Umbau der BR115 auf LiFePo4-Akkus


Zuerst mal zum Übersichtsplan der Elektrik der Lok:

Es wurden 4 Lithium-Eisenphosphat-Akkuzellen je 3,2 V, 10 Ah mit M6-Anschlussbolzen eingesetzt. Je 2 Zellen teilen sich eine Kontakt-Platine, die neben der Kontaktierung noch für jede Zelle eine Schmelzsicherung in Form eines dünnen Opferdrahtes enthält. Von dort geht es mit zwei Balancerkabeln (2s) zur Stromverteilplatine. Dort werden beide 2s-Zellengruppen zu einer 4s-Batterie zusammengeschaltet. Parallel dazu liegt der Anschluss für die Ladebuchse. Der Plus wird über den Batterieschalter zum Anschluss für den Akku-Alarm und zu den beiden Schaltreglern geführt. Der Akku-Alarm wurde mit einer Elektronik zum allpoligen Trennen/Einschalten des Alarm-Moduls nachgerüstet, es muss also beim Abschalten nur der Plus abgeschaltet werden.

Ein StepUp-Schaltregler erzeugt aus der Akku-Spannung etwa 18 V für Fahrmotoren und Licht. Ein Stepdown-Schaltregler erzeugt aus der Akkuspannung 5 V für die Mikrocontroller des Lokfahrtreglers und Soundmoduls, sowie für den Funkempfänger.

Der Multifunktions-Lokfahrtregler liest über eine Wired-OR-Verdrahtung mit Dioden die Servokanäle 1, 3 und 5 des Funkempfängers ein und decodiert daraus die Kanäle 1 bis 5. Genutzt werden die Kanäle 1 (Tastatur), 2 (Fahrkanal A), 3 (Fahrkanal B) und selten auch mal 4 (Fahrkanal C). Neben der Steuerung der Fahrmotoren übernimmt der Fahrtregler auch die Steuerung der Beleuchtung, dreier Funktionsausgänge und des Soundmoduls.


Die Kontakt-Platinen für die Akkus:

Sie werden so an die Akkus angeschraubt, dass die Kupferschicht innen ist.


Die Muttern wurden noch mittels Schrumpfschlauch gegen versehentlichen Kurzschluss geschützt.

Hier sind auch die Sicherungen in Form von Opferdrähten zu sehen. Diese Sicherungen dienen nicht der Strombegrenzung im Betrieb, dafür hat der Fahrtregler seine eigene Sicherung. Sie dienen dem Schutz der Akkus, falls beim Arbeiten an der Elektronik versehentlich ein Kurzschluss auftritt. Denn diese Akkus liefern Ströme, mit denen man fast schweißen könnte... 8-(


Die Anschlüsse wurden dann mit Textilklebeband so abgeklebt (isoliert), dass die Sicherungen nicht berührt werden und somit keine Brandgefahr besteht.


Zur Aufnahme der Akkus wurden Halterungen aus Alu-Blech angefertigt und dort am Lokrahmen befestigt, wo zuvor die Ballast-Gewichte montiert waren.

Die Innenseiten der gut entgrateten Haltebleche sind mit Textilklebeband beklebt, die Unterseite mit Moosgummi. Natürlich bekommen die Halter noch eine obere Befestigung.


Der mit einer Schaltelektronik nachgerüstete Akku-Alarm wurde im Führerstand untergebracht und ist durch die Fensterscheiben halbwegs sichtbar.


Dazu musste ein Loch in das Führerstand-Spritzteil gearbeitet werden, durch das der fünfpolige Balancerstecker passt.


Der Lokrahmen mit aufgesetztem Führerstand-Spritzteil.

Rechts, wo früher mal die Lichtplatine montiert war, findet sich Platz für die Stromverteilplatine.


Die Stromverteilplatine musste aber erstmal entworfen und geätzt werden.

Der Rest des Rohlings wurde mit kleinen Adapterplatinchen zum Anschluss der Funkempfänger an Lokfahrtregler anderer Projekte gefüllt.


Nun ist der Stromverteiler fertig bestückt...

