NiCd - Akkus von SAFT

Friedhelm Hahn

Aktives Mitglied
19.06.2005
1.483
Hallo,

ich habe mich lange nicht gemeldet und mein EL ist quasi noch im Winterschlaf.
Das Projekt mit den 600 Monozellen wird jetzt weiter vorangetrieben und zum Abschluss gebracht.
Bei Ebay sind z.Zt. unter der Suchwort-Eingabe "Flugzeugbatterie" interessante Nickel-Cadmium Akkus zu finden.
Vielleicht interessiert es ja jemanden...

Gruß

 

Jens Hakken

Neues Mitglied
20.04.2006
37
Hallo Friedhelm,
binn bei mir im Kewet auch gerade drann monozellenpacks einzubauen,
hast du deine auch von Uwe Lehmann?
Die gelben 24 volt 5Ah Packs.
ich habe gerade erstmal 4 stück 48 volt 5Ah packs fertig also 20Ah.
ich hab noch so packs hier rummliegen das ich auf gesamt 50 Ah und 48 volt komme.Wie sind den deine erfahrungen so mit den zellen?
MFG
Jens Hakken
 

Friedhelm Hahn

Aktives Mitglied
19.06.2005
1.483
Hallo Jens,

ich habe auch erst 4 von 20 benötigten Packs konfektioniert.
Ja, es sind Lehmann´sche Akkus.
Zur Unterstützung meiner sterbenden Bleihaltigen habe ich z.Zt. 2 Packs in meinem EL während der Fahrt zugeschaltet, was für die 10 Ah eine absolute Marter bedeutet. Zeitweise müssen sie fast den gesamten Fahrstrom übernehmen.
Die Bleibatterien zeigen zwar die volle Säuredichte, haben aber offenbar einen Großteil ihrer aktiven Masse "herabrieseln lassen", so dass besonders bei diesen Temperaturen nur noch eine sehr weiche Spannung vorhanden ist.
Es reicht für 2 x 5km täglich mit 2 leichten Steigungen an Brücken (incl. Sitzheizung und Licht).
Temperaturprobleme treten bei den NiCad´s nicht auf, weil sie sich durch die enorme Belastung leicht erwärmen (handwarm).
Ich hatte im alten Jahr 620 Zellen erworben, davon waren 2 Stück defekt.
Ich bekam sie anstandslos als kompletten Pack ersetzt.
Ein Belastungstest mit einem Block (24V 5Ah) zeigte bei 10A Last nach 25 Minuten den ersten Spannungseinbruch (23V), ich denke das sagt viel über die Qualität aus.
Etwas Kopfzerbrechen bereitet die notwendige elektrische Entkoppelung der 20 Stränge (36V / 2 x 50Ah). Zum Zuschalten, wie auch zum Laden sollen insgesamt 40 MOS-FET´s zum Einsatz kommen. Soweit ist die Schaltung (in der Theorie) schon fertig, aber es gibt Bedenken, dass die integrierten Schutzdioden zu unerwünschten Ausgleichsströmen führen könnten.
Mit Hilfe eines Ersatz-Schaltbildes (nur Akkus´s und Schutzdioden) ist es mir nicht gelungen, einen "parasitären" Stromfluss nachzuweisen.
Es kommt jetzt auf einen Versuch an.
Um dem Memory - Effekt entgegenzuwirken wollte ich die Blöcke auf 2 Hälften aufteilen und jeweils einen Satz leerfahren.
Das Zu- bzw. Umschalten sollte über Steuerleitungen vom Armaturenbrett aus geschehen.

Reichen denn 50Ah in Deinem Kewet aus?

