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Bau-Anleitung für einen LiFeYPo4 Akku

Bau-Anleitung für einen LiFeYPo4 Akku

Als Wohnmobilist suchen wir wohl alle nach dem bisschen "mehr" Freiheit. Dazu zählt auch, unabhängig, überall und zu jeder Zeit unsere fahrende Mobilie abstellen zu können und dort so lange zu bleiben, wie es uns gefällt. Überall meint für viele, mindestens für uns, auch ungebunden von Infrastruktur, also autark zu sein. Bisher war der Engpass für uns die Stromversorgung, denn die in unserem Mobil verbauten AGM Akkus - oder erst Recht bei anderen noch eingesetzte klassische Blei Akkus - hielten unserem täglichen Strombedarf nicht lange genug Stand. Lithium Ionen Akkus versprechen hingegen die Lösung des Problems, sind mittlerweile ausgereift und ihre Anwendung gut verstanden. Grösster Nachteil sind noch deren Kosten.

Wagt man den Selbstbau, so sind auch die Kosten mittlerweile darstellbar. Rechnet man alle Parameter mit ein, insbesondere die Lebenszeit eines solchen Akkus, wird daraus sogar ein lohnendes Investment. Viele trauen sich aber nicht, selbst Hand anzulegen, obwohl es mittlerweile recht einfach geworden ist. Fertig konfektionierte Bausätze locken, allerdings fehlt oft noch eine einfache Baubeschreibung. 

Dieser Beitrag beschreibt den Bau eines LiFeYPo4 Akkus aus einem Bausatz von Nothnagel-Marine und den Einbau in einen Carthago Chic e-line ohne die vorhandene Elektroinstallation anzupassen und dient hoffentlich dazu, dem einen oder anderen zu helfen, seinen Weg in diese neue Energie-Technologie zu finden. 

Wichtige Hinweise

  • Ich weise ausdrücklich darauf hin, dass es lebensgefährlich sein kann, mit Hochstrom Akkus zu arbeiten. Jeder der  mit und an diesen Akkus arbeitet, macht dies auf eigene Gefahr!
  • Der hier dokumentierte Akku wurde mit grosser Sorgfalt erstellt, ebenso wie dieser Baubericht. Dennoch können Fehler nicht ausgeschlossen werden es wird keinerlei Gewähr für den jeweiligen individuellen Nachbau gegeben!
  • Für einen Nachbau, ganz oder teilweise, übernimmt der jeweils Ausführende in jedem Fall selbst die Verantwortung!
  • Die Erfahrung zeigt, dass jedes Fahrzeug eine jeweils individuell spezifische Einbausituation besitzt und daher auch andere Anforderungen hierfür stellen kann. 
  • Diese Anleitung stellt daher einen Ideengeber dar, der helfen soll, Fragestellungen zu beantworten, die sich beim Bau ergeben können.
  • Einschlägige Erfahrung im sicheren Umgang mit Elektrizität wird vorausgesetzt und es ist unbedingt angeraten, sich damit vertraut zu machen.
  • Die üblichen Vorsichtsmassnahmen bei Arbeiten mit Elekritzität müssen jederzeit erfüllt werden. 

Hintergründe zum Bau dieser Art Akkus finden sich vor allem im Deutschen Wohnmobilforum 

  • in der Sektion LiFeYPo4 und LifePo4
  • und spezifisch in den Beiträgen Umrüstung auf LiFeYPo4 und Variante EV-Power mit Sonderprogrammierung. Die zuletzt genannte Quelle bezieht sich speziell auf das in diesem Baubericht verwendete Batteriemanagement-System und wird als gelesen vorausgesetzt! Alle grundlegenden Infomrationen werden dort dargestellt und beschrieben. Ohne diese Kenntnisse wird sich der nachfolgende Artikel bewusst auch nicht vollständig in seinem Inhalt erschliessen lassen!

Weitere Informationen und Bauberichte liefert z.B. mein Akku-Baubericht für meinen Concorde Charisma, für den ein anderes Konzept eines Batteriemanagements umgesetzt wurde. Andere veständliche Literatur in z.B. Büchern ist noch relativ selten zu erhalten. Ich denke, es ist nicht falsch zu sagen, dass die recht lebhafte "Szene" im deutschen Wohnmobilforum die derzeit wohl beste Quelle für diese Akkus anbietet.

Es ist dringend angeraten, sich mit der Materie vertraut zu machen, BEVOR darüber nachgedacht wird, diesen Akku selbst zu bauen. Wer bis hierher durchgehalten hat, der findet in diesem Beitrag eine Menge nützliche Informationen und illustrative Bilder zum schrittweisen Zusammenbau :-) Ich rate dringend dazu, den gesamten Bericht zu lesen, bevor die ersten Schritte ausgeführt werden! Und noch etwas in eigener Sache: Ich bin selbst kein ausgebildeter Elektriker und formuliere vielleicht - nicht auch zuletzt deswegen - wie ein Laie... es soll aber auch eine Anleitung für andere Laien sein. Also nur Mut, ich habe schon delbst mehrere so gebaut und schreibe immer noch... ;-)

Der Bericht bezieht sich auf den Zusammenbau eines speziell zusammengestellten Bausatz der Firma Nothnagel Marine in Berlin. Für Anfänger macht es dieser Bausatz recht einfach. Es ist im Wesentlichen alles vorbereitet. Die Anpassung an die eigene Einbausituation muss allerdings selbst vorgenommen und bedacht werden. Das gilt im Übrigen auch für andere Fahrzeuge desselben Modells, das hier die Grundlage für den Bericht bildete. Es ist durchaus üblich, dass Hersteller von Wohnmobilen Details von Fahrzeug zu Fahrzeug anders lösen... ist eben eben nur eine halbautomatisierte Manufaktur! Hier ist dringend empfohlen, die Einbausituation vorab zu studieren und ein Plan zu erstellen.

Ausgangssituation und Bau-Anleitung

PastedGraphic 5

In diesem Fall ist das Fahrzeug ein Carthago Chic e-line mit etwa 8m Länge und 3 achsigem Fahrgestell. Letzteres ist nicht unwichtig zu erwähnen, weil diese Bauform ein paar spzielle Einschränkungen im Batteriefach mitbringt, die wohl der 3. Achse geschuldet sind.

