Rucksackakku Nr. 3


Kamikaze

Mitglied
24.08.2020
148
Hallo zusammen,

um den Strang zum "Rucksackakku II" zu entlasten stelle ich hier mal mein Projekt vor:

Ich möchte aus recycelten, alten Li-Ion-Zellen des Typs 18650 einen "Multi-Purpose-Akku" bauen.
Dieser Akku soll nach aktuellem Planungsstand aus ca. 500 Zellen bestehen, die zu 10S verschaltet werden.
Warum 10S?
Mein EL läuft aktuell mit 36V Nennspannung und 10S (also 10 Zellen mit je 3,7V Nennspannung) bedeutet 37V Nennspannung. Das ist mir nahe genug am Original.
Ein Umbau auf 48V ist mir aktuell zu viel Aufwand, da ich dazu bisher nur lückenhafte Tutorials gesehen habe und ich die Kosten so einer Umrüstung scheue (zumal ich nicht weiß, ob dann evtl die Tüv-Einzelabnahme verfallen würde. Das will ich auf keinen Fall!).
Damit sind wir auch bereits bei der ersten Aufgabe, für die dieser Akku gedacht ist: Ein Reserveakku, der für längere Strecken ins EL geladen werden kann und, wenn sich der eingebaute LiFePo4-12S-Akkublock dem Ende neigt, den Antrieb versorgen soll.
Dafür muss zwar noch der eingebaute Akkublock mit einem Stecker versehen werden, aber das sollte kein Problem sein. Interessanter wird werden, ob das eingebaute BMS ein Problem damit hat, dass das EL plötzlich "ohne Strom" fährt...

Als zweite Aufgabe soll der Akku als "Solar-Powerbank" auf Campingreisen dafür sorgen, dass sich z.B. der Grillspieß dreht, die Handys geladen werden können und ggf. auch mal ein Kühlschrank ein paar Tage betrieben werden kann, ohne ratternden Benzin-Stinker.
Dafür möchte ich mittels eines kleinen Wechselrichters (rein-Sinus; ~600W) eine 230V-Steckdose verbauen.

Die dritte Aufgabe, die das Teil übernehmen soll ist: den Solarstrom-Anteil der EL-Ladungen zu erhöhen.
Mein EL ist ein Pendel-Fahrzeug. Das bedeutet, dass dann, wenn gerade viel Strom von der PV-Anlage auf meinem Hausdach kommt, das Gefährt weitab meiner heimischen Steckdosen herum steht, und insbesondere im Winter ich erst dann wieder heim komme, wenn es längst dunkel ist und kein Solarstrom mehr vom Dach kommt.
Deshalb soll der Akku gerade im Winter auch eine gewisse Pufferfunktion ermöglichen (deshalb auch 600W-Wechselrichter-Leistung - damit kann das EL-Ladegerät betrieben werden), und via Zeitschaltuhr den Sonnenstrom im Winter einspeichern, damit ich ihn nicht später dann teuer vom Versorger zukaufen muss.
(Das Thema PV treibt mich gerade etwas um, da meine alte PV-Anlage (bisher Volleinspeisung) in wenigen Jahren aus der Förderung fällt, und ich dann so viel Sonnenstrom wie möglich selbst verbrauchen will.)

Das ganze Konstrukt soll in einer Aluminium- oder stabilen Plastik-Kiste untergebracht werden und so (einigermaßen) mobil sein.
Verbaut werden soll nach aktueller Planung folgendes:
> ~500 Zellen Typ 18650 (50P10S)
> BMS
> kleines (!) Ladegerät
> Sinus-Wechselrichter (~600W)
> Direkt-Ausgang zum "EL-Anstöpseln" (Rucksack-Akku-Betrieb)

Soviel mal zum Plan.
Wie bei den meisten Hobby-Bastel-Projekten wird sich auch daran sicher noch das Eine oder Andere ändern, bis alles fertig ist.



Wie ist der aktuelle Stand?

