte, wo durch die höhere Akkuspannung es zu einem Ruckeln kommen kann bei ~30km/h. Sollte das wirklich der Fall sein, kann ich im Notfall noch einen oder beide 2er Blöcke entfernen, ohne die restliche Verpressung zu öffnen.

BMS:
Ich verwende das EMUS BMS. Mich hat die Flexibilität der verschiedenen Akkukonstellationen überzeugt, welche das System ermöglicht. Die Haupteinheit kommt in den kleinen Akkukasten im Motorraum rein. Da kommt auch der Stromsensor rein. Sonst bleibt die Kiste leer. Eventuell rüste ich mal einen CAN Charger nach. Der würde dann auch da reinkommen.
Beide großen Akkukästen bekommen einen zusätzlichen Stecker, welcher den CAN bus sowie die 12V Versorgung für das BMS bereitstellt. Dafür habe ich 8 polige Deutsch DT automotive connectors verbaut. Vier Kontakte sind erstmal unbenutzt, die Leitungen dafür aber trotzdem eingepinnt. Sollte ich einen Lüfter o.ä nachrüsten wollen geht das ohne großen Aufwand.
Alle Signale zur Steuerung des Laders bzw des Calculateurs (Ladeklappensignal, Türkontakt, 230V Presence, + zusätzlich Tachosignal) hab ich direkt im Stecker des Calculateurs abgezweigt. Für das 230V presence Signal hab ich einen zusätzlichen open drain Ausgang hergestellt und in einem unbenutzten pin des calculateur eingepinnt. Der passende Cimpkontakt ist der Junior power timer (J-P-T) 927779-3. Für diese Leitungen sowie auch für die Versorgung der BMS Haupteinheit hab ich 12-polige Deutsch connectors verwendet.
Alles weitere zum BMS (Zellmodule) kommt in einem folgenden Beitrag.

Vakuumpumpe:
Wie bei vielen war bei mir natürlich auch der Vakuumschalter defekt und die Pumpe lief dauernd. Originalersatzteil von Pierburg ist nicht aufzutreiben. Hab dann als Ersatz einen MA-TER Vakuumschalter XV600 eingebaut (Schaltschwelle einstellbar -0,15 bis -1Bar. Den passenden Adapter hab ich 3D gedruckt. Zusätzlich hab einen kleinen Vakuumtank an der Stelle der Wasseranschlüsse eingebaut. Dafür hab ich mich im Mercedes Regal bedient. Teilenummer A1238001219. Die Pumpe läuft nach dem Starten ein paar Sekunden und läuft erst nach mehrmaligem Bremsen wieder an!
Im Bild fehlt noch die Verkabelung der Pumpe.
Hatte auch die Idee die Pumpe auszutauschen gegen was Modernes. Hier liegen hab ich ein Pumpe aus einem Audi. Die ist merklich leiser, zieht aber deutlich mehr Strom und braucht zusätzlich noch ein Rückschlagventil. Hab mich dann doch entschieden die originale Pumpe zu belassen.


Weitere Schritte:
Ich denke diese Woche kann ich den vorderen Akkukasten vervollständigen und das BMS in Betrieb nehmen und mal prüfen ob der CAN bus funktioniert und die Zellkommunikation läuft. Ich werde weiterberichten!

mfg Alex

 

[L.S.]

Hi Alex,

coole Autonummer!

