Der Ackuwechsel bei Bion-x

E-Bike, Pedelec, Elektrofahrrad
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doran

Der Ackuwechsel bei Bion-x

Beitrag von doran »

Wenn der Akku ersetzt werden muß, - ein Erfahrungsbericht.

Nach 4 bis 6 Jahren kommt für jeden Pedelecbesitzer, der Tag an dem
klar wird, der alte Akku muß ersetzt werden. Was tun ? Der
naheliegenste Entschluß wird sein, ins Geschäft gehen & den Glei-
chen neu bestellen. Wer zur Technik wenig Beziehung hat, sollte
das genau so tun. Die Sache hat einen Haken. Wäre es anders, wäre
dieser Bericht überflüssig. Da die Akkutechnologie rasant fortschreitet,
ist es nicht sinnvoll den alten Akku durch einen gleichen zu ersetzen,
zudem werden abschreckende Preise verlangt. Der Preis & die
Leistungsfähigkeit stehen in keinem ausgewogenen Verhältnis zu den
Akkus neuerer Technologie. An meinem persönlichen Beispiel sei die
Problematik & Vorgehensweise einmal dargestellt. Ob dies für Andere
nachahmenswert erscheint, muß jeder für sich entscheiden.

Voraussetzung für einen Akkuwechsel auf andere Größe & Technologie,
sind elektrische Grundkenntnisse sowie ein Mindestmaß an Werkzeug
& Meßmöglichkeit. Ist dies vorhanden, stellt der Wechsel nicht wirklich
eine große Sache dar. Der Originalakku war ein NiMH ( Nickel-Metall -
Hydrid) 24V / 8 Ah 3,5kg im "Trinkflaschen-Montage-Gehäuse von Bion-X"
maßgerecht eingesetzt. Einen maßgleichen elekrisch - passenden Akku
eines fremden Anbieters findet man natürlich nicht. Offiziell soll der alte
Akku neu ~ 600 € kosten. Dabei hat man noch Probleme einen Händler
zu finden, der wirklich liefern kann & will. Gut sortierte Akkuhändler bieten
zwar Bion-X passgenaue Ersatzakkus an, aber nur für 36 V / 9Ah. Nur bei
Billigrädern oder " fortschrittsmüden " Herstellern findet man noch 24 Volt
für Neuräder. So war die erste Frage, kann man den NiMH-Akku ausbauen
& einen Ersatzakku anstecken ? Man kann ! Gehäuse öffnen, Akku aus-
packen, bis man an die Anschlüsse kommt, & diese ablöten. Gehäuse
schließen & verschrauben. Der vorhandene Ladestecker ist zwar elekt-
risch etwas schwach dimensioniert, zum Probieren reicht es aber. Ent-
schließt man sich eine Dauerlösung daraus zu machen, kann man die
Drähte gegen dickere ( 1,5 qmm) tauschen. Wer will kann auch 2,5 qmm
nehmen, -(muß aber nicht wirklich sein ) die Ströme halten sich in Maßen

Speist man über den Ladestecker 24 V vom Netzgerät ein, läßt sich
die Elektronik des Rades aktivieren. Daraus folgt, ein Versuch mit zwei
Starterbatterien vom Motorrad je 12 V / 7Ah in Reihe - Gesamtgewicht: ~
5kg. soll klären, ob ein externer Akku zu gebrauchen ist. 3 Probefahrten
ergaben, über den Ladestecker eingespeist, mit Motorradakku auf dem
Gepäckträger provisorisch montiert, kann das Rad betrieben werden.
Nächste Frage, welchen Akku nimmt man, & wo bekommt man ihn ?
Bei der Kapazität war klar, 18 Ah oder mehr sollten es schon sein. Der
alte Akku mit 8 Ah reichte bei 100% Unterstützung ( als er neu war ) für
30..35 km. Deshalb wurden für den neuen Akku 60..70 km als Richtlinie
angepeilt. Mehr, soweit das Gewicht mitspielt ist dabei willkommen. Die
Erfahrung hatte gezeigt, mit einem 5 kg Akku zu fahren, ist bereits
grenzwertig. Sinnvoll für einen Einzelakku sind nach meinem Dafürhalten
max. 4 kg. Nach einigem Recherchieren wurde ich bei "Activeshop" fündig.
( www.activeshop24.de ) 24 V & 20Ah oder 21 Ah sind zur Zeit das Limit
Dabei stehen 2 Baureihen zur Verfügung. Der "LiFePO4" oder der "LiMn"-
Akku,
beide mit folgenden - Kurzdaten:
LiFePO4: 24V 20Ah & 2000 Zyklen max. 325 x 160 x 95 mm 429 €.
Gew. 5,56 kg.