Platz ist also nicht so viel im Fach, weil es wegen der dritten Achse sehr zerklüftet ist. Wir entscheiden uns nach längerer Diskussion für einen Akku mit 200Ah Leistung. Ein Cell Log von Junsi soll die Spannung von Einzelzellen sowie vom Gesamt-Akku überwachen. 

Ein zusätzlicher Batterie-Monitor von Vctron überwacht und historisiert die wesentlicheren Messwerte. Der Platz für den neuen Akku soll gefunden werden, wo zuvor die drei 80Ah Blei-Battierien standen. 

Die Skizze dokumentiert Platzverhältnisse und die sich daraus ergebenden Konfiguratioinsmöglichkeiten. Sollte passen, wenn nicht im hintern Teil des gefundenen Stellplatzes noch Rohre und Kabel wären. Das zwingt bei der Planung zum Einbezug der dritten Dimension im hinteren Drittel des neuen Akkus und damit zu Kompromissen in der Höhe.

PastedGraphic 7

Die Bedienteile des BMS müssen von vorne erreichbar sein. Andere bereits verbaute Komponenten (und ggf. neue) sollen an einem Verteiler sauber und gut erreichbar gebündelt werden. Daher benötigen wir die Frontplatte des Akkus als Aufnahme für Elektronik und Kabelführung.

Auch der Batteriemonitor soll seinen Platz im hinteren Abteil finden. Da der gewählte Victron BMV 700 eine Bluetooth Schnittstelle hat, sollen ggf. benötigte Werte im Innenraum per Smartphone empfangen werden.

Ziel ist, die Anschlüsse so zu legen, dass der LiFeYPo4 Akku jederzeit entnommen und ohne weitere Änderungen schnell und unkompliziert z.B. während einer Urlaubsreise durch einen Blei- oder AGM Akku ausgetauscht werden kann (Backup im Fehlerfall). Dazu müssen Plus- und Minuspol nach vorne verlegt werden.

 LiFeYPo4 Bau 1

Wer diese Akkus benötigt, muss rechtzeitig bestellen... es kann 6-12 Wochen dauern, bis man die ausgewählten bekommen hat. 

Nothnagel verpackt ausgezeichnet. Die Ware kommt in einer stabilen Holzkiste und die Zellen sind durch dicke Polster einfach aber gut und effizient geschützt. 

Die Zellen sind mit einem stabilen Paketband verbunden und eine Trageschlaufe wurde aus dem gleichen Material auch erzeugt. Das sollte man so belassen, denn die Bänder helfen beim Bau und beim Transport.

 LiFeYPo4 Bau 2

Alles, was man für den Aufbau des Akkus benötigt, ist dabei und ordentlich konfektioniert. Da ist kein Löten oder sonstige Bearbeitung notwendig.

Das Pluskabel ist mit 50qmm ordentlch dimensioniert, allerdings viel zu lang für die vorliegende Einbausituation - dazu später mehr.

Wir wollen aber noch einen Cell-Log von Junsi an die Zellen anschliessen und brauchen daher ohnehin noch zusätzliches Material. Es empfiehlt sich im Generellen folgende Kleinteile immer vorrätig zu haben:

  • Kabelschuhe (rund, gabel) in unterschiedlichen Grössen (die Pole sind hier für M12  ausgelegt, 400Ah Zellen haben sogar M14 Schrauben). Am besten ist eine sortierte Box von 4-14mm, die man sicher im Online Warenhaus findet.
  • Aderendhülsen für die kleineren Kabel bis max. 4qmm. Sollte man zusätzliche Kabel mit grösseren Querschnitten brauchen, dann bitte bei einem Profi bestellen, wenn man selbst keiner ist. Dazu braucht es passende Hydraulik Werkzeuge, die man idR. nicht hat. Solche Kabel werden z.B. von Yachtbauern cm-genau konfektioniert (z.B. SVB); für die kleineren Kabel gibt es gute Spezialzangen, die man sich durchaus bei dieser Gelegenheit mal zulegen sollte!
  • Lüsterklemmen, Schrumpfschlauch, Isolierband, Kabelbinder mit Befestigungstellern usw. 
  • Litze in verschiedenen Dimensionen (KEINE Vollmetall-Leiter wie im Haus, die sind nicht zulässig im Wohnmobil, weil sie leicht brechen können!!!)
ev power 35d2

Die Teile in der Tüte sind hier übersichtlich zusammengefasst. 

  1. Der Philippi Schalter mit Sonderprogrammierung (bitte nicht irgendwo anders besorgen, sonst funktioniert die Sicherheitsschaltung im Extrem-Fall nicht richtig!!)
  2. Pluspol mit Sicherung
  3. Polschrauben (können auch einteilg sein wie in diesem Bericht)
  4. EV Power Balancer
  5. Polverbinder
  6. Temperaturschalter
  7. Pluskabel mit Sicherung für die Schutzschaltung
  8. Minuskabel für die Schutzschaltung
  9. Anti-Oxidationspaste
  10. Kabelschutzrohr
 LiFeYPo4 Bau 3

Wer kann und die richtigen Gerätschaften hat, der sollte versuchen, die Zellen vor dem Zusammenbau zu initiatlisieren. Manche Shops bieten das auch als Service an.

Es ist aber kein Muss, denn schliesslich regeln das die Balancer über die Zeit selbst.

Wer es machen will, bastelt sich ein paar Kabel mit passend dimensionierten Ring-Kabelschuhen, in diesem Fall sind das welche mit 12mm Durchmesser.

Die Zellen müssen parallel (!!) geschaltet werden, d.h. alle Minuspole werden miteinander verbunden und alle Pluspole. Unbedingt aufpassen, das man nicht irgendwo etwas verwechselt...! Aber wer nicht Farbenblind ist, wird das hinbekommen.

Man erhält also einen Akku mit der Maximalspannung von 4V und 800 Ah Kapazität... brauchen wir natürlich nachher nicht mehr aber auf diese Weise werden alle Zellen gleich geladen ohne Balancer. 

An einer äusseren Zelle wird das für diese Übung PASSENDE Ladegerät angeschlossen. 

 LiFeYPo4 Bau 4

Am besten verwendet man ein Labor-Ladegerät, dass sich im gewünschten Bereich einstellen lässt. Wir wollen alle Zellen auf 3.9V aufladen.