Wir haben zwar zu dem Thema bereits geschrieben und ich kenne deine Entscheidung, aber für spätere Mitleser möchte ich es hier nochmals erwähnen: Wer LiFePo4-Zellen auch nur annähernd in der Nähe des Gefrierpunkts betreiben (also auch laden) will, also bestenfalls bereits ab ca. 10°C abwärts, sollte unbedingt lieber gleich eine Akkuheizung mit einbauen. Ansonsten muss man die Akkukästen sehr bald wieder abnehmen und alles rausreißen. Entweder um nachträglich eine Akkuheizung einzubauen (falls das BMS richtig konfiguriert ist und die Ladung rechtzeitig so oft verhindert dass es nervig wird) oder weil die Akkuzellen bereits nach (relativ) kurzer Zeit kaputtgehen bzw. hohen Kapazitätsverlust erleiden (falls das BMS die Grenzen zu stark ausreizt oder gar nicht in die Ladung eingreifen kann).
Ich habe genau so einen Fall gehabt, wo ein vorangegangener Profi der Meinung war "die Akkuheizung braucht's nicht", was schlussendlich ein paar Jahre später in 43 LiFePo4-Briefbeschwerern geendet hat.
Wenn man ein Auto auslegt sollte man mMn nicht darauf bauen, dass es das ganze Leben lang nur von einer Person gefahren wird die sich sehr gut auskennt und permanent mitdenkt und dafür auf wichtige (Sicherheits-)Einrichtungen verzichten.
Das soll keine Eigenwerbung sein, ich verdiene damit nichts, aber ich habe vor kurzem eine Sammelbestellung von maßgeschneiderten Heizmatten organisiert, hier der Thread für weitere Infos:
Thread 'Sammelbestellung Akku-Heizfolie PSA Original-Akkukästen Saxo, AX, P106'

Mehrere Zellen hab ich dann zu Blöcken mit zugeschnittenen 9mm Multiplexplatten and den Enden zusammengefasst. Mit großen Schraubzwingen verpresst und mit Glasfaserband umwickelt

Bist Du sicher, dass das Glasfaserband auch über Jahre hinweg die volle Verpressung beibehalten wird? Da hätte ich so meine Bedenken. Auch die XPS-Platten tragen zwar bei Flächenbelastung viel Kraft, aber wenn man sie direkt zum Verpressen verwendet wird das ziemlich sicher "Mulden" erzeugen, weil die Zellen sehr lokal zur Mitte hin anschwellen. Wenn man mit dem Daumen ins XPS drückt vleibt da ja auch ein Abdruck.
Ich entwickle derzeit für die PSA-Kästen eine ordentliche Verpressung aus Stahl mit Gewindestangen, sodass man mit Drehmomentschlüssel die richtige Verpressung einstellen kann. Diese wird dann auch halten, wenn zwischenzeitlich während dem Laden extrem hohe molekulare Kräfte wirken weil sie sich später wieder mit zusammenzieht, also nicht "ausleiert". Für 44 x 314Ah-Zellen, das wird eng aber ich bin zuversichtlich...

oben mit Glasfaserband umwickelt.
Es gibt Berichte, wo durch die höhere Akkuspannung es zu einem Ruckeln kommen kann bei ~30km/h. Sollte das wirklich der Fall sein, kann ich im Notfall noch einen oder beide 2er Blöcke entfernen, ohne die restliche Verpressung zu öffnen.

Könnte das vom Antriebsstrom-Zerhacker (aka Steller) kommen? Oder von der Reku? Bin auf deine Erfahrungen gespannt. Falls es tatsächlich ruckelt könnte das auch einfach an den Motorkohlen liegen, die als erstes prüfen/tauschen.
Meinst Du die "kleine" Sagem-Box von Saxo/106 schafft 167,5V? Oder welche Ladeendspannung strebst Du an? Ich denke wenn noch ein externer Schnellader für unterwegs vorhanden ist, würde 163V auch reichen.

Ich freue mich mehr von Dir zu lesen, halte uns auf dem Laufenden, bis bald!
Liebe Grüße, Leon

 

[alex9170]

Servus Leon,

Ja eine Heizung (und noch eher eine Kühlung) hatte ich in Erwägung gezogen. Das Auto wird aber nie im Winter bewegt werden. Es wird ein reines Frühjahr-Herbst Fahrzeug bleiben. Hier in AT wird ordentlich gesalzen im Winter. Das will ich dem beinahe Oldtimer ersparen. Das BMS kann ich dann (hoffe ich zumindest, habs noch nicht gecheckt) so konfigurieren, dass er zb unter 10°C einfach nicht ladet, und zb unter 5°C nicht startet. Das starten kann ich über ein Relais im Türkontaktschalter blockieren.

