BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

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FischFuss
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BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

Beitragvon FischFuss » 23.10.2018 17:49

Hallo liebe Gemeinde,
ich besitze seit ca. 5 Jahren einen Segway PT i2 Gen2b aus dem Jahre 2011 und nun nach ca. 6500Km hat sich ein Akku verabschiedet, d.h. wenn ich den Segway an den Strom anschließe leuchtet eine der beiden Ladekontroll-LEDs rot.
Beim Messen der Spannung der beiden Akkus habe ich festgestellt, dass der eine knapp über 3V weniger Spannung hat als der „gesunde“ – also wird wohl eine Zelle defekt sein.
Okay, nach der Zeit und der Laufleistung war mal damit zu rechnen und wer sich ein Segway leisten kann, sollte auch Geld für nen neuen Akku übrig haben….hab ich auch ;-)
Doch als gelernter Fernsehtechniker, ambitionierter Bastler und in Anbetracht dessen, dass ich nun den ganzen Winter Zeit habe in der ich eh kein Segway fahren würde, habe ich mich dazu entschlossen beide Akkus selbst mit neuen Zellen zu bestücken.
Ich möchte noch einmal betonen das ich gelernter Fernsehtechniker bin und seit über 25 Jahren in diesem Berufsfeld arbeite (auch wenn sich die Arbeit ein wenig verändert hat und Fernseher nicht mehr wirklich repariert werden). Ich bekomme jedes Jahr eine Sicherheitsunterweisung in meinem Betrieb und ich weiß auch welche Gefahren von Akkus ausgehen können, wenn diese falsch behandelt werden.


Doch jetzt endlich mal zur Sache: Ich bin Schönwetter Gelegenheitsfahrer. Längere Touren mache ich nur bei schönem Wetter und angenehmen Temperaturen. Bei meinen Touren reize nur selten die Reichweite des originalen Akkus aus. Dennoch wäre ich nicht abgeneigt die Kapazität des Akkus geringfügig zu erhöhen. Am liebsten wäre mir, wenn ich die Akkus wie gewohnt am Segway aufladen könnte.
Es wäre schön wenn mich jemand beraten könnte welche Zellen ich nehmen könnte und wo ich diese am besten beziehe.
Außerdem wäre es nett wenn mir jemand Tipps für das Öffnen des Akkus geben würde denn was ich damals als erstes in meinem gelernt habe ist folgendes: ein guter Tip erspart 2 Stunden Arbeit ;-)
Ich habe übrigens Rev. AF Akkus verbaut.

Ich habe im Forum ja schon einiges gelesen zum Thema Akku, jedoch ging es da fast ausschließlich um die Akkutechnik, nicht um den Umbau selbst (Akku öffnen/verschließen…usw.) Vielleicht kriegen wir hier ja eine vernünftige Anleitung zu Stande.

Schon mal vielen Dank für Eure Hilfe

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Re: Akku neu bestücken

Beitragvon Roberto » 23.10.2018 21:20

Hallo

Wenn es nur 3V unterschied sind, muss nicht eine Zelle defekt sein.

Was macht der Segway beim Laden genau ?

Wenn nur ein kleiner Fehler im Akku ist, lädt der Segway einige Sekunden und geht erst dann auf rot
Wenn ein großer Fehler besteht, geht er gleich auf rot.

Genauso könnte sich der Akku durch ein defektes Ladegerät aufgehängt haben und geht dann gleich auf rot.
Oder es könnte auch das BMS im Akku defekt sein.

Wie alt ist den der Akku ? SN ?

Bei obigen Szenarien würde dir ein Zellentausch nicht helfen

und wegen dem Ersparen von deinen 2 Stunden, dafür musste ein anderer einige Stunden zuerst investieren.

Einige leben von dem Zellentausch und ich weiß nicht, ob die die Informationen hergeben wollen ;-)



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Re: Akku neu bestücken

Beitragvon FischFuss » 23.10.2018 21:56

Erst mal Danke für Deine Antwort.
Also wenn ich den Segway am Strom angeschlossen habe, ging die LED sofort auf rot. Ich hab dann mal die Akkus gegeneinander getauscht und dann war die andere LED rot. Also müsste der Fehler zumindest im Akku sein, sei es die Zellen oder die Elektronik.

Ich gehe davon aus das es noch der erste Akku ist. Ich hab den Segway 2013 gebraucht gekauft. Der Verkäufer hatte mir nichts gesagt von Ersatz Akkus und ich habe sie auch nicht getauscht. Die Seriennummer ist C08151010059 Rev. AF

Geöffnet habe ich das Teil schon. Ging schneller als erwartet, ich habe drei Seiten "aufgedrehmelt" und konnte ihn dann gut aufklappen. Nun muss ich die Zellen mit der Elektronik nur noch da raus holen. Wie macht Ihr das so?
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Re: Akku neu bestücken

Beitragvon mathiegi » 24.10.2018 15:06

"aufgedrehmelt" omg... den kriegst du nie mehr dicht...
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Re: Akku neu bestücken

Beitragvon Roberto » 24.10.2018 17:17

Die Zellen gehen sehr schwer raus.
Die sitzen auf einem Doppelklebeband.
Ohne Zerstörung der Zellen bekommst du die da leider fast nicht raus...

Du kannst mal die Spannungen alle durchmessen.. (bei den Balancer Anschlüssen) ob eine Zelle vielleicht leer ist..
Auf deinem Foto, oben mitte beginnend, gegegn dem Uhrzeigersinn

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Re: Akku neu bestücken

Beitragvon FischFuss » 24.10.2018 20:23

Hallo Roberto,
vielen Dank für den Hilfreichen Tip!
Es ist tatsächlich eine Zelle defekt: von J29 nach J28 macht es keinen "Spannungssprung" von 3V (auf meinem Bild rechts unten in der Ecke).


