Dolphin („SwizzBee“) Akku-Umbau – Howto

[size=150]Dolphin („SwizzBee“) Akku-Umbau – Howto[/size]

Mit dieser kleinen Schritt-für-Schritt Anleitung wird der Akku-Umbau eines Dolphin-E-Bikes beschrieben. Es kann sich lohnen, ältere Modelle dieser E-Bike Manufaktur günstig zu erwerben und diese mit neuen Akkus einer „Verjüngungskur“ zu unterziehen. Man erhält ein robustes, alltagstaugliches E-Bike der Oberklasse. Um die Suche im Gebrauchtmarkt zu erleichtern hier ein kurzer Ausflug in die Geschichte des Dolphins:
Ur-Dolphins (ohne Federgabel und Magura-Scheibenbremsen vorn) sind vielleicht seit Anfang 2000 hier auf dem deutschen Markt und die frühen Modelle wurden noch mit NiCd- Akkus ausgeliefert. Ab Mitte 2005 sind dann die Produktionslizenzen an die Firma SwizzBee AG verkauft worden, die die E-Bikes mit einer höherwertigen Ausstattung vertrieben hat. Um 2009 herum stellte die SwizzBee AG Produktion und Vertrieb ein. Mittlerweile war die Akkutechnik längst bei Lithiumzellen angekommen und diese E-Bikes sind meiner Meinung nach sehr leistungsfähig. Der Motor und die Fahrregler-Elektronik blieb – abgesehen von Details – unverändert. Aktuell (Stand August 2012) gibt es noch Support für die Modelle Dolphin und SwizzBee direkt vom Hersteller. Dort sind auch Umbausätze für Motoren und komplette Akku-Einheiten erhältlich, um zu den aktuellen Top-Modellen „Dolphin izip express“ aufzuschließen.
[imgright=Bild 1: Aufbau und Anordnung der Baugruppen im Dolphin/SwizzBee Akku-Pack]http://www.linergy-gmbh.de/umbaubilder/rch/1.png[/imgright]
Diese bequeme Möglichkeit scheidet für mich aus, da für weit unter 1000 Euro ein Rad mit neuem Akku aufgebaut werden soll. Aus einem alten Ersatz LiPo-Akku- Pack (Bild 1) soll das eingebaute Lade- gerät (Typ: LG BPS-320S) verwendet werden. Laut Spezifikation ist es ein Weitbereichsladegerät von 90V bis 250V Wechselspannung bei einer Frequenz von 50-60 Hz. Das E-Bike könnte also auf der ganzen Welt wieder aufgeladen werden. Ich gebe zu, der Gedanke gefällt mir! Noch wichtiger ist aber der Parameter der (Ausgangs-) Ladespannung, der ein wenig kryptisch angegeben ist mit: „OUTPUT: 7s (29.05V/3A)“
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[howtobox=green]Dabei bedeutet 7s eine Serienschaltung von 7 Li-Po-Einzelzellen bei einer maximalen Gesamtspannung der Serienschaltung von 29.05 Volt. Der maximale Ladestrom dieses Schnellladegerätes beträgt dabei 3 Ampere. Diese Angaben sind bei der Auswahl der Li-Akku Chemie entscheidend! Es können also nur (Einzel-) Zellen benutzt werden, die eine
Ladeschlussspannung von Umax E 29.05 Volt / M E 4,15 Volt aufweisen![/howtobox]
Wichtig in diesem Zusammenhang ist auch, dass die maximale Ladeschlussspannung U[sub]max[/sub] immer größer als die Nennspannung U[sub]n[/sub] der Lithiumzellen ist. Es gilt also U[sub]max[/sub] > U[sub]n[/sub]!

