BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

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

Beitrag von verifier » 21.02.2019 22:46

@SegFenn
Ergo liegen wir mit unseren SONY-Zellen im Gesamt-Ri (= Pack-Ri) besser als der Serien-Akku, sowohl DC als auch AC.
Zugute kommt dabei, dass der Fahrstrom mit ca. 2,6 A / Akku relativ gering ist.
Wenn überhaupt ein zu hoher Ri zum Problem wird, dann bei kalten Temperaturen und fast leerem Akku...
Stimmt alles absolut!

Das sollte auch gar keine Kritik an der VC3-Zelle sein, aber es gibt mittlerweile etwas besseres. 2012 war es die beste Sony Zelle, nun gibt es mit der VCT5 + VCT6 ganz gute Nachfolger. Die VCT5 ist nur wenig teurer, aber auch etwas besser (RiDC, Kapazität). Beim Neuaufbau des Segway-Akkupacks ist doch das Verlangen nach möglichst viel Kapazität einfach sehr groß. Bestimmt nicht nur bei mir. Man darf ja auch noch besser werden als die Original Seg-Akkus!
Bei mir kommt es aber auch auf möglichst große Gleichheit der Zellen an. Deswegen sollten die gelieferten Zellen unbedingt aus einer Charge sein. Bei meinen Testzellen werde ich dann nach einigen Lade-/Entladezyklen schauen, wie stabil (langzeit) die Spannungslagen sind. Bin da aber sehr guter Hoffnung.

Nicht verkehrt wäre wahrscheinlich, den Zellen vor der Verschweißung ein paar Lade-/Entladezyklen zu gönnen und dann die Spannungslage von allen Zellen noch einmal zu kontrollieren. Wenn alles gut geht, sollten die Spannungen sich auch nur im einstelligen mV-Bereich unterscheiden.

Aber das ist alles sehr aufwändig und man braucht echt gutes Meßequipment dafür. Lohnen würde es sich sicherlich.

@freemanuli
Also mit Hammer und Schraubenzieher geht es wunderbar. Zuerst an der gewölbten Seite, dann die kurzen Seiten und dann den Deckel aufklappen. Danach das Akku-Gehäuse von der Rückseite mit einem Heißluftfön erwärmen und die Zellen mit einem Schraubenzieher ablösen. Ging bei mir ohne Probleme in kurzer Zeit. Mit dem Multimaster würde ich da nicht rangehen
Ich werde es einmal auf diese Art versuchen, denn Versuch macht kluch!!!
Danke noch einmal für den Hinweis.
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Re: BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

Beitrag von verifier » 22.02.2019 12:01

Für die, die es interessiert noch die Entladekurven der 5 Testzellen der Sony VC3:
19_02_16 Vermessung Sony 18650 VC3_#1-#5_1,25A_01.jpg
feiner aufgelöst sieht es dann so aus
19_02_16 Vermessung Sony 18650 VC3_#1-#5_1,25A_01 Lupe.jpg
oder so als Tabelle:
19_02_22 Gegenüberstellung Sony 18650 VC3 #1 - #5_1,25A_Kapa, Ri_Tabelle.jpg
19_02_22 Gegenüberstellung Sony 18650 VC3 #1 - #5_1,25A_Kapa, Ri_Tabelle.jpg (36.02 KiB) 15487 mal betrachtet
bzw. als Balkendiagramm:
19_02_22 Gegenüberstellung Sony 18650 VC3 #1 - #5_1,25A_Kapa_Diagramm.jpg
19_02_22 Gegenüberstellung Sony 18650 VC3 #1 - #5_1,25A_Kapa_Diagramm.jpg (47.69 KiB) 15487 mal betrachtet
Man beachte: Die gemessene Kapazität unterscheidet sich gerade einmal von 2,1314 zu 2,1418 also ca. 10 mAh!!! (Messgenauigkeit: < 0,01% bei konstanter Temperatur)

19_02_22 Gegenüberstellung Sony 18650 VC3 #1 - #5_1,25A_Ri_Diagramm.jpg
19_02_22 Gegenüberstellung Sony 18650 VC3 #1 - #5_1,25A_Ri_Diagramm.jpg (47.36 KiB) 15487 mal betrachtet
Ich hatte bei den Messungen einen Entladestrom von 1,25 A gewählt, damit die Messungen nicht so lange dauern.
Einsatztypisch wäre etwa ein Strom von ca. 2,5 A/Akkupack. Daraus ergäbe sich ein Entladestrom von 2,5 A /4 Zellen = 0,625 A/Zelle.
Die entnehmbare Kapazität würde dann noch etwas ansteigen!