@ mathiegi : Offensichtlich weist Du wie man den Akku öffnet, dass man ihn hinterher auch wieder dicht bekommt....vielleicht verrätst Du uns das ja, ich hab hier nämlich noch den 2. Akku der auch geöffnet werden will ;-)

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Re: Akku neu bestücken

Beitragvon Roberto » 24.10.2018 21:38

Super..
Na dann viel Spass beim tauschen ;-)

Noch eine Info
Die Zelle besteht eigentlich aus vier Zellen
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Re: Akku neu bestücken

Beitragvon SegFenn » 24.10.2018 23:34

mathiegi hat geschrieben:"aufgedrehmelt" omg... den kriegst du nie mehr dicht...

Das ist Angstmacherei, ich habe viele Akkus geöffnet und auch hinterher wieder abgedichtet bekommen.
Aber das muss jeder Anwender für sich entscheiden, technisch möglich ist das Abdichten in jedem Fall...!
Schöner wäre es gewesen, wenn Du den User Frank mit Deinen Tipps zum Thema unterstützen würdest...

Und zu Roberto's Doppelklebebandängsten: die Zellen kleben tatsächlich ziemlich fest im Gehäuse. Aber das ist doch völlig egal! Einzig wichtig ist: die Leiterplatte (BMS) DARF NICHT BESCHÄDIGT WERDEN...! Sowie die CMOS-LP entnommen wurde, kann man die Zellen mit 2 großen Schraubendrehern heraushebeln. Ein anderer User hatte mal (nach BMS-Entfernung) das Akku-Gehäuse an der Rückseite gleichmäßig mit einem Heißluftgebläse erhitzt, bis die Zellen aus dem Gehäuse geplumst sind...

OK, zum Thema: im Akku scheint eine der 23 Zellen (bzw. Zellenbündel aus je 4 Einzelzellen) defekt zu sein. Klar ist, dass das Austauschen dieser 4 Einzelzellen überhaupt keinen Sinn macht! Hilfreich ist lediglich, dass bei Zellendefekt davon auszugehen ist, dass die Leiterplatte (BMS) mutmaßlich OK ist und weiter genutzt werden kann.

Also: Neue Zellen müssen her! In meinem Projekt (Akku mit 9,0 Ah) hatte ich Zellen zu einem Stückpreis von 2,70 € eingesetzt. Davon aber nur 80 statt 92 Stück als 20s4p. Grund ist, dass die Nennspannung mit 3,65 V höher ist, als bei den Originalzellen (3,2 V). Die 80 Zellen kosten also lediglich 216 €... Dafür hat man aber auch 9,0 Ah statt Serie 5,6 Ah...

Die benötigten 160 Zellen für 2 Akkus würden sich im EK auf 432 € belaufen - klingt für mich fair... :dance1:

Allerdings darf nicht unterschlagen werden, dass die Zellen mit Zellenverbindern punktverschweißt werden müssen. Ich habe dafür jemanden gefunden, der mir (für einen Segway-Akku) 2 kleinere Zellen-Pakete a' 10s4p gefertigt hat. Diese beiden Pakete passen wunderbar in das Akku-Gehäuse, da ja statt 92 nur noch 80 Zellen Platz finden müssen. Dies vereinfacht den Aufbau, da man nicht jeden Millimeter optimal ausnutzen muss (wie im Orig.-Akku).

Natürlich kann man sich auch Zellen mit einer Nennspannung von 3,2 V besorgen, die dann wie der Orig.-Akku zu 23s4p zusammengeschweißt werden müssen. Dies ist komplizierter, da man sich an die Kontur / Struktur des Orig.-Akkus unbedingt halten muss, sonst passen die Zellen nicht in das Gehäuse...

Aber egal ob 92 Zellen (23s4p) oder meine Variante mit nur 60 (20s3p = 6,75 Ah) bzw. 80 Zellen (20s4p = 9,0 Ah): ich kann jeden, der etwas von der Materie versteht, nur dazu raten, sich seine Akkus selbst fit zu machen. Das ist preisgünstig, ergibt mehr Kapazität und hat auch ein Erfolgserlebnis. Zudem ist man nicht von der Hochpreispolitik der Akkulieferanten abhänging!

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Re: Akku neu bestücken

Beitragvon SegFenn » 25.10.2018 01:29

Ich werde zum Thema "Akku-Selbstbau" mal ein paar Bilder raussuchen...

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Re: Akku neu bestücken

Beitragvon FischFuss » 25.10.2018 07:38

Eigentlich wollte ich die neuen Akkus ja möglichst mit dem original Netzkabel am Segway direkt laden. Je länger ich jedoch darüber nachdenke, desto eher kann ich mich an den Gedanken gewöhnen doch auf 9AH aufzurüsten und mit extra Ladegeräten zu laden ;-)

Doch alles der Reihe nach. Als nächstes steht bei mir an die BMS Leiterplatte zu entnehmen. Reicht es die Balancer Anschlüsse abzulöten oder ist die Platine noch anderweitig befestigt?

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Re: Akku neu bestücken

Beitragvon mathiegi » 25.10.2018 08:48

Die BMS klebt auf den Zellenblöcken. Dazwischen ist eine weisse Isoliationsfolie. Ich würde die Balancer Anschlüsse besser unten an den Punktierblechen ablöten. Oben am Board geht es sehr schlecht.
Aufpassen die BMS sind sehr empfindlich auf statische Entladungen (unbedingt ESD Richtlinien anwenden).
Und die Kabel sofort nach dem ablöten isolieren, sonst gibt es bei Berührung am falschen Ort "Feuerwerk".