Mein Ladegerät leistet maximal 5A und die Spannung lässt sich entsprechend einstellen. Rechts sieht man die eingestellten 3.9V. Der Strom verändert sich je nach Ladezustand und nimmt mit der Zeit ab, bis er ganz versiegt. Nun sind die Zellen voll.

ACHTUNG: Es darf nie mit mehr als 4V geladen werden. Das muss sichergestellt sein! Die Spannung kann während des Ladens leicht schwanken, daher habe ich etwas Reserve vorgesehen. 3.8V als Ziel reicht auch aus. 

Die 200Ah Zellen waren in ein paar Stunden gleichmässig geladen.

Nacheinander einzeln laden geht gar nicht und führt zu grösseren Unterschieden als geliefert und dann lässt man lieber die Spannung wie von Nothnagel initiiert. Sie lagen mit maximal 0.1V ohnehin nicht weit auseinander und man hätte sich das Initialisieren sparen können.

 LiFeYPo4 Bau 6 9

Es lohnt übrigens auch das Ladegerät vor dem Laden nochmal mit dem Messgerät zu kontrollieren... Vorsicht ist besser als Nachsicht. 

Nach dem Laden flugs gemessen...

Jede einzelne Zelle weist die gleiche Spannung auf und der vielleicht noch vorhandene Unterschied ist zu vernachlässigen. 

 LiFeYPo4 Bau 10

So, die Zellen sind vorbereitet, es geht an die "Kiste".

Wer kann, baut sie aus Metall. Muss man aber nicht, denn man kann sie auch aus Holz anfertigen. Nimmt man wie empfohlen Siebdruckplatten, dann ist auch eine im Notfall ausreichende Feuerhemmung gegeben. Dies auch deswegen, weil die LiFeYPo4 Zellen beim potentiellen Durchgehen auch nicht so heiss werden und nach bisherigen Erkenntnissen auch nicht brennen können.

Für die Einbausituation im Carthago brauche ich zwei unterschiedlich hohe Stirnseiten (wegen der Rohre hinten, s.o.). Wer kann, macht natürlich beide Seiten gleich hoch. Dabei ist wichtig, dass die Pole um ca. mindestens 40 mm überschritten werden. Dabei wird das Höchstmass vom Gesamtminus vorgegeben, da hierfür einen längere Gewindestange benötigt wird. 

LiFeYPo4 Bau 11

Ich möchte die Siebdruckplatten - auch aufgrund der Enge im Zielmobil - auf Vorder und Rückseite beschränken. Die Breite darf hier nicht zu üppig werden. Ich verwende in diesem Fall 18mm dicke Holzplatten, die im Baumarkt exakt zugeschnitten werden. Die Breite messe ich einfach vorab am gelieferten Akkublock an der breitesten Stellen und gebe 2mm Luft. Ja, die Zellen sind nicht exakt gleich...

Von unten schraube ich passend abgelängte 30x30 mm rechtwinklige Alu-Profile an (3mm stark). Dafür werden 5 Löcher wie im Bild sichtbar exzentrisch erzeugt. Ich nutze 4x30mm rostreie Spax-Schrauben zum befestigen. Die 30er Aluprofile sind knapp reichen aber aus. Wer sich mit mehr wohler fühlt, nimt 50x50 mm.

LiFeYPo4 Bau 13

Die so vorbereiteten Holzplatten stelle ich mit dem Aluwinkel nach innen unter den Akku, jeweils für die vordere und hintere Stirnseite. Die Holzplatte wird "auf Tuchfühlung" gegen den Akku geschoben.

Man wird feststellen, dass die Platte oben am Akku mit leichtem Druck durch eine leichte Hebelwirkung automatisch angedrückt wird. Das ist gut so und wir machen uns das zu Nutze...

LiFeYPo4 Bau 12

... von oben schiebe ich 0.5 mm Abstandsplatten rein. In meinem Fall sind sie aus Messing aus der Bastelkiste. Zu empfehlen ist freilich eher etwas aus nicht leitendem Material, z.B. Polystirol.

Auf diese Weise lässt die Kiste ein kleines bisschen Luft für den Fall, dass man irgendwann mal gezwungen wäre, den Akku aus der Kiste holen zu müssen. Man kann freilich auch alles wieder in Einzelteile zerlegen in einem solchen Fall.

Nach der Fertigstellung der Kiste sollen diese Abstandshalter wieder entfernt werden, also lang genug wählen, dass sie nicht nach unten durchrutschen können!

LiFeYPo4 Bau 15

Die Seitenwangen werden aus 50 mm breiten Flach-Aluprofilen erzeugt (3 mm stark). 

Das Mass kann einfach und genau durch Anlegen gegen die Stirnseiten erfolgen, denn die werden durch das Gewicht des Akkus in Position gehalten. Nach dem Ablängen noch Löcher so anbringen, dass die Schrauben in die Siebdruckplatte gehen. 

Ein Spannwerkzeug entspannt das Arbeiten, in dem das Aluprofil an Ort und Stelle gehalten wird. Auf die Pole achten!! Die ungewollte Verbindung von Plus und Minus würden einen erheblichen Kurzschluss erzeugen. So wie hier in der Mitte kann nichts passieren. Ausserdem ist meine Spannzange aus Kunststoff (gibt's im gleichfarbigen Baumarkt)! Bitte so und nicht anders! 

LiFeYPo4 Bau 16

Das untere Flach-Profil wird auf die gleiche Weise erzeugt. 

Um es beim Befestigen nicht halten zu müssen, lege ich ein Brett drunter.

Hier muss man etwas aufpassen... die untere Schraube des Seiten-Profils muss an der Schraube vorbei kommen, die von unten das rechtwinklige Profil hält. Das Brett zum Halten muss also einfach nur dick genug sein, damit sich die beiden Schrauben nicht in die Quere kommen.

Die Prozedur wird für beide Seiten asugeführt, wobei es ratsam ist, dabei die noch unfertige Kiste nicht zu bewegen, um eine Herausfallen des schweren Akkus zu vermeiden.

Danach kann man sie aber bereits problemlos anheben. Diese Variante der Kiste hat auch gleichzeitig den Vorteil, dass eine Belüftung nicht extra erzeugt werden muss, denn sie ist baubedingt automatisch erzeugt worden.

