Der Motorkontroller ist von der Fa. Trinamic. Späte 24V Modelle hatten auch bereits Controller dieser Firma mit integriertem BMS für den LiPo 7S Akku.
Die M-Kontroller der 36V Modelle waren/sind z.T. schlecht verarbeitet und funktionieren oft nicht, wie erwartet. Vor allem die Kühlung der beiden Mosfet’s und Schottky Dioden auf dem Alublech ist bei längeren Fahrten unter hoher Last unzureichend.
Ich habe eine solche 36V Akkubox samt Motor geschenkt bekommen, die schon seit Jahren nicht richtig funktionierte. Nur kurz konnte das Bike bewegt werden, dann schaltete die Box einfach ab. Mit Hilfe eines Bekannten aus der CH konnte ich den Kontroller anpassen und optimieren. Leider hat sich aber im nachhinein herausgestellt, dass nicht der M-Kontroller ein technisches Problem hatte, sondern einfach die Spannung der alten Akkus von anno 2011 unter Last einbrach und das BMS richtigerweise abschaltete. Dennoch ist der M-Kontroller nun modifiziert und könnte mit neuen Akkus für weitere Jahre in Betrieb gehen.
Hier der unmodifizierte V4 Kontroller von 2011. Man sieht gut, die grobschlächtigen Lötwürste im Anschlussbereich der Mosfet’s und Schottky Dioden.
Phase 1 – Mosfet’s und Schottky Dioden werden vom Kontroller separiert.
Um Überhitzung zu vermeiden wurden die 4 Bausteine ausgelötet und über sehr hochwertige Leitungen in feinster Litze extern vom Kontroller in der Box untergebracht.
Ein weiterer Vorteil der Auslagerung der Bauelemente ist, dass nun keine hohen Ströme mehr auf den Leiterbahnen vom Kontroller fließen, da ich die Leitungen immer direkt unter Vermeidung von Stromwegen auf dem Kontroller selbst angelötet habe.
Die Bauelemente wurden mit Wärmeleitpaste in massive Alukühlkörper fest verschraubt. Die Leitungen vom/zum Kontroller können mit XT-Hochstromsteckern getrennt werden.
Fertig:
Phase 2 – Ersetzen diverser R’s
Rudolf R. aus CH half mir den Kontroller anzupassen. Nur über Ihn konnte ich die nötigen Details zur M-Kontroller Reparatur/Optimierung überhaupt erhalten. An dieser Stelle noch mal ein riesen DANKESCHÖN für seine tolle Unterstützung.
Zu ersetzen sind in meinem Fall:
R11C mit 33 Ω – Gateschaltung
R40 mit 24,9 kΩ – Gateschaltung
R4 mit 160 kΩ – Relaisschaltung
Hinzu kommt eine BAV20NXP (sehr schnelle Diode) über R11C in Durchlassrichtung zum UA1
Materialeinkauf – Artikel im €cent Bereich.
Ich konnte alles mit meinem Weller Lötkolben und feiner Spitze erledigen. Sehr hilfreich dabei ist eine große Lupenlampe, da die Widerstände mit <2mm Größe winzig sind und das Lötfeld gerade für R40 extrem dicht am Schaltrelais liegt und kaum Platz vorhanden ist. Mit etwas Geschick und ruhiger Hand aber eigentlich alles gut machbar.
Beispiel R11C mit 33Ω und BAV20NXP. Ursprünglich war hier 100Ω. Die Diode sorgt für ein sehr viel schnelleres Abschalten des Gate.
Nachgemessen ohne Diode:
…mit Diode eine steile abfallende Flanke.
Phase 3 – Umsetzen vom NTC
der NTC ist direkt am Pin 8+9 am Sub-D angelötet. Der wird entfernt. Hierzu auch die gekennzeichnete Leiterbahn am besten an 2 Stellen durchtrennen. Diese liegt gefährlich Nahe an der hochstromigen Leiterbahn. Kommt es hier zu einem Kurzschluss ist der Kontroller hinüber.
Der NTC wird an dem auch dafür vorgesehen Platz auf dem Kontroller mit 2 Leitungen angelötet und unter die Platine geschoben. Da dieser Kontroller keine heiß werdenden Bauelemente mehr direkt am Kontroller verbaut hat dürfte der NTC wahrscheinlich nie aktiv werden.
Phase 3 – Testaufbau
Bei der Gelegenheit wurde auch die Anschlussleitung AKKU -> BMS -> M-Kontroller ersetzt und ebenfalls mit XT Steckern ausgestattet.
Phase 4 – Betrieb am Swizzbee
Nachdem also die Funktion von Kontroller und Motor + Sensor erfolgreich getestet wurde konnte ich endlich im Fahrbetrieb testen.
Ernüchterung: Das eigentliche Problem, dass der Akku bei höherer Last abschaltet besteht weiterhin. Etwas später und die Box lässt sich auch sofort wieder einschalten ohne wie zuvor 1-2 min warten zu müssen. Spätestens ab diesem Zeitpunkt war klar, das Problem lag nie am Kontroller sondern am Akku bzw. BMS.
Workaround:
Der Kontroller wurde direkt am Akku über einen zusätzlichen XT Konnektor angeschlossen. Außerdem wurde die gelbe Leitung, die normalerweise zum BMS hin angeschlossen wird an Akku Plus am Motorkontroller angeschlossen. Nachteil: Die Status LED’s an der Akkubox zeigen so immer voll, also 5 leuchtend an. Vorerst geht es aber mal um Funktion und nicht mehr.
Zusammengebaut:
Test:
So kann mal gefahren werden. Bei voll geladenen Akku bricht die Spannung der Zellen zwar an einer großen Steigung weiterhin stark ein, sodass sich der Motor merkbar mit der niedrigen Spannung quält. An leichten Steigungen und auf der Ebene rennt das 36V Swizzbee aber wie erwartet, sodass man gut >35km/h fahren kann. Etwas Abhilfe am Berg kann man schaffen indem an der Box die Unterstützung heruntergestuft wird, was die Batterielast etwas verringert, der Fahrer dafür etwas mehr strampeln muss. Der Akkuverbrauch liegt, wie erwartet, bei ca. 5Ah bei etwa 15km Fahrt.
Resümee:
Was sich hier mal eben schnell ließt, war in der Praxis ein erheblicher Arbeits und Zeitaufwand. Das geht aber völlig in Ordnung, da ich trotz mancher Verzweiflung und zwischenzeitlicher Gedanken der Aufgabe viel lernen konnte. Spaß hat es außerdem auch gemacht. Die 36V Box samt Motor kann so noch ein Zeit lang verwendet werden mit der Einschränkung, das schnelle Bergfahrten nicht möglich sind.
Ob ich mind. 600€ in einen neuen Akkublock aus 100 Sony Konion 2.6Ah 18650 investiere weiß ich noch nicht. Ich habe mehrere Optionen und keinen Zeitdruck. Vernünftiger wäre aber wohl die Investition in eine 2te umgebaute 24V (30V) 1000Wh Akkubox mit Heinzmann-Motor. Ich habe diverse 24V Motoren und Kontroller als Ersatz da und könnte die neue Box auch abwechselnd in 2 Swizzbee’s verwenden. Fahren kann ich ja doch immer nur mit einem. Den alten Akku mit den schwachen Zellen könnte man auch noch gut ein paar Jahre mit einem normalen Pedelec am 12A Controller betreiben. Die Last ist moderat und die Spannung dürfte kaum einbrechen. Ein 100 Zellen Akku ist aber ein ganz schöner Brocken.