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Re: Akku neu bestücken

Beitragvon mathiegi » 25.10.2018 08:51

Zum lösen der Verklebung der Zellen unten kann man etwas Brennspiritus in den Akku kippen, einwicken lassen und das komplette Innenleben heraus ziehen/sanft hebeln.
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Re: Akku neu bestücken

Beitragvon SegFenn » 25.10.2018 09:23

@mathiegi: Danke für die Tipps...

FischFuss hat geschrieben:Als nächstes steht bei mir an die BMS Leiterplatte zu entnehmen. Reicht es die Balancer Anschlüsse abzulöten oder ist die Platine noch anderweitig befestigt?

Ich hatte das mit dem Ausbau mal übertrieben, aus Angst, dass die LP durch Restpotential bzw. fehlender Masse o.ä. beschädigt werden könnte: ich hatte über alle 23 Zellen jeweils einen 100 Ohm-Widerstand aufgelötet, direkt nach dem Abheben des Deckels von Oben auf die BMS-LP (dabei muss der Schutzlack auf den Lötstellen durchgeschmolzen werden). Das kann jetzt einige Tage dauern, bis alle 23 Zellen nahezu auf 0 V entladen sind. Danach werden alle dünnen Zuleitungen zu den Zellen von Plus (82 V) nach Minus (Masse) abgeschnitten, während die Widerstände aufgelötet bleiben und alle 23 Komperatoren niederohmig auf Masse liegen (festes Potential, keine hochohmigen Eingänge mehr).

Alternativ könnten die 23 Zuleitung auch direkt nach dem Auflöten der 23 Widerstände abgeknipst werden, ohne die 0V-Entladung der Zellen abzuwarten. Dann muss man vorsichtiger arbeiten, da bis zu 82 V Restpotential vorhanden sind! Niemals die Masse zuerst abknipsen, speziell ältere LP (Rev. AC) mögen das überhaupt nicht! Ich würde daher nur zellendefekte Akku's ab Rev. AF zum Umbau empfehlen - dann läuft auch der I²C-Bus mit den Diagnosegeräten stabil...

Danach muss die aufgeklebte LP von den Zellenpaketen abgetrennt werden. Dazu nehme ich ein dünnes Plastiklineal, welches ich wie einen Säbel langsam zwischen Zellen und LP führe. Die Klebeschicht bleibt dabei an der weißen Kunststoffisolierung von der LP. Nach völliger Trennung von den Zellen können die Klebereste leicht entfernt werden (die weiße Isolierung wird weiter benötigt!).

Dies scheint mir die sicherste Methode zu sein, die so gewonnenen BMS-LP hatten alle funktioniert... :-)

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Re: Akku neu bestücken

Beitragvon Roberto » 25.10.2018 16:06

Aber egal ob 92 Zellen (23s4p) oder meine Variante mit nur 60 (20s3p = 6,75 Ah) bzw. 80 Zellen (20s4p = 9,0 Ah): ich kann jeden, der etwas von der Materie versteht, nur dazu raten, sich seine Akkus selbst fit zu machen.

mmmhh..
Wie soll man das verstehen ? wer etwas von der Materie versteht ?
Weiß das ein Fernsehtechniker wie du die neuen Zellen verschaltest die org. so nicht zum BMS passen ?

Ich glaube ohne viel Erfahrung mit dem Segway-Akku, ist das nicht möglich..

Nochdazu hast Du außer den 9Ah auch einige Einschränkungen, von denen du nichts erzählt hast!

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Re: Akku neu bestücken

Beitragvon FischFuss » 25.10.2018 18:23

Ich muss zugeben das für mich als Fernsehtechniker der Akkuaufbau des Segways komplett Neuland ist und ich bei dem ein- oder anderen Begriff erst mal Googeln muss. Die Angabe meines Berufes im 1. Threat habe ich eigentlich auch nur gemacht um klarzustellen das ich mich mit Elektronik auskenne und Spannungsfest bin ;-)

Sicher weiß ich (noch) nicht wie ich die einzelnen Zellen verschalten muss wenn ich tatsächlich auf 9AH umrüste, doch da setze ich auf die Tatkräftige Unterstützung von SegFenn :mrgreen: Immerhin hat er den Akku ja in einem eigenen Threat vorgestellt. Ein Blockschaltbild würde mir evtl. schon reichen.

Das mit den Entladen vor dem Ausbau ist eine Gute Idee und der Trick von mathiegi mit dem Spiritus auch, der kann in Ruhe einweichen wären die Zellen langsam entladen werden.

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Re: Akku neu bestücken

Beitragvon SegFenn » 25.10.2018 22:43

Roberto hat geschrieben:
Aber egal ob 92 Zellen (23s4p) oder meine Variante mit nur 60 (20s3p = 6,75 Ah) bzw. 80 Zellen (20s4p = 9,0 Ah): ich kann jeden, der etwas von der Materie versteht, nur dazu raten, sich seine Akkus selbst fit zu machen.

mmmhh..
Wie soll man das verstehen ? wer etwas von der Materie versteht ?
Weiß das ein Fernsehtechniker wie du die neuen Zellen verschaltest die org. so nicht zum BMS passen ?
Ich glaube ohne viel Erfahrung mit dem Segway-Akku, ist das nicht möglich..
Nochdazu hast Du außer den 9Ah auch einige Einschränkungen, von denen du nichts erzählt hast!

Ja, dass stimmt natürlich...
Die Details kommen sicher nach und nach, noch sind wir ja beim Öffnen des Akkus und der BMS-Gewinnung.