Wichtig - wie auch schon von SegFenn angesprochen - ist, dass man bei der Entladung beim Fahren möglichst keine Unterspannung (< 3,0 V/Zelle) erreicht. Hier würden die Unterschiede in den Zellenkapazitäten unweigerlich zu einer Balancverschiebung des Akkupacks führen, die man - sehr wahrscheinlich - beim Laden ohne Balancer nicht wieder beseitigen könnte.
Es wäre zu überlegen, ob man nicht gleich Balancer-Kabel mit Stecker an die Akkupacks anlötet, um im Bedarfsfall (Revision mit Öffnen des Akkugehäuses) ein Balancieren mit externem Balancer leicht durchführen könnte?!
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Re: BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

Beitrag von verifier » 24.02.2019 11:40

Wenn man etwas mehr Kapazität möchte um z.B. noch weiter zu fahren, gibt es ja noch die 2 Schwestern der Sony VC3, nämlich die VCT5 und VCT6:

Beim Betrachten der Entladekurven sieht man gleich, dass sowohl die Entladespannung höher (kleiner Ri) als eben auch die Kapazität um einiges besser ist:
19_02_16 Vermessung Sony 18650 VC3, VTC5+VTC6_1,25A_#1_01a Auswertung bis 2,8 V.jpg
In einer anderen Darstellung sieht das dann so aus:
Für die Kapazität
19_02_22 Gegenüberstellung Sony 18650 VC3, VTC5+VTC6_1,25A_#1_Kapazität_Diagr..jpg
19_02_22 Gegenüberstellung Sony 18650 VC3, VTC5+VTC6_1,25A_#1_Kapazität_Diagr..jpg (38.36 KiB) 15460 mal betrachtet
Für die Energie:
19_02_22 Gegenüberstellung Sony 18650 VC3, VTC5+VTC6_1,25A_#1_Energie_Diagr..jpg
19_02_22 Gegenüberstellung Sony 18650 VC3, VTC5+VTC6_1,25A_#1_Energie_Diagr..jpg (35.6 KiB) 15460 mal betrachtet
Für den Gleichstrominnwiderstand:
19_02_22 Gegenüberstellung Sony 18650 VC3, VTC5+VTC6_1,25A_#1_Ri_Diagr..jpg
19_02_22 Gegenüberstellung Sony 18650 VC3, VTC5+VTC6_1,25A_#1_Ri_Diagr..jpg (39.94 KiB) 15460 mal betrachtet
Bei Verwendung der VTC6 in einem Segway-Akkuumbau bekommt man dann die "UltraHiCap-Version" (ca. 12 Ah), die an anderer Stelle hier im Forum schon gezeigt wurde.

Bei einer Eigenschaft ist jedoch die Sony VC3 unschlagbar --> Kosten/Ah (Stand 22.02.19):
Kosten pro A h.jpg
Kosten pro A h.jpg (40.41 KiB) 15459 mal betrachtet
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Re: BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

Beitrag von Joermann » 03.03.2019 17:30

Hallo,
auf die Gefahr hin, das die Frage schon gestellt wurde:
Habe ich die gleichen Funktionen wie vorher?
D.h. ich kann das eingebaute Ladegerät ganz normal benutzen und die Ladestandanzeige funktioniert auch?
Kann/muß ich den Seg bei nichtbenutzen weiterhin am Strom lassen?
Alles so wie beim "normalen " Akku?
Gruß, Joermann

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

Beitrag von SegFenn » 03.03.2019 23:32

Joermann hat geschrieben:Habe ich die gleichen Funktionen wie vorher?
D.h. ich kann das eingebaute Ladegerät ganz normal benutzen und die Ladestandanzeige funktioniert auch?
Kann/muß ich den Seg bei nichtbenutzen weiterhin am Strom lassen? Alles so wie beim "normalen " Akku?
Gruß, Joermann
Also eigentlich sind ALLE Fragen im Rahmen der umfänglichen Dokumentation zu diesem Akku-Bauprojekt hinreichend exploriert worden.
Das "normale" Ladeverfahren ist zwar zugegebenermaßen ziemlich idotensicher - immer mit Verlusten in der Steckdose, zu kleiner Ladestrom - hat aber auch einige Nachteile, welche man im Rahmen des Bauprojektes NICHT wiederholen sollte.

Allein die Nutzung des eingebauten Ladegeräts muss weiter geprüft werden, da vorgesehen ist, den SONY-Akku mit einem Schnellladegerät zu laden. Bei Nichtbenutzung wird einfach die Strombrücke gezogen - und schon kann man den Seg. monatelang ohne Strom stehen lassen...
Vorstellbar ist, dass man mit einem Umschalt-Relais (galvanische Trennung) parallel zum Schnellladebetrieb das eingebaute Ladegerät nutzen kann. Hierzu hatte ich bereits Vorschläge unterbreitet.

Mein Fazit: Es sind einige Kompromisse zu machen, es gibt aber auch viele Vorteile. Für etwa 360€ kann man sich mit Eigenleistung 2 schnellladefähige und hochkapazitive Akkus aufbauen, wofür woanders einige Tausend € hingeblättert werden müssen...!

Was ist wohl besser? Für kleines Geld einen Segway mit hochkapazititven Akkus in 2...3 Stunden vollständig aufladen und mehrere Touren am Tag machen :dance1: - oder Tausende € ausgeben und auf eine Vollladung über 20 Stunden warten...? :heul:

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

Beitrag von Joermann » 04.03.2019 00:23

Ok. Die Ladezeit spielt keine große Rolle. Mir kommt es darauf an, einen defekten Akku zu erneuern, womöglich auch mit mehr Kapazität. Außerdem muß das Laden genauso einfach wie vorher sein. Ebenso das Überwintern an der Steckdose.
Aufjedenfall schon mal vielen Dank für die Infos und auch an diejenigen, die sich hier Gedanken und viele Mühen gemacht haben um anderen an ihren Verbesserungen teilhaben zu lassen!
Joermann

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

Beitrag von horst » 04.03.2019 21:14

Hallo
so Akkus sind angekommen, das mit dem schweißen ist allerdings etwas schwieriger als vorgestellt,
wie habt ihr das hinbekommen ? hab nen großen Kondensator ( 1 Farad) , Ladegerät(18 v 10 A) und Schütz 150A
vertragen dieSony Zellen etwas Wärme ? ( Löten mit großem Lötkolben ) ??