LiMn: 24V 21Ah & 500..800 Zyklen max. 180 x 128 x 95 mm 509 €.
Gew. 3,12kg.

Der kurzzeitige max.Entladestrom wird durch die Kontaktfahnen des Akku
begrenzt,& liegt bei ~ 25 A. für den LiFePo4 - bei 30 A für den LiMn.-Akku
Die max. Kurzleistung des Motors liegt bei ~ 300 W = ~ 12 A.
Darüber hinaus schaltet der Motor infolge seines integrierten Thermo-
schutzes innerhalb von ~ 10..15 Min. ab, je nach Leistungsüberhang.
Der genaue Abschaltpunkt hängt von der Aussentemperatur & der
Fahrtwindkühlung ab. Längere & häufige Belastung mit 12 A oder mehr
führen zu einer vorzeitigen Alterung des Akku .Dies sollte man im eigenen
Interesse vermeiden. Mit seiner Maximalleistung von ~ 300 W wird der
Motor nicht zu einer Zerstörung des Akkus wegen Überschreiten des
Maximalstromes führen. Für eine Dauerlast von 300 W sind Akku & Motor
jedoch nicht ausgelegt, dies als Hinweis für "Sportler die alles heraus-
holen wollen".

Abzuwägen sind: 80 € Preisnachlass ~ 3 - fache Lebensdauer aber ...
größeres Gewicht - größere Maße & notwendiges BMS
( Zellenausgleichs-Schaltung ) daraus resultiert, mehr Selbstentladestrom

gegen:
80 € teurer, weniger Ladezyklen, größeres Driftrisiko weil kein BMS aber...
leichter - kleiner - 1Ah mehr

Die Entscheidung fiel auf den kleineren & leichteren, aber teureren LiMn.-
Akku. Legt man 2 Ladezyklen pro Woche ganzjährig zugrunde, müßte er
~ 5 Jahre halten. Da mindesten 3 Wintermonate nicht gefahren wird, wäre
mit 6..7 Jahren Lebensdauer zu rechnen. Bis dahin gibt es bessere Akkus
& wahrscheinlich brauchbare Brennstoffzellen, die ganz neue Maßstäbe
setzen. Bei der "Brennzelle" wird ein kleiner Puffer - Akku reichen,
um Lastspitzen abzudecken. Das wird in einem Übergang geschehen.
Die Brennzellen werden stets kleiner & leistungsfähiger & der Pufferakku
kann im gleichen Verhältnis "abgemagert" werden. ... Man wird sehen.

