Tesla powered Vectrix - "BLOG"

Eins vorweg: Die hier beschriebenen Arbeiten wurden sehr sorgfältig vorbereitet und durchgeführt. Wer plant, ähnliches zu tun, sollte das entsprechende Fachwissen dazu haben. Arbeiten an geladenen Akkus können trotz der niedrigen Spannungen der einzelnen Module gefährlich sein und Kurzschlüsse können fatale Folgen (Akkubrand) nach sich ziehen!


Vor einiger Zeit habe ich die Idee gehabt, meinen Vectrix NIMH Bj. 2009 mit neuen, reichweitenstarken Akkus aufzurüsten. Die originalen Zellen funktionieren zwar noch, aber lassen altersbedingt nach 10 Jahren (Produktion der Zellen in 2007) naturgemäß nach. Die anfänglichen 60km Reichweite des Rollers werden auch nicht mehr erreicht, also musste ein anderer Akku her.

Nach einiger Suche wurde ich im Netz fündig: Ein Tesla Model-S-Akku aus einem Unfallwagen mit 60kWh sollte es sein. Besser gesagt, 3 Blöcke von den insgesamt 14 Blöcken, die in dem Auto verbaut waren. Bei Übergabe habe ich noch die Spannungen kontrolliert und musste feststellen, dass sich die Pegel der Zellpakete aufs Millivolt gleichten. Soweit so gut.



Jeder Block hat insgesamt 6 x 66 = 396 Zellen, mit einer Nennspannung von 6 x 3,7V= 22,2V. 3 Blöcke in Reihe hätten also 66,6V Nennspannung.... leider reicht das nicht.

Deshalb musste die Spannung der drei Blöcke, die in den Roller implantiert werden sollen, noch verdoppelt werden, um auf 133Vnenn zu kommen. Dazu mussten die Blöcke "elektrisch mittig" getrennt, um so auf 12x33 Zellen und damit auf eine Spannung von 133,2 V zu kommen, was der urspünglichen 125V der NiMH-Akkus sehr nahe kommt.

Im amerkanischen V is for Voltage Forum habe ich diesen Beitrag gefunden: visforvoltage.org/forum/14365-conversion-vectrix-vx1-tesla-modules
Dort wurden die Zellen mit einer Oberfräse elektrisch getrennt und mit einer eingelöteten Brücke in Reihe geschaltet. Das Prinzip wollte ich übernehmen, doch leider passt die dort eingezeichnete Schnittlinie nur für die voll bestückten Module mit 74 Zellen aus dem Model S mit 85kWh. Also habe ich kurzerhand den Akku in Eagle nachgezeichnet, um die Lage der korrekten Schnittlinie zu bestimmen:


Nach dem Entfernen der BMS-Platine, sollte es ans Schneiden gehen.


Statt mit der Oberfräse habe ich mich entschlossen, mit einem Multifunktionswerkzeug mit Tauchsägeblatt zu arbeiten. Nachdem ich den kompletten Akku geschnitten habe, kam die herbe Enttäuschung: Immer noch volle Spannung an den Klemmen Da der Kurzschluss sich einfach nicht aufspüren lassen wollte, habe ich mich entschlossen, eine weitere Trennung parallel zu schneiden. Die so entstehenden Stege lassen sich dann leicht rausziehen.


Vermutlich hat sich der unter den Leitblechen liegende Kunststoff durch das Sägen so stark erhitzt, dass der darauf fallende Staub eine leitfähige Schicht ergeben hat. Nach dem Entfernen der Stege war kein Kurzschluss mehr zu messen, so dass es mit dem Einlöten der Brücke zur Verbindung der beiden Zweige weitergehen konnte. Da es sich bei den Blechen um Aluminium handelt, welches ja bekanntermaßen aufgrund der sich sofort nach der Bearbeitung bildenden Oxidschicht keine Lötverbindung eingehen will, musste ich erstmal Vorversuche machen. Ein von mir extra dafür besorgtes Alu-Lot (PB80SN18AG2) hat sich als ungeeignet herausgestellt. Was geholfen hat, war ein einfacher Trick: Ein wenig Öl auf die Lötstelle geträufelt, dann mit Öl geschliffen und sofort danach mit konventionellen Elektroniklot verzinnt. Was man allerdings braucht, ist ein leistungsfähiger Hammerlötkolben, denn die Bleche wirken wie ein guter Kühlkörper...

Die Lötflächen wurden vorher mit hitzebeständigem Kapton-Tape eingegrenzt, sowie der unter der einzulötenden Brücke liegende Pol vor Kurzschluss geschützt. Um den Rest des Akkus vor tropfendem Lötzinn zu schützen, habe ich aus Stoff eine "OP-Schürze" gebastelt Das Einlöten der Kupferbleche war dann schnell gemacht:


Et voilà, fertig ist der 44,4V-Block:


Demnächst geht es weiter hier..... ich werde mich als nächstes um das Einziehen der BMS-Leitungen kümmern, bevor der Akku in den Vectrix eingebaut werden kann.

