Moderner Ersatz für unsere Blei–Säure–Akkus

Eine herkömmliche Batterie mit 8 Ah tut's natürlich auch. Sie hat jedoch einige Nachteile. Im alten Gehäuse sind die Anschlüsse oft zu klein, und auch beim neuen heißt es „wehe, wenn's kalt wird”. Die Teile können auch ausgasen und verlieren schnell die Kapazität.

Zum Glück geht das inzwischen besser, denn die Industrie hat extrem stabile und leistungsfähige Akkus entwickelt, die viel besser sind als herkömmliche LiPo–Akkus. Denen ist Kälte egal, und sie haben noch weitere Vorteile. Richtig, der Spaß kostet mehr Geld.

Wir berichten von den LiFePO₄–Akkumulatoren, die uns 2016 samt Versand und Zubehör wie Haltern 2016 etwa 70,- € gekostet haben.

Abschnitte dieser Seite:

• Nachteile der konventionellen Batterien
• Wieso ging das nicht schon länger?
• Ganz ohne Basteln geht's nicht
• Das neue Akku-Gehäuse
• Montage und Fazit
• Eine Version für 6 oder 12 Volt

Nachteile der konventionellen Batterien

Auf dem Foto dieses Abschnitts ist es zu erkennen: Da werkelt ein zweiter Akku (mit 11 Ah) beim alten Gespann wahlweise parallel oder in Serie zur eigentlichen Batterie.

Der einfache Grund: Ich brauchte schon damals ab und an 12 Volt, und die Kapazität von 8 Ah war nur allzu schnell erschöpft. Erschreckend war auch der Verschleiß bei der hohen Belastung durch das Gespann: Nahezu jedes Jahr musste eine neue Blei–Säure–Batterie her - beim neuen Gespann werkelte auch bald eine zweite.

Dazu kommt das Ausgasen. Findet das nur über Belüftungsbohrungen in den Deckeln statt, kann die Säure dahinter liegende Teile „anfressen”, und oft muss destilliertes Wasser nachgefüllt werden. Keine schöne Situation!

Besonders leicht sind die Teile auch nicht. Alle diese Nachteile lassen sich heutzutage mit den schon nicht mehr ganz neuen LiFePO–Akkus ausmerzen. Wir beschreiben hier, wie das geht.

Wieso ging das nicht schon länger?

Herkömmliche LiPo–Akkus sind sehr empfindlich und vertragen es nicht gut, wenn ihnen sehr schnell Strom entnommen wird. Ferner brauchen sie spezielle Ladeschaltungen und (im Idealfall) „Load Balancer”, also Schaltungen, die den Ladezustand der Akkus ständig überwachen und angleichen. Auch die Entzündungsgefahr ist nicht zu unterschätzen.

Mit der neueren Generation gibt es dieses Problem nicht mehr - die Akkus können einfach anstelle einer herkömmlichen Batterie angeschlossen werden, und ein Load Balancer ist fast schon Overkill. Die Produktion mit zunächst noch unzulänglichen Typen fand erst ab 2012 statt, danach folgen noch wichtige Verbesserungen.

Abgesehen davon, dass Typen mit 8 Ah bis zum 25–fachen der Kapazität entnommen werden kann (den so genannten „Headway”–Akkus), bieten sie eine weit höhere Lebensdauer, wiegen weniger, brauchen weniger Platz, haben kein Problem bei Kälte und sind auch für Hobby–Bastler leicht zu verbauen. Außerdem sind sie umweltfreundlich und neigen nicht zu Bränden. Einen Memory–Effekt wie Nickel–Cadmium–Akkus kennen sie auch nicht, sollten jedoch nicht voll– oder tiefentladen gelagert werden.

Mehr Informationen gibt es bei der Wikipedia im Beitrag (Link: fremde Seite) „Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator”.

Da die Ladeschlussspannung (3,65 V) bei zwei oder vier Zellen ausge­zeichnet zu den Bordelektriken mit 6 oder 12 Volt passt, haben wir das auch einmal getestet. Die Akkus haben wir samt Zubehör bei (Link: fremde Seite) lipopower.de gekauft (2016: 24,90 € je Zelle).

Ganz ohne Basteln geht's nicht

Aus meiner Modellbahner–Zeit weiß ich Polystyrol, besonders schwarzes, zu schätzen. Das bekommt ihr beispielsweise mit 3 mm Stärke bei (Link: fremde Seite) AFV Model. Polystyrol lässt sich prima mit geeigneten Klebstoffen verschweißen. Daraus sollte das Gehäuse entstehen. Das will jedoch sorgfältig geplant sein, wenn es die alte Batterie ersetzen soll.

Die neuen Akkus samt Kunststoffhaltern benötigen nur gut die Hälfte des verfügbaren Platzes und passen auch damit in der Höhe ganz gut (152 mm innen, 41 mm Tiefe und 81 mm Breite). Dafür muss jedoch im erhabenen Teil des Gehäuses (siehe erstes Bild der Seite) mehr Platz in der einen Hälfte verfügbar sein als die (jetzt) 30 mm. Ein Balancer passt da jedoch noch prima rein, alternativ oder zusätzlich drei Super–Caps zur Glättung der Spannung und um Stromspitzen wie bei der Kompressor­hupe aufzufangen. Anders als bei herkömmlichen Batterien ist es auch gut, wenn sich das Gehäuse öffnen lässt.