Gruß Friedel
 

Bernd Schlüter

Aktives Mitglied
19.01.2004
322
Krefeld, 02151 9287045
Die Flugzeugbatterien sind ziemlich schwer in Bezug auf den Energiegehalt. 1,05 kg für 25 Ah, ich glaube, Saft gibt 23 an. Das entspricht einem Energiegewicht von 36 kg pro Kwh Nennenergie. Normalerweise hat das Cityel 3,6 kWh. Man kann aber bei den Nicads davon ausgehen, dass man sie fast voll nutzen kann. Es läuft mit dem Thrige Batteriefresser dann eben 23 km mit 30 Batterien, 46 mit 61 kg und 69 mit 91,5 kg Batterien.
Vorgesehen ist für die Safts eine ziemlich lange Sprudelphase mit anschließendem Nachfüllen von Wasser. Hier laden sie die Batterien 1,5 Stunden lang mit 15 Ampere, danach ungefähr die gleiche Zeit mit 5 Ampere. Gleichzeitig wird die Spannung überprüft:
Beim Erreichen von 1,62 Volt wird die erste Phase beendet, die zweite bei etwas weniger Spannung, 1,59 Volt, wenn ich mich nicht irre. Könnte ich aber erfahren. Vorher werden die Stopfen aufgeschraubt. Allerdings braucht nicht jedesmal die beschriebene Wartungsladung durchgeführt werden.
In den Flugzeugen halten die Zellen durchschnittlich fünf Jahre. Sie werden laufend, bzw. bei jeder Wartungsladung, in 35 Einzelzellen zerlegt und umsortiert, einzeln vollständig entladen. Bei 90% Restkapazität werden sie ausgemustert. Das werden hier solche Zellen sein. Mit 1700 Ampere werden die beim Anlassen für ca 1 Sekunde belastet, dann geht der Strom bis auf 200 Ampere zurück, ehe sich das Triebwerk selbst unterhält.
Wegen dieser Arbeit würde ich ja gleich die Lehmänner vorziehen. Die haben übrigens ein sehr ähnliches Energiegewicht. Die Lehmänner müssen ja leider parallelgeschaltet werden, tunlichst über Sicherungen oder, wenn man sicher gehen will, Dioden. Solange keine Lehfrauen darunter sind, soll das ja gutgehen. Die Gefahr droht durch den negativen Temperaturkoeffizienten, der bei den Flugzeugnasszellen beim Laden praktisch nicht in Erscheinungb tritt. Die lassen sich besser parallelschalten, Querströme werden einfach weggesprudelt.

Ausgesprochen guttun soll den Nicads eine vollständige Entladung. Es dauert eine ganze Woche, ehe man solch einen Turbinenanlassakku vollständig leer bekommt. Unendlich viel Strom träufelt dann noch sehr langsam nach und setzt die anscheinend voll entladene Batterie nach wenigen Stunden Ruhezeit instand, weitere Schraubenschlüssel durchzuschmelzen. Dann weiß man erst, warum diese Akkus ein so großes Masse/Ladungsverhältnis haben. Diese nicht wirklich nutzbare Ladung ist nicht in die 23 Ah eingerechnet. Radiohören kann man aber noch lange damit. Es wird also nicht langweilig, wenn man nach schon 23 Kilometern in der Pampa stehenbleibt.

Die 13,5 Ah-Zelle sieht aber ziemlich leergesprudelt aus.. So etwas lässt sich wohl nur bei ebay verkaufen.
Ich halte solche Batterien für hochinteressant zum Abfedern von Lastspitzen bei Bleibatterien, die dadurch sehr geschont werden und ihre gesamte Energie abgeben können (über eine Diode).
 