Zusätzlich zum Akku wird ein neues "spezifisches Ladegerät" fällig. Das
alte Ladegerät lud mit 2 A auf 28,2 V. für NiMH auf, das Neue lädt mit 4 A
auf 29,2 V. Verfahren: I nach /delta U Heißt: es wird ein annähernd kon-
stanter Strom eingeprägt bis die Spannung über der Zeitachse nicht mehr
steigt. Nähert sich die Ladespannung der Scheitelspannung wird der
Strom langsam reduziert, bis auf ~ 10%. Wird die Scheitelspannung er-
reicht, sinkt sie ( im mV - Bereich - z.B. 25 mV ) trotz weiter geladenem
Strom. Diese Abweichung ( delta ) wird als Abschaltkriterium genutzt.
Man erreicht damit Füllgrade, wie sie mit typischen "Billigladern für Blei-
batterien" nicht zu erreichen sind. Allerdings ist der Preis mit ~ 65 € auch
entsprechend hoch. Mit "Labor-Netzgeräten" mit Strombegrenzung und
fein einstellbarer Spannung sind etwas schlechtere Füllgrade auch zu
erreichen. Allerdings sind die Geräte bei vergleichbarem Preis auf 2 A
beschränkt. Der spezielle LiMn. - Lader punktet hier mit 4 A.. So werden
aus 11h Ladezeit passabele 5 1/2 h. Da lohnt sich die Anschaffung. Das
Labornetzgerät bleibt dabei als Reserve im Hintergrund.

Beiden Akkus fehlt eine Unterspannung-Abschaltung. Das ist solange kein
Problem wie man die Spannung überwacht. In meinem Fall habe ich zwei
Digitalvoltmeter montiert ( ~ 10 € pro Stück vom Baumarkt ) um Spannung
& Strom zu kontrollieren. Alternativ kann man sich ein "Watts-Up" (Watt-
meter ) kaufen, für ~ 63 €. Das kann Spannung ( V ) & Strom ( A ) und
verbrauchte Leistung ( Ah ) als auch die geladene Akku-Energie ( Wh )
messen. Seine Spannungs - Versorgung kann im einfachen Fall mit dem
"Fahrakku" geschehen, oder über einen Zusatzakku 11V / 2100 mAh +
Ladegerät. Als Paket kostet das ~ 100 €. Bei Ausfall des Fahrakku kann
man weiter alle Parameter mit dem Wattmeter messen wenn eine zusätz-
liche Stromversorgung integriert wird. Ich habe mich mit der nicht so
komfortabelen Lösung mit 2 "Billig-Digitalvoltmetern" beschränkt, da es
die nötige Strom & Spannungsüberwachung gewährleistet. Ob ich später
zum "professionellen Watts-Up" wechsele, bleibt offen. Eine Unter-
spannungsabschaltung gibt es auch zu kaufen. An meinem Bion-X Nach-
rüstsatz war dies nicht vorhanden, bei dem hohen Preis - eine Zumutung.
So war ich von Anfang an genötigt, mit einem Voltmeter die Spannung zu
überwachen. Wegen der erhöhten Stoßunempfindlichkeit wählt man sinn-
vollerweise kein analoges Zeigerinstrument, sondern ein Digitalvoltmeter.
Gleiches gilt für die Strommessung. Die Unterspannungsabschaltung ist
bei Serien-Pedelecs "von der Stange" im Controller integriert. ( Aus gutem
Gunde ) Als Nachrüstplatine kostet sie 50 €. Ein Muß, wenn man ohne
persönliche Spannungsüberwachung fährt. Die Ausführung ist universal.
Die Abschaltspannung wird entsprechend der in Serie geschalteten Zellen
mittels "DIP-Switch" ( Digital-Schalter) eingestellt. In meinem Falle sind
dies 7s = 21 Volt "Nominal - Abschaltspannung".
Der exakte Abschaltpunkt wird mit + - 1V an gegeben. Das reicht im Nor-
malfall völlig aus. Im Grenzbereich ist die persönliche Überwachung jedoch
leicht überlegen. Nähert man sich mit Abschaltautomatik dem Ladezu-
stand 23..22 V & tritt kräftig in die Pedalen, sinkt die Spannung unter den
"Abschaltpunkt" & die Stromzufuhr wird unterbrochen. Bei
den meisten Rädern muß dann ausgeschaltet werden & wieder ein, dabei
erholt sich die Spannung wieder, man kann vorsichtig weiterfahren. Tritt
man wieder kräftig in die Pedalen, wird wieder abgeschaltet. Bei der per-
sönlichen Überwachung entfällt dieser "Zirkus", dafür hat man die ganze
Verantwortung für das Überleben des Akku. ( ein Kostenfaktor größer als
500 € ) Wer gut mit Technik umgehen kann, kommt ohne Abschaltauto-
matik zurecht. Wem das Überwachen zu lästig ist, sollte sich die Platine
gönnen.