Gruß
Horst

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

Beitrag von chrigelseg » 04.03.2019 22:18

Hallo Horst
Löten an nackten Zellen ohne Lötfahnen geht gar nicht! Die notwendigerweise einzubringende Hitze auf die Zellenböden würde die Zellen zerstören :-(

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

Beitrag von horst » 05.03.2019 15:06

ok Danke aber die Antwort wollte ich eigentlich nicht hören :-)
also doch schweißen

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

Beitrag von SegFenn » 05.03.2019 15:18

horst hat geschrieben:vertragen dieSony Zellen etwas wärme ? ( Löten mit großem Lötkolben ) ??
Ich habe das selbst nicht getestet, aber aus anderen Foren ist bekannt geworden, dass Löten tatsächlich keine gute Idee ist! Hauptgrund ist dabei, dass einzelne Zellen aus dem Paket beim Löten unterschiedlich stark erhitzen und dabei Schankungen in der durch den Herstellungsprozess garantierten Kapazität ausbilden - und somit die Gleichlaufeigenschaft verlieren KÖNNTEN. :-(
Soll heißen, die SONY-Zellen (um die geht es hier) KÖNNTEN früher oder später eine Zellendrift untereinander ausbilden, die unerwünscht ist und durch den Lötvorgang begünstigt bzw. hervorgerufen wird.
Kurzfristig kann das "Herumbraten" auf den Zellen vielleicht funktionieren - da aber die Langzeitfolgen nicht absehbar sind, sollte man die Zellen konsequent punktschweißen (lassen).

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

Beitrag von verifier » 06.03.2019 11:09

@Horst
Hallo
so Akkus sind angekommen, das mit dem schweißen ist allerdings etwas schwieriger als vorgestellt,
wie habt ihr das hinbekommen ? hab nen großen Kondensator ( 1 Farad) , Ladegerät(18 v 10 A) und Schütz 150A
vertragen dieSony Zellen etwas wärme ? ( Löten mit großem Lötkolben ) ??
Hallo Horst,

wie hier schon von anderen Leuten beschrieben, solltest Du bei den Akku-Packs, die Du jetzt zusammenbauen willst, auf keinen Fall
die Zellenkontaktierung per Lötung machen. Die relativ vielen Zellen alle "sauber" zu verbinden ist schlichtweg per Lötung nicht möglich. Du hast nur sehr
wenig "Spielraum" in der Höhe, da würden Lötbatzen einfach stören!

Zum Thema "Schweissen" kann ich Dir das Pedelec-Forum empfehlen. Da gibt es einen eigenen "Eigenbau-Punkschweissgeräte Threat":
https://www.pedelecforum.de/forum/index ... 4te.11421/

Innerhalb dieses Threads tauchte irgendwann einmal ein "DIY Arduino Battery Spot Welder Kit" auf, der könnte sehr gut für Deine Vorstellungen passen.
Für relativ wenig Geld kann man sich einen schönen "Spotwelder" zusammenbauen.

Du solltest aber Deine Schweissversuche nicht gleich an den Originalzellen für den Akku durchführen!!!!
Denn bis Du die Einstellungen wie Schweisszeit, Anpressdruck u.s.w. richtig im Griff hast, können schon ein paar Zellen "draufgehen"!
Es wäre sehr schade, wenn die Zellen für den neuen Segakku schon gestreßt wären!
Vielleicht legst Du einen Schwung der ausgebauten Zellen des Akkupacks frei und benutzt diese für Deine Versuche.

Viel Erfolg bei den Schweissversuchen!
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Re: BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

Beitrag von verifier » 06.03.2019 11:29

Zum Thema Segakku öffnen:

Ich habe doch einmal einen Versuch des Segakku Öffnens mit dem Multimaster gemacht:
Segakku öffnen_01_D8E_6237.jpg
Ich finde, das sieht gar nicht mal so schlecht aus.

Vorn (Rundung) und an den Seiten habe ich meinen "Abstandshalter" verwendet, der den Multimaster einigermaßen auf gleicher Höhe hielt.
Hinten (gerade lange Seite) bin ich dann einfach (aber mit Vorsicht wegen der Platine) in die Naht gegangen und habe dort den MM schaffen lassen...
Segakku öffnen_02_D8E_6243.jpg
Werde noch weitere Versuche machen, bevor ich an das eigentliche Akkugehäuse gehe!
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Re: BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

Beitrag von mv5940 » 06.04.2019 21:47

Also ich als reiner User ohne Elektrikerhintergrund lese begeistert mit, finde es super spannend..... und mein i2 würde sicherlich damit reichlich Distanz machen.... aber mangels Ahnung und Werkzeug werde ich Euch wohl nur „neidisch“ hinterher sehen können. Weiter so,,,,,

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

Beitrag von SegFenn » 09.05.2019 13:21

verifier hat geschrieben:Zum Thema Segakku öffnen:

Ich habe doch einmal einen Versuch des Segakku Öffnens mit dem Multimaster gemacht:
Ich finde, das sieht gar nicht mal so schlecht aus.
Werde noch weitere Versuche machen, bevor ich an das eigentliche Akkugehäuse gehe!
Es ist bereits geschrieben worden, aber dennoch der Hinweis: Bitte für Umbauten NICHT die älteren BMS-Leiterplatten verwenden (Rev.AB, AC). Diese LP haben div. Nachteile, u.a. werden diese sehr heiß aufgrund zu hoher Verluste in den internen Spannungswandlern. Zudem sind diese LP im Handling empfindlich (CMOS) und fallen im Betrieb gern aus (ich hatte 2 defekte LP bei 2 Akku-Umbauten, also 100% Fehlerrate).