LiFeYPo4 Bau 17

Als nächstes muss der Akku daran gehindert werden, nach oben die Kiste zu verlassen.

Auch hier hilft uns uns ein einfaches, rechtwinkliges Aluprofil. Es reicht 20x20 mm oder 15x20 mm wie hier verwendet. Drei kurze 16mm Spax Schrauben sichern das Profil (Pilzkopf wäre natürlich schöner ... )

Abschliessend Bohre ich noch ein 12 mm Loch in die vordere (höhere) Stirnseite, damit Kabel, die für den Cell-Log usw. nach aussen müssen, einen Weg haben. Oben drüber wird es nachher nicht gehen, weil ein weiterer Aluwinkel den Akku nach oben hin zur Decke sichern wird (s.u.). Zur Seite ist kein Platz und eine vernünftige Kabelführung wollen wir auch erreichen.

Damit ist die Kiste um den Akkublock entstanden und bereits fertig gestellt. Es folgt der elektrische Aufbau des Akkus und des Batterie-Managements.

LiFeYPo4 Bau 18

Schon beim ersten Blick in die Kiste nach der Lieferung fällt auf, dass die Pole reichlich verschmutzt sind.

Es gilt sie zu reinigen. Angefeuchtetes Nass-Schleifpapier der Körnung 800 hat sich bewährt. Mit einem weichen Tuch trocken reiben und den angelösten Schmutz penibel entfernen.

LiFeYPo4 Bau 19 Das untere Bild zeigt fast fertig gereinigte Pole.
LiFeYPo4 Bau 20 Als Modellbauer habe ich immer die blauben Proxxon Scheiben in der Werkstatt. Damit erhalten die Pole ihre finale Reinigung.
LiFeYPo4 Bau 22

Es lohnt, Schaltungen pragmatscih zu betrachten und quasi als Landkarte zu nutzen. Dafür braucht man die passende und in guter Qualität.

Der Nothagel Bausatz enthält  eine sehr knappe Anleitung in Form einer Schaltungszeichnung... sie ist SW und äusserst schwach zu lesen. Das geht besser! Wer die oben genannten Quellen liest, wird die Grundschaltung im Wohnmobilforum in einfacher und gut lesbarer Darstellung finden, farbig und mit realen Symbolen der verwendeten Produkte.

Dummerweise ist der Akku aber in einer anderen Reihenfolge zusammengesetzt worden. Ich brauche also eine gespiegelte Ausführung... Die Spiegelung ist mit Powerpoint schnell erzeugt und ausgedruckt. Am besten legt man sich dann den Schaltplan auf den Akku und macht sich mit der Verlegung der Kabel und dem Aufbau der Bauteile in einer Trockenübung erstmal vertraut. 

LiFeYPo4 Bau 23

Die erste Aktion gilt den gerade gesäuberten Polen (nicht ein paar Tage stehen lassen sondern nach dem Reinigen zügig weiter arbeiten!).

Das Anti-Oxidationsmittel wird auf alle 8 Pole gleichmässig verteilt. Es ist genug in der kleinen Tube, auch wenn man anfangs etwas skeptisch sein mag... 

LiFeYPo4 Bau 24

Die Zellen werden nun - im Gegensatz zur Initialiserung - seriell verdrahtet, d.h. der Minuspol der einen Zelle wird mit dem Pluspol der folgenden Zelle verbunden (oder erst Plus mit Minus, je nachdem, wie sie von Nothnagel gebündelt wurden). Aber es sind bei jedem Übergang die beiden unterschiedlichen Pole zu verbinden!! 

Nothnagel macht das natürlich gut und setzt den Akku passend mit dem Paketband zusammen, so dass man zügig weiter arbeiten kann.

Dabei kann eigentlch nichts passieren. Das machen wir ohne Nachdenken, wenn wir 2 oder 3 Batterien in eine Stabtaschenlampe schieben - da passiert im Prinzip das gleiche.

Das Bild zeigt an einer exemplarischen Verbindung, wie die Bauteile zu verwenden sind. Die Polverbinder werden auf die beiden Pole gelegt und festgeschraubt. Auf dem beteiligten Minuspol wird der Balancer mit angeschraubt. 

 LiFeYPo4 Bau 25b

Ich habe die Unterlegscheiben am Pol mit dem Balancer wie auf dem Bild verwendet: 

Dabei gilt es mit Gefühl fest (!) zu ziehen, damit der Balancer nicht gleich zerquetscht wird. Trotzdem muss die Verbindung fest sein! Ich schraube einfach langsam und vorsichtig bis der Sprengring platt ist und ziehe dann mit etwas mehr Kraft noch fest. Wer einen Drehmomentschlüssel hat, stellt ihn für M12/M14 Pol-Schrauben auf 55-60 Nm ein (5-6Kg). M8 Schrauben sollten in etwa mit der Hälfte der Kraft festgeschraubt werden.

Besser sind Polschrauben, die ein kleineres metrisches Gewinde im Kopf haben. Damit kann man die Schraube mit entsprechen Kraft am Pol festdrehen, ohne den Balancer zu quetschen. Der wird dann etwas feinfühliger mit der kleineren Schraube auf der Polschraube befestigt. 

Hatte ich hier leider nicht bekommen.... und ausserdem ist das Loch der EV-Power Strips sogar noch etwas grösser als die M12 Schrauben. Da wäre eine kleinere Schraube ohnehin nicht gegangen. Keine Sorge, die recht dicken Platinen halten eine Menge aus, wenn man nicht mit roher Gewalt arbeitet.

LiFeYPo4 Bau 26

Die Verbindung des Balancers zum Pluspol erfolgt mit dem Kabel des Balancers, an dem ein passender Kabelschuh bereits angequetscht ist. 

Im Moment der Verbindung beginnt der Balancer zu leben! Erkennbar an einer grünen LED auf der Platine unter der Epoxid Haube. Ausserdem kann er für eine gewisse Zeit warm werden - handwarm, nicht mehr. Würde er heiss werden, würde ich ihn abbauen und mit dem Lieferanten reden...

Damit ist das Prinzip der Verbindungen erklärt. Es gilt nun, die 4 Zellen mit den drei Zellverbindern und den 4 Balancern zu verbinden.