Jens Hakken

Neues Mitglied
20.04.2006
37
Hallöchen,
meine akkus habe ich noch nicht eingebaut,da ich die ladeelektronik nochnicht fertig hab. 5 Packs hab ich jetzt fertig, pro pack brauch ich ungefähr 2 stunden.
An jedem pack sind 12 dioden an der plusleitung, also grob gesagt gut dimensioniert.was wohl wichtig ist bei den akkus, das man zwischen jeden akkustrang noch dünne bastelpappe oder so befestigt, da sich die schrumpffolie schnell verabschiedet und es so zu kurzschlüssen kommt.
Ich glaub ich mach mal fotos und frag Ralf Wagner ob man das ins projekteckchen stellt. dürfte dann interessant für jeden sein.
@Bernd
Ich hab damals wo ich mein kewet gekauft habe 4 stück 100 amperestunden akkus (blei Starterbatterien) eingebaut und hatte eine reichweite von 32 km
eine woche später hab ich 4 stück einfarad kondensatoren ( für Car Hifi Anlagen) eingebaut und hatte 4 km mehr reichweite .Also nach meiner erfahrung sind kondensatoren als amperepufferung die beste lösung.Mein haupproblem war nur das ich sie mit zu niedriegen ladeströmen totgeladen habe( 5 ampere saftlader).
Jetzt allerdings möchte ich nurnoch NC Cellen drinnhaben und werde mir nie mehr Bleiklötze kaufen.Hab zuviel schlechte erfahrung was die Quallität angeht gemacht:
1. Satz Bleistarterbatts 2000 km (gut, meine schuld da totgeladen)
2. Satz Pannasonic akkus 8 stück 65 Ah 2stränge die jeweils mit dioden getrennt waren hatten eine lebensdauer von 2800 km.Und die hab ich super geladen, bis 14 volt pro Batt mit 50 Ampere und danach mit ivt einzelladern.
3. Satz Fiamm Akkus 4stränge 45Ah auch wieder getrennt durch dioden und habenGanze 3680 km gehalten.

1.Satz 280 euro
2.Satz 1640 euro
3.Satz 800 euro

2720 euro für 7480 km also ehrlich da kann man sogar mit nem stinker günstiger fahren.Was ich allerdings nie wieder machen werde !! Ich bleibe den E-autos treu!!!

Und wie gesagt ich verbau mir nur noch NC Akkus.
Doch jetztr binn ich schlauer geworden und teste jedes einzelne 24 volt NC pack.
Alles was dann über 5Ah hat darf rein der rest muss draussen bleiben,dann werden sie selektiert und zum 48 volt pack verarbeitet.gefahren hab ich sie jetzt aber noch nicht, hab erst 5 packs also 25 Ah 48volt. Und ich glaube das es nicht so gut ist wenn ich die zellen dann zu hoch belaste.Und wenn ich die anderen 25 Ah fertig hab werden sie eingebaut und getestet.
 

Friedhelm Hahn

Aktives Mitglied
19.06.2005
1.483
Zum Entkoppeln während der Fahrt (oder genau genommen: vor der Fahrt) werde ich keine Dioden nehmen.
Die Verlustleistung ist mir einfach zu hoch. Je nach Diodentyp und Belastung dürften das zwischen 20 und 100 Watt sein. Dann kann man ja gleich Relais nehmen...
Das Entkoppeln ist ja hauptsächlich beim Laden wichtig, wegen des delta-Peaks des zuerst vollen Packs. Im Fahrbetrieb kann eigentlich parallel geschaltet werden, wenn man nicht gerade kurz nach Ladeschluss losfahren will.
Die MOS-Transistoren, die zur Anwendung kommen sollen, haben einen durchgeschalteten Widerstand von 0,007 Ohm bei 30A Belastung. Bei 10 x 10A Fahrstrom enspricht das einer Gesamt-Verlustleistung von gerade mal 7W (I² x R) !
Die einzelnen Zellen habe ich zusätzlich mit Teichfolie gegen Durchscheuern geschützt. Das geht ganz gut, man braucht die Zellenverbinder nicht zu trennen.
Unter http://www.friedelhahn.blogspot.com habe ich den Werdegang mal vorgestellt.
Falls Du Bilder veröffentlichen möchtest, ist die blogspot - Plattform eine gute Möglichkeit.

Gruß Friedel
 

Schobi

Neues Mitglied
05.01.2007
44
Hallo Friedel,

woher hast du denn die Monozellen bezogen? 600 Stück sind ja nicht gerade wenig. Was muß man denn dafür hinblättern? Ich habe auch keine Lust mehr auf Blei und überlege ob ich nicht auch auf NC umrüste.

