Umbau von Blei- auf LiFePO4-Zellen bei einem eWorker von Aixam

[Smilie]

Aktuell starte ich ein neue Umbauprojekt. Ein Aixam eWorker soll von Blei auf LiFePo4-Zellen umgebaut werden. Dabei ist jede Hilfe und jede Information herzlich willkommen. Eventuell hat ja schon jemand in diesem Forum so einen Umbau durchgeführt. Vor 8 Jahren habe ich bereit einen Mega Multitruck von Blei auf LiFePo4-Zellen umgebaut. Ausgangssituation des eWorkers:
Fahrzeug zugelassen als L7e,
Blei-Batterien: 36 x 2 V = 72 V, Kapazität unbekannt ( 120 – 160 – 240 AH),
Motor: 10 KW Asynchron,
Ziel: 24 LiFePO₄-Zellen (72 V / 230 Ah), also 17.664 kWh, mit BMS 24S, On-board Ladegerät mit 87,6 Volt Ladeschlussspannung und ca. 30A.
Fragen:
Kann das onboard-Ladegerät auch für LiFePO4-Zellen verwendet werden und wie bekomme ich die Ladesschlussspannung auf das gewünschte Niveau?
Wie kann ich die Tröge optimal mit prismatischen Zellen auffüllen?
Welche Signale müssen angepasst werden, wenn ein neues LeFePO4-Ladegerät eingesetzt wird?

Ich freue mich schon auf eure Kommentare!

LG Hans

Weniger anzeigen

 

[mia25]

Onboard-Ladegerät: Weiterverwendung für LiFePO₄ möglich?
Das hängt vom Ladegerätetyp ab. Generell:
Mögliche Voraussetzungen:
Konstantstrom-/Konstantspannungs-Ladeprofil (CCCV)
Einstellbare Ladeschlussspannung
Kein Balancer integriert (den übernimmt das BMS)

 

[matzetronics]

Wie kann ich die Tröge optimal mit prismatischen Zellen auffüllen?

Im Kewet war es so, das 4 prismatische LFP Zellen (314Ah EVE) genau die Grösse eines alten 100Ah Bleiblocks hatten, Ich hatte einen Akkuplan der Tröge in Photoshop gemalt, bei dem ein Pixel genau einem Millimeter entspricht und dann Akkubildchen hin - und hergeschoben, um zu sehen, wie es am besten passt.

 

[Smilie]

Das Ladegerät ist das Originale von IES, mit 72 Volt und 21 A, sh. Foto. Es waren Blei-Traktionsbatterie – 36 Elemente à 2V in Serie mit 8.6 kWh und zentraler Wasserbefüllung (das kann raus).
Ziel ist es erst CC dann CV und danach abschalten. Weiss jemand, ob der Onboardlader das macht. Leider kann ich nicht testen, da keine Batterien mehr vorhanden sind. Ein aktiver Balancer wird auf jeden Fall integriert.
Danke für den Tip mit dem Millimeterpapier - sehr gut!

 

[matzetronics]

Weiss jemand, ob der Onboardlader das macht.

Du solltest das mit der genauen Bezeichnung des Ladegerätes ergoogeln. Auf dem Foto ist da nichts zu erkennen.

 

[Smilie]

Besten Dank! Lt. KI hat das Ladegerät eine klassische IUoU-Ladekurve für Open Lead Acid or Maintenance Free.

1. I-Phase (Bulk / Konstantstrom) Das Ladegerät liefert den maximalen Strom (hier bis 21 A) bis zur Sollladespannung.​

2. U-Phase (Absorptionsphase / Konstantspannung) Spannung konstant bei typ. ~2,40 – 2,45 V/Zelle​

• Für 36 Zellen ergibt das etwa 86,4 – 88,2 V
• Strom fällt progressiv ab, bis ein Schwellwert (meist 2–3 A oder ca. C/50) erreicht ist.

3. Erhaltungsladung (Float / Uo)​

• Spannung sinkt auf ~2,25 – 2,30 V/Zelle
• Für 36 Zellen also etwa 81 – 82,8 V
• Diese Phase kompensiert Selbstentladung und hält den Akku voll

Diese Float-Phase müsste bei Verwendung des vorhandenen Ladegeräts weggeschalten werden. Hat hierfür jemand einen Schaltungsvorschlag?

 

[L.S.]

Diese IUoU-Ladekurve passt an sich auch für LiFePo.
Bei 24 Zellen in Reihe würde das (fast) genau passen!