Die Akkus selbst sollten unten mit einer ebenfalls lieferbaren Brücke aus Kupfer verbunden werden. Ein selbst gebastelter und bevorzugt vernickelter Messingstreifen tut's ebenfalls. Auch sollten die Akkus und Kondensatoren vor der Montage exakt denselben Ladezustand haben. Nach Innenwiderstand ausgewählte Akkus sparen den Balancer.

Wichtig: Wenn das Oberteil abnehmbar sein soll, müssen die neuen Polklemmen den Deckel mit halten (oder genauer, sollten sie, zur Vermeidung von Redundanz). Zwei selbstschneidende Schrauben sichern ihn von den Seiten.

Das neue Akku-Gehäuse

… sollte etwa die Abmessungen haben wie die „normale” Batterie. Das passt ganz gut (siehe Fotos). Wir haben es aus 3 mm starkem Polystyrol angefertigt und mit Uhu Plast Spezial, einem der besten Kunststoffkleber, verschweißt. Schwarz ist schick …

[ ± ]. Das Gehäuse.

[ ± ]. Schaltplan.

Beim ersten Bild des Abschnitts fehlt noch die Pufferschaltung mit drei in Serie geschalteten Super–Caps à 60 F mit Ladewiderstand (= 20 F und 7,5 V) sowie einer Schottky–Freilaufdiode (siehe den Schaltplan).

Polystyrol ist nicht wirklich UV–fest. Daher wurden alle Oberflächen und Kanten angeschliffen, damit eine Grundierung und ein zweifacher Lacküberzug abhelfen.

Die Anschlussgewinde sind aus 6 mm–Gewindestange (aus Messing). Ebenfalls aus Messing haben wir Kontaktfahnen gebastelt, deren Kabel durch die Öffnung oben in den Innenraum geführt werden.

Zwar passt alles „saugschmatzend”, aber der Deckel muss doch noch mit Schrauben gesichert werden - weil ihn sonst nur der Bügel hält. Die überstehenden Nasen der anreihbaren Halter haben wir abgesägt und –geschliffen, das Akku–Pack sitzt damit spielfrei.

Wer sich einen Großteil dieser Bastelarbeit sparen will: Greiner bietet passende (Link: fremde Seite) Batterie–Leergehäuse (alte Bauform) an.

Montage und Fazit

[ ± ]. Das Akkupack.

Der Schnappschuss von der Werkbank zeigt das verkabelte Innenleben der neuen „Batterie”. Der Halter mit der Flachsicherung wird durch die Litzen mit 4 mm² an die hintere Gehäusewand gedrückt. Die inneren Kabel sind über Messing­fahnen mit den Akkus verbunden. Die Gummi­scheiben oben sollen verhindern, dass Wasser an den Polklemmen eintritt.

Auf dem zweiten Bild ist das Gehäuse fertig lackiert und alles einbaufertig. Unter den großen Unterlegscheiben sind wieder Gummischeiben, die dieses Mal über die untere Mutter M6 an den Deckel gepresst werden.

Fazit: Dieser Um– beziehungsweise Eigenbau lohnt sich in jedem Fall. Der finanzielle Mehraufwand amortisiert sich schnell, die Umwelt wird geschont, und auch hohe Spitzenströme sind kein Problem mehr. Der Winter war zum Zeitpunkt der Bastelarbeit zwar gerade vorbei, aber der nächste zeigte, dass das auch bei Kälte klappt.

Eine Version für 6 oder 12 Volt

Sowas wollte unser Freund Volker auch haben. Nun hat er jedoch reichlich Motorräder, die teils 12 Volt–, teils 6 Volt–Bordelektrik haben. Also her mit der Eier legenden Wollmilchsau, diesmal mit der alten Gehäuseform!

[ ± ]. Einmal Masse,
zweimal Plus.

Das erste Bild zeigt den Gehäuse–Rohbau mit den zwei Plus-Ausgängen. Das Kabelstück mit dem Sicherungshalter kann einfach umgesteckt werden.

Die Maße der alten Batteriegehäuse können zwar in der Breite und Tiefe nicht ganz eingehalten werden, jedoch fast. Mit der Höhe gibt es gar kein Problem, 160 mm sind da locker drin. Die Hälften können separat geladen werden, es ist also nicht zu befürchten, dass die Paare auseinander driften.

Die Anfertigung des Deckels erwies sich als etwas anspruchsvoller - wegen der Ausrundungen und der Nasen für die Führung der Batterie–Spannbänder (Horex) oder Federteller (Victoria). Aber auch das klappte ganz gut, von kleinen Kinken abgesehen. Um peinliche Verwechslungen zu vermeiden, wurden die Anschlüsse am Deckel mit Abreibezeichen gekennzeichnet und als Schutz klarlackiert. Da alle betroffenen Mopeten von Volker solo bewegt werden, taten's Kabel mit 2,5 mm². Als Anschlüsse habe ich Rundstecker und –buchsen vorgesehen, die Torpedo–Sicherung hat 8 A.