Wenn beide Meßgeräte ausfallen, ( Meßgerätebatterie 9V leer ) kann man
weiterfahren. Die Spannung wird hochohmig parallel gemessen,bleibt ohne
Wirkung bei Ausfall. Der Strom wird zwar in Reihe geschaltet, und beim
Messen fließt über einen niederohmigen "shunt" ( Meßwiderstand) der
ganze Motorstrom. Bei Ausfall des Meßgerätes wird der Stromkreis nicht
unterbrochen. Der "shunt" hat 0,4 Ohm, an seinem Spannungsabfall wird
die Stromanzeige für den "10-A Bereich" abgegriffen. Der Motor zieht bei
voller Trittkraft bei mir 13..13,5 A. Dabei trete ich, so gut ich kann, und
schwitzen tut man auch. Die ~ 13 A entspechen bei 26 V einer Momen-
tanleistung von ~ 340 W. (recht ordentlich für einen offiziellen 250 - Watt
Motor) Als Dauerleistung geht das nicht, der Motor überhitzt, meine
Muskulatur schafft das nicht & der Akku wird sich früher als gewünscht
verabschieden Dazu kämen dann geschätzte 120 W Eigenleistung. Heißt:
man fährt mit ~ 460 W die Steigung hoch. Das ist nur wenig schwächer
als der Vortrieb der Saxonette, die bei Drehzahlabfall am Berg nicht ihre
max. 500 W Leistung entfalten kann. Wohl kann die Saxo das stunden-
lang durchhalten, während das beim Pedelec nur im Minuten - Bereich
möglich ist.

Mit einem 8 Ah. Akku waren "solche Kraftakte" nicht möglich. Er ging
spannungsmäßig "in die Knie" ( Einbruch um bis zu 4 V. ) der 508 Wh
Akku bricht dabei 1..2V ein, erholt sich aber ebenso rasch, wie er weniger
einbricht, eine wahre Wohltat. Für den Akku bedeutet das weniger "Streß"
wahrscheinlich der Grund warum der alte Akku knapp 5 Jahre gehalten hat.
Da es 500 Wh - Akkus für 24 V Antriebe gibt, wäre die Forderung an die
Hersteller zu stellen, als Option solche "Kraftpakete" bei neuen Serien-
rädern bestellbar zu machen. Ein Trend deutet sich bereits an.
Mehr & mehr Firmen bieten ihre Pedelec mit 8 - 10 - 12 Ah oder
10 - 12 -15 Ah an, jeweils vom Kleinsten aus gesehen mit einem Aufpreis
von ~ 200 € pro Stufe. Langfristig macht sich der Aufpreis bezahlt.
Man fährt gleichmäßiger - mehr Durchzug - kürzere Erholzeiten nach
Lastspitzen, geringere Spannungseinbrüche. Der Akku wird nicht bis
"aufs Letzte ausgelutscht". Er dankt es mit einem längeren Leben.
Heißt: mehr Ladezyklen werden möglich.
Dabei kann sich der Mehrpreis rechnen, wenn der Aufpreis voher moderat
war. 200 € sind da die obere Grenze, - wirtschaftlich betrachtet.
Bei ruhiger Fahrt ohne Wind, pendelt der Strom um ~ 2..3 A ( bei 100%
Unterstützung ) entsprechend einem Schub von 50 ..75 Watt.
Kommt Wind auf, geht der Strom auf 4.. 5 A entsprechend 100 ..125 Watt.
Am Berg z.B. Autobahn - Brücke mit ~ 4% Steigung zeigt die Anzeige
6 ..8 A. Dabei muß man aber kräftig in die Pedalen steigen.
Mit gemütlichem "Pedalieren" hat das nichts mehr zu tun. Noch extremer
wird die Sache mit Stufe 4 = 200% Unterstützung. Geht man mit voller
Kraft am Berg in die Pedalen, steigt der Strom auf 10 bis 13,5 A an. Auf
flacher Strecke ist das nicht zu erreichen, da das hohe "Tretdrehmoment"
am Sensor nicht erreicht wird. Das Rad beschleunigt, - dabei sinkt der
Pedaldruck wieder ab. Der Strom verdoppelt sich nicht bei Umschaltung
von 100% nach 200% Unterstützungsfaktor, bei gefühlt gleicher "Tret-
leistung". Diese Besonderheit werde ich in einem gesonderten Bericht
beleuchten, das wäre an dieser Stelle zu umfangreich.