Die Float-Phase muss überhaupt nicht weggschalten werden. Ist sogar besser für die LiFePo-Zellen falls man mal länger das Ausstecken vergisst. Man müsste nur herausfinden, welchen Trigger das Ladegerät verwendet um auf Float umzuschalten, denn die LiFePo-Zellen brauchen nach Erreichen der Ladeendspannung noch eine Weile Absorptionsphase (I wird langsam weniger während U konstant bleibt) bevor sie wirklich zu 100.00% voll sind. Wenn der Lader also sofort bei Erreichen von Uend abschaltet, könnten dir noch 0,5% (oder so ähnlich) fehlen...

Mehr Bauchschmerzen würde mir die vorherige Ladeendspannung bereiten. 87,6V wären bei 24S die ABSOLUTE GRENZE (3,65V je Zelle). Besser wäre aber eine niedrigere Ladeendspannung, z.B. 84V (3,50V/Zelle) oder 85,2V (3,55V/Zelle). Da würdendie Zellen in der Absorptions-Phase auch 100% vollgeladen, allerdings langsamer und schonender als mit 3,65V/Zelle. Die Absorptions-Phase dauert dann aber länger und ohne diese würde dir dann auch ein kleines Bisschen mehr Kapazität fehlen.
86,4V würde also noch in Ordnung gehen, aber nur wenn Du sicher verhindern kannst, dass die Spannung höher geht. 88,2V ist definitiv zu viel!!

Das Ladegerät ist frei programmierbar mit der Software ProVista, die man jedoch anscheinend nicht so einfach bekommt.
Ist zwar auf Französich aber sehr aufschlussreich: https://www.aixam-mega-sav.com/Data/Gamme/doc/Manuel de formation FR.pdf

Ein sehr ähnliches Ladegerät (gleiche Software nötig) ist im Renault Twizy verbaut, daher könnte dir zur Not ein "Freund der zufällig im Renault-Autohaus arbeitet" vermutlich helfen.

 

[matzetronics]

Diese Float-Phase müsste bei Verwendung des vorhandenen Ladegeräts weggeschalten werden. Hat hierfür jemand einen Schaltungsvorschlag?

Nur, wenn das Ladegerät die Float Phase über eine LED oder so anzeigt oder auf einem Portbeinchen signalisiert. Das könnte man auswerten und damit eine Abschaltung ansteuern. Gleichzeitig hätte man so eine 'Akku voll' Anzeige. Aber zuerst musst du mal herausfinden, ob das Dings tatsächlich bis zu 88,2V raushaut.

2. U-Phase (Absorptionsphase / Konstantspannung) Spannung konstant bei typ. ~2,40 – 2,45 V/Zelle

Das ist ja ziemlich wischi-waschi. 2,4V pro Zelle wären ja ok, (entspricht dann 3,6V per LFP Block) aber 2,45V sind zu viel, wie L.S. ja schon schreibt.
Meinen ATIB Lader im Kewet habe ich auf 2,37V pro Pb-Zelle programmiert und erreiche damit 3,55V pro LFP Zelle, was für meine Zwecke ausreicht. Als Ladekurve habe ich eine ohne Float eingestellt.
Leider kann ich mit der ProVista Software nicht dienen, der ATIB lässt sich mit den Tastern am Apparat proggen.

 

[Smilie]

Servus midnand, in den letzten Tagen ist viel passiert. Aber zunächst vielen Dank für obige Infos zum Lader.
Nach Recherche hat KI herausgefunden, dass es 4 typische Ladekurven gibt, die man mit dem internen Rasterschalter von 0 - 3 einstellen kann - s.u. Am Lader ist die Kurve 2 eingestellt, die ja nicht zu den früher verbauten nassen 36 2-Volt Bleizellen passt. Also gehe ich davon aus, dass etwas customized wurde.
1. Schritt: Software und Schnittstellenkabel für den Elips Lader!
Ist jemand da draußen, der bereit ist mir hierbei zu helfen bzw. auszuhelfen?

In der Zwischenzeit habe ich den mittleren Trog ausgebaut, den Zwischensteg herausgetrennt und den total verrosteten vorderen Bereich mit Rostumwandler behandelt und den Boden mit einer zusätzlichen Aluminiumabdeckplatte stabilisiert, sodass die Belastung mit den Zellen kein Problem darstellt. Fotos anbei.