Ich sehe Vor- und Nachteile in meiner Methode - eine erste Übersicht:

Einige Vorteile:

1.) Seit 2011 baue ich Akkus mit 3,65V-Zellen auf, in 2 Varianten: a) 20s3p (= 6,75 Ah, Kosten der Zellen= 162 € pro Akku, ohne Punktschweißen), und b) 20s4p (= 9,0 Ah, Kosten der Zellen= 216 € pro Akku, ohne Punktschweißen).
Die Investition in die Zellen ist also relativ günstig. Selbst wenn die Zellen nur 5 Jahre halten sollten, ließe sich das Verfahren beliebig oft wiederholen...

2.) Jetzt, nach fast 7 Jahren, stelle ich kaum einen Kapazitätsverlust fest und die Zellendrift liegt bei 20 ... 30 mV. Das ist ein gutes Ergebnis und die Zellen sind besser, als ich anfangs gedacht hatte. Übrigens hatte ich KEINE Hilfe aus dem Forum, alles wurde von mir allein ausgearbeitet. So gesehen hat jeder, der meinen Entwurf nachbaut, eine komfortable Situation, da die gesamte Grundlagenforschung - inkl. sämtlicher Befehlssätze vom I²C-Bus - bereits umfänglich erledigt wurde. Somit sind Rückschläge auf ein Minimum reduziert - ja was wollen die Leute denn noch? Das sollte man auch einmal positiv sehen, anstatt mit immer neuen Bedenken die hier Mitlesenden zu irritieren...

3.) Die "Extras" muss nicht jeder nachbauen: ich habe in meinen Akkus auch noch ein Wattmeter (WattsUp) mit verbaut, um Stromentnahme, Spitzenströme, Unterspannung, entnommene (oder geladene) Kapazität zu ermitteln, usw...
Zusätzlich habe ich eine Schnellladebuchse vorgesehen, womit Serien-Akkus in 2 Std. und der 9,0 Ah-Akku in 3 Std. geladen werden können - inkl. Balancieren. So sind mehrere Touren am Tag möglich! Das habe ich alles belegt und hier ausführlich beschrieben. Der Vorteil: durch die externen Lithium-Ladegeräte (für lächerliche 70 € pro Stck.!) kann auch geladen werden, wenn das interne UIC defekt ist (wie bei mir) und die Notwendigkeit zur Anschaffung eines teuren externen Segway-Laders entfällt ebenfalls.

4.) Und dann noch die Weltneuheit: Es besteht die Möglichkeit, bei der Gelegenheit gleich noch ein Bluetooth-Modul mit in den Akku einzubauen, um sämtliche Werte des Akkus WÄHREND DER FAHRT (!) auf einem Smartphone darzustellen (23 Einzelspannungen, aktuelle Stromentnahme, erreichter Mindestspannungswert, entnommene Kapazität, usw.).
Technisch bin ich in der Lage WÄHREND DER FAHRT (!) alle 10 ms den aktuellen Stromwert abzurufen und in einer internen Tabelle zu speichern! Sehr interessant für Belastungsfahrten mit Spitzenströmen... Dies alles kann vom Smartphone aus eingestellt werden. Ich habe alles betriebsfertig & erprobt in der Schublade liegen und bin bereit die Schaltpläne und die Software zur Verfügung zu stellen (!), wenn jemand hier aus dem Forum davon ein Layout erstellt & Leiterplatten fertigen lässt und mir ein paar bestückte LP abgibt...

Die Darstellung auf dem Smartphone sieht dann etwa so aus (die 8 mA Stromentnahme entspricht dem Strombedarf meiner Schaltung mit Bluetooth-Modul):
BT4 - USER-Darstellung - P1100160 (1).JPG
BT4 - USER-Darstellung - P1100160 (1).JPG (80.94 KiB) 1008 mal betrachtet

Die Messgenauigkeit meiner Schaltung (mit eigenem, kalibrierten ADC) auf die Akku-Klemmenspannung beträgt 50 mV, überprüft mit einem FLUKE-DVM dessen Grundgenauigkeit nur +/-0,05 % beträgt...:
50mV Messgenauigkeit - Fluke wurde kalibriert mit 0,05% BT.jpg

Mögliche Nachteile meiner Methode:

Ich setze 20s statt 23s ein, da ich Zellen verwende, die 3,65 statt 3,2 V Nennspannung haben. Damit liegt auch die Ladeschlußspannung höher, nämlich bei ca. 4,1 V, womit die 23 internen Balanceranschlüsse aus versch. Gründen nicht mehr zu verwenden sind. Nach 7 Jahren Erfahrung kann ich aber sagen, dass dies auch nicht nötig ist. Der Grund liegt darin, dass ich eigensichere Markenzellen von SONY einsetze, die nicht balanciert werden müssen. Dies liegt in der Fertigungsweise der Zellen, welche eine anfängliche (messbare) Initialdrift auf Dauer beibehalten. Das geht ziemlich tief in die Batteriechemie dieser Zellen. Verkürzt kann das so erklärt werden, dass die Zellen im Bereich 5 ... 95% ihrer Kapazität im Gleichlauf sind und erst danach auseinander driften. Dieses Driften - und ich meine damit eine Abweichung von mehr als 30 mV - findet nachweislich oberhalb von 95% (zum Ladeschluß hin) bzw. unterhalb von 5% (zum Entladeschluß hin) statt. Nur sind diese Bereiche die Reserven, die vom Segway vorgehalten und nicht genutzt werden. Dies alles kann messtechnisch exakt nachgewiesen werden, im Nutzbereich (5...95%) liegt die Zellendrift auch nach Jahren bei < 30 mV. Wichtig ist dabei, dass man unbedingt alle Zellen aus einem Fertigungslos einkauft, also Zellen, die auf einer Maschine und nacheinander mit gleichen Vorgaben produziert wurden. Dies geht bei einem deutschen Lieferanten problemlos...