Aktuell suche und prüfe ich alte 18650er Batteriezellen. Dafür knacke ich alte Laptop- und Pedelec-Akkus, zerlege diese und prüfe die einzelnen Zellen auf Schäden.
Meine Parameter dafür:
> sichtbare Schäden (Rost, Dellen, Löcher, oä.) --> Müll
> Zellspannung <1V --> Müll

Kapazitätsmessung erfolgt mit einem CSL-Ladegerät ( https://www.amazon.de/gp/product/B01M7TNKZL/?tag=ef078-21 )
Dabei kontrolliere ich hin und wieder die Temperatur, indem ich die Hand auf die Akkus lege. Heizt ein Akku sehr stark (schmerzhaft) wandert auch dieser in den Müll.
Ebenso, wenn das Ladegerät den Akku nicht erkennt (dann liegt meist ein interner Kurzschluss vor).

Die übriggebliebenen Akkus trage ich in eine Tabelle ein, um einen Überblick über die Messwerte zu erhalten.
Dazu gehört auch die Spannung der Zellen nach der Ladung.
Nach min. 30 Tagen teste ich die Spannung dann nochmals. Zellen, die >0,1V verloren haben wandern ebenfalls in den Müll, da diese sonst später den Akku schleichend entladen würden. (Die 0,1V sind dabei willkürlich nach Bauchgefühl festgelegt.)

Derzeit bin ich bei ~60 Zellen, die auf die zweite Prüfung warten. Es wird also noch dauern, bis ich die 500 Zellen habe, die ich verbauen will.

Auch wenn die Zellen, die am Ende verbaut werden anfangs (hoffentlich) in einigermaßen gutem Zustand sein werden, werden diese auch älter und sicher wird es irgendwann zu Defekten kommen, daher werde ich diverse Sicherungen verbauen, und zwar auf verschiedenen "Leveln":
> Gesamt-Akkupack (150A oder 200A)
> 50P-Blöcke (ebenfalls 150A)
> Einzelzellen

Um die einzelnen Zellen ab zu sichern werde ich vermutlich diese Kollektorbleche mit Sicherung verwenden: https://batteryhookup.com/products/nickel-fuse-2p-wide-continuous-roll-by-the-foot-18650-cell-level-fusing?variant=34549080457378
Da warte ich noch auf die Prüfergebnisse, wie zuverlässig diese gestanzten Nickelbleche wirklich durchbrennen.

Die 50p-Blöcke und den Gesamtakku werde ich vermutlich mit solchen Hochstrom-Sicherungen absichern: https://www.amazon.de/dp/B086DVXTCR/?tag=ef078-21
Die sind zwar nur bis ca. 32V angegeben, aber löschen dafür zuverlässig bis ~500A. Angesichts der Tatsache, dass ich diese Sicherungen bereits an 48V-Systemen gesehen habe gehe ich davon aus, dass das für 36V noch okay sein sollte. Notfalls würde dann eben das nächste Sicherungslevel auslösen, falls der Lichtbogen wirklich weiterbrennen sollte.


Als BMS wurde mir dieses hier empfohlen: https://www.aliexpress.com/item/12S-60A-50-4v-bms-12s-2017-new-Li-ion-smart-bms-pcm-with-android-Bluetooth/32833662628.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.2cd64c4dWXw8f9
Dieses BMS soll frei programmierbar sein, was mir wirklich gut gefällt.
Was mir nicht gefällt ist die Leistungsfähigkeit mit "nur" 60A. Das ist zu wenig für das EL - entsprechend wäre der Akku während der Fahrt NICHT gegen Unterspannung geschützt. :/
Als Alternative habe ich dieses Teil gefunden: https://de.aliexpress.com/item/32997552090.html?spm=a2g0o.productlist.0.0.2ee82b3fozm2FD&algo_pvid=132a8e74-05fc-4ea1-af28-c8b6965bcc9f&algo_expid=132a8e74-05fc-4ea1-af28-c8b6965bcc9f-6&btsid=0b0a0ac216020119408382061e7074&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_,searchweb201603_
Das soll bis ~300A funktionieren, allerdings habe ich keine Ahnung, wie (und ob) sich das Teil programmieren lässt.