Ausserdem hat es die Entscheidung gegeben, dass 24 Stück, 230Ah, EVE-LiFePO4 Zellen 24S incl. einem Daly 100 BMS 250A mit BT, WiFi und einem 4,3"-Screen eingebaut wird.
2. Schritt: die Zellen sind beim Konditionieren, also einmal aufladen und entladen um den Kapazität der einzelnen neuen Zellen zu ermitteln. Das dauert ca. 2 Wochen.
P.S.: Die Zellen habe ich bei NKON bestellt, die haben aber keine Hersteller-Aufkleber drauf. Hat jemand Erfahrung mit NKON. Der store hat sich für mich als vertrauenswürdig angesehen?!?

 

[matzetronics]

Am Lader ist die Kurve 2 eingestellt, die ja nicht zu den früher verbauten nassen 36 2-Volt Bleizellen passt. Also gehe ich davon aus, dass etwas customized wurde.

Oder derjenige, der die letzte Einstellung vorgenommen hat, hat die Ladekurven nicht kapiert oder es wurden ursprünglich mal andere Batterien verwendet.
Jedenfalls sollten sowohl Ladekurve 1 als auch Ladekurve 2 für die LFP Blöcke klappen. Es versteht sich, das du zu Anfang mal mit dem Messgerät darauf achten solltest, das die Kiste nicht zu hohe Spannung auf die Zellen gibt am Ende der Ladung. Das sollte also unterhalb von 24 x 3,6V = 86,4V bleiben.

Die Zellen habe ich bei NKON bestellt, die haben aber keine Hersteller-Aufkleber drauf.

Das ist meistens so. Ein QR Code sollte aber drauf sein und es gibt Reader Software dafür. Ganz ohne QR Code sollte es bei Nkon.nl nicht geben.

 

[L.S.]

Ein QR Code sollte aber drauf sein und es gibt Reader Software dafür.

Ich nutze meist den hier:

LiFePO4-QR-Scanner

LiFePO4 QR code scanner app for Android

riromain.github.io

Wenn das Handy den QR Code nicht lesen kann, muss man den Code händisch eingeben: Erst die Zeile über dem QR und daran dann die untere Zeile anhängen.
Das könnte ungefähr so aussehen:

Beispiel 1 (Hithium 314Ah Zelle aus 2024): 0IJCB407021131E9C0000230

Beispiel 2 (EVE LF280K aus 2023): 04QCB76G68403JDCV0002796

herausgefunden, dass es 4 typische Ladekurven gibt,

Welche Ladekurven sind das denn? Hast Du auch herausgefunden nach welchen Kriterien die verschiedenen Ladephasen dann jeweils gesteuert werden?

 

[matzetronics]

Welche Ladekurven sind das denn?

Da hat @Smilie ein PDF angehangen, in dem die Ladekurven eingezeichnet sind. Sind nur 2 Seiten, die ich dir mal in Bilder gewandelt habe.

 

[L.S.]

Oh sorry, das pdf hab ich irgendwie übersehen. Vielen Dank fürs Umwandeln.

So wie es aussieht, könntest Du die Ladekurve 2 unverändert übernehmen. Selbst wenn Du nicht herausfindest wie die Float-Phase getriggert wird ist das besser als alles andere. Das letzte Bisschen Energie die bei unfertiger Absorption noch fehlen machen wirklich kaum etwas aus.

Auch die Ladekurve 3 könnte gerade noch gehen aber ich würde es nicht riskieren, u.a. falls der Lader etwas zu stark streut. Blöderweise ist das Diagramm da nicht gut genug beschriftet ich gehe mal von 2,4V/Bleizelle aus. Ab 2,43V/Zelle wäre es schon definitiv zu hoch.
Und Nr.3 wird Dir vermutlich auch kaum Zugewinn bei der gesamten Ladegeschwindigkeit bringen. Wenn Du allerdings keinen starken aktiven Balancer hast, könnte es dagegen passieren dass das Ladegerät zu früh auf Ladeendspannung ist und dadurch auch zu früh in die Float-Phase wechselt (vorausgesetzt diese ist zeitgesteuert). Dann hätten die Balancer zu wenig Zeit um die Zelldifferenzen auszugleichen (besonders dann in einigen Jahren wenn die Zellen schon älter sind) und die Batterie wird mit jedem Ladezyklus weiter auseinander driften wobei sich dieser Effekt selbst auch noch verstärkt.

Also lieber Ladekurve 2. Und falls es tatsächlich eine zeitgesteuerte Float-Umschaltung ist die man auch nicht anpassen kann, würde ich gelegentlich mal nach abgeschlossener Ladung die Zelldifferenz im BMS prüfen und ggf. den Ladevorgang neu starten um weiter zu balancieren falls nötig.