Sehr schön,
du gibst den Vectrix nicht auf.
Ich bin erst gestern mal eben wieder 100 km gefahren.
Ich hatte erst den Gedanken das nach dem du die erste Trennung vorgenommen hast die Verbindung ja immer noch über das BMS bestehen müßte. Aber du hast ja alles direkt vor Augen und Vorsichtig genug bist du auch.
Ich überlege ja auch schon wie ich einen Weiteren unter Hochspannung bringen kann. Aber an Li-Ion in unserer feuchtkalten Gegend in einem Roller der keine Garage hat kann ich mich nicht mit anfreunden. Dafür gibt es ja genug Probleme mit Temperatur- und BMSplatinen als Beispiel.
Viel Spaß mit deinem Umbau und das er dir gut gelingt.
Gruß Uwe

Danke, Uwe!

Als BMS denke ich über die Lösung von Vectrixparts nach, da sich diese nahtlos in die Vectrix-Software-Landschaft eingliedern sollte. Ich bin bestrebt, eine Lösung zu finden, die den Roller nicht von außen als "Bastelprojekt" identifiziert - durch zusätzliche Anzeigen, etc.

Apropos BMS:
Mittlerweile hat der erste Akkublock BMS-Leitungen eingezogen bekommen. Mit einem 50W-Modellbau-Ladegerät werden gerade alle Zellen auf gleichen Pegel gebracht. Das ist notwendig, da dieser Block von mir mit Halogenlampen belastet wurde, um über die Spannungsdifferenz die Kurzschlüsse finden zu können. Mittlerweile sind die Kurzschlüsse gefunden, was bleibt, ist die Imbalance der Zellspannungen. Damit der Ladevorgang nicht mehrere Tage dauert, habe ich das Ladegerät einfach auf Lithium-Eisen gestellt. So muss der Akku nur von 3,6xxV auf 3,7V statt auf 4,1V gebracht werden

Da die Kapazität bei diesem Umbau auch erheblich ansteigen wird, besteht die Idee, bei der Gelegenheit direkt das 3,3kW-Ladegerät von Vectrixparts einzubauen. Hat der eine oder andere schon Erfahrungen damit gemacht?

Gruß
Tido

Mein Bekannter hat direkt aus CN über www.Greenstore.aliexpress.com ein 3,3 kw Lader TC Charger gekauft. Gibt es auch als 6,6 Kw Lader. Wesentlich günstiger aber getestet haben wir ihn noch nicht. Mein Bekannter baut gerade einen 42 Zeller mit 60 Ah und hat dieses noch in Arbeit.
Ich bin zur Zeit ohne Werkstatt und muß meine Roller überall bei Bekannten unter stellen bis ich ein neues Heim gefunden habe.
Gruß Uwe

Dein Link funktioniert leider nicht. Dieser scheint zu gehen. Das scheint ja hardwaremäßig das gleiche Ladegerät zu sein wie bei Vectrixparts , der Unterschied liegt halt in der Software, wo Vectrixparts sicherlich auch Entwicklungsarbeit reingesteckt hat, um es in den Vectrix-Microkosmos zu integrieren....

Gruß
Tido

Vor ein paar Wochen wurde ich auch auf das Unternehmen aufmerksam. Der Balancer scheint gut ist aber - insbesondere für chinesische Verhältnisse - teuer. Auf Taobao (meist günstiger) war der nicht zu finden.
QNBBM 1 S Batterie Equalizer - bei 16S -> 16x20=320US$. Falls da jemand mehr weiss?

Nur, dass 16S nicht ausreicht. Ich habe hier ja einen 36S33P-Akku.... dagegen wäre die Vectrix-Lösung spottbillig

Weiter gehts! Man nehme einen Vectrix, baue die Mittelverkleidung ab und hänge den Akku an den Haken:



Wichtig dabei: Vor dem Abschrauben der +/- Kontakte den dicken Andersonstecker ziehen, damit der Akku elektrisch in drei Teile mit geringer Spannung geteilt wird.

Da man bei ausgebautem Akku gut an die Kabelbinder kommt, die den Kabelbaum zu den Temperatursensorplatinen halten, sollte man die Gelegenheit packen, um diesen auszubauen. Er wird nicht mehr benötigt und gegen einen anderen ersetzt. Oder umgebaut - letzteres habe ich vor. Den verbleibenden Kabelbaum sowie den Bowdenzug zur Sitzbank sollte man wieder befestigen, bevor der neue Akku reinkommt.