Ne sicher bin ich mir nicht, dass es über alle Jahre die volle Verpressung beibehält. Aber die Akkus sind (wie im Bild zu sehen) dreifach umwickelt und das doppellagig. Also man kann die 13er Blöcke komplett anheben, ohne dass sich da irgendwas tut. Das ist schon sehr stark das Band. Und hab auch iwo in einem youtube video gesehen, dass diese Zellen auch professionell mit solchen Bändern montiert werden. Wenn ich das wieder finde poste ich es.
Und zur Verpressung der Zellen untereinander verwende ich NICHT die XPS Platten. Die sind dafür natürlich zu weich. Sondern 9mm Multiplexplatten. Das sind Holzplatten. Die XPS Platten nehme ich nur um die Blöcke formschlüssig in die Akkukästen zu zwängen.
Bin jedenfalls schon gespannt wie du 44 Stück 314er Blöcke in die originalen Kästen zwängst. Das ist schon ohne Gewindestangen fast unmöglich .

Ja die Sagembox hält das schon aus. Die kann bis 180V. Bin auch schon mit NiCd bei 90% Akku einige km abwärts gefahren. Der rekupiert da bis knapp 180V. Ging problemlos.
Werde die Lifepo auch nicht bis an die 3.65V hochladen. Strebe eher so 3.45-3.5V an. Also ca 160V bei Ladeschluss und ca 148V nominell.
Das mit der Rekuperation ist aber trotzdem noch ein Thema. Wenn ich mit knapp vollem Akku direkt losrekupiere würden die Zellspannungen wahrscheinlich die 3.65V überschreiten und das BMS würde das Auto abschalten.

mfg Alex

NACHTRAG:
Womöglich noch besser als das Glasfaserband sind evtl diese Kunststoff Packbänder, welche verwendet werden um große Güter auf Paletten zu verpacken. Dafür gibt es eigene Werkzeuge welche das Band zuziehen und verschweißen.

 

[alex9170]

Update:

Der vordere Akkukasten ist (bis auf Temperatursensoren) fertig. Ein Testlauf mit der BMS Haupteinheit lief auch erfolgreich. Zellkommunikation mit allen 16 Zellmodulen funktionierte prompt.

Da die Zellen diese Doppelverschraubung haben, passen die Zellmodule nicht direkt da drauf. Habe mit dafür passgenaue PCBs designed und darauf die Zellmodule verlötet.

Der Wasserkühler wird ja mit Bügeln und Gummipuffern am vorderen Akkukasten befestigt. Die Kunststofflaschen am Akkukasten waren natürlich abgebrochen, da schonmal jemand den Akkukasten ausgebaut hat ohne die Kühlerbefestigung zu lösen. Glücklicherweise gibt es am Schlossträger zwei ungenutzte M6 Verschraubungen, welche perfekt für eine Kühlerbefestigung passen. Hab zwei Laschen ausgedruckt und den Kühler da verschraubt. Jetzt erspar ich mir das Gefummel mit der Originalbefestigung.

mfg Alex

 

[Blacky-AX]

Hallo Alex,
bei meinem Citroen AX electrique ist der vordere Akkukasten separat, d. h. er ist nicht mit dem Kühler verschraubt. Dann wird das wohl am PUG 106 anders gelöst worden sein, da der AX ja zuerst "kreiert" wurde.

Ich habe da BMS-System von Boostech geholt mit den Universal Platinen, da musste nix extra angepasst werden.
Gruß
Uwe

 

[alex9170]

Meine Zellen haben ja die 2x M6 Verschraubung. Die boostech Universal Platinen hätten da auch nicht gepasst.

mfg Alex

 

[alex9170]

So Leute,

Ich war mal wieder fleißig die letzten Tage. Donnerstag/Freitag hab ich die hintere Box fertig gestellt. Das ist schon eine ziemliche Fudelei die Verdrahtung...
Die Akkuboxen zuerst mal provisorisch positioniert und Datenkabel angeschlossen, um zu schauen ob alle Zellmodule erkannt werden bevor ich die Boxen komplett montiere. Und natürlich hatte ich das Problem, dass der CAN Bus überhaupt nicht mehr funktionierte zur Kommunikation der Cell Group Modules. Und natürlich hatte ich CAN-H und CAN-L vertauscht .

Heute dann die Akkuboxen final montiert und mal langsam die Systeme hochgefahren. Soweit hat alles auf Anhieb funktioniert. Laden funktioniert, Fahren funktioniert (zumindest noch angehoben).
Die checkelec Parameter hab ich auch mal grob eingestellt, wie Ladeschwelle, Kapazität, Akku-Tempco, Spannung für Leistungsreduktion etc... BMS Parameter ebenfalls grob eingestellt. Anpassungen sind definitiv nach den ersten Fahrten/Ladungen noch zu erwarten.

