Technik-Update "LiFePo-optimiertes Ladesystem":
Im Zuge des verordneten Diätprogrammes sollte diesen Winter auch die "bleischwere" (haha, Wortspiel) EFB-Batterie gegen ein leichtes LiFePo-Pack getauscht werden. Geplant war ursprünglich eine MegaLife MV-19L, aufgrund von Lieferschwierigkeiten ist es dann aber doch eine MR-30 geworden (zum finanziellen Nachteil und gravimetrischem Vorteil). Ca. 10 kg gegenüber der EFB eingespart:
BAT_weight.jpg
Die obere Grenzspannung der Batterie ist mit 14,6V angegeben. Da es sich hierbei um eine 4S-Verschaltung von LFP-Zellen handelt resultiert daraus eine obere Ladeschlussspannung pro Zelle von 3,65V. Angeblich sind in der Batterie 20Ah Zellen von A123 verbaut, für die es folgende OCV-Daten gibt:
A123_LFP_OCV.JPG
Klar zu sehen, die 3,65V sind "rappelvoll" und über 3,4V ergibt sich kaum noch relevanter SOC-Hub. Für eine optimierte Lebensdauer sollte die Zelle nicht in der finalen Interkalationsstufe der Anode, beginnend ab ca. 75% SOC (Achtung, Diagramm skaliert nach DOD), betrieben werden. Daraus resultiert eine Ladeschlussspannung von ca. 3,32V oder auf Pack-Ebene von ca. 13,3V. Auch wenn man grob abschätzend die Spannungsabfälle unter Last über den Innenwiderstand berücksichtigt, ist die Generator- bzw. DC/DC-Ausgangsspannung des G184 (variable bis 15V) tendenziell zu hoch. Die Batterie verfügt zwar über ein BMS, dieses würde aber im Fall eines Überspannungs- oder Überstromevent die Batterie nur vom Bordnetz trennen. Daraus resultierende Last- und Impedanzänderungen könnten aber das Bordnetz negativ beeinflussen. Das große Ziel ist folglich direkte Kontrolle über die Ladespannung der Batterie mittels Anpassung der Generatorspannung.
Unglücklicherweise ist beim MX-5 ND die gesamte Spannungsregelung des Generators in das PCM (Antriebssteuergerät) ausgegliedert. Die Ansteuerung der Erregerwicklung erfolgt über ein nicht näher spezifiziertes PWM-Signal. Nach intensiven Ersatzteilrecherchen fand sich aber ein "pin-kompatibler" Ladespannungsregler, bei welchem der Ladespannungs-Setpoint (nicht die Erregerwicklung) via PWM-Signal variiert werden kann. Mit diesem Regler und einem steuernden Mikrocontroller (Eigenentwicklung) lässt sich nun ein "Stand-alone Generator" aufbauen. Hierbei gibt der Mikrocontroller abhängig von einer Vorwahl des Lademodus durch den Fahrer ein entsprechendes PWM-Signal an den Generator um die gewünschte Ladespannung zu erreichen. Zudem werden auch Zustände wie Zündung EIN/AUS und Motor EIN/AUS berücksichtigt. Damit ist zB. eine "Soft-Start"-Funktion implementiert. Ein Fail-Safe Modus bei Ausfall der Komponenten ist ebenfalls vorhanden, dann erfolgt eine Ladung mit fixen 14V. Die Vorwahl unterteilt sich in 11 Stufen mit 4 Hauptmodi (keine Ladung, Ladung zur Maximierung der Lebensdauer, Standard-Ladung als Kompromiss aus nutzbarer Ladung und Lebensdauer, Notfallladung von 14,4V). Es besteht also nun auch die Möglichkeit, den Generator komplett abzuschalten und nur batteriegestützt zu fahren. Nettes Zusatzfeature des Generatorreglers ist eine "halbe Vierleitermessung" via Sense-Plus direkt an der Batterie zur Kompensation des Spannungsfalls über die B+ Leitung. Für etwas mehr Versuchsträgeroptik, das Vorwahl-Panel für die Generatorsteuerung:
Cmd_Switch.jpg
Zur Batterie:
Die geringe Packagegröße erschwert leider etwas den Verbau der originalen Batterieklemmen. Daher habe ich aus verzinnten Kupfer-Busbars Adapter angefertigt. Am Minuspol ist zusätzlich noch ein Schnellverbinder als "Unterbrechungsschalter des kleinen Mannes" dazugekommen.
Minusadapter im Bau:
Busbar_detail.jpg
Plusadapter und "Generator-Sense"
Busbar_Plus.jpg
Verbau mit Schnellverbinder und PWJDM-Halter (Danke für den Tipp GAFCOT ) :
BAT_disconnect.jpg
Und final noch der nun etwas leerere Motorraum. Netter Nebeneffekt des Umbaus ist, dass einige gewichtige Komponenten (auf welche ich hier nicht näher eingehen werde 
) weichen konnten.
ENG_Bay.jpg
