Logbuch Akkubau

[Rollermops]

Ich habe mich entschlossen, mir selbst einen Akku auf Maß für das Trittbrett meines Pro 2 anzufertigen. Querverweis zur bisherigen Diskussion:

Xiaomi Scooter 1s größtmöglichen Akku verbauen

Hallo zusammen, Vor einigen Wochen habe ich mir den 1S geholt weil dieser gerade günstig im Angebot war. Echt cooles Teil. Da ich entsprechend auch ein CFW drauf habe und erst neulich den Trick mit dem Bremshebel mitbekommen habe, schwindet natürlich meine Reichweite nur so dahin. Einen 2ten...

rollerplausch.com

In diesem Thread möchte ich mein Bautagebuch führen. Bislang habe ich noch überhaupt keine Erfahrungen mit dem Bau von Akkus. Das wird sich jetzt wohl oder übel ändern!

Das Ziel: Ein 10s6p Akku, der im Trittbrett untergebracht wird. Das ganze soll unauffällig und (möglichst) sicher sein und den Platz effizient ausnutzen. Am Ende des Projektes sollte ich eine Reichweite von 85km (zusammen mit einem externen Akku) haben. So viel sei gesagt: mit einem 6p-Akku habe ich bereits die Tiefe des Rahmens unter dem Trittbrett um wenige Millimeter überschritten.

Hoffentlich wird keine Bombe draus!

Aktueller Stand: die erste Skizze!

Drei M6-Gewindestangen halten den Akku auf ganzer Länge zusammen. Die Zellenhalter werden aus dem 3D-Drucker kommen und funktionieren in etwa so wie Eierkartons. Insgesamt gibt es 5 Etagen bestehend aus 2x 1s6p Verschaltungen. Die einzelnen Parallelgruppen werden durch 3D-Druckteile und vermutlich auch durch dieses "Fischpapier" voneinander isoliert werden. Am Ende kommt ein großer blauer Schrumpfschlauch um den gesamten Akku drum herum – so wie es die „Profis“ auch machen. Ich habe darauf geachtet, dass kein Kurzschluss aufgrund gelöster oder herabfallender Nickelstreifen entstehen kann. Als BMS soll das "Spare BMS" oder Rita zum Einsatz kommen. Bei den Zellen dachte ich an https://eu.nkon.nl/samsung-inr18650-35e.html

Updates wird es von jetzt an in unregelmäßigen und großen Abständen geben.

 

[Doragonnaito42]

35E find ich gut, haben in den Tests leider eher 3200mAh. Wenn die LG MH1 oder MJ1 im Angebot sind oder eh günstiger kann ich die auch mit empfehlen.

Sieht schonmal gut aus, landet die .stl vielleicht noch auf thingiverse?

 

[michi_gecko]

Sehr interessant.
Wirst du die originalen Befestigungs-Positionen nutzen?
Wie machst du die Kontaktierungen an den innenliegenden Positionen?

Bei mir werden die Zellen stehend eingebaut, allerdings benötige ich einen Spacer mit 25mm Höhe.

 

[Speeed]

Updates wird es von jetzt an in unregelmäßigen und großen Abständen geben.

Sehr schön, freue mich drauf. Am meisten gefällt mir, dass das Niveau steigt und diese zusammengepfuschten Bomben langsam verschwinden.

Allerdings bist Du ja noch paranoider als ich. Das Ding wird ja mega stabil. Mir gefällt die Anordnung der Zellblöcke.

Wenn Du die Zellblöcke auf der Ober und Unterseite verbindest, ergibt das 4 serielle Verbinder. Das sollte reichen.

Parallel, innerhalb eines Blocks kannst du sogar noch Verbinder weglassen. In der Richtung fließt kaum Strom.

Wenn Du Luft zwischen den Zellen hast, brauchst Du dort nichts isolieren. Für mich war das der Grund für den Bau mit Zellenhalter.

Hast Du eigentlich mal gemessen ob auch 21700er Zellen passen?

 

[Rollermops]

landet die .stl vielleicht noch auf thingiverse?

Das kann ich noch nicht versprechen. Frühestens bei geglücktem Projekt könnte es passieren. Allerdings werde ich auf jeden Fall so viele Bilder hochladen, dass Nachbauen mit CAD-Kenntissen möglich wäre.