Die nächsten Tage gehe ich noch ein paar mechanische Themen an wie Traggelenke/Querlenkerlagerung, Bremsen etc ...

mfg Alex

 

[alex9170]

Guten Abend Leute,

Heute erste Probefahrt gemacht. Das Ding fährt richtig richtig gut. Kein Vergleich zu vorher. Also ich kann es nur empfehlen mit der Spannung rauf zu gehen!
Auch Befürchtungen wie das Ruckeln um die 30km/h und eine schlechte Rekuperation haben sich komplett aufgelöst. Er zieht komplett sauber durch und rekupiert wie gewohnt.

Was jetzt noch ansteht sind weitere Parameteroptimierungen, schauen ob der Ladeschluss 100% funktioniert, etc. Die Bremsen funktionieren nur ganz schlecht. Keine Ahnung obs am Unterdruck liegt oder ob noch was defekt ist.

mfg Alex

 

[alex9170]

Hi Leute,

Das Auto ist bereits seit Anfang Oktober im Winterschlaf und möchte euch ein kleines update geben.
Bin seit Umbau bereits rund 2.500km gefahren. Macht Spaß!

- Den kleinen Unterdrucktank für die Bremsanlage habe ich direkt am Anfang wieder entfernt. Hat eher geschadet, da er nur in der kleinen Messleitung eingeschleft war. Ohne Tank pumpt sie nach jeder Bremsung ca 1-2 Sekunden nach und gut.

- BMS: Bin mit dem Display nicht ganz zufrieden. Es gibt zwei Einstellungen, Vehicle und Energy Storage. Würde aber gerne die Infos beider Modi angezeigt bekommen. Und es verliert dauernd seine Einstellungen (was nicht normal sein kann). Sonst funktioniert das BMS gut.

- Die Steuerung des Laders möcht ich noch soweit modifizieren, dass das BMS den Lader direkt über PWM steuern kann.

- Schnellader auf Basis 3x Eltek Flatpack2 HE wird gerade gebaut.

- Reichweite hab ich noch nicht ausgelotet. Aber das meiste mit einer Ladung war ca 200km. Das meiste am Stück war rund 165km. Der Akku hatte aber jeweils noch Ladung.

- Hatte anfangs Sorgen bezüglich Akkutemps. Aber auch nach 165km, inkl 10km starker Steigung bei 130-140A war kaum eine Temperaturerhöhung messbar.

- Standheizung geht immer noch nicht

 

[Reiner106]

Wow, tolles Projekt !!!!!

Ich schleiche auch schon ewig drum herum meinen 106er mal mit neuen Akkus aufzurüsten. Hab aufgrund Deiner Schilderungen mir mal das EMUS BMS kurz angeschaut - finde aber spontan nur 23727 Einzelteile... Darf ich fragen, was Du GROB für das BMS bezahlt hast (nur eine Hausnummer) ? Könnte man mit dem EMUS auch LiIonen Zellen ansteuern (könnte evtl.günstig welche bekommen, die ich zunächst nutze und später dann auf LiFep4 aufrüste... ja, der Aufwand... ich weisss..))..

 

[L.S.]

LiFePo wird immer günstiger. Ich habe vor einiger Zeit direkt aus Fernost 44 Stk. 314Ah Zellen für unter 1400€ (bis zur Haustür) bekommen. Wichtig ist eher, dass der Rest des Umbaus auch ordentlich ausgeführt ist (Richtige Konfiguration des BMS, Verpressung, Akkuheizung, etc.). Das ist dann auch nicht umsonst.
Da lohnt sich der Aufwand, den Umbau im Nachhinein von Li-Ion (vermutl. Pouch-Zellen oder 18650?) auf ordentlich verpresste LiFePos umzurüsten wirklich immer weniger. Besonders weil man die Zellmodule des BMS ja direkt passend für die jeweiligen Zellen kauft. Die kosten auch nicht wenig...

mir mal das EMUS BMS kurz angeschaut - finde aber spontan nur 23727 Einzelteile...