Gruß
Schobi
 

Friedhelm Hahn

Aktives Mitglied
19.06.2005
1.483
Hallo Schobi,

es handelt sich um den Ebay-Verkäufer "bakuser".
Zum Shop gelangt man über die "erweiterte Suche / Verkäufer".
Allerdings hat er z. Zt. keine eingestellt (kannst ja mal anmailen).
600 Stück hört sich schon heftig an (ich fahre mit 600 Taschenlampen-Batterien. Verrückt!...). Allerdings sind immer 2 Zellen zu einer 2,4V - Einheit verschweißt und 10 Stück zum 24V - Block konfektioniert.
Ich persönlich halte die Anzahl der Zellen für die absolute Obergrenze, die noch sinnvoll "verwaltet" werden kann. Der mechanische und elektrische Aufwand ist doch enorm! Man sollte schon ein gewisses Quantum an Freizeit zur Verfügung haben...
Mit dem Schuhlöffel bekommt man sie übrigens komplett in den Batterieraum (36V 100Ah).

Gruß Friedel
 

Nord_Andreas

Mitglied
30.04.2005
128
Hallo,

leider hat Friedel vollkommen recht was den Verwaltungsaufwand angeht.
Es handelt sich um 20 Akkupacks a 5Ah.
20x Steuerung für Entladung.
20x Steuerung für die Ladung.

Mit der entlade Steuerung über MOSFETs ist es leider auch nicht getan.
1x vergessen die MOSFETs abzuschalten, schon hat man beim Laden Ausgleichsströme zwischen den Akkupacks, welche die Akkus auf über 100 Grad erhitzen.
Die Isolierung schmorrt weg, es gibt Kurzschlüsse innerhalb des Akkupacks und Nebelschwaden wenn die Akkupacks zerkochen.
Auf diese Art habe ich nun 120 (4x30) Zellen verloren.
Eine 10A Sicherung ist zum Laden zu groß bemessen. 9A Ausgleichsstrom nach Delta Peak reichen zum kochen.

Mit antiseriell geschalteten MOSFETs will ich nun sicherstellen das der Strom immer nur in eine Richtung fließen kann. Entweder alle Packs werden geladen, oder entladen.

Offen ist noch das Problem des Ladens:
a) laden über einen Widerstand mit 1/10 der Kapazität ca. 14 Std
b) laden per einzel Ladecontroller (je Pack)
c) laden mit Temperaturbegrenzung. Allerdings ist mir unklar wie man verhindert das erneut geladen wird, sobald die Temperatur sinkt.
d) Laden über Strombegrenzung?

Vom Prinzip her müsste ein Ladestrom von > 1C zuverlässig verhindert werden. Genauso sollte es aber möglich sein bei Bedarf innerhalb von 1-2 Std die Akkus zu laden.

Was ich mir wünsche ist eine Lösung die genauso praktisch wie Blei Akkus ist.
Stecker in die Dose zum laden oder Gas geben und fahren.

VG
Andreas

 
M

Manuel

Guest
Hi Andreas,

es geht schon - unbedingt einfacher ab nicht zunächst nicht, aber sicherer... ich hab ne PLatine entwickelt, die die Ströme der Einzelstränge überwacht-und an mein BAMAS Bordcomputer angeschlossen wird - meld dich bei Interesse mal