Da der LiMn - Akku sehr unterspannungsempfindlich ist, muß man die
Spannung im Auge behalten.
Der Akku hat 7s ( 7 Zellen in Reihe ) & wird auf 29,2 V aufgeladen. Das
entspricht einer Zellen-Endspannung von 4,17 Volt ( idealisiert ) Aus Vor-
sichtsgründen werde ich eine Entladespannung von 3 V / Zelle nicht unter-
schreiten, heißt: bei 21 V - zurück an die Ladebox. Bei dem alten
NiMH - Akku standen 192 Wh. zur Verfügung , nun 508 Wh. (theoretisch)
Das ist rund die 2,5 fache Energie, & als Folge bei gleicher Unterstützung
fährt man die 2,5 fache Strecke. So reicht es bei 100% für rund 70 km &
bei 200% für 50km. Im Mischbetrieb beider Stufen werden 60 km daraus.
Das reicht für eine angemessene Tagestour mit einer Unterstützung, die
den Namen auch verdient. Dabei war der alte NiMH - Akku noch ~ o,4kg
schwerer. Ich weine dem "energieschwachen Klotz" keine Träne nach.

Der Haken an der Sache ist, der neue Akku muß nun auf dem Gepäck-
träger stationiert werden. Das ist mechanisch & elektrisch kein wirkliches
Problem. Es erhöht jedoch merklich die Hecklastigkeit des Systems. Das
Tagesgepäck wird seitlich in einer Anhänge - Gepäcktasche transportiert,
nicht ideal, aber brauchbar. Stehen größere Tagestouren als ~ 60 km
an, oder viele heftige Steigungen oder starker Gegenwind, weiche ich auf
die Saxonette aus. Das ist jedesmal eine große gefühlsmäßige Um-
stellung. Beides hat seine Vorzüge & Nachteile. Für mich persönlich zählt
am stärksten die erheblich größere Betriebssicherheit des Pedelec. Die
Störanfälligkeit & technische Unausgereiftheit der Saxonette läßt sie
praktisch als "Gebrauchsfahrzeug" ausscheiden. Wer kleinere Störungen
nicht selber beheben kann, hat praktisch keine Chance. Dafür haben gute
"Schrauber" kontinuierlich "dolle Erfolgserlebnisse". Das ist jedoch nicht
Jedermanns Geschmack. Die Folge: ihr Bestand nimmt ab, sie wird lang-
sam, aber stetig, mehr & mehr in die "Nische der Liebhaberfahrzeuge "
gedrängt. Wer weniger Neigung zum Basteln & Reparieren verspürt, wech-
selt zum Pedelec - obwohl man da treten muß, aber sie laufen, - ( fast )
immer, & ihre Leistungsfähigkeit steigt von Jahr zu Jahr, dank stetig ver-
besserter Akkus & Steuer-Elektronik.

