TWIKE Klub

TWIKE Kundenbrief vom April 1998

 

Liebe TWIKE - Fahrerinnen und Fahrer

Die ersten TWIKE sind nunmehr über 2 Jahre im Verkehr. Einzelne haben bereits über 40'000 km auf den Rädern, viele über 20'000 km. Das Batteriesystem, welches speziell für das TWIKE entwickelt wurde, hat sich dabei ausserordentlich gut bewährt. Ausser einigen Softwareproblemen mit der Temperatur- und Spannungsmessung hatten wir keine Ausfälle zu verzeichnen.

Trotzdem ist die Lebensdauer der Batteriezellen begrenzt und die ersten TWIKE haben bereits die vom Hersteller angegebene und von uns in Labortests nachgeprüfte Lebensdauer von 1'000 Zyklen erreicht (entspricht rund 2'400 Ah pro Modul oder 35'000 km mit 2 Modulen, beziehungsweise 50'000 km mit 3 Modulen). Dies ergibt für die Batterieamortisation Kosten von rund 0.13 bis 0.17 SFr. pro Kilometer.

Die Kosten für den Ersatz der Batterien belaufen sich auf Fr. 2'300.- pro Modul (zuzüglich Ausbau und Einbau). Die Batterien können in allen offiziellen TWIKE Center ausgetauscht werden. Die alten Batterien werden von uns kostenlos recycliert. Eine vorgezogene Recyclinggebühr wurde bereits beim Verkauf verrechnet.

Trotz der positiven Bilanz sind mit der Alterung der Batterien folgende Punkte zu beachten:

 

1. Memory Effekt

Der bei NiCd bekannte Memory Effekt zeichnet sich dadurch aus, dass die Batterie an Kapazität verliert, jedoch mit einem Training wieder voll regeneriert werden kann. Der Memory Effekt tritt dann auf, wenn die Batterien nicht unter 315 V entladen werden, oder nur immer weniger als 50% der Kapazität genutzt wird. Um diesen Effekt zu verhindern ist es wichtig, die Batterie erst wieder nachzuladen, wenn sie ganz leer ist, d.h. die rote Low-Batt Anzeige aufleuchtet (auf der 1. Beschleunigungsstufe oder Tempomat).

Ein Memory Effekt kann wieder regeneriert werden durch mehrmaliges ganz Leeren und Aufladen der Batterien. Dies sollte 1-2 mal pro Monat erfolgen, vor allem beim Einsatz im Kurzstreckenbetrieb. Eine Entladung unter 300V kann durch Einschalten des Lichtes erfolgen, jedoch muss folgendes unbedingt beachtet werden:
Nur durchführen, wenn vorgängig eine komplette Ladung inkl. Symmetrierladung durchgeführt wurde (siehe Punkt 2. Ladeverfahren). Erscheint die Anzeige "Unsymm Batt Spng" Entladung abbrechen und komplette Ladung mit Symmetrierladung durchführen.
Nur Abblendlicht und Rücklicht verwenden. NIE Bremslicht, Blinker oder Rückfahr- oder Nebellicht zusätzlich einsetzen, da sonst die Leuchten und der DC/DC-Wandler zu stark erwärmt werden.
Sobald die Spannung unter 280V oder wenn sogar das Licht zu blinken beginnt, sofort alle Lichter ausschalten und die Batterien mit Normalladung aufladen. Wird mit der Ladung zu lange zugewartet, kann es zu einer Tiefentladung der Zellen kommen wobei unter Umständen die Software in den Batterien verloren geht. (Obschon die Version 5.10 defekte Temperaturfühler im EEPROM kennzeichnet, kann in seltenen Fällen ein Software-Verlust zu Komplikationen führen.)

 

2. Ladeverfahren

Die Ladeleistung des TWIKE lässt sich bekanntlich durch verschiedene Parameter einstellen. Folgende Einstellungen haben sich als optimal herausgestellt:

 

2.1. Schnelladung (Zwischenladung)

Die NiCd Batterien können ohne Nachteile auch innerhalb von 1-2 Stunden aufgeladen werden. Dazu muss jedoch die Steckdose ausreichend abgesichert sein. Eine Ladung mit mehr als 10 A ist mit Schweizer Stecker nicht zulässig. Diese sind nicht für diese Stromstärke ausgelegt und können sich sehr stark erwärmen. Es besteht Brandgefahr!