Allerdings ist noch ein Umbau der BMS-LP notwendig, damit das BMS nicht merkt, dass nur 20 statt 23 Zellen vorhanden sind - sonst geht der Segway nicht in Betrieb. Dies kann einfach dadurch erreicht werden, indem mit 23 Widerständen a' 120 Ohm (1%) den Komparatoren gleiche Potentiale aufgelegt werden. Somit ist übrigens JEDE Zellenvariante möglich, auch der Betrieb OHNE Zellen mit einem 70 V-Labornetzteil ist dann kein Problem mehr (natürlich nur im Labor zu Testzwecken)...

+++ +++ +++

Fazit: für mich überwiegen die Vorteile. Meinen Akku kann ich im Bedarfsfall für kleines Geld selbst wieder fit machen und die originale Ladetechnik brauche ich auch nicht mehr. Dafür habe ich mehr Kapazität als andere und einen leeren Segway lade ich in 2 Std. wieder auf und fahre weiter, während andere bei schönem Wetter auf ihre Weiterfahrt 10...12 Std. warten müssen... :heul: Was macht wohl mehr Spaß? Warten oder Gliden...?

Als Selbstbau-Alternative zu meiner Methode bleibt dann nur noch, sich selbst zu kümmern und eigensichere Lithiumzellen mit 3,2 V Nennspannung zu suchen und den originalen Akku in 23s4p nachzubauen. Das ist dann mal schön Neuland für denjenigen, der meine Variante ablehnt; wer da ins Risiko geht wird aber bestimmt vom User Roberto nach Kräften unterstützt... Es gibt dann auch keine 7-jährige Langzeiterfahrung die verifiziert oder auf der aufgebaut werden könnte...

Mich hat das aber nicht interessiert. Ich wollte etwas völlig Neues machen, zudem brauchte ich den Platz im Akku-Gehäuse für Schnellladebuchse & Wattmeter. Und ich bezweifle stark, dass es hier einen Mitstreiter gibt, der hilfreiche Tipps mit Fotobericht zum Aufbau eines preiswerten und hochkapazitiven 23s4p-Akkus geben wird... Aber vielleicht täusche ich mich auch.

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Re: Akku neu bestücken

Beitragvon FischFuss » 27.10.2018 12:02

So Leute, da bin ich wieder.
Ich habe nun endlich die Zellen aus dem Gehäuse befreit. War eine frickelige Angelegenheit vor der ich ein wenig Angst hatte. Hat aber dann doch recht gut geklappt, weil ich mathiegis Tipp befolgt habe und mit einer kleinen Spritze etwas Spiritus auf den Boden des Akkugehäuses geträufelt habe um den Kleber zu lösen. Über Nacht eingewirkt habe ich am nächsten Tag versuch mit Holzkeilen zwischen Gehäusewand und Zellen zu kommen um diese zu lockern….es tat sich aber nicht viel. Da ich gestern eh wenig Zeit hatte habe ich es nicht lange versucht, sondern noch einmal frischen Spiritus reingeträufelt und einwirken lassen. Heute Morgen habe ich es noch einmal versucht und nun ging es relativ schnell. Nach und nach von allen Seiten gegen die Zellen gedrückt bis sie sich gelöst haben und dann konnte ich die Platine mit den daran hängenden Zellen einfach aus dem Gehäuse herausheben.
Wo soll ich denn nun die Kabel trennen um die Platine von den Zellen zu trennen? unten an den Zellen, so dass die Kabel zur weiteren Verbindung an der Platine bleiben, oder soll ich die Kabel von der Platine ablöten?

Ich habe mich übrigens endgültig dafür entschieden auf 9AH inklusive externe Schnellladebuchsen umzurüsten, sofern der SegFenn mir dabei behilflich ist.
Wäre also schon mal nett, wenn Du mir einen Tipp geben würdest welche Zellen ich am besten wo kaufe, damit ich möglichst welche aus einer Produktion bekomme.
Euch alle schon mal ein schönes Wochenende. Und nicht vergessen heute Nacht die Uhr zurück zu drehen ;-)
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Re: Akku neu bestücken

Beitragvon mathiegi » 27.10.2018 12:07

Unbedingt unten an den Fahnen ablöten nicht am durchkontaktieren Board, geht einfacher und das Risiko einen Kurzschluss zu bauen ist viel kleiner.
Liebe Grüsse aus der Schweiz

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Re: Akku neu bestücken

Beitragvon SegFenn » 28.10.2018 02:45

FischFuss hat geschrieben:Wo soll ich denn nun die Kabel trennen um die Platine von den Zellen zu trennen? unten an den Zellen, so dass die Kabel zur weiteren Verbindung an der Platine bleiben, oder soll ich die Kabel von der Platine ablöten?

Sofern Du meine Methode anwenden möchtest: An den Zellen die dünnen Drähte von Plus (+) nach Minus (-) abknipsen und sodann die am Board verbleibenden Drähte auslöten, da diese nicht mehr benötigt werden. Idealerweise zuvor nach Abheben des Gehäusedeckels 23 Widerstände a' 120 Ohm auf die Zellenstützpunkte (Jx) auflöten. Das ist möglicherweise nicht unbedingt nötig, reduziert jedoch die Gefahr einer Beschädigung, da die hochohmigen Komperatoreingänge somit ein definiertes Potential nach Masse erhalten (Pull-Down). Dazu kommt, dass das BMS unter Umständen noch im Standby arbeitet, während die Drähte abgeknipst werden (dies hatte mal der User mathiegi erklärt: das Board macht (nachdem der Akku vom Segway getrennt wurde) z.T. noch einige Stunden / Tage weiter, bis es sich abschaltet). Auch aus diesem Grund muss systematisch vorgegangen werden...