Das ist einer der Tesla-Blöcke auf dem Batteriefach des Vectrix:


Von diesen Akkublöcken sollen insgesamt 3 in den Bauch des Rollers eingelassen werden. Könnte passen, oder? Leider passt es mit den orginalen Tesla-Abdeckungen nicht wirklich .... Also muss etwas eigenes gebastelt werden:


Merke: Wenn man einen Tesla-Akku kauft, sollte man immer auch gleich die Isolierplatten, die in der Original-Konfiguration verbaut werden, mitnehmen. Man kann diese wunderbar als neuen Schutz wiederverwerten. Allerdings braucht man trotzdem noch je Akku eine weitere "Platte" für die Unterseite. Hier kam bei mir 0,2mm GFK zum Einsatz. Das verwendete Klebeband ist übrigens aus dem Baubereich und dient eigentlich zum Abkleben von Dampfsperren. Wo man es aufsetzt, klebt es sofort und dauerhaft. Es hält nicht nur die Isolierplatten, sondern sichert zusätzlich auch die BMS-Leitungen, die ich an den Außenseiten vom Akku montiert habe: .

Nun geht es an die Konfektionierung der Verbindungsleitungen. Der alte Akku wurde geschlachtet, um die neuen untereinander zu verbinden. Auch der gute alte Anderson-Stecker kommt wieder zum Einsatz:

Passt alles rein!

Nun kann es an die Elektronik gehen, denn das bestehende EVPS-Ladegerät vom Vectrix ist leider defekt. Wie sich bei der Inspektion des alten Akkus rausgestellt hat, ist eine der Temperatursensorplatinen regelrecht abgebrannt, weil sich eine Leitung innerhalb des Akkus gelöst hat.....

Dies hat dafür gesorgt, dass der alte Lader im CAN-Bus nicht mehr gefunden wurde. Also mal ein wenig gemessen und schon hat sich herausgestellt, dass der 5V-Spannungsregler im Lader in Mitleidenschaft gezogen wurde, der die Temperaturboards und die Steuerplatine versorgt hat. Schnell getauscht, und schon wurde der Lader wieder im Bus angezeigt. Nur leider der Motorcontroller nicht. Warum das so ist, ist noch herauszufinden....

Es bleibt also spannend.....

Inzwischen ist auch das BMS von Vectrixparts eingetrudelt.


Es sind in dem Kasten exakt 4 BMS-Platinen verbaut. Also werden pro Board 9 Zellen gemessen. Von der Hardwarebestückung könnten bis zu 10 Zellen angeschlossen werden. Theoretisch wären sogar 12 Zellen möglich, wenn den Kanal 11 und 12 mit Bauteilen bestückt wären. Dann wären für diesen Umbau auch nur 3 Boards vonnöten, aber laut Vectrixparts existiert für diese Konfiguration noch keine passende Software. Vermutlich wurde dieses Universal-BMS um die bestehende alte Vectrix-BMS-Software herumgestrickt....

Alle Boards sind mit 12V, Masse, CANhigh und CANlow verbunden. Es müsste also möglich sein, den alten Kabelbaum des Laders, der zu den Temperatursensoren führte, so umzubauen, dass dieser für diese Konfiguration passt.

Da ich 4 Boards mit 3 Akku-Blöcken muss, blieb mir nichts anderes übrig, als einen neuen Kabelbaum zum Akku anzufertigen.
Die Anschlüsse, die hier zu dem Kabelbaum führen, sind kleine Molex-Stecker, die von Vectrixparts zum Selber-Konfektionieren mitgeliefert wurden. Normalerweise werden die Platinen über Flachkabel an den jeweiligen Block angeschlossen.



Um den Fehler auf dem Motorcontroller(MC) zu finden, habe ich mir die CANBus-Signale vom Stecker bis zum DSP/Microcontroller durchverfolgt. Nur, um festzustellen, dass dieser Signale empfängt, aber keine sendet.


Bei der Fehlersuche war ein weiterer MC, den mir Helixuwe netterweise leihweise bereit gestellt hat, sehr hilfreich. Dieser ist anderweitig defekt, aber CAN funktioniert - immerhin. Mittlerweile habe ich ihm den MC abgekauft, um aus 2 defekten MCs wieder einen funktionierenden zu machen Wenn das funktioniert, kann es wieder weiter an den eigentlichen Umbau gehen.....

Ich überlege, die Wasserkühlung der T≡SLA-Akkus mit anzuklemmen. Man bräuchte ja nur eine kleine Pumpe, etwas Schlauch und einen Ausgleichsbehälter. So würde das Wasser zirkulieren und die Zelltemperatur angleichen. Über die normale Fahrtwindkühlung würden so auch die inneren Zellen mitgekühlt.