Auch mit für 16 A zugelassenen Steckern, wie dem deutschen Schukostecker oder dem blauen IEC-309 Stecker soll nur mit maximal 12 A geladen werden. In den vergangenen zwei Jahren sind mehrere Fälle mit durchgeschmolzenen Steckern '800' auf dem Anschlussprint aufgetreten, die nur teilweise durch schlechte Krimpungen (Herstellung) begründet werden können. Obschon dieser Stecker bis zu 16 A spezifiziert ist, führen offenbar auch nur geringe Zugbelastungen zu erhöhten Kontaktwiderständen und damit zu einer grossen Erwärmung dieses Steckers. Auch hier besteht Brandgefahr! Die Fahrzeuge werden mit einer Werkseinstellung von 10 A (Schnelladung) resp. 5 A (Normalladung) ausgeliefert. Ein Laden des TWIKE mit grösserem Strom geschieht auf alleiniges Risiko des Kunden. Garantieansprüche oder weitergehende Schadensansprüche können nicht akzeptiert werden.

Bei der neuen Software 5.10 ist der Zwischenlademodus nur dann sinnvoll, wenn sofort weitergefahren werden soll und sich die Batterien nicht zu stark erwärmen sollten. Bei Temperaturen unter 30 Grad ist die Normalladung zu empfehlen. Auch dort kann der Strom auf 14 A erhöht werden. Nach Abschluss der Schnelladung wird bei der neuen Software 5.10 keine Symmetrierladung mehr durchgeführt. Deshalb entweder gleich weiterfahren oder von Hand alles ausschalten, damit der Umrichter nicht wieder die Batterien teilweise entlädt.

 

2.2. Ladung über Nacht (Normalladung)

Stehen 7 bis 10 Stunden zur Verfügung, so sollte der Ladestrom auf 3 A (Einstellung Netzstrom Parameter) reduziert werden. Damit werden die Batterien gleichmässiger geladen und sind am Morgen voll. Dabei auf dem Normal-Lademodus (LED "JOG" blinkt im Sekundentakt) schalten.

Nach einer Ladung über Nacht sollten die Kapazitäten der Zellen innerhalb des Batteriemoduls ausgeglichen sein. Die Teilspannungen der einzelnen Blöcke können jedoch aufgrund der Temperaturunterschiede, Kalibrierabweichungen oder einzelner defekter Zellen durchaus abweichen.

 

2.3 Symmetrierladung

Die Symmetrierladung gleicht Kapazitätsunterschiede zwischen den 280 in Serie geschaltenen Zellen aus indem mit einem kleinen Strom auch die letzte Zelle vollgeladen wird. Bereits volle Zellen wandeln dabei die nicht mehr speicherbare Energie in Wärme um, wodurch sich die Batterie um 2 °C bis 5 °C erwärmt. Sind die Zellen neu und damit die Kapazitätsunterschiede klein, so genügt eine Symmterierladung von 1 h. Bei älteren Zellen müssen grössere Kapazitätsunterschiede ausgeglichen werden. Daher kann es notwendig sein, dass die Symmetrierzeit auf 1.5 h oder 2 h erhöht wird. Es wird empfohlen die Symmetrierladezeit zu erhöhen:
beim 10'000km Service
wenn während der Symmetrierladung keine Temperaturerhöhung auftritt
wenn öfters die Meldung "unsymmetrische Spannung" bei fast leeren Batterien auftritt

 

2.3. Ladung in Abwesenheit

Soll das TWIKE geladen werden, wenn Sie nicht in der Nähe sind oder nicht nach maximal 10 h von Hand abschalten können, haben wir einen Timerzusatz entwickelt. Dieser Zusatz erlaubt es eine Wochen-Zeitschaltuhr in die Netzleitung zu schalten und damit z.B. während der Ferienabwesenheit 1 mal pro Woche 2 h aufzuladen oder so zu programmieren, dass die Ladung unmittelbar vor der Abfahrt abgeschlossen ist. Der Zusatz kann von allen TWIKE Center eingebaut werden. Ohne diesen Zusatz ist es für die Batterien nachteilig (Memory Effekt), wenn das TWIKE länger als 10 h an der Steckdose hängt. (Nebenbei verbraucht es dadurch auch sehr viel Stand-by Strom).