Manuel
 

Bernd Schlüter

Aktives Mitglied
19.01.2004
322
Krefeld, 02151 9287045
Beim Entladen hat man ja das Problem mit den sich selbst verstärkenden Ausgleichströmen nicht. Eine heißere Batterie hat zwar einen niedrigeren Innenwiderstand, aber auch eine geringere Spannung. Die Entladung stabilisiert sich selbst. Trotzdem sind Sicherungen angeraten, da reichen Schmelzdrähte, die nur regelrechte Batteriedefekte (Zellenkurzschluss) auffangen müssen. Übrigens, fällt mir gerade auf, dass Bleibatterien die gleiche Charakteristik haben, dass die Spannung mit steigender Temperatur sinkt. Dass es keine Unfälle gibt, hängt nur damit zusammen, dass bei Bleibatterien nur in sehr begrenzten Umfang wärmeproduzierend rekombiniert wird, außerdem oben unter dem Deckel, wo die Wärme unschädlich ist. Nur die Gelbatts nehmen Überproduktion von Knallgas übel. Außerdem ist man bei Bleibatts bestrebt, die Produktion von Knallgas gegen Ladeende sehr zu beschränken, was bei Nicads nur sehr begrenzt der Fall ist.
14-stündiger Vollladestrom ist sehr geeignet, Nicads schnell unbrauchbar zu machen, da sollte man schon handfester zur Sache gehen und erst zum Schluss reduzieren. Bitte auch keine 0,4fache Überladung, wie empfohlen wird, nicht mehr, als die Batterien wirklich streuen! Vorsichtige Überladung bitte nur ab und zu, als Wartungsladung. Nicht, ohne vorher einige Tage die Batterien einzeln kurzgeschlossen stehen zu lassen. VORSICHT! Da sammelt sich bei scheinbar voll entladenen Batts unheilvoll viel! Das Sortieren nach Kapazität ist sicherlich ebenfalls überaus sinnvoll.
Die nassen Safts kann man übrigens bedenkenlos, fast wie Blei, nach Spannung laden, wenn man den Ladestrom zum Schluss auf 5-Stundenladestrom reduziert. Auch die Schnelladung. Das Knallgas rekombiniert nicht und geht über die 0,5 bar-Überdruckventile ins Nirwana. Folglich keine starke Erwärmung. Intakte Zellen kann man demnach auch einfach parallelschalten. Nur, ist eine defekt, geht gleich ein ganzer Strang hops. Bei Blei kann das übrigens auch passieren und das gleiche passiert auch innerhalb einer einzelnen Zelle, wenn die Teile nicht harmonisieren.

Stimmt, die Lösung mit den Dioden ist nicht ideal, Mosfets sind mit ihrem positiven Sicherheitstemperaturkoeffizienten sehr viel geeigneter, der aber sicherlich nicht ausreicht, wenn der von 7 auf 12 mOhm ansteigt. Sicher wird eine Ladung erst, wenn man den Strom begrenzt. Als Begrenzungswiderstand kann da aber gleich die Source-Gatestrecke selbst verwendet werden, um zusätzliche Verluste zu vermeiden. Puristen, wie Friedhelm, feilschen da um jedes Watt.
Jedenfalls, sind die Verluste bei 60 Cent-110 Amperemosfets zu vergessen. Ja, ausgesprochen blöde, dass die Leistungsmosfets diese zwangsweisen Substratdioden eingebaut haben, antiparallel hintereinandergeschaltet, fallen wirklich die vollen bis zu 1 Volt an den offenen Transistoren ab. Es gibt allerdings auch Schottkitypen. Teuerer, aber bei den Transistorpreisen, da können wir uns schon erlauben, jedes Watt mit Gold aufzuwiegen. Ach so, J-Fets, die sind noch meist symmetrisch aufgebaut, die gehen schon bis 20 Ampere bei Verlusten, die allenfalls den Friedhelm ärgern. Schaut doch mal bei den Siemensbuzern nach! Einige Mosfets sind noch ohne, wenn ich mich recht erinnere. Vergesst nicht, Eure Erfahrungen ins Elwiki zu stellen. Ich habe auch an einigen Stellen etwas nicht bedacht, korrigiert das bitte. So, wie Manuel darauf aufmerksam macht, dass die Trennung durch Mosfets unsicher ist, wenn man sich auf die in den Mosfets eingebauten Dioden verlässt. Stimmt, das hatte ich nicht richtig bedacht und, über die Dioden zu entladen, verbietet sich ja aus den Gründen, die Friedhelm nennt.
Schade, dass die Mosfets Kurzschluss machen, wenn sie überlastet werden. Vergesst deshalb bitte nicht, die Drahtverbindungen als schmelzbare auszulegen (nur Ladeteil). Feuerfeste Unterlage oder die Kupferkaschierung, die schilzt auch problemlos weg und läßt sich mit Kupferlitze flicken.