Eine alternative oder ergänzende Baubeschreibung gibt es mehrfach zitierten Wohnmobilforum, vor allem eingängig für die nun folgende Verkabelung beschrieben und bebildert.

LiFeYPo4 Bau 27

In diesem Beispiel sollte auch noch ein Cell-Log mit verbaut werden, also ein Messgerät, dass die Spannung jeder einzelnen Zelle wie auch des Gesamtakkus ständig messen kann.

Dafür braucht man 5 weitere Kabel, die am besten beim Aufbau des BMS auf dem Akku gleich mit angeschlossen werden. Es werden etwa ein Meter lange Kabel vorbereitet. Sie erhalten einen runden 12mm Kabelschuh an einem Ende und am anderen bleiben sie zunächst isoliert! (die stehen mit ihrem Anschluss unter Spannung und müssen daher geschützt bleiben. Der Vorsichtige nimmt etwas Isolierband zur Hand und wickelt das Ende ein! Andere Mittel wie Wago Klemmem oder Lüsterklemmen wären andere Möglichkeiten, um nach dem Durchziehen durch das strinseitige Loch die Isolation zu sichern.

LiFeYPo4 Bau 28

Jede Zelle wird an ihrem Pluspol mit dem Cell-Log verbunden. Zusätzlich gibt es ein weiteres Kabel am gemeinsamen Minuspol des Akkus, also insgesamt 5 Kabel. 

Die müssen nicht so dick sein wie die von mir verwendeten. 0.5qmm Kabel würden im Prinzip schon reichen, da der Strom zum Cell Log extrem gering und die Länge des Kabels kurz ist. Aber ich hatte die Kabel noch in der Werkstatt liegen...

LiFeYPo4 Bau 29

Am Gesamt Pluspol wird der Winkel mit angeschraubt, an dem das Akku Plus herausgeführt wird. 

Am äusseren Ende des Winkels ist eine 250A Sicherung angebaut, also sehr nahe und damit optimal zum Akku. Sollte der GAU eintreten, wirft diese Sicherung die Last vom Akku sehr nahe dort schon ab.

Es gilt hier mit den Alu-Profilen auf der Seite aufzupassen. Die Kabel der Balancer dürfen nicht dran stossen, sonst droht ggf. ein Kurzschluss!

ANMERKUNG: Mir ist erst beim Betrachten der Bilder aufgefallen, dass die Gewindestange nicht an den Pluspol gehört sondern auf Minus gebraucht wird. Das liegt daran, dass Minus erst am Schluss verdrahtet wird und mit der Stange und den zwei Muttern entalstet man dabei den Balancer, der bereits durch die erste Mutter gehalten wird. Damit muss mit der zweiten Mutter lediglich das Minuskabel obendrüber befestigt werden. Das habe ich natürlich später entsprechend korrigiert.

LiFeYPo4 Bau 30 So werden die Zellen nacheinander verbunden, wobei das jeweilige Kabel vom Cell Log auch immer gleich mit angeschlossen wird. Das andere Ende dieser Kabel verbleibt / wird isoliert und durch das Loch in der Frontblende nach aussen geführt. Sie werden erst in einem späteren Arbeitsschritt mit dem Cell Log verbunden.
LiFeYPo4 Bau 31

Hier sind nun alle Zellen korrrekt miteinander verbunden und die Cell-Log Kabel angeschlossen.

Alle Kabel müssen sauber / übersichtlich verlegt, in ihrer Position gesichert und scheuerfest (!!) befestigt sein. Das mache ich mit Kabelbindern und den entprechenden selbstklebenden Pads.

LiFeYPo4 Bau 32

Nun müssen noch die Balancer untereinander mit dem Tempraturschaltern verbunden werden. 

Die beiden jeweils nahe beinander liegenden Klemmen der diagonal liegenden Balancer werden miteinander verbunden.

LiFeYPo4 Bau 33 Die Klemmen sind sehr straff in ihrer Ausführung. Am besten legt man einen Zeigefinger unter die Platine und drückt mit dem Daumen bei zunehmender Kraft den Hebel herunter. Die Dinger scheinen mehr auszuhalten als man ihnen zutraut. Wichtig ist, dass man von unten Gegendruck erzeugt, damit die Platine keinen Schaden nimmt und ungewollt durchbricht! Das wäre freilich das Ende...
LiFeYPo4 Bau 34

Das nebenstehende Bild zeigt die Gesamtverkabelung auf dem Akku. Es lohnt sich, hin und wieder die Kabelverläufe zu kontrollieren. Im eingebauten Zustand wird das schwierig sein. 

Wenn alles richtig gelaufen ist, sieht man jetzt auf jedem Balancer eine grüne LED kontinuierlich leuchten. 

LiFeYPo4 Bau 35 38

Zeit zum Messen...!

Ich messe die Spannung jeder Einzelzelle. Man sieht, dass es auch nach diesem Schritt keine grossen Abweichungen gibt: 3 mal 3.61V, einmal 3.60V. Alles gut! 

Anmerkung: Ich habe den Akku aus Zeitgründen erst etwa 2 Wochen nach dem Initialisieren der Zellen zusammengebaut. Die Selbstentladung der Zellen ist sehr gering und fällt normalerweise während des Baus nicht ins Gewicht.

LiFeYPo4 Bau 39

Auch die Spannung des Gesamt-Akkus ist relevant: 14.44V verrät, dass die leicht unterschiedliche Spannung der Einzelzellen eher Mess- und Additonsfehler sind. Alles auf dem gleichen Niveau und das ist ein sehr guter Startpunkt für unseren neuen Akku.

LiFeYPo4 Bau 40

Den Pluspol wollen wir nach vorn ziehen. Das beigelgte Kabel ist, wie schon weiter oben gesagt, recht lang. Wenigstens hat man eine gute geschmeidige Qualität geliefert und so lässt sich das Kabel auch als 50 qmm Kabel sehr gut bewegen und verlegen. 

Ich empfehle, das Kabel ggf. kürzer anfertigen zu lassen, vor allem wenn schon vor der Bestellung des Bausatzes die Lage der einzelnen Elemente (z.B. Akku, Schalter, Verteiler, etc.) zueinander klar ist. 