@Fischfuss: bevor Du jetzt loslegst ist es wichtig, noch folgende Punkte zu besprechen und zu verstehen:

1.) Die Lithiumzelle, die ich in meinen bislang 4 aufgebauten Akkus verwendet habe, ist die SONY US18650V3 mit 2250mAh Nennkapazität. In einem Parallelforum zur E-Traktion wurde diese Zelle schon als "die beste Zelle" beschrieben:

https://www.pedelecforum.de/forum/index.php?threads/sony-konion-limn-us18650v3-2250mah-derzeit-beste-pedelec-akkuzelle-f%C3%BCr-selbstbauer.18332/

Diese Zelle ist eine eigensichere Markenzelle auf Basis LiMn, welche aufgrund ihrer Eigenschaften ohne Balancieren auskommt. Das bedeutet, eine beim Aufbau des Akkus gemessene Zellendrift wird über Jahre nahezu beibehalten, solange alle Zellen aus dem gleichen Fertigungslos stammen und im Betrieb den gleichen Temperaturschwankungen unterliegen (was im geschlossenen Akkugehäuse gegeben sein dürfte).

Nach meiner Erfahrung mit diesen Zellen ist das auch der Fall. Ich nehme jedes Jahr 1x meine Akkus und messe diese Zelle für Zelle durch, was bereits langweilig wird, da ich kaum eine nennenswerte Abweichung / Zellendrift feststellen kann. Wichtig: dies betrifft den Bereich 5 ... 95 %. Wenn die Zellen fast leer oder total voll sind, geht die Drift weiter auseinander (es machen sich dann die Fertigungstoleranzen bemerkbar, kleinste Kapazitätsunterschiede, etc.). Aber: sowie die Zellen wieder in ihrem Arbeitsbereich sind, stellt sich auch wieder diese geringe Zellendrift ein (< 30 mV). Damit kann man m.E. sehr gut leben.

2.) Ein wichtiger Punkt muss weiter untersucht werden (gern von Dir, wenn Du möchtest...): wie ich geschrieben hatte, ist bei einem meiner Segway's das UIC-Ladegerät im Sockel defekt, weshalb ich überhaupt erst auf die Idee mit den externen Ladegeräten gekommen bin - und damit die preisgünstige Schnelllademöglichkeit mitentworfen habe. ABER: ich habe bislang nicht untersucht, was mit den Akkus passiert, wenn jetzt wieder mit dem orig.-Lader der Selbstbauakku aufgeladen wird... :-??

Hier ist es wichtig zu verstehen, dass bei einem 20s-Akku mit einer Ladeschlußspannung von 4,2 V (max. 4,25 V) somit bei 84 V Summenspannung der Ladevorgang IN JEDEM FALL abgebrochen bzw. beendet werden muss...!
Normalerweise werden die Orig.-Akkus nicht bis 84 V geladen, da ja der Segway eine Reserve vorhält und die originalen 3,2 V-Zellen nie ganz voll lädt. Nach meinen Messungen lädt der Segway bis ca. 80,5 V Summenspannung auf (bzw. 3,50 V an der einzelnen Originalzelle), was etwa diesen 95 % entspricht.
Dieser Punkt muss definitiv weiter untersucht werden, um ein versehentliches Überladen - also mehr als 85,0 V am Selbstbau-Akku bzw. an den SONY-Zellen - aus Sicherheitsgründen zu vermeiden. Vorstellbar wäre hier, ein Relais einzusetzen, welches den Ladestrom des orig. Segway-Laders - sofern dieser versehentlich oder absichtlich genutzt wurde - wirksam ab einer Spannung von 82,0 V unterbricht. Vielleicht sollte das bei einem neu aufgelegten Akkuprojekt mit entwickelt / vorgesehen werden, um eine Lademöglichkeit mit dem Serienlader aktiv zu unterstützen...

Dieser Punkt war für mich bislang deshalb kein Thema, da ich ausschließlich die Schnelllademöglichkeit nutze.

3.) Um die beiden Zellenpakete (für 9,0 Ah jeweils 20s4p) in das Akkugehäuse zu bekommen, muss im vorderen Bereich etwas von dem Kunststoff abgetragen werden, entweder mit einer Fräse oder einem Cuttermesser (dies sind etwa 3...4 mm). Obwohl genügend Platz in dem Gehäuse vorhanden ist, wirkt sich im vorderen Bereich die in den Kunststoff eingelassene Kontur der Originalzellen negativ aus, da diese nicht mit den SONY-Zellen fluchtet und somit nicht genutzt werden kann.

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Re: Akku neu bestücken

Beitragvon FischFuss » 28.10.2018 12:10

Noch mal eine Verständnisfrage zum Auflöten der Widerstände: Du sagst ich solle alle Zellenstützpunte (Jx) mit 120 Ohm nach Masse kurzschließen. Das würde z.B. am J31, wo jetzt noch 70V anliegen bedeuten, dass dann 0,6A fließen. Das wären ca 40 Watt die der Widerstand aushalten müsste.
Oder sollen die Widerstände ZWISCHEN die Zellenstützpunkte, damit immer nur ein Zellenverbund entladen wird?

Bei dem Projekt einer „Überladeunterbrechung“ wär ich gerne mit dabei. Wie ich Dich kenne hast Du schon eine Schaltung entwickelt, welche beim Erreichen der 82V ein Relais schaltet?!

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Re: BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

Beitragvon SegFenn » 28.10.2018 21:15

FischFuss hat geschrieben:Noch mal eine Verständnisfrage zum Auflöten der Widerstände: Du sagst ich solle alle Zellenstützpunte (Jx) mit 120 Ohm nach Masse kurzschließen. Das würde z.B. am J31, wo jetzt noch 70V anliegen bedeuten, dass dann 0,6A fließen. Das wären ca 40 Watt die der Widerstand aushalten müsste.
Oder sollen die Widerstände ZWISCHEN die Zellenstützpunkte, damit immer nur ein Zellenverbund entladen wird?