Wirst du die originalen Befestigungs-Positionen nutzen?

Das hatte ich vor. Da die Kräfte dort aber größer sind, vermutlich mit Aluwinkeln statt 3D-Druckteilen. Zusätzlich kommt noch etwas weiches zwischen Akku und Rollerrahmen als Durchreibeschutz.

Wie machst du die Kontaktierungen an den innenliegenden Positionen?

Über die an die Seiten geführte Laschen. Ich denke da könnte man schon löten. Je nachdem, welche Polarität die Zellendose hat, kann es sinvoller sein die Laschen rauf- oder runterzuklappen. Ansonsten käme dann dort ein Isolator zwischen.

Die Nischen oben und unten in den Zellenhaltern sind übrigens für die Balancierkabel gedacht. Der ganze Akku soll in Isolatorpapier eingewickelt werden. Zwischen den parallelen Zellen ist keine weitere Isolation geplant.

21700er Zellen kenne ich noch gar nicht. Sind die günstiger pro Kapazität?
Edit: Könnte sein! Wenn nicht, ist der Preis zumindest bis auf ~15% ähnlich. Wie wärs denn mit dieser hier: Samsung INR21700-50E

 

[Speeed]

21700er Zellen kenne ich noch gar nicht. Sind die günstiger pro Kapazität?

Bei Platzproblemen lohnt es sich einfach mal die verschiedenen Varianten durchzuspielen. Hier geht es ja darum, den verfügbaren Platz maximal zu nutzen.

Ich würde das wenigstens mal ausmessen. Entscheiden kann man dann, wenn es passt. Du siehst ja, wieviel Luft der Aufbau hat.

Grundsätzlich ist ein aktueller 21700 technisch mit der selben Chemie bzw. Leistungsdichte versehen wie die 18650.

Wenn man also rein vom Verhältnis Gewicht zu Kapazität ausgeht, bieten beide Zellgrössen das Selbe.

 

[Rollermops]

Hier mal ein paar Beispielpackungen der 21700 Zellen. Konkret: Die Samsung INR21700-50E. Ein realer Akku wäre immer etwas größer!

10s4p sieht sehr interessant aus:
++ Passt einfach so ohne etwas zu modifizieren. Mit der Länge könnte es vielleicht eng werden.
+- geringfügig weniger Nennkapazität (19600mAh) als 10s6p (20700mAh)
- etwas teurer, auch da 40 Zellen noch keinen Mengenrabatt auf nkon.nl geben

 

[Speeed]

10s4p sieht sehr interessant aus:
++ Passt einfach so ohne etwas zu modifizieren. Mit der Länge könnte es vielleicht eng werden.

Der Akku lässt sich jedenfalls viel einfacher bauen. Die Zellverbinder sind schön gerade: 1xquer und 4xlängs.

Und es gibt eventuell noch genug Platz für einen zentralen Zellspacer als Rahmen. Wichtig ist die Isolation der Zellen mit unterschiedlichem Potenzial.

Die Zellen eines Blocks müssen untereinander nicht isoliert werden.

Wenn das alles noch rein und rauszunehmen ist, wäre das meine Wahl.

Die Mehrkosten würde ich ignorieren. So oft baut man keinen Akku.

Wie groß der Kapazitätsunterschied tatsächlich ist, lässt sich schwer über das Datenblatt beurteilen.

Übriges der fette Akku unten lässt sich noch um 10 mm verkürzen, wenn die obere Reihe um eine Zelle nach links verschoben wird.

Edit: der wesentliche Unterschied beim unteren Akku: dort sind seriell nur 3 Zellverbinder möglich. Da muss man schon sehen, wieviel Ampere fließen sollen.

Bei meinem G30 hatte ich einen 10P Akku geplant und dann festgestellt, dass ich nur 2 Verbinder realisiert bekomme. Hab das Ding dann wieder zerlegt!

 

[Rollermops]

Wichtig ist die Isolation der Zellen mit unterschiedlichem Potenzial.

Danke dafür, das hatte ich bei der ursprünglichen Skizze überhaupt nicht beachtet. Wenn sich die Folie der Zellen durchgerieben hätte, gäbe es eine Katastrophe...
Könnte aber durchaus behoben werden, 2 Millimeter hat man ja noch in der Breite.