So geht es natürlich auch, sieht aber nicht wirklich schön aus. Die Stärke des Kabels ist bei dem zu erwartetenden Maximimalstrom von 125A auch mit einem halben Meter mehr Länge mehr als ausreichend. Hier zahlt sich nun auch aus, dass die erste Sicherung bereits vor diesem Kabel (aus Sicht des Akkus) liegt.

LiFeYPo4 Bau 43

Eine ordentlich fixierte und scheuerfrei Verlegung ist natürlich auch hier Pflicht. Speziell Ecken und Kanten sind mit besonderem Argwohn zu prüfen. Die Befestigung des Pluskabels ist in diesem Fall ohne Spiel so eingestellt, dass es genug Luft zwischen Kante und Isolation gibt.

 LiFeYPo4 Bau 41   Kurzer Check: Das Rohr im Batteriefach liegt auf Höhe des hinteren Stirnbretts. Das aufgelegte Brett gibt Entwarnung. Es wird zu keiner Berührung kommen, zumal auch dieses Rohr (eher Schlauch) ohne Spiel verlegt wurde. Für andere Einbausituationen empfielht sich selbstverständlich, beide Seiten mit mehr Höhe auszulegen. Das erlaubt auch die Abdeckung des Akkus von oben mit z.B. Plexiglas o.ä. um den Akku vor ggf. herabfallenden Gegenständen zu schützen. 
LiFeYPo4 Bau 42

Auf der Frontseite findet der Philippi Schalter seinen Platz. Aufgrund der nicht veränderbaren Kabelführung blieb nichts anderes übrig, als ihn "auf den Kopf" zu stellen. Die Funktion ist gegeben, das haben wir mehrfach geprüft. Trotzdem empfehle ich, eine Lage zu finden, bei der die Einbaurichtung "oben und unten" wie durch die Schrift angzeigt auch erreicht wird. Allerdings gibt es keinen Hinweis im Handbuch, der Besorgnis anzeigen würde.

Der Kabelkanal nimmt auf der einen Seite die vom Akku Top herausgeführten Kabel auf. Andererseits dient er als Trennung zwischen Plus am Philippi und Minus vom Shunt des Batterie-Monitors, der später links vom Kanal seinen Platz finden wird.

LiFeYPo4 Bau 45

Zum Abschluss nochmal der Blick von oben auf die Gesamtverkabelung auf der Akku-Oberseite.

Gelb markiert ist hier eine Stelle, die recht scharfkantig war und entschärft werden musste. Ich habe den Tragegriff um eine Akku-Vertiefung nach links gezogen, so dass die Kabel in jedem Fall frei liegen.

Rot zeigt die Klemme für den Eingang der Schutzschaltung. Hier muss das Bausatz-Kabel mit der fliegenden Sicherung angeschlossen werden. Aber es braucht noch einen zusätzlichen Gedanke , daher unten dazu mehr.

An die Klemme im blauen Kreis muss der Ausgang der Schutzschaltung angeschlossen werden. das kann zu diesem Zeitpunkt bereits ausgeführt werden.

ANMERKUNG: Man sieht auf diesem Bild übrigens auch den Umbau der Gewindestange auf den Minuspol. So soll es sein. 

LiFeYPo4 Bau 46

Damit ist der Aufbau des Akkus abegeschlossen. Es erfolgt nun noch der Einbau sowie die Aktivierung der Schutzschaltung des BMS.

Es folgt der Tag des Einbaus: wir verlegen die Werkstatt nach draussen - das Wohnmobil passt nicht rein ... ;-)

Die Frontseite des Akkus erhält einen Griff aus dem Baumarkt. Damit sollte es möglich sein, den schweren Block im engen Einbauraum herauszuziehen.

Entgegen der Intuition kleben wir unter die Aluwinkel an den Strinbrettern Filzgleiter, um den Block im engen Raum sinnvoll bewegen zu können. Das hat sich später als segensreich herausgestellt. Gehalten wird der Akku später mechanisch in allen Dimensionen. 

LiFeYPo4 Bau 47

Die Kabel von der Oberseite werden durch das Loch an der Front gezogen und dabei mit einem Schrumpfschlauch vor den scharfen Kanten der Siebdruckplatte geschützt. Es empfielht sich übrigens auch die vorherige Entschärfung der Bohrlochkanten, gerade bei Seibdruckplatten, die sehr scharfe Kanten besitzen können.

Ausserdem ziehen wir das Minuskabel der Schutzschleife mit der fliegenden Sicherung nach aussen in den Kabelkanal. Somit kann man die Sicherung wechseln ohne den Akku zu bewegen, sofern hier mal ein Fehler auftritt. So wie er eingebaut ist, käme man anderenfalls nur durch Ausbau des Akkus später an diese Sicherung hernn.

Das Kabel ist für diesen Umweg natürlich zu kurz ausgelegt, was sich aber mit einem Stück Kabel und einer Wago Klemme schnell verlängern lässt. 

Warum Herr Nothnagel für dieses Minuskabel einen roten Draht vorbereitet, bleibt wohl sein Geheimnis... wir verlängern blau und verstecken damit den roten Draht.

LiFeYPo4 Bau 48 Das besagte Miunskabel geht also in rot von Gesamtminus (oben rechts) raus und kommt hier im Bild blau zurück. Dieses blaue Kabel wird wie durch die Schaltung vorgegeben an der noch freien äusseren Klemme des Balancers angeschlossen.
LiFeYPo4 Bau 49

Die fünf Kabel für den Cell-Log werden mit einer Lüster Klemme mit dem zum Cell-Log gehörenden Anschlusskabel verbunden.Alle Kableenden werden vor dem Verschrauben ordentlich mit Aderendhülsen versehen. Dazu wird eine passende Quetschzange verwednet.

Auf die Reihenfolge gemäss Anleitung ist zu achten, ansonsten rechnet der Cell-Log die Spannung falsch aus. Verpolen mit Kurzschlussfolge kann man hier dennoch eigentlich nicht. 

Gesamt-Minus kommt an Platz 1 des Cell-Log Steckers, dann alle Pluspole in der Reihefolge zurück bis Gesamtplus.