 

3. Zellensterben

Die Erfahrungen zeigen, dass pro Modul etwa alle 10'000 km eine Zelle ausfällt. Dies ist insofern unkritisch, als die Zellen einen internen Kurzschluss machen und damit die Batterie voll funktionsfähig bleibt, da ein Spannungsunterschied von 1.2 V auf 336V kaum bemerkbar ist.

Der Grund liegt einerseits in den Fertigungstoleranzen der Zellen, und anderseits kann diejenige Zelle, die als erste leer wird, umgepolt und damit beschädigt werden. Die Toleranzen machen sich mit zunehmendem Zellenalter stärker bemerkbar, so dass eine regelmässige Symmetrierladung und Ladung mit kleinem Strom wichtiger wird.

Fallen 2 oder mehr Zellen pro Modul aus, so tritt folgender Effekt auf: Der Spannungsunterschied führt dazu, dass der Block bei Teilentladungen weniger belastet wird. Die Zyklen sind dadurch kleiner, was zu dem oben genannten Memory Effekt führt und damit den Block noch schwächer macht.

Die tiefere Gesamtspannung führt zu einer kleinen Umladung (0.05 - 0.1 A) zwischen den Blöcken. Dadurch wird das Relais in der Batterie nicht freigegeben. Ein "Selbstentladeverlust" von 15% pro Tag oder mehr führt dazu, dass die Batterien schon nach wenigen Tagen sich gegenseitig entladen haben. Die Folge ist natürlich ein häufigeres Nachladen und damit eine Verstärkung des Memory Effektes.

Um das Zellensterben zu minimieren sind folgende Massnahmen zu beachten:
keine Tiefentladung (Spannung unter 280V) durchführen, wenn unmittelbar vorher die Batterie nicht über Nacht voll geladen wurde
nach einer Tiefentladung SOFORT wieder aufladen
regelmässig die Batterie ganz leer fahren (unter 300V entladen)

 

4. Service und Problembehebung

Wir setzen uns natürlich voll dafür ein, dass das TWIKE seine Zuverlässigkeit auch erhalten kann und führen deshalb bei unseren TWIKE Servicepartnern folgende Massnahmen ein:

 

4.1. Serviceschulung

Alle 5'000km: Bei jedem Service muss eine komplette Ladung über Nacht durchgeführt werden. Anschliessend wird die Batterie leer gefahren und ganz entladen. In der 2. Nacht wird sie wieder ganz vollgeladen. Dies bedingt jedoch, dass das TWIKE mindestens 2 Tage im Service sein muss.

Alle 10'000 km: Die Batterien werden nach der Volladung mit dem PC überprüft und defekte Zellen werden ersetzt. Eine spezielle Schulung dazu wird mit den TWIKE Center durchgeführt. Die Kosten für den Ersatz der Zellen belaufen sich auf 200 - 400 Fr. zusätzlich zu den normalen Servicearbeiten. Dies lohnt sich jedoch, da damit die Gesamtlebensdauer der Batterie wesentlich verbessert werden kann.

 

4.2. Servicestation

Die Entwicklung einer speziellen TWIKE Batterie-Servicestation wird angegangen, sobald die Mittel dazu zur Verfügung stehen.

Damit kann dann eine Batterie automatisch 2 - 5 mal zykliert werden und so Memory Effekte und ungleiche Zellen ausgeglichen werden.

Wir hoffen mit diesen (vielleicht etwas komplizierten) Ausführungen dazu beitragen zu können, dass das TWIKE auch in Zukunft den Weg weisen kann und alle ihr Fahrzeuge zuverlässig einsetzen können.

 

April 1998, Ralph Schnyder, TWIKE Ltd, Switzerland

 

Aktualisiert: 2. Mai 1998 / rs

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