[size=130]Wie kommt man zum Akku?[/size]

Man kombiniert unterschiedliche Materialien auf der Basis von Lithium, um Li-Ionen Akkumulatoren herzustellen. Aus verschiedenen Gründen (Sicherheit, Standzeit) habe ich mich für die Gruppe der Lithium-Mangan-Akkus (Li-Mn-Akku) entschieden. Diese besitzen für mein Ladegerät genau die richtige Ladeschlussspannung von U[sub]max[/sub] = 4,15-4,2 Volt – hierzu gibt es unterschiedliche Angaben in den Primärliteraturquellen. Auch soll wieder die serienmäßige Gesamtkapazität von etwa 10Ah zur Verfügung stehen.

[howtobox=green]Entschieden habe ich mich für eine Hochstromzelle Typ SONY US18650VT (C2). Diese hat eine Nennspannung von 3,7 Volt bei einer Kapazität von 1650mAh (= 1,65Ah). Werden also 6 Zellen parallel geschaltet ergibt sich eine Gesamtkapazität von 6*1,65Ah = 9,9 Ah – perfekt! Da 7 Zellen in Serie und dazu 6 Zellen parallel angeschlossen werden, heißt im Akkujargon diese Konfiguration dann 7s6p-Akku.[/howtobox]
Aus dem Pedelec-Forum habe ich Meinungen zu verschiedenen Firmen gefunden, die kundenspezifisch Akkus in Einzelstückzahlen aufbauen und vertreiben. Neben anderen Firmen habe ich „Activeshop24“ (oft im Forum abgekürzt zu AS24), die jetzt unter Linergy firmieren, in die engere Wahl gezogen. Entscheidende Kriterien sind für mich Erreichbarkeit, Seriosität und Fachwissen. Bei einem Akku geht es schnell mal um Beträge zwischen 300-500 Euro, da müssen Missverständnisse und kleine Fallstricke schon vorab ausgeräumt werden. Beim ersten Telefonat spreche ich direkt mit dem Geschäftsführer Herrn Buhl und erkläre ihm mein Anliegen für ein 7s6p-Akku kombiniert mit einer 30A-Sicherheitsschaltung (neudeutsch BMS1) unter Berücksichtigung der freien Maße der Akku-Sektion. Wir werden uns schnell einig und eine formlose Bestell-Email mit allen Angaben bringt den Vorgang ins Rollen.
[imgright=Bild 2: Erster Akku ist gepolstert und passt wie angegossen]http://www.linergy-gmbh.de/umbaubilder/rch/2.png[/imgright]
Zwei Wochen später wird der erste Akku geliefert. Nach kleiner Anpassung der elektrischen Kontakte wird mit hochwertigem Schaumstoff alles gepolstert und fixiert mittels Kabelbindern („Strapse“) – auf zur ersten Probefahrt! (Bild 2) Hauptschalter einschalten, Wegfahrsperre durch Eingabe des passenden Kodes ausschalten – es ertönt das „Freizeichen“ und ich bin erleichtert, dass schon mal kein Fehler bei der Verkabelung usw. aufgetreten ist. Die ersten 100m ist alles normal, jetzt beschließe ich mal richtig zu beschleunigen und (…) ! Alles aus! Das Akku-Pack ist OFF – was ist passiert? Ich schalte den Hauptschalter aus und wieder ein – nichts. Erst als der Akku komplett vom Stromkreis getrennt wird, kann ich wieder einschalten. Die Lampen gehen an und alles wiederholt sich bis zum Abschalten des Akkus…
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[size=130]Akku “stirb langsam” 2 - jetzt erst recht [/size]