Die angelöteten Leitungen gehen zum Lokfahrtregler. Für Akkus, Ladebuchse, Akku-Alarm und Batterieschalter sind Steckverbinder eingelötet. Die Verdrahtung der Schaltregler wurde improvisiert.


...und eingebaut.


Blick auf das andere Ende.


Blick auf den Stepdown-Schaltregler, der auf 5 V eingestellt ist und die Elektronik versorgt.

Im Hintergrund ist der Stepup-Schaltregler zu sehen, davor die Steckverbinder für Akku-Alarm (links), Ladebuchse (rechts), Akkuzellen (dazwischen) und Batterieschalter (davor, schwarz). Die Ausgangsleitungen zum Lokfahrtregler sind unter der Platine angelötet, sie werden ja am Lokfahrtregler gesteckt.


Blick auf den Stepup-Schaltregler, der erst auf 18 V eingestellt wurde und dann auf 16 V zurückgenommen wurde, da die Lok mit 18 V zu schnell war. Er versorgt die Motoren und das Licht.


Die Ladebuchse...

...wurde mit einer Schelle und einer Zwischenplatte auf den Rahmen montiert. Am unteren Rand des Flansches wurde etwas Maertial abgeflext, so dass zwei Stifte stehen blieben, die in Bohrungen des Rahmens reichen und die Buchse gegen Verschieben sichern.


Dabei wurden 4 Senkschrauben M3 verwendet:


Mit dünnem Sägeblatt im Dremel wurde die hintere Klappe der Motorhaube herausgeschnitten...

...und eine Platte aus ABS zugeschnitten und das 20mm-Loch für den Ladestecker gebohrt.


Diese Platte wurde dann mit Teppich-Klebeband in das Gehäuse eingeklebt.


Die Innenverkleidung wurde mit zwei Schrauben fixiert. Zur Unterdrückung der Störungen wurden...

beiden Schaltreglern an den Ausgängen zusätzliche Elkos spendiert, was aber nicht den richtigen Erfolg brachte.

Die Störungen des Mikrocontroller konnten nur durch eine separate Masseleitung zum PWM-FET und einige zusätzliche Kondensatoren (Kerkos und Elkos) direkt an der Fahrtreglerplatine beseitigt werden.

Damit beim Abnehmen und Aufsetzen des Lok-Gehäuses die Innenverkleidung angeschraubt bleiben kann, wurden die Anschlüsse für Scheinwerfer und Innenbeleuchtung (steckbar) verlängert und die neuen Stiftleisten an die Wände der Innenverkleidung montiert.


Die festgeschraubte Innenverkleidung von der anderen Seite.


Das in die Rückwand eingeklebte Loch (äähh, die ABS-Platte mit der Bohrung für den Ladestecker) wurde mit zwei weiteren kleineren Bohrungen und zwei Magneten ausgestattet.


Die Magneten dienen zum Festhalten der ausgesägten Tür, die auch mit Magneten ausgestattet wurde.


Damit man die Tür abnehmen kann, brauchte sie natürlich einen Griff.

Dieser wurde aus Kupferdraht gefertigt und wartet nun noch auf schwarze Farbe. Die Griffstange wurde in die Tür eingepresst und verklebt. Die Enden der Griffstange ragen hinten aus der Platte heraus, damit sie beim Aufsetzen der Tür in die Bohrungen der ABS-Platte ragen und dadurch die Lage der Tür fixieren.


Hier die aufgesetzte Hecktür.


Auch Dr. Wilfer sitzt nun auf der richtigen Seite und schaut nach vorn.


Nun ist die Lok geschlossen und die hintere Pufferbole angeschraubt.


Die Heck-Klappe lässt sich aufgrund ihrer Griffstange gut abnehmen.


Auch der Ladestecker passt gut in die Ladebuchse.


Zum Schließen der Klappe setzt man sie unten in die Nut im Rahmen an...

und klappt sie dann oben zu. Die Magnete halten die Klappe dann sicher zu.


Ein kurzes Video von der Probefahrt gibt es hier: https://www.youtube.com/watch?v=1OS4Uc9on_k


© 03/2015 by Hannes