BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

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

Beitragvon SegFenn » 06.12.2018 00:34

Das sieht doch alles sehr gut aus...! Du scheinst ja mit dem 3D-Drucker gut umgehen zu können, der Abstandshalter und die Schablone für die Zellen gefallen mir richtig gut...!

Hier noch einige Hinweise:

FischFuss hat geschrieben:Somit kann das rote Powerkabel, welches zum Stecker zum Base geht schön kurzgehalten werden.

Von der Strombrückenbuchse geht es zunächst auf den Anschluß (+) vom BMS (Akku-Plus), es folgt die dicke 30A-Schmelzsicherung und erst von dort führt ein rotes Kabel vom BMS zum Base-Stecker (dieses Kabel bleibt unverändert).

FischFuss hat geschrieben:Ein weiterer Vorteil meiner Zellenanordnung ist, dass die 37V Anschlüsse direkt (mit den 4x10A Picofuse) gebrückt werden können. Das spart nochmals Kabellänge und verringert den Innenwiderstand.

Vom Prinzip her richtig, ein geringer Innenwiderstand ist anzustreben und erhöht den Gesamtwirkungsgrad.
Aber bitte aufpassen, an dieser Stelle gibt es mehrere Engpässe: Zunächst müssen ja die dicken Power-Zuleitungen (2,5 mm²) an jenen Lötstellen angelötet werden (Akku+/Akku-), die ziemlich genau am Rand des BMS sitzen - und damit den kreuzenden Picofuse-Kabelsträngen im Weg sind. Dazu kommt die große 30A-Schmelzsicherung, die unten an der BMS-LP hängt und direkt im Weg ist, wenn die LP später auf die Zellen aufgesetzt werden soll...

FischFuss hat geschrieben:Und die 5A Sicherung für den Ladestrom werde ich in einen Sicherungshalter packen damit sie von außen ausgetauscht werden kann.

Hatte ich auch so vor vielen Jahren gemacht, ist aber unnötig und verschwendet kostbaren Platz. Diese Si löst eigentlich nie aus, es sei denn, es kommt zu einer Fehlbedienung / einem Kurzschluß an der Schnellladebuchse bzw. zu einem Fehler an dem angeschlossenem Ladegerät (das Ladegerät hat ausgangsseitig selbst eine Si). Das ist mir in den ganzen Jahren nie passiert. Ich werde zukünftig die Si als Kleinstsicherung nur noch innen im Gehäuse vorsehen.

Nebenbei - die Schraubsicherung im Gehäuse führte bei mir zu einem handfesten Problem, da weitere Elektronik hinter der Si sitzt: Die Wattmeter in meinen Akkus werden durch die Si mit Strom versorgt. Ein Wattmeter hatte plötzlich Werte verloren bzw. einen Restart durchgeführt (die Wattmeter zeigen u.a. die Fahrzeit an, sowie mehr als 0,1 A Strom aus dem Akku entnommen wird). Ich hatte lange nach dem Fehler gesucht, bis ich herausgefunden habe, dass eine Schraubsicherung einen Wackelkontakt hat: Bei leichtem Druck auf den Schraubeinsatz unterbricht die Si den Stromfluß und das Wattmeter macht einen Reset (= Datenverlust) - das kann beim Fahren über Kopfsteinpflaster o.ä. sehr leicht passieren...
In Deinem Fall ist das jedoch unkritisch, da nur der Ladekreis abgesichert wird.

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Schnellladegerät

Beitragvon SegFenn » 14.12.2018 14:23

Segway-Akku's sollten meines Erachtens schnell aufgeladen werden können, um den Segway bei schönem Wetter mehrmals am Tag nutzen zu können. Gerade bei Akkus mit größerer Kapazität (wie hier im Bauprojekt 9,0 Ah) würde das Aufladen mit dem Serien-Ladegerät bis zu 15 Stunden dauern... :heul:

Es muss also ein Schnellladegerät her!