Ich hoffe, daß mein Bericht dem Einen oder Anderen den Schrecken vor
dem Akkuwechsel genommen hat, & eine kleine Hilfe ist, wie man an die
Sache heran gehen kann. Andere Vorgehensweisen sind natürlich auch
möglich. ( " viele Wege führen nach Rom " ) Gruß Doran
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bibbi
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Re: Der Ackuwechsel bei Bion-x

Beitrag von bibbi »

Hallo Doran
Das ist ja mal wieder ein sehr schöner Bericht !
Ich fahre auch beides(Saxo für größere Touren
und für zwischendurch das Pedelac !!)
Den Schrecken vor dem Akkuwechsel hast du
mir als nicht Schrauberinn zwar nicht genommen,
aber das wird wohl noch ein paar Jahre dauern !!! :mcgreen:
Grüße Bibbi
Dumme Gedanken hat jeder, nur der Weise verschweigt sie.
von Wilhelm Busch
Jürgen Stiehl

Re: Der Ackuwechsel bei Bion-x

Beitrag von Jürgen Stiehl »

Hallo Doran,
das sind natürlich gewaltige Kurse, die da für einen Neuakku aufgerufen werden.
Was würdest du mir denn als Austausch bei meinem Yamaha Pas 24V 5,5Ah NCd raten?
Ersatz habe ich für 160 Euro, in NiMh mit 10 Ah für 200 Euro gesehen.
Könnte man den NiMh mit dem Originallader laden?
Jürgen
winfried

Re: Der Ackuwechsel bei Bion-x

Beitrag von winfried »

Danke Doran, @}->--

Dein Bericht ist hervorragend!

Gruß - Winfried
doran

Re: Der Ackuwechsel bei Bion-x

Beitrag von doran »

Austausch-Akku für Yamaha -Pedelec

Das Problem des Akkutausches stellt sich bei Jedem anders, ent-
sprechend seinem Hintergrund. Ich kann nur die Entscheidungs-
kriterien aufzeigen.
Die Eckpositionen wären:
A. Der Preis spielt keine entscheidende Rolle, Grundkenntnisse
der Elektrik & Werkzeug & Meßgerät oder ein beratender - helfender
Freund stände im Notfall bereit.Dann wäre die Antwort 24V 21Ah
LiMn. plus 4A Lader. Dazu braucht man dann noch einen Ausschalter
oder / und Sicherung der Größe ~ 15A als Akkuschutz.
( Rückversicherung ) Da der Akku keinen Unterspannungsschutz hat,
braucht man noch ein Voltmeter, oder für gehobene Ansprüche ein
"Watts-Up". Sonst merkt man nicht wenn 21V unterschritten werden,
& der Akku ist hin.

B. Man kauft den originalen NiCd-Akku, - kann tauschen oder beim
Pedelec-Händler tauschen lassen. Das ist preiswert, einfach &
eine sichere Lösung. ( aber technischer & wirtschaftlicher Unfug )

Einen NiMH-Akku zu nehmen ist noch mehr Unfug. Diese Akkus
sind technisch veraltet & nur nach Prüfung mit dem NiCd - Lader
zu laden. 24V NiMH wird auf 28..28,2V geladen, üblich für kleinere
Akkus mit 2A. Man muß die Spannung in jedem Falle prüfen, um
Überladen zu vermeiden.

Ob das Rad eine integrierte Unterspannungsabschaltung hat, weiß
ich nicht. Diese müßte bei 18..20V liegen. Für NiMn ist das zu wenig.
Für NiCd & NiMH reicht es. Eine Unterspannungs-Abschaltung
kann man kaufen - erspart das Meßgerät - in der Summe wird es aber
nicht billiger.

Allgemein gilt, den größten Fahrspass gibt es bei einem großen
Akku. ( 24V& 21Ah ) wenn man sparen muß, tut es ein ( 24V & 10 Ah)
auch. Darunter würde ich nicht gehen, die Reichweite & Durchzugs-
kraft werden zu "dünn".

Zusammenfassung: Finanzielle Möglichkeit - eigens Können & Wissen -
die Möglichkeit der Hilfe (Freund) vorhandenes Werkzeug, bestimmen
für was man sich entscheidet. Die Fragen muß Jeder für sich beant-
worten. Gruß Doran
Antworten