Auch wenn es diese älteren Akkus günstig zu kaufen gibt, bitte konsequent BMS ab Rev.AF verwenden.

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

Beitrag von verifier » 03.06.2019 14:00

Es ist bereits geschrieben worden, aber dennoch der Hinweis: Bitte für Umbauten NICHT die älteren BMS-Leiterplatten verwenden (Rev.AB, AC). Diese LP haben div. Nachteile, u.a. werden diese sehr heiß aufgrund zu hoher Verluste in den internen Spannungswandlern. Zudem sind diese LP im Handling empfindlich (CMOS) und fallen im Betrieb gern aus (ich hatte 2 defekte LP bei 2 Akku-Umbauten, also 100% Fehlerrate).

Auch wenn es diese älteren Akkus günstig zu kaufen gibt, bitte konsequent BMS ab Rev.AF verwenden.
Gut, dass Du es noch einmal erwähnt hast!

Habe die Tage dieses Exemplar
Seg-Akku_AE oder AF_D71_3450.jpg
in die Hände gekriegt. War wohl vorher mal ein "AE" und dann ein "AF". Das war wohl softwaremäßig zu machen?!

Ist das BMS für einen Umbau tauglich?



Schade, dass es hier nicht weitergeht...
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Re: BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

Beitrag von SegFenn » 04.06.2019 09:57

verifier hat geschrieben:Ist das BMS für einen Umbau tauglich?
Die Rev.AE müsste auch gehen, wichtig eben, dass nicht das Komparatorengrab wie auf Deinen obigen Bildern auf der LP vorhanden ist (= Hinweis auf ältere LP). Wichtig außerdem, dass der I²C-Systembus voll unterstützt wird (um z.B. gleich ein Bluetooth-Modul mit einzubauen), da hatte ich bei den Rev.AE schonmal Probleme und die älteren AB, AC, usw. laufen nur fehlerhaft am Bus (das zu untersuchen & weiter zu entwickeln macht keinen Sinn). Deshalb (und wg. dem Wärmeproblem) LP ab Rev.AF wählen...

Aktuell werden bei mir 3 LP umgebaut, werde dazu später berichten...

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

Beitrag von verifier » 07.06.2019 08:41

SegFenn hat geschrieben:
verifier hat geschrieben:Ist das BMS für einen Umbau tauglich?
Die Rev.AE müsste auch gehen, wichtig eben, dass nicht das Komparatorengrab wie auf Deinen obigen Bildern auf der LP vorhanden ist (= Hinweis auf ältere LP). Wichtig außerdem, dass der I²C-Systembus voll unterstützt wird (um z.B. gleich ein Bluetooth-Modul mit einzubauen), da hatte ich bei den Rev.AE schonmal Probleme und die älteren AB, AC, usw. laufen nur fehlerhaft am Bus (das zu untersuchen & weiter zu entwickeln macht keinen Sinn). Deshalb (und wg. dem Wärmeproblem) LP ab Rev.AF wählen...
Danke für den Tip mit dem "Komperatoren-Anzeiger" als Unterscheidungsmerkmal für die den alten Boards.
Dann weiß ich, auf was ich achten muß, damit ich die "richtigen Boards" kriege.
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Re: BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

Beitrag von SegFenn » 09.06.2019 10:17

verifier hat geschrieben:Danke für den Tip mit dem "Komperatoren-Anzeiger" als Unterscheidungsmerkmal für die den alten Boards. Dann weiß ich, auf was ich achten muß, damit ich die "richtigen Boards" kriege.
Naja, jeder "Baumeister" kann sein BMS zum Umbau frei wählen, gibt ja keinen Zwang hier... :-)

Es ist eben so, dass es 2 Hardware-Varianten von der LP gibt. Ich hatte erste Versuche bereits 2010 gemacht, natürlich mit der alten Variante, die kochend heiß wurde. Diese (unnötige) Wärmeentwicklung liegt konstruktiv bedingt an den Spannungswandlern auf der LP, die aus der Akku-Spannung (74 V) die 3,3 V für die CMOS-Technik heruntersetzen. Dabei wird diese Baugruppe umso heißer, je höher die Akkuspannung ist - und ich hatte reichweitenerhöhende Versuche mit bis zu 94 V gemacht (der Gen1-Segway fuhr übrigens auch mit 94 V ohne Abschaltung aber mit auf ca. 5 km/h reduzierter Geschwindigkeit)... Im Sommer ist diese Wärme ein Problem, was bei mir zu Abschaltungen geführt hat (der Segway fuhr erst weiter, nachdem ich diesen für 30 Min. in den Schatten gestellt hatte). Natürlich kommt zu dem Wärmenest der Spannungswandler die Verlustwärme der 23 Dummy-R - wobei die Wärme IM AKKU verbleibt und nicht an die Umgebung abgegeben werden kann!