Kleines Update: Ich habe den zweiten MC mittlerweile mit der 1021er Software geflasht, mit dem mein EVPS-Lader ja kompatibel ist. Zum ersten Mal seit langem habe ich gesehen, dass der Zeiger im Tacho zum Laden wieder hochfährt. Leider bricht er gleich danach wieder ab - Fehlermeldung "no tS". Der Lader scheint also wieder OK zu sein. Das ist eine gute Bilanz: Besser ein Bauteil für 50ct tauschen, als ein Ladegerät für 380€.....

... es wird! Die Tage will ich dann alle Geräte updaten um dann den Roller langsam wieder in Betrieb nehmen zu können.

Hallo Tido,
das mit deinem Ladegerät schätze ich genauso ein.
Scheint jetzt wieder zu laufen. Wenn der Zeiger sich bewegt liefert es Ladestrom und wenn es nach ein paar Sekunden wieder abschaltet ist etwas mit den Temperatursensoren nicht in Ordnung. Gratuliere zur erfolgreichen Reparatur

VG:

Klaus

Hier hat jemand Tesla Zellen für ein Boot verwendet:

Einen neuen Thread wollte ich nicht aufmachen. Hier paßt es einigermaßen.

Es ist doch erstaunlich, wieviel Arbeit der Ersteller dieses Videos in die Zerstörung eines einzelnen Packs steckt. Ich hoffe, er führt die Zellen einer sinnvollen Verwendung zu

Ich habe so ein Gefühl, dass es bald weiter geht mit dem eigentlichen BLOG hier....

Tido schrieb: Es ist doch erstaunlich, wieviel Arbeit der Ersteller dieses Videos in die Zerstörung eines einzelnen Packs steckt. ..

Diese 'zerstörerischen Arbeiten' haben bei mir einen sehr positiven Eindruck bezüglich Gestaltung (elektrisch und mechanisch) und Qualität der Tesla Akkus hinterlassen.

Er scheint genügend Geld zu haben.

Bei der Reparatur meines alten Motorcontrollers hatte ich ja kein Glück, da der Prozessor ja keine Signale mehr raussendet. Das von Helixuwe gekaufte Board war zwar auch defekt, hatte aber offensichtlichere Fehler. Zum Einen war der Distanzbolzen an Phase C vom Motor angerostet und ist dementsprechend kochend heiß geworden und zum anderen war der MOSFET, der den Lüfter ansteuert, durchgebrannt.


Gegenüber Uwes altem Board scheine ich ursprünglich eine neuere Version des Controllers gehabt zu haben. Es ist eine kleine Platine huckepack eingelötet die -soviel ich weiß- den Ruhestromverbrauch des Rollers senken soll. Zum anderen wurde -ebenfalls Huckepack- ein kleinerer Vorwiderstand (499 Ohm statt 1kOhm) für den Lüfter-MOSFET verbaut.



Da ich die Option behalten möchte, mein ursprüngliches Board für einen Programmierversuch nach Polen zu schicken, soll nur das letztere Update durchgeführt werden und die Zusatzplatine verbleibt da, wo sie ist.

Nach der Reparatur sah das dann so aus:


Die im IGBT-Modul verbaute Mutter wurde freigelegt, der Kontakt angefeilt und mit einer Messingmutter versehen.

Vorher:


Nachher:


Tipp: Wenn man die Messingmutter vorher mit einer Edelstahlschraube fixiert, kann kein Lötzinn ins Gewinde laufen...

Damit mir bei den anderen Motorkontakten nicht das Gleiche passiert, wie bei Phase C, habe ich beschlossen, die anderen Kontakte ebenso freizulegen. Ein 12mm Fräser erwies sich als sehr nützlich dabei, denn mit einem normalen Bohrer wären die unter der Leiterplatte liegenden Kontakte weg gewesen. Zugegeben, ich bin vorher noch nie einer Multilayer-Platine mit einem so brachialen Werkzeug zuleibe gerückt. Aber in diesem Fall brauchte ich keine Angst haben, denn die Phasenkontakte haben in der Platine keine weitere Verbindung. Hier das Ergebnis:


Fertig. Nun konnte der Motorcontroller wieder eingebaut und getestet werden. Die zum EVPS-Lader passende Firmware 1021 wurde eingespielt und schon konnte wieder ein Ladevorgang gestartet werden. Dieser brach allerdings nach kurzer Zeit mit der Meldung "no tS" (Keine Temperatursensoren) wieder ab. Logisch - die Sensoren fehlten ja. Dann wurde das Ladegerät wieder ins Gehäuse eingepackt. Da dieses vorher ziemlich verrostet war, habe ich es kurzerhand geschliffen, mit Zinkspray und schwarzem Lack lackiert. Zusätzlich habe ich die Schrauben gegen welche aus Edelstahl getauscht, da mir beim Zerlegen zwei Köpfe der alten Schrauben abgerissen waren

So sieht das Ladegerät wieder manierlich aus. Bläck is bjutiful :