Beim fetten Akku wollte ich an der "Schräge" Platz fürs BMS lassen, darum ist das etwas seltsam.

 

[Speeed]

das hatte ich bei der ursprünglichen Skizze überhaupt nicht beachtet. Wenn sich die Folie der Zellen durchgerieben hätte, gäbe es eine Katastrophe..

Naja, beim 10S4P könnte man unten einen 5S4P bauen und oben wieder zurück. Dazwischen einen gedruckten Rahmen, je nach Platz.

Dann hast Du kurze Anschlusskabel. Besser gehts nicht.

Wenn Dir das reicht, ist das ein guter Kompromiss.

Wenn der Akku flächig aufliegt, muss er auch nicht extra verschraubt werden. Die Bodenplatte hält das dicke aus. Sind genug Schrauben drin.

Edit: wenn es passt, könnte man noch einen gedrucktenBoden und einen Deckel lose in den Scooter legen. Dann rutscht auch nix und alles ist prima isoliert

 

[Rollermops]

Neuer Versuch:

Die Löcher sind damit leider verdeckt, sogar ohne BMS. Allerdings kann der Akku jetzt auch nicht mehr großartig rumwackeln.

 

[Speeed]

Was soll ich sagen? Wow, sehr cool. Hut ab. Wenn der Akku durch die Öffnung passt, fällt mir absolut nix mehr ein, wie ich das Ding "schlecht reden" könnte

Was mir gefällt sind die Zellverbinder. Wenn Du am Ende jeweils 4 einzelne Kabel anschließt, gibt es eine absolut gleiche Belastung der Zellen.

Den Akku würde ich auch nicht in Folie einpacken, sondern so lassen. Dann kann man leichter Fehler finden, bzw Spannungen prüfen.

 

[Rollermops]

Aktuell ist nicht viel los, ich warte auf die Einzelteile.

4x "Fischpapier"	2Pcs Fisch Klebstoff Papier 0.5*300*300mm für Batterie Elektrische Isolierende Grau	13,98 EUR
4x PVC-Schrumpffolien, blau und transparent	Breite 150mm PVC Schrumpf Schlauch Durchmesser 95mm Lithium-Batterie 18650 Pack Isolierte Film Wrap Schutz Fall Pack draht Kabel Hülse	5,52 EUR
1x Nickelstreifen	10Meter Pure Nickel Streifen, 0,2*8mm Batterie Nickel Streifen für 18650 18500 21700 AA AAA etc Batterie Spot Schweißen	9,63 EUR
1x Kabel	Batterie Schwanz licht kabel für Xiaomi M365 Elektrische Roller leichte platine LED schwanz licht kabel batterie für xiaomi m365	2,45 EUR
1x BMS	Repair BMS	4000 RUB

Ein kWeld und natürlich auch die Zellen ansich müssen auch noch angeschafft werden. Die originale Batterie möchte ich nicht beschädigen. Die wird nämlich evtl. zusammen mit allen Resten am ende liquidiert. Die Herstellung einer Kabeldichtung fürs Bremslichtkabel aus Silikon wird das nächste Sub-Projekt. Das kann man anscheinend nicht kaufen.

Den Akku würde ich auch nicht in Folie einpacken, sondern so lassen.

Den Akku muss ich durchaus einwickeln, sonst würde ich ja direkt "alles mit allem" kurzschließen. Wenigstens in Vulkanfiber (fish paper).

 

[Rollermops]

Die Herstellung einer Kabeldichtung fürs Bremslichtkabel aus Silikon wird das nächste Sub-Projekt. Das kann man anscheinend nicht kaufen.

Doch kann man! Danke für den hilfreichen Hinweis aus der TG-Gruppe. Wenn ich eine gut sitzende Kabeldurchführung gefunden habe, poste ich die Quelle natürlich.

 

[Speeed]

Mir ist gerade ein "Schwachpunkt" aufgefallen. Du "klappst" die Verbinder zwischen den Zellblöcken auf die Zellen, um sie dann zu verlöten.

Bei den Plusverbindern liegt dann lediglich der Schrumpfschlauch als Isolierung zwischen dem Verbinder und dem Becher der Zelle.