Und das ist nur EIN Grund, warum ich diese älteren LP (Rev.AB, AC) nicht mehr einsetze...

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

Beitrag von Joermann » 11.06.2019 10:12

Hallo,
erstmal ein Großes Lob an Alle, die hier aktiv ihre Entwicklungen und Projekte vorgestellt haben und auch an die, welche durch ihre Kommentare mitgewirkt haben.

Ich benutze den Seg fast täglich, da ich sehr stark gehbehindert (100% aG) bin und diesen als Rollstuhlersatz nehme. Stehen kann ich ohne Probleme, deshalb kein Umbau.
Meine Reichweite beträgt mit 95kg Beladung, 0,6 bar Heidenau K84 Bereifung und flacher Topographie bestenfalls 21 km. Selbst bei vollem Akku meckert die Anzeige bei stärkerer Beschleunigung oder kleineren Steigungen. Letzteres stört mich am meisten.
ach reiflicher Überlegung bin ich dem Schluß gekommen, meine Akkus zu "reparieren", bzw. die Zellen zu tauschen. Ob Sony VC3 oder VTC5 ist noch nicht entschieden. Die Akkus sind Rev.AF, also sollte das funktionieren. Ich behaupte mal von mir, handwerklich nicht ungeschickt zu sein.

Ein externes Ladegerät ist nicht vorgesehen, allerdings möchte ich diese Option durch eine Ladebuchse ermöglichen.
Die längere Ladezeit stört mich nicht, da ein fast voller Akku mit 9 Ah besser ist als ein voller mit effektiven 4 Ah (bei mir, geschätzt). Da der Seg tagsüber bei Nichtbenutzung vor der Haustür oder im Garten steht, kann ich zwischendurch laden.

Zu der Abschaltsicherheit >82V Ladespg
Könnte man die nicht einfach mit einer Z_Diode ZYD 82 und einem Relais erreichen? Leider reichen meine Kenntnisse nicht aus, dies schaltungstechnisch zu verwirklichen.

Hat jemand mal die max UL am internen Ladegerät Gen2 gemessen? Ev. braucht man keine externe Abschaltung.

Ein Punktschweißgerät werde ich mir zulegen, die Kosten dafür sind im Rahmen. (Ein Ausleihen an andere wäre prinzipiell möglich.)

Die Bluetooth Geschichte interessiert mich auch, aber das wird mit einem Iphone nicht klappen, so wie ich Apple kenne.

Ich bin übrigens dankbar für jeglichen Input und ernstgemeinte Ratschläge.

LG, Joermann

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

Beitrag von verifier » 11.06.2019 15:39

SegFenn hat geschrieben: ...
Naja, jeder "Baumeister" kann sein BMS zum Umbau frei wählen, gibt ja keinen Zwang hier... :-)

Es ist eben so, dass es 2 Hardware-Varianten von der LP gibt. Ich hatte erste Versuche bereits 2010 gemacht, natürlich mit der alten Variante, die kochend heiß wurde. Diese (unnötige) Wärmeentwicklung liegt konstruktiv bedingt an den Spannungswandlern auf der LP, die aus der Akku-Spannung (74 V) die 3,3 V für die CMOS-Technik heruntersetzen. Dabei wird diese Baugruppe umso heißer, je höher die Akkuspannung ist - und ich hatte reichweitenerhöhende Versuche mit bis zu 94 V gemacht (der Gen1-Segway fuhr übrigens auch mit 94 V ohne Abschaltung aber mit auf ca. 5 km/h reduzierter Geschwindigkeit)... Im Sommer ist diese Wärme ein Problem, was bei mir zu Abschaltungen geführt hat (der Segway fuhr erst weiter, nachdem ich diesen für 30 Min. in den Schatten gestellt hatte). Natürlich kommt zu dem Wärmenest der Spannungswandler die Verlustwärme der 23 Dummy-R - wobei die Wärme IM AKKU verbleibt und nicht an die Umgebung abgegeben werden kann!

Und das ist nur EIN Grund, warum ich diese älteren LP (Rev.AB, AC) nicht mehr einsetze...
Habe mich bisher mit dem BMS-Board wenig bis gar nicht beschäftigt.
In sofern übernehme ich gerne die gemachten Erfahrungen von den Leuten, die damit schon ausführlich "gekämpft" und dann sichere Lösungen herausgefunden haben.
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Re: BAUPROJEKT: Schnellladefähigen Akku mit 9,0 Ah selbst aufbauen

Beitrag von SegFenn » 12.06.2019 01:48

Joermann hat geschrieben:Ob Sony VC3 oder VTC5 ist noch nicht entschieden.
Hier könnte uns der User verifier vielleicht noch ein paar Inputs geben. Er hat sich ja die Mühe gemacht, die Zellen zu vermessen und die Ergebnisse hier zu posten - vielen Dank übrigens dafür... :-)