Das ist ja das gute an dieser Art von BMS (vergleichbar auch z.B. Boostech). Man kann sie an eine beliebige Anzahl von Zellen anpassen, indem man einfach entsprechende Komponenten zusammenstellt. Bei beispielsweise 44 Zellen in Saxo/P106 wäre das:

• 1x BMS-Display für Steuerung und Überwachung
• mind. 1 Stromsensor, entweder als Shunt oder Hall-Sensor (Hall-Sensor ist einfacher nachzurüsten)
• 1x BMS-Control-Unit, das "Gehirn"
• 3x CAN-Group-Module zur Verzweigung zu den einzelnen Zellen (je angefangene 16 Zellen eines nötig)
• 44x Zell-Modul, auf jeder Zelle montiert (bzw. auf jedem Reihenglied, wenn Zellen parallel verschaltet sind
• ggf. externer Temperatursensor, der woanders als auf den Zellplatinen platziert wird (mMn empfehlenswert, damit die passiven Balancing-Heizwiderstände die Temperaurmessung nicht verfälschen, hatte schlechte Erfahrungen mit reiner Temp.messung direkt auf der Platine)
• ggf. Konnektivitäts-Add-Ons (Bluetooth, Wlan, UMTS, GPS, USB usw.), falls gewünscht

Diese BMS können softwareseitig eigentlich immer für alle möglichen Zellspannungen (LiFePo, Li-Ion, LTO, etc.) konfiguriert werden.

 

[Reiner106]

Vielen Dank für die ausführliche Auflistung. Auf welche Summe beim BMS bist Du grob gekommen (so gaaanz grob..) ?

 

[alex9170]

Hi Reiner,

L.S. hat eigentlich schon alles erklärt. Muss nur eins korrigieren: die CAN Cell Group Module können bis zu 100 Zellen ansprechen. Also reicht ein Cell Group module pro Akkubox aus. In meinem Fall hab ich ja nur Zellen vorne unten und hinten. Also brauchte ich zwei Cell Group modules.

Das BMS inkl. Display hat mich rund 1700€ gekostet.

mfg Alex

 

[Reiner106]

Super Infos, danke !!! Dann muss ich mich mal durch die Komponenten wühlen

 

[alex9170]

Noch was zum EMUS BMS: Was ich als Schwäche sehe ist die single wire Kommunikation zwischen den cell modules. Laut deren Empfehlungen sollen die Leitungen zwischen den Cell modules 10cm nicht überschreiten. Und wenn man es doch tut soll man die Leitungen so weit wie möglich von den Hauptstromleitungen entfernt montieren und zusätzlich geschirmte Leitungen verwenden. Was ich dann auch gemacht habe. Je nach Größe und Anordnung der Zellen (so wie bei mir) kann man die 10cm eigentlich kaum einhalten. Die längste Leitung bei mir ist etwa 22cm. Eventuell ist das auch der Grund warum ich manchmal Kommunikationsabbrüche sehe bei großen Stromänderungen. Da die Kommunikation aber sofort wieder hergestellt wird gibts keine Ausfälle.

mfg Alex

 

[L.S.]

Das Boostech-BMS hat im Vergleich zum Emus eine Flachbandleitung die quasi beliebig gestückelt und parallelgeschaltet werden kann und braucht gar keine separaten Cell Group Module oder Control Unit. Die Flachbandleitung wird an die Zellmodule und von dort aus direkt ans Display angeschlossen, in dem sich auch die BMS-Logik befindet. Für die Ansteuerung der Ladung wird ein separates Relais-Modul irgendwo in die Flachbandleitung mit eingeschliffen, genau wie der Stromsensor. Von EM-Störungen in die Flachbandleitung habe ich bisher nichts mitbekommen.

Der Nachteil am Boostech: Man kann mWn keine externen Temperatursensoren mit eingliedern, dafür gibt es keine Anschlussmöglichkeit.

 

[Martin Heinrich]

Und ich kann zum boostech nur sagen es läuft und läuft:




Leitungen kommen einfach unter den Batterietrogdeckeln raus, auch direkt neben den dicken Kabeln.
Geht wild durchs ganze Auto ohne irgendwo abgefangen, geschützt oder gar geschirmt zu sein....
Keine Ausfälle, keine Abbrüche (noch;-)