Wechselrichter für 36V Nennspannung habe ich noch keine halbwegs kompakten, kleinen und vor allem günstigen gefunden. Dahingehend wäre ich also für Tipps sehr dankbar.
Ich möchte nur ungern die 36V via Buck-Konverter auf 12V bringen, und dann mit einem KFZ-Wechselrichter wieder auf 230V wandeln müssen. Die Verluste dürften dabei immens sein. :/
Das einzige, was ich dahingehend bisher gefunden habe ist das hier mit 500W (das wäre mir gerade so genug Leistung): http://rover.ebay.com/rover/1/711-53200-19255-0/1?icep_ff3=2&toolid=10001&campid=5338536215&icep_item=143642832624

So - eine Wall of Text zum Einstieg. :D

Edit: Habe noch einen 36V-Wechselrichter gefunden, aber da da nicht dabei steht, dass es sich um eine reine Sinuswelle handelt gehe ich davon aus, dass das eher ein modifizierter Sinus sein dürfte: https://de.aliexpress.com/item/32835706365.html?spm=a2g0o.productlist.0.0.1f5e134eTxDup4&algo_pvid=bc237e82-53cc-46a2-b9c2-db7e2658226d&algo_expid=bc237e82-53cc-46a2-b9c2-db7e2658226d-12
 
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wchriss

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30.12.2010
1.354
53
Egweil
Hallo Rick,
zum BMS bei den Chinateilen kannst du locker den angegebenen Strom halbieren oder besser dritteln, das dürfte dann wohl die reale Dauerbelastung sein. Also 300A angegenben real 100A. Mit 36v Wechselrichter da dürfte der Markt sehr dünn sein, 48V und 24V gibt es zu hauf.
Wünsche dir noch viel erfolgt.
 

Kamikaze

Mitglied
24.08.2020
148
zum BMS bei den Chinateilen kannst du locker den angegebenen Strom halbieren oder besser dritteln, das dürfte dann wohl die reale Dauerbelastung sein. Also 300A angegenben real 100A.
Wie kommst du darauf?
Zwar muss ich gestehen, dass die Kabel der 300A-Variante auf den Bildern eher dünn wirken, aber evtl. täuscht das auch nur...
Hast du denn mit diesen oder ähnlichen Teilen schon Erfahrung gesammelt?

Schlussendlich wären 100A (bzw. am Berg auch mal 120A) für mich ausreichend. Mehr habe ich bislang noch nie gebraucht. Direkt nur 60A zu nutzen gefällt mir da nicht. In der Ebene wäre das zwar sicherlich möglich (beim dahinrollen braucht mein EL nur ~25-35A), aber gerade am Berg kommt man mit max. 60A kaum noch vom Fleck (Buchstäblich - habe das mal an einer steilen Brücke auf meinem Arbeitsweg getestet. Kam da noch auf ~2-3km/h und der Motor hörte sich nicht gesund an dabei.)
Insofern ist für mich aktuell noch die 300A-Version am ansprechendsten. Allerdings will ich die Parameter frei definieren können (Entlade- und Ladeschluss, Balancing-Threshhold, etc.), damit die Batterien möglichst lange leben.
Die Alternative ist im Rucksack-Betrieb eben das BMS zu umgehen und die Spannung irgendwie anders zu überwachen...

Wünsche dir noch viel erfolgt.
Danke! :)
 
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wchriss

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30.12.2010
1.354
53
Egweil
Ich habe schon genügend Erfahrungen mit mit asiatischen Verkäufern gemacht. Die geben praktisch immer die die absolute kurzeitige Spitzenleistung an, um am besten da zu stehen. Selbst bei "Markenfirmen" wie z.B. "Kelly" must du schon genau lesen, das steht meistens vorne groß drauf 300A, im kleingedrucken dann 120A Dauerleistung :-
Ich hab so einen in meinem EL verbaut, und kommt im Sommer schon mal an die thermische Grenze, obwohl auf einem großen Kühlblech montiert.
Gruß
Christian
 

Emil

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04.04.2006
2.307
Die Kabel sind so dünn weil sie in der Regel Silikonisolierung haben. Diese hält auch 200° C aus. Da braucht man zumindest bei kurzen Kabeln keinen so dicken Querschnitt, wie bei Kabeln mit PVC/Gummiisolierung. Die muss man dann natürlich auch so verlegen dass nichts ankokeln kann.