Ich setze seit vielen Jahren die Sony US18650V3 (2250 mAh) ein, so wie einige andere User auch. Die gibt es um 2,20 € in NL käuflich zu erwerben und bei mir haben die sich mit guten Gleichlaufeigenschaften bewährt. Wichtig ist ja, dass wir in diesem Projekt hier keinen Balancer einsetzen und darauf angewiesen sind, dass die vom Hersteller durch den Fertigungsprozess einmal eingerägte Toleranz über Jahre erhalten bleibt, damit die Zellen nicht untereinander wegdriften. Vorteilhaft ist dabei, dass die Zellen im eingeschränkten Bereich von etwa 3,0 ... 4,1 V arbeiten, wodurch statt den 9,0 Ah Nennkapazität etwas mehr als 8 Ah genutzt werden können (dafür erhöht sich die Lebensdauer, da die Zellen niemals ganz entladen oder geladen werden).
Joermann hat geschrieben:Die Akkus sind Rev.AF, also sollte das funktionieren. Ich behaupte mal von mir, handwerklich nicht ungeschickt zu sein.
Obacht! Beim Ausbau der BMS-Leiterplatte kann viel schiefgehen. Insbesondere darf die Leiterplatte beim Ausbau nicht mechanisch gestresst / gebogen werden (die LP klebt fest an den Zellenpaketen)! Altzellen sollten von (+) nach (-) vom Board getrennt werden, also die Masse (GND) zuletzt, damit sich nicht schädliche Fehlerströme über das Board / die Logik ausbilden. Zusätzlich sind CMOS-Richtlinien zu beachten.
Joermann hat geschrieben: Ein externes Ladegerät ist nicht vorgesehen, allerdings möchte ich diese Option durch eine Ladebuchse ermöglichen.
Die Schnelllademöglichkeit wurde von mir konzipiert, ich habe diese hier im Forum erstmals im Jahr 2011 vorgestellt. Diese arbeitet bei mir sehr zuverlässig, dazu habe ich hier auch Videos verlinkt.
Geboren wurde die Technik aber aus einer Not heraus: Bei meinem i180 war das interne Ladegerät (UIC) defekt! Anstatt dieses zu reparieren, habe ich gleich den nächsten logischen Schritt vollzogen und den Schnellladeadapter in meine Akkus implementiert (ein (Schnell-)Ladegerät kostet ca. 70 € - also nichts im Vergleich zu den Segway-Preisen). Die Sache hat bislang einen Haken: Dadurch, dass bei mir das UIC nicht arbeitet, habe ich mich nie um diese Zwangsabschaltung gekümmert... Da gibt es aber für andere User möglicherweise ein Problem: Was ist, wenn jemand aus Versehen oder absichtlich während des Schnellladevorgangs den Segway in die Steckdose steckt... :-??
Aus Gründen der Sicherheit darf dabei nichts passieren, was Leib & Leben oder die Technik gefährdet!
Deshalb muss das weiter untersucht werden (kann gern von jemanden übernommen werden).
Joermann hat geschrieben: Zu der Abschaltsicherheit >82V Ladespg
Könnte man die nicht einfach mit einer Z_Diode ZYD 82 und einem Relais erreichen? Leider reichen meine Kenntnisse nicht aus, dies schaltungstechnisch zu verwirklichen.
Also sooo einfach geht das leider nicht, aus mehreren Gründen:

1.) Zenerdioden unterliegen einer Temperaturdrift, welche sich auf die Schaltschwelle auswirkt - und damit den Arbeitspunkt / Abschaltzeitpunkt verschiebt. Je wärmer die Z-Diode wird, desto später leitet sie und desto höher wäre die Ladeschlußspannung an den Zellen - etwas, was man bei einem sich erwärmenden Akkupack gerade NICHT haben möchte...

2.) Wie soll das Relais versorgt werden? Das externe (Schnell-)Ladegerät soll doch im Bereich von 0 ... 82 V per Relais an die Zellen durchgeschaltet werden und oberhalt von 82 V unterbrechen (zusätzlich müsste ebenfalls unterbrochen werden, wenn der Seg. (versehentlich od. absichtlich) parallel dazu auch noch an die Steckdose gesteckt wird). OK, 0 V wäre ein tiefstentladener Akku, der Fall sollte nie vorkommen...
Nehmen wir also ein 12V-Relais, welches mit bis zu 82 V betrieben werden soll. Da dies den Specs nach unzulässig wäre, müsste ein Spannungskonverter / DC/DC-Regler her, der uns aus 12 ... 82 V dann die 12 V ausregelt. Derartige Konverter sind oftmals groß & teuer, die meisten günstigen liegen im U_in-Regelbereich 36 ... 75 V. Das ließe sich nutzen, sofern noch eine dicke 1W-Zenerdiode (12V) zur Spannungsreduzierung auf max. 75 V eingesetzt wird. Der für die Schnellladung nutzbare Bereich wäre danach 48 ... 82 V. Damit müsste man leben können. Auch der Seg. lädt unterhalb von 55 V nicht mehr, aus welchen Gründen auch immer...

3.) Es wird eine Minimallogik benötigt, um eine Vorrangschaltung zu realisieren. Immerhin müsste festgelegt werden, welcher Lademethode der Vorzug eingeräumt werden soll, wenn beide am Netz hängen...

4.) Das Ganze muss absolut idiotensicher sein, damit, egal welches Ladegerät in welcher Reihenfolge angeschlossen wird, immer ein definiertes Ergebnis mit Sicherheitsbezug erzielt wird.

Fazit hierzu: Eine kleine analoge Schaltung könnte ausreichend sein, um die Koexistenz von Schnellladegerät und Serien-Ladeadaper (UIC) sicherzustellen. Anstatt 82V-Zenerdiode würde ich allerdings einen temperaturkompensierten Komparator einsetzen. Ein DC/DC-Konverter wird dazu nötig sein sowie ein od. zwei 12V-Relais (a' 1kOhm), dass hängt ganz von der noch festzulegenden Konzeption ab.