LiFeYPo4 Bau 50 Das kürzere blaue Kabel des Bausatzes ohne runden Kabelschuh verbindet den Ausgang Schultzschaltung vom Balancer an Gesamtplus mit Klemme "C" des Philippi Schalters.
LiFeYPo4 Bau 51

Das lange blaue Kabel geht von Klemme "-" des Philippi Schalters zum Minusverteiler und hängt deswegen passend für den Einbau des Akkus vorbreitet noch lustlos herum. Das aufgewickelte dünne rote Kabel ist das Plus für den Shunt des Batteriemonitors und höngt dort vorbereitet nur für den Einbau des Akkus.

Ansonsten hebt der blaue Kreis das neue, nach aussen gelegte Akku Minus hervor (sobald wir etwas später den Akku Minuspol mit der oberen Schraube des Shunts verbunden haben - das passierte leider fotografisch undokumentiert vor dem Einbau - siehe Bilder etwas weiter unten) und der rote Kreis am Philippi das neue Akku Plus.

Diese beiden Pole werden später mit den passenden Verteilern verbunden im Fahrzeug. Sollte es zu irgendeinem Zeitpunkt notwendig werden, dass der LiFeYPo4-Akku  temporär oder dauernd durch eine andere Akkuquelle ersetzt werden müsste, dann reicht es, die beiden Kabel am LiFePo Akku zu entfernen und an Plus und Minus eines beliebigen anderen Akkus anzuschliessen. Lediglich das Ladegerät müsste ggf. noch auf den gewählten Akkutyp umgestellt werden. 

Die gesamte Lade- und Verbraucher-Verkabelung und aller notwendigen Gerätschaften verbleibt unangetastet!! Damit verhält sich also der so vorbereitete LiFeYPO4 Akku wie jeder beliebig andere. Seine ganze Elektronik und Steuerung hängt an / in ihm selbst und ist damit systemisch transparent für seine Umgebung.

In dem blauen Kasten rechts erkennt man übrigens die Hauptsicherung sehr gut.

LiFeYPo4 Bau 52

Der Einbau beginnt: Das bereits entleerte Fach zeigt wie so oft einige Überraschungen und Ungereimtheiten. Kabel wurden vom Werk und Nachrüstern akzektabel bis gut verlegt - das sieht man manchmal auch ganz anders...!

Die Durchführung der roten Plus-Kabel zu den Hubstützen im Boden stört etwas aber das wurde bereits bei der Planung berücksichtigt und alles passt knapp aber gut. Ein paar Kabel werden noch vernünftig versorgt. Die beiden Verteiler entwirren den Kabelverhau, der vormals direkt auf den Polen der Akkus lagen. So ein Umbau erlaubt eben auch die Optimierung von zuvor fragwürdigen Umsetzungen. 

Die schwarzen Minuskabel kommen alle an den einen Verteiler, die roten von den Verbrauchern / Ladequellen (von der Decke kommend) an den anderen. 

 

LiFeYPo4 Bau 53 Leider sieht man auch so etwas... die vom Werk verwendeten Kabel sind wenig geeignet für eine dauerhaft funktionierende Stromversorgung. Da gehört eigentlich ein Schrumpfschlauch drauf und am besten noch ein stabiler Kabelschuh. Dieser hier ist aus dünnem Blecht und würde beim ersten saftigen Kurzschluss wegbrennen.... Liebe Carthago Führung... das geht besser und muss auch besser sein!
LiFeYPo4 Bau 54 Damit sollte man rechnen... der Einbauraum für Akkus ist sehr begrenzt. Das merkt man vor allen Dingen, wenn man keinen Platz mehr findet, um sich selbst zu bewegen...:-)
LiFeYPo4 Bau 55

Die Vorbereitungen sind abgeschlossen. 

Alles was nicht mehr gebraucht wird, ist ausgebaut. Der Rest sauber verlegt. Die beiden Verteiler sind installiert und die jeweilgen Kabel der Verbraucher sowie diverse Minusabgänge angeschlossen. 

Ein grösseres Loch im Boden habe ich mit etwas Panzerband verschlossen, nachdem mehrere Schrauben fast darin verschwunden wären ... das scheint wohl bei allen Carthagos neuerer Bauart zu finden sein, also bitte auf solche kleinen Fallen achten.

LiFeYPo4 Bau 56

Flugs den Akku reingeschoben. Dank der Filzgleiter ging das recht mühelos. 

Hinten liegt der Akku kraftschlüssig an der Stufe im Batteriefach an, links ebenfalls an der Seitenwand. Das macht die Transport Sicherung des schweren Teils recht einfach.

LiFeYPo4 Bau 57

Nach oben hin sichert ein 30x30 Aluwinkel. Er wird so am Frontbrett des Akkus angeschraubt, dass der Winkel oben an der Decke schlüsssig abstützt. Nicht vergessen...: Die Schrauben nicht stärker als das Brett nehmen, so dass man nicht in den Akku durchsticht... in diesem Fall ist das zwar nicht möglich, weil über den Polen aber dennoch sei der Hinweis erlaubt, damit im Eifer des Gefechts nicht an dieser Stelle Schluss ist!

Die Transporsicherung wird vervollständigt: Sowohl vorne als auch an der rechten Seite wird auf dem Boden je ein 30x30 Aluwinkel angeschraubt, in denen wir genügend Bohrlöcher für die Befestigungsschrauben vorgesehen haben. Dabei ist darauf zu achten, dass der Winkel beim und nach Anschrauben fest am Gehäuse anliegt! (Selbstbohrende 4mm Blechschrauben sind hierfür passende Schrauben)

Die vorhandenen Kabel der ehemaligen Batterieversorgung werden wieder verwendet. Daher passen die Farben nicht perfekt und das rot markierte "blaue" Pluskabel wird bei Gelegenheit noch ausgetauscht. Damit ist der Akku an die Verteiler - und damit an Laden und Verbrauchen - bereits angeschlossen.

Das dünne blaue Kabel von Klemme "-" des Philippi Schalters sowie das rote Kabel vom Shunt werden über das mitgelieferte Schutzrohr zu den Verteilern gelegt und dort passend angeschlossen. Die Schutzschaltung des BMS (blaues Kabel) geht ans Minus!