Silikonkabel werden auch im Modellbau verwendet. Dort geht man von einer Dauerbelastbarkeit von etwa 10-12 A pro mm² Querschnitt aus.

Hier ein Händler bei dem ich schon öfter Silikonkabel gekauft habe. 8,29 mm² haben dort eine Dauerbelastbarkeit von 200 A.

Die Angaben gelten natürlich nur für frei verlegte Einzelleitung mit guter Kühlung durch die umgebende Luft.
 
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Kamikaze

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24.08.2020
148
Zwar gibt es noch nicht wirklich neues zu berichten, aber hier ein kleiner Einblick in mein Batterie-Prüf-Setup.
Die Ladegeräte stehen auf einem Schränken etwas außerhalb des Bildes.
 

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Sven Salbach

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15.03.2007
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Zellen unter 1,5V würde ich nicht mehr verbauen, wenn die parallel geschaltet werden
Silikonkabel würde ich aber niemals nimmer nie nicht im Fahrzeug verbauen oder sonstwo wo es zuverlässig sein muss!!
Wer mal aus dem Rennsport Silikonzündkabel etc im Auto verbaut hat, weiß wovon ich rede...
Abgesehen davon das so eine heftige Erwärmung so oder unerwünscht ist im produktiven Einsatz(Beim Modellbau ist es völlig egal)
Daher müssen die Kabel schon entsprechend dick ausgelegt werden.
Für den Modellbau, sind Kurzzeitbelastung = Dauerbelastung.
Bei Einsatz im haus oder Fahrzeug entsprechen diesen Angaben eher den maxi. Kurzzeitbelastungen
 
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Emil

Bekanntes Mitglied
04.04.2006
2.307
Silikonkabel würde ich aber niemals nimmer nie nicht im Fahrzeug verbauen oder sonstwo wo es zuverlässig sein muss!!
Silikonkabel werden in vielen Maschinen, Anlagen, Bahntechnik und auch Automobilen ohne irgendwelche Probleme verbaut, insbesondere wo es auf Kälte- und Wärmebeständigkeit ankommt. Sie laufen oft unter dem Namen Ölflex von Lapp, oder Mocar von LEONI auch in sehr dicken Querschnitten eingesetzt.

Wo die Isolierung von anderen Kabeln mit der Zeit spröde werden halten Kabel mit Silikonisolierung ewig.

Die Strombelastbarkeit liegt mindestens bei den Werten aus VDE 0298 T4 06/13 Tabelle 11 .
 
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Sven Salbach

Bekanntes Mitglied
15.03.2007
8.267
Yep, genau das ist der Grund. Sie werden überall eingesetzt wo es zwingend erforderlich ist und sich nicht vermeiden lässt.
Siliconkabel hab die ganz furchtbare Eigenschaft, bei dem kleinsten Schnitt/Riss sofort kaputt zu sein.
Schau dir mal Silikonkabel im PKW an, die manche Bastler sich bei Zünfkabeln verbauen.
Nimm die mal in die Hand und knick sie.....jedes Kabel hat dann im laufe der Zeit unzählige Schnitte
Silikonkabel sind extrem emfindlich auf Beschädigung
Wenn immer es also nicht erforderlich aufgrund er Chemischen Beständigkeit oder Temperatur, sollte man darauf verzichten meiner Erfahrung nach.

Vielleicht gibt es ja auch bessere, aber die die ich kenne sind die reinste Katastophe.
Auch Silikonschläuche zeigen natürlich das gleiche Verhalten(Wie sie ebenfalls im Modellbau eingesetzt werden für den Sprit

Hier siehst du Erfahrungswerte

"Ein Problem von silikonisolierten Leitungen ist die vergleichsweise geringe Kerbfestigkeit des Gummis. "
 
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Emil

Bekanntes Mitglied
04.04.2006
2.307
Das ist alles richtig was Du schreibst, aber gerade in unserem Umfeld mit relativ kurzen Leitungswegen ist das kein wirkliches Problem.

Wer seine Leitungen nicht so sauber verlegen kann, so dass tatsächlich Knicke entstehen können, der kann jederzeit die Isolation mit einem PTFE Schrumpfschlauch verstärken. Der hält sogar 260° C aus. Damit hat man dann sogar eine doppelte Isolation.
 

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