Ich persönlich würde einen ATMEL-Controller (AVR) einsetzen, mit dem internen ADC erreiche ich im vorgegebenen Spannungsbereich Genauigkeiten von besser +/- 0,5 % (die Software habe ich bereits vorliegen, diese wird von mir auch im Bluetooth-Adapter und dem TFT-Diagnosegerät eingesetzt - beides habe ich hier im Forum vorgestellt). Überdies kann mein AVR den I²C-Datenbus WÄHREND DER FAHRT (!) störungsfrei mitlesen, ein möglicher Vorteil für weitere Anwendungen... :dance1:
Joermann hat geschrieben:Hat jemand mal die max UL am internen Ladegerät Gen2 gemessen? Ev. braucht man keine externe Abschaltung.
Ich habe von bis zu 100 V gelesen - eine echte Hausnummer, da muss eine Zwangsabschaltung her!
Joermann hat geschrieben:Die Bluetooth Geschichte interessiert mich auch, aber das wird mit einem Iphone nicht klappen, so wie ich Apple kenne.
Die Bluetooth Geschichte wurde von mir entwickelt, für das iOS werde ich das aber nicht machen. Wenn sich da jemand einarbeiten möchte - bitte - ich stelle dann die Datensätze zur Verfügung... :mrgreen:

Alternativ besteht die Möglichkeit, sich ein kleines Android-Tablet gebraucht für 30 € zuzulegen... :dance1:

+++ +++ +++

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

Beitrag von Joermann » 12.06.2019 10:14

Hallo Segfenn,
erstmal vielen Dank für deine Erklärungen/Anmerkungen.
was hälst du denn davon, vorrausgesetzt, das passt von den Abmessungen?
eBay item number:322446967649
Nicht in erster Linie zum Balancieren gedacht, sondern zum Abschalten bei Benutzung des internen Laders.

Fragt deine Bluetooth Geschichte nicht auch die Akkuspg ab?
Wie ist das beim Laden? Kann man nicht bei einer Spg > 82V eine Bluetooth fähige Schaltsteckdose ausschalten?

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

Beitrag von SegFenn » 12.06.2019 11:17

Joermann hat geschrieben:was hälst du denn davon, vorrausgesetzt, das passt von den Abmessungen?
eBay item number:322446967649
Nicht in erster Linie zum Balancieren gedacht, sondern zum Abschalten bei Benutzung des internen Laders.
Das wird nicht gehen. Schon aus Gründen der Sicherheit, weil Standard-BMS den Massestrang in einer Fehlersituation (Unterspannung, Überstrom) über die MOSFET's unterbrechen... geht gar nicht!
Außerdem würde die Abschaltspannung bei 20x 4,225 V = 84,5 V liegen... viel zu hoch!
Die Abmessungen habe ich nicht überprüft, tatsächlich ist ja kaum noch Platz im Gehäuse vorhanden.
Joermann hat geschrieben:Fragt deine Bluetooth Geschichte nicht auch die Akkuspg ab?
Wie ist das beim Laden? Kann man nicht bei einer Spg > 82V eine Bluetooth fähige Schaltsteckdose ausschalten?
Alle meine Geräte erfassen über interne ADC die Akku-Klemmenspannung, mit bei einer Genauigkeit von besser +/- 0,5 %. Schon aus Gründen der Sicherheit, falls der I²C-Bus ausfällt und um die Werte, die vom BMS ausgelesen werden können, auf Plausibilität zu verifizieren...
Bluetooth fähige Schaltsteckdose fällt ebenfalls aus, ohne Rückkanal (Abschaltbestätigung) zu störanfällig.

Was aber problemlos geht: Ich stelle vom AVR einen I/O-Pin zur Verfügung, der im Bereich 36 ... 82 V niederohmig ist (= GND-Potential) und sonst hochohmig. Daran könnte dann ein Abschaltrelais angeschlossen werden. Diese zusätzliche Leitung könnte man mit über die Schnellladebuchse führen, allerdings benötigt man dann einen weiteren Kontakt an dieser Buchse (die Kontakte müssen 3 A / 82 V vertragen, was die Auswahl an möglichst kleinen Buchsen ziemlich einschränkt).

Unberücksichtigt ist hierbei aber die nötige UIC-Vorrangschaltung: Sowie der Seg. an die Steckdose gehängt wird und das UIC die 12V-Schaltspannung und die 100V-Ladespannung erzeugt, MUSS das externe Ladegerät unverzüglich vom Akku getrennt werden! Beim Eingriff in den Akku müsste also ein Abgriff an die 12V-Schaltspannung (vom UIC kommend) gelegt und ausgewertet werden. An diese Leitung muss man aber ohnehin ran, denn hier wird eine der BAT46-Entkopplungsdioden eingesetzt (siehe Skizze der Schaltung).

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

Beitrag von Joermann » 12.06.2019 11:59

Ok.
Aber ich möchte den internen Lader verwenden.
Eine Sicherheitschaltung von wegen intern und gleichzeitig extern lasse ich mal ausser acht, weil ich nicht unbedingt extern laden möchte. Vorteile hin oder her.
Dann könnte ich die Abschaltung über das Relais und den I/O-Pin doch intern im Akku realisieren.

