Dienstag, 5. Mai 2020

E-Bike Akku tauschen/erneuern

Was kann man tun, wenn bei seinem E-Bike der Akku lahm oder gar defekt ist? Im einfachsten Fall kann dieser 1:1 ersetzt werden, was aber nicht unbedingt die billigste, geschweige denn die beste Lösung ist. Einen alternativen Ansatz will ich hier zeigen.
Warum soll das keine gute Idee sein?

Das Rad meiner Frau oben am Bild (Diamant Zouma Supreme +) ist etwa 7 Jahre alt und hat damals knapp 3000€ gekostet. Dadurch möchte ich mal behaupten, dass es eher zu den hochpreisigen Rädern gehört. Darum war ich auch schockiert, als ich vor 2 Jahren das erste Mal den Akku öffnen musste, um Zellen zu tauschen. Es war keine BMS (Battery Management System) bzw. Ballancer verbaut, weil die Zellen das angeblich nicht brauchen.
Was macht ein Ballancer? Dieser achtet vor allem beim Laden darauf, dass keine, der in Serie geschalteten Zellen, mehr als ihre Maximalspannung von etwa 4,2V bekommt. Das Gleiche gilt natürlich auch für die Minimalspannung. Lithiumzellen erreichen schnell ihr Lebensende, wenn man diese Spannungen über- bzw. unterschreitet.
Tja, nach 3 Jahren begann der Akku zu schwächeln (ca. 30 Ladezyklen) und nach 5 Jahren gabs dann einen Komplettausfall (trotz Zellentausch). Das bürgt nicht gerade für Qualität und die Ursache ist ziemlich sicher dem fehlenden Ballancer zuzuschreiben.
Noch dazu trennt sich die interne Elektronik nie komplett von der Batterie, sodass immer etwas Strom gezogen wird, bis der Akku zu Piepsen (eingebauter Summer) beginnt - Vorzugsweise nachts, so gegen 3 Uhr in der Früh...
Wenn man also den Akku außerhalb der akustischen Reichweite lagert, entlädt sich dieser durch sein Gekreische von selbst bis 0V (!!!). Wenn die Zellen nicht schon vorher defekt waren, sind sie es spätestens jetzt.
Darum kann ich nur (in diesem Fall) vom originalen Akku abraten, denn da baut man sich das gleiche Problem nochmal ein.
Wohlgemerkt gilt das nicht für alle Akkus. Wenn eine BMS verbaut ist, kann man auch einen originalen Akku wieder einbauen, nur glaube ich, dass dann der Akku ohnehin mehr als 30 Zyklen überlebt.

Der Original-Akku

Akkupacks sollten immer mit einer gewissen Vorsicht geöffnet werden. Wenn die Zellen noch geladen sind und man verursacht einen Kurzschluss, kann die Sache fatal enden.
In diesem Akkugehäuse sind neben den Zellen auch die Steuer-Elektronik und das Rücklicht verbaut.


Das Innenleben:


Zellen entfernen

Die Zellen könnten auch im Akku bleiben, aber aus Gewichtsgründen sollten diese ausgebaut werden.
An der Platine ist der Ladestecker, die Zellen und der Stecker zum Fahrrad verlötet. Die Kabel vom Ladestecker habe ich komplett entfernt, denn der neue Akku wird über ein eigenes Ladegerät geladen.













Ebenso können die Zellen abgelötet werden.  Da ein Temperatursensor (~10kOhm @ 25°C) verbaut ist, führen 3 Kabel zur Platine.


Wie oben bereits erwähnt, sollte man hier besondere Vorsicht walten lassen!
Der Temperatursensor kann anschließend direkt in die Platine gelötet werden.












Kabel zum neuen Akku einbauen

Der neue Akku wird mit lediglich 2 Kabel (Plus und Minus) verbunden. Neben den Stecker zum Fahrrad habe ich dazu zwei Löcher im Durchmesser der Kabel in das Gehäuse des Original Akku gebohrt.

Da die Zellen entfernt wurden, kann nun das Kabel auch von unten verlötet werden. 
Verbindet man nun die Kabel mit dem neuen Akku, kann die erste Probefahrt absolviert werden.
Ich wäre jetzt fertig, allerdings hatte meine bessere Hälfte wenig Freude mit der Montageart und darum musste das Rad nochmal in die Werkstatt.


Montage des neuen Akkus

Geliefert wird der Akku samt Ladegerät und Sockel. Mit letzteren kann der Akku am Fahrradrahmen montiert werden.











Der ursprüngliche Plan war, diesen Sockel mit den vorgesehenen Verschraubungen einer Getränkeflasche zu verschrauben. Allerdings passten die Löcher nicht, und ich musste neue Blindnietmuttern setzen. Sowas hatte ich auch noch nie gemacht, ist aber keine Hexerei. Gewinde in den Rahmen zu schneiden würde nicht reichen, denn der Alu-Rahmen ist nur einen halben Millimeter dick...














Um diese Nieten zu setzen, muss ein Loch mit deren Durchmesser in den Rahmen gebohrt werden. Danach wird die Blindnietmutter mit einem Schrauben (am besten Stahl, nicht Edelstahl) mit Mutter und Beilagscheibe ins Loch gesteckt. Nun wird die Mutter so gedreht, dass die Schraube die Niete zusammenzieht. Sollte sich die Blindnietmutter mitdrehen können mehrere Beilagscheiben dazwischen eingelegt werden. Öl hatte bei mir die Lage verschlimmert.
Geht's schief kann die Niete ausgebohrt werden.











Der Sockel verträgt allerdings keine hohen Schraubköpfe. Darum verwendet man Schrauben mit niedrigem Kopf oder Linsenkopfschrauben.













Akku aufstecken und los gehts.
Der Akku sitzt recht stabil, wackelt aber seitlich etwas. Ich will nicht riskieren und darum habe ich einen Metallbügel zurechtgebogen, und mit Schrumpfschlauch versehen. Dieses Mal konnte ich ein bestehendes Schraubloch verwenden.
Jetzt bewegt sich nichts mehr!

Bevor ich die Kabel endgültig verlegte, ummantelte ich diese noch mit Schrumpfschlauch. Zum einen passt das besser zur Rad-Farbe, andererseits ist die Gefahr auch geringer, dass sich eine Isolierung durchscheuert.
Mit dieser Art der Akkumontage haben sich auch die Fahreigenschaften deutlich verbessert, da jetzt der Akku weiter unten sitzt und somit der Schwerpunkt auch nach unten gerutscht ist.


Der Ersatzakku

Derartige Universal-Ebike Akkus gibt es mittlerweile in allen gängigen Farben und Formen. Geliefert werden sie Montagefertig mit Sockel und Ladegerät. Die meisten sind sogar mit einem Schlüssel absperrbar. Der Preis ist in der Regel auch deutlich günstiger als ein originaler Akku. Noch dazu liegt auch meist die Kapazität (Ah) deutlich über den originalen Speicher.
Der silberne Original Akku hatte eine Kapazität von 6,4Ah, während der neue 13Ah bei 48V aufweist. Demnach ist jetzt auch eine ausgedehnte Tagestour kein Problem mehr.
Der Akku kann über einen Schalter komplett vom E-Bike getrennt werden, wodurch die Entladung durch die Elektronik verhindert werden kann.
Zusätzlich ist noch eine USB-Steckdose verbaut, mit der auch das Handy oder die Navigation versorgt werden kann.

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