Dann macht es plötzllich vernehmlich "klack" und der Akku ist vom Philippi Schalter eingeschaltet worden :-) Ab jetzt darf man den Kaffee mit gelbem Strom kochen ... :-D

LiFeYPo4 Bau 58

Das lange graue Kabel mit RJ12 Steckern für den Batterie-Monitor, das gebündelt in der rechten Ecke des vorherigen Bildes zu sehen ist, habe ich noch gegen ein kürzeres selbst-gecrimptes ausgetauscht.

Es ist ja eigentlich vorgesehen, diesen Monitor in den Innenraum des Fahrzeugs zu legen. In diesem Fall soll das Kabel auf Wunsch des Eigners allerdings durch eine Bluetooth Schnittstelle ersetzt werden. Das kleine schwarze Kästchen auf dem Boden ist ein entsprechendes "Dongle", das die Verbindung zu beispielsweise einem Smartphone oder Tablet herstellen lässt und damit die Messwerte im inneren ansprechend dargestellt werden, ohne mühsam Kabel zu verlegen. Das Dongle wurde später natürlich noch ordentlich verlegt. 

LiFeYPo4 Bau 60

Jetzt fehlt nur noch die vorhandene Abdeckung - viel zu schade eigentlich, nun alles hinter einem dicken Brett zu verstecken. Aber so ist alles gut geschützt. Die Tasten des Philippi Schalters sind auch bei aufgesetztem Brett bequem erreichbar, was durchaus gewollt ist. 

Der Batteriemonitor hat rechts auf einem schmalen Trennbrett seinen Platz gefunden, wofür das Abdeckbrett noch etwas Platz geben musste. 

Der Besitzer ist glücklich über sein neues Kraftpaket!

   
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Kommentare 14

Gäste - Manfred am Donnerstag, 22. August 2019 10:57

Hallo Frank,
ich beschäftige mich derzeit mit der möglichen Umrüstung unseres neuen Pössl Roadcamp R (mit KompressorKühlschrank) auf LiFeYPo4 Akkus.
Deine Bau-Anleitung ist super und ich meine zu sehen, dass die Akkus hochkannt eingebaut wurden.
Meine Frage: Können diese Akkus stets lageunabhängig verbaut werden?
Gruß
Mani

Hallo Frank, ich beschäftige mich derzeit mit der möglichen Umrüstung unseres neuen Pössl Roadcamp R (mit KompressorKühlschrank) auf LiFeYPo4 Akkus. Deine Bau-Anleitung ist super und ich meine zu sehen, dass die Akkus hochkannt eingebaut wurden. Meine Frage: Können diese Akkus stets lageunabhängig verbaut werden? Gruß Mani
Frank am Freitag, 23. August 2019 09:53

Hallo Mani,

danke für Dein Interesse!
Ob stehend und liegend wurde lange diskutiert ... ich kenne Beides, die Empfehlung seitens Hersteller ist aber durchaus stehend.

Bei einem Kollegen liegen sie schon seit 6 Jahren und funktionieren grossartig. Auch in Schweizer Sessel-Liften liegen sie im Sitz. Bei mir lagen sie anfangs auch im Batteriefach, weil ich keinen Weg sah, die 400AH Zellen aufrecht einzubauen. Das habe ich aber nach ein paar Monaten herausgefunden und sie stehend eingebaut. So betreibe ich sie mittlerweile seit 5 Jahren ohne Klagen.

Insofern ist die Antwort nicht wirklich eindeutig. Ich würde Dir aber empfehlen, wenn es irgendwie geht einen Weg zu suchen, sie mit den Polen nach oben einzubauen, dann bist Du auf der sicheren Seite. Wie gross planst Du? Kannst Du ggf. kleinere Zellen nehmen, und sie mit Parallel-Schaltung auf die Kapazität zu bringen, die Du willst? Kleinere Kapazitäten sind idR. auch im Volumen kleiner und durch cleveren Zusammenbau erhältst Du dann doch die Kapazität, die Du eigentlich willst?

LG Frank

Hallo Mani, danke für Dein Interesse! Ob stehend und liegend wurde lange diskutiert ... ich kenne Beides, die Empfehlung seitens Hersteller ist aber durchaus stehend. Bei einem Kollegen liegen sie schon seit 6 Jahren und funktionieren grossartig. Auch in Schweizer Sessel-Liften liegen sie im Sitz. Bei mir lagen sie anfangs auch im Batteriefach, weil ich keinen Weg sah, die 400AH Zellen aufrecht einzubauen. Das habe ich aber nach ein paar Monaten herausgefunden und sie stehend eingebaut. So betreibe ich sie mittlerweile seit 5 Jahren ohne Klagen. Insofern ist die Antwort nicht wirklich eindeutig. Ich würde Dir aber empfehlen, wenn es irgendwie geht einen Weg zu suchen, sie mit den Polen nach oben einzubauen, dann bist Du auf der sicheren Seite. Wie gross planst Du? Kannst Du ggf. kleinere Zellen nehmen, und sie mit Parallel-Schaltung auf die Kapazität zu bringen, die Du willst? Kleinere Kapazitäten sind idR. auch im Volumen kleiner und durch cleveren Zusammenbau erhältst Du dann doch die Kapazität, die Du eigentlich willst? LG Frank
Gäste - Andreas Spindler am Freitag, 01. November 2019 14:15

Ein wirklich toller Bericht.
Wo hast du die tollen Verteiler bekommen? Ich finde nichts ähnliches im Netz.
VG Andreas

Ein wirklich toller Bericht. Wo hast du die tollen Verteiler bekommen? Ich finde nichts ähnliches im Netz. VG Andreas
Super User am Samstag, 02. November 2019 19:20

Hallo Andreas,

danke für Dein Feedback, freut mich, dass es Dir gefällt!
Die Verteiler waren von SVB und ich habe gerade gesehen, dass es sie noch gibt: https://www.svb.de/de/stuetzpunkt-maxibus-4-mit-gehaeuse-250-a.html - es gibt sie auch mit mehr Anschlüssen. Scheint mir akzeptable Qualität zu sein.

LG Frank

Hallo Andreas, danke für Dein Feedback, freut mich, dass es Dir gefällt! Die Verteiler waren von SVB und ich habe gerade gesehen, dass es sie noch gibt: https://www.svb.de/de/stuetzpunkt-maxibus-4-mit-gehaeuse-250-a.html - es gibt sie auch mit mehr Anschlüssen. Scheint mir akzeptable Qualität zu sein. LG Frank
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