Eine Spannungsmessung mit dem Digitalmultimeter zeigte, dass im Fehlerfall ein massiver Einbruch der Spannung auftritt. Dieser Fehler ist nur durch Stromkreisunterbrechung wieder rücksetzbar. Typisch für das Auslösen des BMS im Überlastfall. Ein weiteres Telefonat mit Herrn Buhl bestätigte meine Vermutung nach Schilderung des Verhaltens im Fehlerfall. Hier riet Herr Buhl die leistungsfähigste BMS (Nr. 537) für 7s-Systeme zu nehmen. Dauerstrom 60A und Spitzenstrom bis 200A! Das Dolphin-E-Bike ist bei einer plötzlichen Belastung ein wahrer Stromfresser! Dies deckt sich auch mit Erfahrungen anderer SwizzBee-Besitzer, die schon mal in die Verlegenheit kamen, den Akku austauschen zu müssen. Jetzt musste alles wieder ausgebaut werden und auch bei Linergy musste die Schutzhülle, das BMS, Polsterung, usw. wieder ausgebaut und abgelötet werden. Leider kostete die neue BMS deutlich mehr als die kleine 30A-BMS und natürlich kamen für den Umbau zwei Stunden Arbeitslohn hinzu.

[imgtxt=Bild 3: Benötigte Werkzeuge für den Umbau. Zur Fixierung und Polsterung dienen Panzer- und Doppelklebe-Band und Kabelbinder.]http://www.linergy-gmbh.de/umbaubilder/rch/3.png[/imgtxt]

Wie schon beim ersten Akku hatte auch dieser wieder drei Anschlüsse – rot, schwarz und blau. Leider liegt dem Akku keine Anschlussbezeichnung oder ein Schaltbild bei. Oft sind getrennte Entlade- und Lade-Wege bei gesicherten Akkus üblich, ein Anruf brachte aber alsbald Klärung: Rot und schwarz für die Last und blau als Eingang der negativen Klemme des Ladegerätes gab es als Antwort, natürlich nachzulesen im Download-Bereich, dort sind alle bestellbaren BMS mit ihren Schaltzeichnungen abgelegt! Falls Sie auch Schwierigkeiten beim Finden der Dokumente haben, hier geht es zum Download-Bereich. Alle BMS sind hier dokumentiert.

[howtobox=green]Akkuanschluss an Dolphin/ SwizzBee: da das Ladegerät von LG im Aus-Zustand hochohmig ist, kann es gleichzeitig (also parallel) an die beiden einzigen Klemmen des Fahrreglers angeschlossen werden. Der einzige Nachteil dabei ist, dass die Überspannungskontrolle des BMS nicht funktioniert. Dies ist hier nicht wichtig, das originale Ladegerät von LG begrenzt die Ladeschlussspannung auf 29,05 Volt![/howtobox]

[size=130]Akku Einbau und Stecker Konfektionierung[/size]

Akku Einbau und Stecker Konfektionierung Unten im Bild 4 sind die für die Orientierung notwendigen Klemmen bezeichnet. Im Idealfall werden die Flachsteckhülsen der originalen Verdrahtung genutzt, denn diese sind selbstver- ständlich für die hohen Ströme ausgelegt. Zur Durchführung von Experimenten werden diese isolierten Flachsteckhülsen hier beibehalten, mit dem Nachteil, die original konfektionierten „Anderson Power Poles“ am Akku zu entfernen. Dieses gruppierbare 30A-Stecksystem gibt es natürlich im Linergy-Onlineshop, aber auch bei RS oder Schuricht. Nachteilig kann sein, dass für optimale Verbindungen eigentlich eine spezielle Crimp-Zange angeschafft werden muss, die sich eigentlich nur bei größeren Stückzahlen lohnt.

[imgtxt=Bild 4: Anordnung und Bezeichnung der wichtigsten Klemmen. Alter Akku ist entfernt. Montageschraube ist versetzt, um Platz für den neuen Akku zu schaffen. Anderson Power Poles rechts unten im Bild.]http://www.linergy-gmbh.de/umbaubilder/rch/4.png[/imgtxt]
Mit einfachen überall erhältlichen Flachsteckzungen, die gelötet werden können, soll hier die Verbindung zum Akku bewerkstelligt werden. Ein wenig Sorgfalt ist bei der Isolierung der Zungen angebracht, da dies mit Schrumpfschläuchen durchgeführt wird.