Hier nun die angekündigte Info zu dem Schnellladegerät, welches ich bei meinen Segway's seit vielen Jahren im Einsatz habe. Es handelt sich um ein OEM-Ladegerät im Alugehäuse mit einem Lüfter, speziell abgestimmt auf Lithiumakkus (LiFePO4 / LiMn).
Dieses Ladegerät wird um 75,-- € von vielen Anbietern geliefert, ich hatte es hier erworben:

https://shop.linergy.de/de/48V---4A-Ladegeraet-fuer-LiFePO4-LiMn-Akkus-1167.html

Grundsätzlich kann das Schnellladegerät auch bei Serien-Akkus (23s4p) eingesetzt werden, dies hatte ich mit meinen Serien-Akkus auch eingehend getestet - somit könnte die Möglichkeit einer Schnellladung auch für andere Nutzer interessant sein. Jedoch wird eine Möglichkeit / eine Buchse benötigt, um das Ladegerät an den Akku anzuschließen, was technisch in verschiedener Weise - sogar ohne den Akku öffnen zu müssen - auch machbar wäre... In der folgenden Betrachtung beschränke ich mich aber nur auf die Beschreibung zum Einsatz an dem hier im Bauprojekt vorgestellten Selbstbau-Akku.

Für den Einsatz hier im Bauprojekt mit SONY-Zellen (20s4p) muss das Ladegerät modifiziert werden, wozu etwas Fachwissen nötig ist, immerhin ist ein Eingriff in das Gerät nötig! Insbesondere ist dabei der Ausgangs-Elko zu ersetzen, da dieser für die höhere Ladeschlußspannung nicht ausgelegt ist.

Das OEM-Ladegerät verfügt über diverse Einstellmöglichkeiten, um die Ausgangsspannung und den Ladestrom in bestimmten Grenzen justieren zu können. Hierzu gibt es von obigen Anbieter eine Einstell-Information:

https://linergy.de/wiki/ladegerat-parameter-einstellen/

Ich hatte den Umbau zum Einsatz als Schnellladegerät für Segway-Akkus wie folgt ausgeführt (Sicherheitshinweis: Da ein Eingriff in das Ladegerät nicht ungefährlich ist (230V-Netzspannung!), setze ich Fachwissen dabei in jedem Fall voraus. Außerdem geht die Gewährleistung verloren, wie bereits in obiger Anleitung steht):

1.) Test des OEM-Ladegerätes bei Anlieferung auf Funktion mit 58,8 V Ladeschlußspannung
2.) Öffnen des Gerätes (Netzstecker IMMER abziehen!), Ausgangs-Elko (1000µF/65V) lokalisieren
3.) Elko vorsichtig auslöten und durch 470µF/100V-Typ ersetzen (Polarität beachten!)
4.) Schraubsicherung (5x20) durch geringeren Wert ersetzen (4 AT)
5.) Genaues DVM (min. +/-0,5% Genauigkeit oder besser) ausgangsseitig anschließen
6.) Gerät mit geöffnetem Gehäusedeckel im Leerlauf in Betrieb nehmen
7.) Leerlaufspannung (= Ladeschlußspannung) von 58,8 V auf 81,5 V anheben (Anleitung s. oben)
8.) Einen leeren Akku (60 V) oder eine elektronische Last an das Ladegerät anschließen
9.) Gemäß obiger Anleitung (Link) den Ladestrom auf 2,2 A reduzieren (bei U_lade 60...70 V). Hierzu ein Amperemeter in den Ladekreis einschleifen.
10.) Den zur Schnellladebuchse passenden Stecker an das Ladegerät anlöten / montieren.

Nach dem Umbau - Einsatz am Segway-Akku mit nachträglich eingebauter Schnellladebuchse:

Das OEM-Ladegerät hat leider keinen Netzschalter. Das bedeutet, das bei ausgeschaltetem Ladegerät und dem Verbinden mit dem Akku es zu einem Knall / Funken kommen kann, da der Ausgangselko im Ladegerät im ersten Moment für den Akku wie ein Kurzschluß wirkt (und schlagartig geladen wird). Hier könnte es sich empfehlen, das Ladegerät an eine schaltbare Steckdose anzuschließen (schaltbare Steckdosenleiste, 230V-Adapter mit Netzschalter, o.ä.) und vor dem Stecken des Ladegerätes dieses erstmal einzuschalten, damit der Elko sich auflädt, dann das Ladegerät kurz (über den Netzschalter) ausschalten und erst jetzt das Ladegerät mit dem Akku verbinden. Im Idealfall fällt dann nämlich die Spannung am geladenen Elko ab und hat beim Herstellen der Verbindung annähernd das gleiche Potential wie der (leere) Akku. Dadurch werden die Kontakte vom Steckverbinder (und vor allem die im Akku eingebaute Schnellladebuchse) deutlich entlastet.