Wenn da ewas schiefgeht, z.B. Wärmeentwicklung durch eine fehlerhafte oder gerissene Verbindung, liegen da zwar nur max. 4,2V, aber ein Strom von min. 100A an, also die gesammte Kurzschlussleistung eines Zellblocks über einen Zellverbinder!

Sorry, dass ich erst jetzt damit komme, hab das beim ersten drüberschauen nicht gesehen.

Du könntest diese Stücke der Verbinder wieder nach unten klappen, und so verlöten, dass die Lötstelle quasi zwischen den einzelnen Kunststoffmodulen liegt.

Oder die Verbinder so klappen, dass die Lötstelle über einem Minuspol liegt. Dann musst Du nur während des Schweissens/Lötens kurz was zur Wärmeableitung unter legen.

 

[Rollermops]

Genau, letzteres hatte ich vor. Immer in Richtung Zelldose bzw. Minuspol klappen, weg vom Pluspol. Wenn eine der Serienverbindungen versagt, gäbe es stets 3 weitere. Allerdings könnten einzelne Zellen einer Parallelgruppe Wackelkontakte entwickeln.

Es gab kurz den Gedanken, Federn zwischen den Polen als Kontakte einzusetzen, hab das dann aber schnell wieder verworfen.

Ich weiß nicht wie gut man die Nickelstreifen wirklich biegen kann. Hatte noch nie welche in der Hand. Ob ich die verlöte/verschweiße/davor falte/danach falte wird sich dann schon zeigen.

 

[Speeed]

Genau, letzteres hatte ich vor. Immer in Richtung Zelldose bzw. Minuspol klappen, weg vom Pluspol. Wenn eine der Serienverbindungen versagt, gäbe es stets 3 weitere. Allerdings könnten einzelne Zellen einer Parallelgruppe Wackelkontakte entwickeln.

Das ist die richtige Denke. Bei mir hat sich der Respekt erst eingestellt, als ich an einem 130 Zellen Akku am schweissen war. Um sicher zu gehen, habe ich den Akku wieder auseinander gerissen, auf 120 Zellen und eine andere Anordnung reduziert, mir alle Fehlermöglichkeiten ausgemalt und den Akku so aufgebaut, dass ich auch gefahrlos blanke Zellen nehmen könnte. Lediglich die ringförmige Isolierung der Plusseite ist und bleibt ein Schwachpunkt.

Mag das jemand Paranoia nennen, ich persönlich sehe das anders. Wenn zusätzlich Sicherheit einfach möglich ist, sollte man sie realisieren.

Murphy sieht das ähnlich.

Ich weiß nicht wie gut man die Nickelstreifen wirklich biegen kann. Hatte noch nie welche in der Hand. Ob ich die verlöte/verschweiße/davor falte/danach falte wird sich dann schon zeigen.

Der einzige Grund für Nickel ist der benötigte Widerstand für das "Widerstandsschweissen". Nickel verlöten ist also eigentlich sinnfrei und Kupfer ließe sich schwer punktverschweissen. Falten ist kein Problem.

 

[michi_gecko]

Kurzer Einwurf zum Kupfer. Das lässt sich im Sandwich zwischen Akku und Nickelstreifen ganz gut schweißen. Aber sehr viel Aufwand und Frickelei.

 

[Rollermops]

Zellen und BMS sind da

Da habe ich auch gleich eines der 5 Module zusammengesteckt. Vorne wird das BMS gerade so über der Schraube des Motorcontrollers gehalten, und zwar um 15° gekippt damit es rein passt. Hinten wird einfach eine Abdeckkarte zur Isolation des (letzten) Moduls angeschraubt. Das interne aus PETG 3D-gedruckte Gerippe ist minimal länger als die Zellen. Allerdings lässt sich jedes Modul "zusammenquetschen", je nachdem wie fest man die Endmuttern an den durchlaufenden Gewindestangen zieht. Ich werde die Muttern so fest anziehen, dass die Zellen kein Spiel mehr haben, aber sich noch drehen lassen. So sollte es ideal sein.
Am liebsten hätte ich hier 2 M8 Außensechskantschrauben die jeweils einen halben Meter lang sind. Aktuell sind es aber nur 2 Gewindestangen und 4 dünne Muttern. Mehr passt von der Länge einfach nicht.

 

[michi_gecko]

Wo hast du das BMS her?