Die 120 Ohm-R's kommen natürlich parallel zu den Zellen...!! Nicht nach Masse (außer die ERSTE Zelle natürlich, dass ist J11).
Prinzip: 1.R: Masse -> J11
2.R: J11 -> J12, usw...
.
.
.
23.R: J31 -> Akku-Plus (am kleinen 0µ1-C).

Was ich mit "Pull-Down" meinte, ist, dass alle 23 R die hochohmigen BMS-Eingänge auf Masse legen, die letzte (höchste) Zelle (= Akku-Plus) dann natürlich über 23x 120 Ohm. Das meinte ich, Vermeidung von offenen Eingängen wenn mit der LP hantiert wird...

Bin zeitlich knapp, aber ich suche noch Fotos raus, dann wird es noch klarer...

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Re: BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

Beitragvon FischFuss » 28.10.2018 22:43

Also ich habs kapiert.....war mir ja irgendwie schon vorher klar, wollte nur noch auf Nummer sicher gehen.
Wegen mir brauchst Du keine Fotos raus suchen - aber fürs "Bauprojekt" wäre es vielleicht doch ganz hilfreich.

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Re: BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

Beitragvon FischFuss » 08.11.2018 11:37

Hallo Kollegen,
ich wollte mal wieder von mir hören lassen ;-) Nicht das Ihr denkt das Projekt wurde verworfen.
Es geht sehr bald weiter. Ich habe mir bei einem Niederländischen Händler 160 Zellen für die 2 neuen Akkus bestellt. Laut Tracking-Nummer sind sie letzte Nacht in Deutschland sortiert wurden, also dürften die diese Woche noch ankommen.

Eigentlich wollte ich schon die weiteren Kleinteile wie Ladebuchse, Widerstände….usw bestellt haben. Ich habe mich jetzt jedoch entschlossen noch abzuwarten bis die Zellen da sind, um zu sehen wieviel Platz ich im Akku noch hab wenn die neuen Zellen drin sind.

Wenn der Platz noch reicht würde ich dann auch gerne noch ein weiteres Projekt vom „SegFenn“ mit einbeziehen, nämlich eine eingebaute Bluetooth Schnittstellen zur Akkuüberwachung in Echtzeit…..wenn ich schon mal am basteln bin ;-)
Ich bräuchte hierfür lediglich den Schaltplan für die BT-Schnittstelle, alles Weitere würde ich selbst bauen. Ist zwar schon etwas her dass ich Platinen geätzt hab, aber die Möglichkeiten habe ich noch bei mir am Arbeitsplatz.

Bis bald

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Re: BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

Beitragvon Roberto » 09.11.2018 17:37

Hallo
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Re: BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

Beitragvon SegFenn » 10.11.2018 10:36

Roberto hat geschrieben:Hallo
Berichte nur weiter... wir lesen hier gerne mit ;-)

Schöner wäre eine aktivere Beteiligung von Dir an dem Projekt... Du könntest z.B. das Layout übernehmen, für den Bluetooth-Controller. Ich stelle dann die Software zur Verfügung... !

Es gibt jetzt noch ein paar Tipps von mir, damit Fischfuss die 80 Zellen auch in das Akkugehäuse bekommt.
Klar ist, das 2 Akkupakete a' 10s4p hergestellt (punktgeschweißt) werden müssen. Hierzu hatte ich dereinst ein Stück Pappe zugeschnitten, mit der Kontur von 40 Zellen.

WICHTIG: Um die Zellenpakete zum Rand vom Akkugehäuse hin anordnen zu können (der Mittenbereich wird später für die tief eintauchenden Kabel benötigt), muss etwas von dem Kunststoff im vorderen Bereich abgetragen werden, damit die 4. Zelle (das ist die Zelle mit dem roten X auf dem folgenden Foto) im vorderen Bereich nicht auf der angegossenen Schränge aufsitzt. Ich habe dazu einfach eine Fräse genommen und bin den Bereich einmal abgefahren. Es ist genug Material vorhanden (einige Millimeter Materialstärke an der Stelle), so dass das Beseitigen der Schräge absolut kein Problem für die Stabilität des Gehäuses darstellt...:

P1040046.JPG

P1040045.JPG

P1040044.JPG

P1040042.JPG

P1040043.JPG

Es gibt noch ein paar weitere Tricks und Kniffe, die angewendet werden können:

Die riesige 30 A-Sicherung an der Unterseite des BMS (die sitzt zw. Akku-Plus der Zellen und dem Akku-Plus vom Steckverbinder) ist ständig im Weg, wenn man die Kabel in das Gehäuse drücken muss, um den Gehäusedeckel schließen zu können. Ich habe mir eine andere Lösung überlegt: Da die beiden 10s-Akkupakete ohnehin miteinander zu 20s verbunden werden müssen, habe ich dazu 3 Stück Kupferdraht a' 1,5 mm² genommen, wobei ich an jeden Draht eine Kleinstsicherung gelötet habe (10A-Picofuse). Der Innenwiderstand der 3 Picofuse ist geringer, als der Ri der riesigen 6,3x32-Schmelzsicherung. Damit besteht mehr Platz im Gehäuse für die Zusatzeinbauten (Kabel & Si für Schnellladeanschluß, etc.), außerdem sind die beiden 10s-Zellenpakete dadurch untereinander gg. Kurzschluß abgesichert, nicht nur nach Außen zum Steckverbinder hin...
Natürlich muss an die Stelle der alten Si eine Drahtbrücke aufgelötet werden. Dies geht sehr gut mit 1,5mm²-Kupferdraht auf der Oberseite der BMS-LP (Isolation zu LP beachten, später mit Kleber fixieren).