[howtobox=green]Beim Entfernen der Anderson Power Poles wird der Reihe nach erst z.B. die Plusleitung des Akkus gekürzt und mit der Flachsteckzunge konfektioniert. Die Isolierung der Plusleitung wird aufgeschrumpft und erst danach wird die Masseleitung ungekürzt konfektioniert. Zum Schluss wird auch diese per Schrumpfschlauch isoliert. Bei jedem Arbeitsschritt ist so sichergestellt, dass niemals ein Kurzschluss beim Akku erfolgen kann![/howtobox]

Ausführlich noch einmal die Montage der Fachsteckzungen und ihre Isolierung. In Bild 5A liegen die benötigen Teile nach der Reihenfolge ihrer Verarbeitung. Die Anderson Power Poles werden mit dem Seitenschneider abgetrennt und mit dem Messer kurz abisoliert und verzinnt. Der Schrumpfschlauch stammt aus einem günstigen Set (z.B. Pollin) und hat etwa den 17mm Durchmesser und eine Länge von 30mm. Das Löten ist auf Bild 5B angedeutet.

[imgtxt=Bild 5: Alle Schritte der Konfektionierung anhand der Teilbilder von A-D.]http://www.linergy-gmbh.de/umbaubilder/rch/5.jpg[/imgtxt]

Damit kein Lötzinn auf die Zunge läuft, kann die Zunge erhöht gelagert werden. Nach dem Löten kurz warten, die Hülse hat noch hohe Temperatur. Erst danach den Schrumpfschlauch aufbringen und nur auf der Hülsenisolierung (hier gelb) schrumpfen. Das vordere Stück bleibt für die Aufnahme ohne Schrumpfung! Zum Schluss hat man zwei unterschiedlich lange isolierte Klemmen für den Batterieanschluss vom Fahrregler (Bild 5C-D).

[imgtxt=Bild 6: Mechanische Vorbereitung für den Einbau (linkes Bild A) und Befestigung des Akkus auf der Rückseite des Ladegerätes (rechtes Bild B).]http://www.linergy-gmbh.de/umbaubilder/rch/6.jpg[/imgtxt]

Die mechanischen Veränderungen halten sich erfreulicherweise in Grenzen, wenn man das originale Ladegerät nutzt. Es muss lediglich eine Gewindestange versetzt werden. Bei dem vorliegenden Akku-Pack war die Bohrung auf dem Innenblech (siehe Bild 6A) schon vorhanden. Nun wird mit dem Messschieber auf dem Außenblech die Bohrung angerissen und gekörnt. Mit dem 5mm Bohrer geht es durch das weiche Alu und dann sollte noch mit einem Senker eine Vertiefung erfolgen, damit die Senkkopfschraube bündig im Blech ist. Mit hochwertigem festen Schaumstoff und Panzerband wird, mit dem BMS als Fundament, eine Verbindungsseite geschaffen, auf der der Akku ruhen soll, wie in Bild 6B dargestellt. Das praktische Kabelbinder-Set in schwarz gab es günstig beim Discounter und mit der Verlängerung eines zusätzlichen Kabelbinders konnte der Akku fest mit Ladegerät wie im Bild sichtbar befestigt werden. Hier sind nur 4 Kabelbinder benötigt worden. Zur Kraftverteilung sind auf der Oberseite des Akkus zwei zusätzliche Polster aufgeklebt. Diese Montagetechnik hat sich bereits bewährt.

[imgright=Bild 7: Akku polaritätsrichtig anschließen. Achtung: Kondensatoren laden sich lautstark auf!]http://www.linergy-gmbh.de/umbaubilder/rch/7.jpg[/imgright]
Zum Schluss wird der Sitz des Akkus kontrolliert, ein wenig Spiel schadet nicht. Bei dem Stroman- schluss an den Fahrtregler wird selbstverständlich die Polarität beachtet und das Aufladen der Glättungskondensatoren macht sich lautstark bemerkbar. Wer dies vermeiden will, verbindet die Plus- leitungen über einen 100 Ohm Wi- derstand mit der Elektronik.