Beispiel-Foto: Mit 2 Schnellladegeräten und 3,16 A Ladestrom (siehe Wattmeter) kann ich meinen leergefahrenen Segway-XT in etwa 2 Stunden wieder einsatzbereit machen...:

Setup mit Off-Board-Charger und Ladestrom 3,16A - P1070313.JPG

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

Beitragvon FischFuss » 15.12.2018 17:16

Hallo, ich wollte mich dann mal aus meinem Urlaub zurück melden ;-)
Der SegFenn war ja schon wieder fleißig und hat was zu dem Ladegerät geschrieben. Und wie immer ist alle sehr gut beschrieben.
Ich habe noch eine Ergänzung hinzu zu fügen die ich mir überlegt habe, doch zuvor möchte ich etwas zu dem Akkiu-Shop sagen dessen Link der SegFenn im Post zuvor angepriesen hat.
Ich wollte auch dort das Ladegerät bestellen: Deutscher Anbieter, 1-2 Tage Versandfertig, PayPal akzeptiert - sieht gut aus.....dachte ich.
Ich habe dort also bestellt und sofort mit PayPal bezahlt. Ich bekam sofort eine Bestellbestätigung, bis hierher alles gut. Als ich jedoch nach vier Tagen noch keine Versandbestätigung bekommen habe, hab ich eine Nachfrage per Mail geschickt wann ich denn mit dem Versand rechnen kann. Als ich weitere vier Tage später keine Antwort bekommen habe, wollte ich die Bestellung stornieren und tat das sowohl per Mail, als auch üner das Kontaktformular auf deren Website.....wieder keine Reaktion. Ich also über den PayPal Verkäuferschutz nochmals versucht Kontakt mit denen aufzunehmen....keine Reaktion.
Erst nachdem ich mit Strafanzeige gedroht habe, hab ich mein Geld zurück erstattet bekommen.

Ich habe das Netzteil dann beim freundlichen China-Mann bestellt:

https://www.aliexpress.com/item/Global- ... 4c4dXhfaBi

Ich gehe mal davon aus das die bei "Linergy" nichts anderes Anbieten, und da wir das Netzteil ja eh öffnen müssen um die Spannung und den Strom einzustellen, brauchen wir ja keinen späteren Support (den wir bei Linergy ja offensichtlich auch nicht bekommen.

Worauf der SegFenn noch nicht näher eingegangen ist, ist die 12V Schaltspannung, die wir noch benötigen um das BMS wären des Ladens „aufwecken“ müssen.
Da wir das Ladegerät ja eh öffnen, könnte man zusätzlich ein DC/DC Konverter einbauen, der aus unserer Ladeschlussspannung zusätzlich 12V macht die wir dann in einem Kabel aus dem Ladegerät herausführen können. Ich habe mir mal solch einen Konverter bestellt und werde testen ob das funktioniert.

https://www.ebay.de/itm/DC-DC-Step-down ... 2749.l2649

Natürlich werde ich berichten ob das allen so klappt.

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

Beitragvon SegFenn » 19.12.2018 11:30

FischFuss hat geschrieben:Worauf der SegFenn noch nicht näher eingegangen ist, ist die 12V Schaltspannung, die wir noch benötigen um das BMS wären des Ladens „aufwecken“ müssen.
Da wir das Ladegerät ja eh öffnen, könnte man zusätzlich ein DC/DC Konverter einbauen, der aus unserer Ladeschlussspannung zusätzlich 12V macht die wir dann in einem Kabel aus dem Ladegerät herausführen können. Ich habe mir mal solch einen Konverter bestellt und werde testen ob das funktioniert.

Das Aufladen des Akkus geht auch problemlos ohne 12V-Schaltspannung, jedoch bekommt dann das BMS davon nichts mit und zeigt die Kapazität im Key völlig falsch an!
Einen DC/DC-Konverter direkt in das Ladegerät einzubauen könnte funktionieren. Der oben vorgeschlagene Konverter liefert 3 A, benötigt werden nur ca. 30 mA - der Konverter läuft also fast im Leerlauf. Hier muss das Anlaufverhalten des Konverters geprüft werden (Spannungsspitzen?) sowie der Betrieb bei +60 °C (Ladegerät-Innentemperatur unter Volllast).
Ich nutze für die 12V-Versorgung ein kleines Steckernetzteil (schwarz-weißes Kabel auf dem Foto oben):

https://www.reichelt.de/steckernetzteil-7-2-w-12-v-0-6-a-stabilisiert-snt-600-12v-p108294.html?&trstct=pos_1

Egal ob Steckernetzteil oder DC/DC-Konverter, in jedem Fall zum Schutz von Segway-Base und BMS die BAT46-Entkopplungsdioden und den 10 Ohm-Widerstand mit schneller 12V-Schutzdiode vorsehen...