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Re: BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

Beitragvon FischFuss » 10.11.2018 12:28

Hallo Leute, die Zellen sind gestern angekommen!
Ich habe sie mal in das Akkugehäuse gestellt und würde gerne wissen welche Anordnung ich nehmen soll:

CIMG2729.JPG



oder so wie es der SegFenn meiner Ansicht nach gemacht hat:

CIMG2730.JPG


@SegFenn: Du hast doch sicherlich auch Fotos von den zusammengeschweißten Zellen?! ....das wäre sehr Hilfreich.

Ich warte immernoch auf Rückmeldung unseres Elektrikers, der wollte sich erkundigen ob es nicht irgendwo an unserem Institut ein Punktschweißgerät gibt.

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Re: BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

Beitragvon SegFenn » 10.11.2018 15:46

Version 2 wäre richtig...! So wie oben meine Schablone aus Pappe. Du benötigst vorn noch etwas Platz für die Schnellladebuchse, den Sicherungshalter sowie für die beiden 4mm-Laborbuchsen (Steckbrücke). Natürlich könntest Du auf den Si-Halter verzichten und eine 5A-Pikofuse zwischen der Schnellladebuchse und dem Akku-Plus zur Absicherung vorsehen...
Ich würde sogar zukünftig 2x 5A-Picofuse vorsehen, 1x im Zweig Akku-Plus und 1x in der Masse von der Schnellladebuchse. Das wäre gegen Not & Elend, einfach weil das Akku-Plus über die nach außen geführten Laborbuchsen sonst keinen weiteren Schutz hätte... Geladen werden könnte der Akku natürlich auch ohne Akku-Plus-Steckbrücke...

Nach Fotos von den Akkupaketen muss ich noch suchen, hatte das damals nicht dokumentiert da ein Nachbau nicht vorgesehen war...

Edit: Hier mal eine ältere Version, bei welcher ich die große Schmelzsicherung von der BMS-Rückseite durch 3x 10A-Picofuse auf der BMS-Oberseite ersetzt habe (Beispiel):

P1040048.JPG

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Re: BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

Beitragvon FischFuss » 11.11.2018 15:05

Ich war fleißig am Wochenende und habe mir am 3D-Drucker einen Rahmen für die Zellen gebaut, so wie sie später verbaut werden sollen. Die Zellen sitzen perfekt im Rahmen, das wird eine große Hilfe sein beim Verbinden.

CIMG2732.JPG


Die Datei kann bei Thingiverse runtergeladen werden:

https://www.thingiverse.com/thing:3209332/files


Akkuanordnung.JPG


Ich habe mal aufgezeichnet wie ich mir die Zellenverbinder vorgestellt hab. Vielleicht können sich die Akkuspezialisten hier sich das mal anschauen und sagen ob das so in Ordnung ist oder ob sie vielleicht Verbesserungsvorschläge haben.

Akkuverschaltung1.jpg


In Rot habe ich die oben angebrachten Zellenverbinder gezeichnet und in Blau die unteren…Ich hoffe das ist so verständlich

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Re: BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

Beitragvon SegFenn » 11.11.2018 17:15

SUUUUPER Arbeit! Der Rahmen ist das erste Werkzeug zur Fertigung von 9,0 Ah-Segwaysakkus...! Das ermöglicht die spätere Serienfertigung und erfreut schon jetzt jeden Segwaybesitzer, der auf der Suche nach einem preisgünstigen und leistungsstarken Segwayakku ist... Meine Meinung: TOP-Leistung...!

Bei der gezeigten Verbindung der Zellen (rot / blau) gebe ich noch zu bedenken, dass die typischen Zellenverbinder ca. 0,15 mm dick sind. Bei dem Kreuzen der Zellenverbinder verdoppelt sich die Dicke und wenn das auf der Ober- und Unterseite passiert, fehlen am Ende 0,3 mm in der Gesamthöhe...! Nicht vergessen, dass die Isolierung und das BMS noch auf die Zellen müssen und am Ende der Gehäusedeckel schließen muss, ohne Druck auszuüben... Also die Zellen-Gesamthöhe inkl. der Zellenverbinder beachten...!

Und noch etwas: Die 160 Zellen bitte durchmessen und darauf achten, dass die Streuung (Drift) bei Anlieferung < 25 mV ist (genaues DVM bitte verwenden). Ansonsten müssen die Zellen "initialisiert" werden (Angleichen aller Zellen auf exakt 3,650 V, idealerweise bündelweise parallel an einem Präzisions-NT). Die Zellen werden dann diese erste Drift über den weiten Spannungsbereich von 2,600 ... 4,100 V beibehalten... Also bitte Zellen durchmessen & dokumentieren (für Dich selbst und für's Forum)...!

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Re: BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

Beitragvon FischFuss » 12.11.2018 19:48

Ich habe heute alle 16(4) Zellen durchgemessen (ich habe 4 "angst-Zellen mehr bestellt, zum üben oder als Ersatz) - was für eine sch... Arbeit :schnrach:
Ich hatte bei der Bestellung den Händler gebeten mir Zellen aus einer Fertigung zu schicken. Sieht auch gut aus. Der Unterschied zwischen den Zellen beträgt lediglich 20mV. Ich gehe mal davon aus das ich bei den 4 parallel geschalteten am besten immer welche mit exakt gleicher Spannung nehme, ohne drift?!

Die Schlosser bei uns am Institut haben übrigens einen Punktschweißer. Ich weiß zwar noch nicht ob die mir das Teil leihen oder ob die mir die Zellen verbinden, aber ich werde das am Freitag erfahren. Dann werde ich die mal besuchen.


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