[size=130]Probefahrt und kosmetische Verbesserungen[/size]

Probefahrt und kosmetische Verbesserungen Nachdem alles verkabelt ist, wird die Akkuspannung kurz kontrolliert. Dazu wird mit dem Digitalmultimeter direkt auf den Klemmen des Fahrreglers gemessen. Eine gemessene Spannung von fast 28,5 Volt wies auf einen geladenen Akku hin. Also sofort das Dolphin aus dem Carport und den Akku ohne Verkleidung angeschlossen. Hauptschalter ein, Wegfahrsperre deaktivieren und mit einem dreifachen „Piep!“ startete die Maschine. Jetzt schaltfreudig auf den „Testparcours“ mit reihenweise Steigungen von mehr als 10% - wow, kein Problem! Dann noch mal eben die Maximalgeschwindigkeit: bei etwas über 50km/h ist meine Kraft zu Ende, die vom Dolphin noch lange nicht. Nach dieser erfolgreichen Probefahrt komme ich außer Atem, aber zufrieden nach Hause zurück :smiley:.

Ärgern Sie sich vielleicht auch über sich langsam auflösende Dichtungen beim Akku-Pack und – viel schlimmer – ständig abbrechende „Plastikstifte“ bei der Akkuverkleidung? Ich habe diesbezüglich länger gesucht und mit Hilfe eines Maschinenbau-Kollegen endlich eine Lösung gefunden…

[imgtxt=Bild 8: Einfach waren noch die neuen Dichtungen: Z.B. Tesa Moll “Classic P-Profile” in L-Large (Conrad BN541978)]http://www.linergy-gmbh.de/umbaubilder/rch/8.jpg[/imgtxt]

[imgtxt=Bild 9: Dies ist also ein “Canoe-Clip” oder auch Treibstift - gewusst? Von PB gibt den für ein paar Cent (z.B. bei Conrad BN545660). Die Welt kann so einfach sein, wenn man die genaue Bezeichnung weiß…]http://www.linergy-gmbh.de/umbaubilder/rch/9.jpg[/imgtxt]

[size=130]Zusammenfassung und Fazit[/size]

Dieser „DIY“-Bauvorschlag richtet sich an den engagierten Amateur, der für wenig Geld und mit vertretbarem Aufwand seinem Dolphin oder SwizzBee wieder zur alten Reichweite und Leistungsfähigkeit verhelfen will. Ich habe mich um eine kleinschrittige Beschreibung bemüht, setze allerdings ein wenig Kenntnisse im Bereich Elektrik und Mechanik voraus! Nachdem Sie wissen, welchen Zellentyp und welches Ladegerät Sie verwenden wollen, brauchen die Techniker von Linergy nur noch die Abmessungen: Falls Sie sich an diese Anleitung halten, können Sie von einem Akkumaß von (255 x 70 x 85) mm (L,B,H) ausgehen. Es gibt hier auch noch Reserven, falls Sie die Kapazität optimieren wollen. Ich rate immer zu einem BMS – nicht etwa wegen der Strombegrenzung – sondern als Schutz vor Tiefentladung! Denken Sie daran, für diesen Typ E-Bike den BMS großzügig zu dimensionieren, dann sollte nichts schiefgehen! Falls Sie wie ich das eingebaute Ladegerät nutzen wollen und können, haben Sie immer den Vorteil, die Ladekontrolleinheit vom Akku-Pack und die LED-Anzeige weiter nutzen zu können. Die Kapazitätsanzeige dagegen ist ohne weitere Elektronik nicht nutzbar.

Besten Gruß
RH
webmaster at tekscope-museum.de

Von uns ein herzliches Dankeschön für den wunderbaren Bericht. :slight_smile:

Die PDF-Fassung der obigen Anleitung befindet sich auf unseren Servern: Hier klicken.