Wie ich das sehe, würde ich mit Thermostaten laden, jeder Strang bekommt einen Fühler zwischen ein stellvertretendes pack. Warm = voll. Zusätzlich zweimal Timer. Peakdetektion wäre mir zur störanfällig und funktioniert nur bei geschlossenen Zellen, auch nicht jedes Fabrikats und schon überhaupt nicht bei den Säften.

Hören sich ja super an, Eure Projekte, und dann gehts bald dem Thrige an den Kragen!
Das treue Pferd.

Die Modellflieger hier in Düsseldorf haben übrigens einen Wahnsinnsumsatz mit allen Arten von Batterien, die kennen sich aus. Zehn Ladezyklen am Tag sind da gar nichts. Zeitbegrenzend ist da lediglich, dass man die Batterien wegen der Hitze noch nicht anfassen kann. Mit individueller Behandlung von Batterien sind die alle Experten.

Die investieren, glaube ich, noch mehr in fünfzig Stunden Flugzeit, als Du in Deine Bleiumweltverpester, Manuel. Bernd
 

Friedhelm Hahn

Aktives Mitglied
19.06.2005
1.483
...oh, danke für die Blumen!
Knauserig bin ich nur bei den Verlusten im Fahrbetrieb. Wenns beim Laden etwas mehr sein darf: kann ich mit leben.
Die Verluste beim Fahren zu minimieren macht durchaus Sinn, schließlich ist es teuer investierter Akkustrom, der bei hohen Verlusten einen zusätzlichen (virtuellen) Akku erfordert.
Mit den Formeln P = I x I x R und P = U x U / R ist die Verlustleistung schnell zu errechnen.
Die Temperatur-Abschaltung zum Ladeende werde ich höchstwahrscheinlich einsetzen, obwohl der Aufwand bei 20 Blöcken enorm ist.
Da die Umgehungstemperaturen übers Jahr doch sehr schwanken, wäre eine Temp.-Differenzmessung angesagt. Ein Fühler wird im Batteriekasten an einer noch zu bestimmenden Stelle angebracht, ein weiterer direkt im Akku-Pack. bei ELV gibt es sogar den passenden Schaltplan. Wenn man bei ca. 20° Delta t abschaltet, dürfte man auf der sicheren Seite sein.
Um 20 Blöcke zu überwachen braucht man ein paar OPs mehr, ich dachte da an welche mit FET-Eingang (4-fach-Chip), dann reicht für den Umgebungstemp.-Sensor ein Einziger.
Sicherungen habe ich eh vorgesehen, nur die Stärke habe ich noch nicht ausgeguckt.
Damit die einzelnen Blöcke ohne Löterei herausnehmbar sind, kommen für die Plus-Leitung jeweils 4-fach Sicherungsverteiler (Car-HiFi mit Mini ANL Sicherung, z.B. Ebay 4620468268) zum Einsatz (5 Stück). Hier kann man gut große Kabelquerschnitte als Ringleitung durchschleifen und die Blöcke über kurze Leitungen andocken.
Die Minuspole der Akkublöcke werden einzeln mit je 5 x 6mm² Ölflex-Leitung zur Leistungs-Elektronik geführt, das hält den Drahtverhau und die Anzahl der Kabeldurchführungen (PG16) in Grenzen.
Ich werde Lade- u. Entlade-Platine getrennt aufbauen. So kann man die Ladetechnik leichter modifizieren (zum Fahren braucht man sie ja nicht).

Es gibt noch viel zu tun...

Gruß
 

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