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

Beitragvon FischFuss » 22.12.2018 19:43

Weihnachtszeit, es gibt viele Weihnachtsfeiern und noch mehr zu organisieren…man kommt nicht mal so richtig zum Basteln ;-)


Meine letzte Action war das Vorbereiten des BMS indem ich die Widerstände eingelötet habe, die die Balancer-Eingänge „austrixen“.

CIMG2771.JPG


Das Gehäuse ist auch fast fertig vorbereitet, es fehlt lediglich die Ladebuchse, daher jetzt noch kein Foto hiervon.
Da das Netzteil aus China eh erst Mitte Januar kommt, habe ich keine Eile. Denn ich muss die Akkus ja noch vollladen bevor ich testen kann.

Ich mache jetzt erst mal eine Pause und komme meinen gesellschaftlichen Verpflichtungen zum Feste nach ;-)

Ich wünsche allen schöne Weihnachtstage!

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

Beitragvon FischFuss » 09.01.2019 15:34

Hallo Segway Freunde,
nach einiger Ruhezeit melde ich mich aus gegebenen Anlass mal wieder zurück. Vorgestern ist nämlich mein Lade-Netzteil vom Chinamann angekommen. Lieferung ging durchschnittlich schnell (oder auch langsam ;) wie man es gewohnt ist wenn man des öfteren aus Fernost bestellt. Und ich bezweifele das ich bei lingery.de schneller bedient gewesen wäre. Dafür hat mich das Netzteil inklusive Versand nur 37$ gekostet, was umgerechnet etwa 35€ sind. Glücklicherweise ist es nicht im Zoll hängen geblieben, was mich dann auch nur 19% an Steuern mehr gekostet hätte - immernoch ein Schnapper :dance1:

Gestern habe ich es nach einem kurzen Funktionstest gleich umgebaut: Der Lade-Elko war schnell gefunden und gegen einen Spannungsfesteren (470uF/100V) ausgetauscht. Vorher war einer mit 1000uF verbaut, ich konnte jedoch aufgrund der Abmessungen keinen mit 1000uF/100V verbauen - der hätte nicht mehr ins Gehäuse gepasst.
Anschließend habe ich die Platine wieder ins Gehäuse eingebaut, dieses jedoch noch nicht verschlossen. Es musste schließlich noch die Leerlaufspannung angehoben und der maximale Ladestrom angepasst werden.
Die Spannung anzuheben ist kein Problem, einfach ein Voltmeter an den Ausgang und so lange am Regler drehen, bis die Spannung stimmt.
Den Strom einstellen ist etwas aufwendiger, da der Ausgang in ausreichendem Maße belastet werden muss. Ich habe es zuerst mit einem Fön versucht, doch da flossen bei 1,5V Anschlussspannung nur ca 1,6A...... Dann habe ich noch ein paar Projektorlampen gefunden die nicht mehr gebraucht werden. Die Lampen waren für je 15V/150W ausgelegt. Ich habe also vier dieser Lampen und mein Ampere-meter in Reihe geschlossen um auf eine Anschlussspannung von 60V zu kommen und damit das Ladegerät belastet. Nach dem einschalten habe ich gleich mal einen Strom von 6A gemessen, welcher sich mit dem Regler sehr gut einstellen ließ. Ich habe den Ladestrom jetzt erst mal auf 1,8A eingestellt. Mal schauen wie das im laufenden Betrieb dann funktioniert, gegebenenfalls wird das noch mal angepasst.

Zur veranschaulichung noch mal ein Foto des Geöffneten Netzteils, nicht zuletzt weil die Regler für den Strom und die CV-Phase etwas anders angeordnet sind wie auf der "linergy" Seite:

LioLader.jpg

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

Beitragvon Bacte1945 » 10.01.2019 14:35

Bei obigen Szenarien würde dir ein Zellentausch nicht helfen

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

Beitragvon FischFuss » 10.01.2019 17:55

Hallo Bacte1945,
erst mal Danke für Deinen Beitrag. Leider habe ich gar keine Idee was Du meinen könntest.
Sollte ich einen Denkfehler in meinen Überlegungen haben wäre es Nett wenn Du mir das näher erklären würdest.
Vielen Dank schon mal im voraus.
Viele Grüße

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

Beitragvon SegFenn » 10.01.2019 18:43

Komischer Beitrag. Da muss jemand das Thema verwechselt haben ...


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