Nochmal zum Verständnis:
ich simuliere dem internen BMS über die Widerstände die einzelnen Spannungen.
wenn diese im "normalen" Bereich sind, lädt das interne Ladegerät.
Falls der Wert von 3,65V x 23 = 83,95V erreicht wird, bzw. ein einzelner Wert die 3,65V übersteigt (was theoretisch bei gleichen Widerständen nicht sein dürfte), wird die Ladung beendet.
Ok, 83,95V ist schon grenzwertig. Was ist denn, wenn ich 21 Zellpakete einbaue (Platz ist ja vorhanden), in dem Fall wäre die anliegende Spg an jedem Paket 4,00V.
Die Akkus wären nie ganz voll, das ist aber doch nicht unbedingt schlecht, eher gut für die Lebensdauer.

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

Beitrag von SegFenn » 12.06.2019 13:31

Joermann hat geschrieben:Ok.
Aber ich möchte den internen Lader verwenden.
Eine Sicherheitschaltung von wegen intern und gleichzeitig extern lasse ich mal ausser acht, weil ich nicht unbedingt extern laden möchte. Vorteile hin oder her.
Dann könnte ich die Abschaltung über das Relais und den I/O-Pin doch intern im Akku realisieren.
Also es soll ja eine Lösung für möglichst viele User sein. Wenn ich IMMER sicher bin, entweder intern ODER extern zu laden, bräuchte es keine zusätzliche Schaltung. Der Nachteil: Einmal nicht richtig aufgepasst und das UIC ist kaputt! :shock1:

Ein Relais intern im Akku zu realisieren halte ich auch für sinnvoll, müsste aber nicht sein. Es ginge auch alles extern mit etwas Schaltungsaufwand. Dann wäre das Abschaltrelais auf einer kleinen Laborkarte am od. im ext. Ladegerät. Allerdings wäre es sinnvoll die 12-Schaltspannung vom UIC mit nach außen zu verlegen (über die Schnellladebuchse), für die Vorrangschaltung...

Ach so, hätte ich fast vergessen: Wenn das ext. Ladegerät bei 82 V vom Akku durch Öffnen des Relais getrennt wird, stellt sich die Frage, ob und wann das Relais wieder schließen soll... :-??
Ein "Flattern" der Relaiskontakte muss mit einer sinnvollen Schalthysterese natürlich vermieden werden. Interessant wäre der Gedanke mit einem selbsthaltenden Netzrelais: Mit Erreichen der 82 V trennt das Relais die gesamte Ladetechnik vom 230V-Netz und müsste von Hand wieder gestartet werden...
Hier wäre unbedingt die Strombrücke mit zu berücksichtigen: Wenn der Ladevorgang bei gezogener Strombrücke vollzogen wird, könnte der Akku nach Netztrennung der Ladetechnik monatelang so verbleiben, ohne das eine Selbstentladung der Zellen (hauptsächlich durch die Dummy-Widerstände) zu befürchten ist! Das erscheint mir sehr sinnvoll zu sein!
Joermann hat geschrieben:Nochmal zum Verständnis: ich simuliere dem internen BMS über die Widerstände die einzelnen Spannungen. wenn diese im "normalen" Bereich sind, lädt das interne Ladegerät.
Falls der Wert von 3,65V x 23 = 83,95V erreicht wird, bzw. ein einzelner Wert die 3,65V übersteigt (was theoretisch bei gleichen Widerständen nicht sein dürfte), wird die Ladung beendet.
Ok, 83,95V ist schon grenzwertig. Was ist denn, wenn ich 21 Zellpakete einbaue (Platz ist ja vorhanden), in dem Fall wäre die anliegende Spg an jedem Paket 4,00V.
Die Akkus wären nie ganz voll, das ist aber doch nicht unbedingt schlecht, eher gut für die Lebensdauer.
Also der Seg. lädt original bis etwa 81,5 V (+/- 500 mV). Macht also an jeder Zelle 3,54 V. Die 3,65 V werden NIEMALS erreicht. Das ist die Reserve die der Seg. einhält, um die Zellen beim Fahren vom Berg nicht zu überlasten (Rekuperation). Deshalb auch der Ladeschluß bei 82 V (und damit eben nur die 4,10 V statt der max. zulässigen 4,25 V an den SONY-Zellen). Dieser Ladeschluß bei 81,5 ... 82,0 V bleibt, egal WELCHE Zellenkombination. Allerdings sollte die Kombi so gewählt sein, dass die Nennspannung etwa bei 74 V liegt, der Ladeschluß max. bei 82 V und die Spannung, die das Zellenpaket nach Datenblatt noch verkraften kann, bei 84 V. Damit wäre man auf der richtigen Seite...

AAABER: Leider geht es nicht ohne ein kleines Problemchen bei der Sache: Ein Dummy-R's hat 56 Ohm, der Innenwiderstand der ursprünglichen Zelle liegt bei kleiner 56 MILLI-Ohm, also tausend mal geringer! Was ich jetzt nicht weiß und somit noch untersucht werden muss, ist, wie das BMS darauf reagiert. Denn beim "Balancieren" werden die 3 SMD-Widerstände a' 100 Ohm vom BMS aktiviert, diese 33 Ohm liegen dann parallel zum 56 Ohm-Dummy-R. Wenn der BMS-Controller nun die Spannung verifiziert, könnte dieser komisch drauf reagieren, weil ihm der Spannungseinbruch plötzlich zu hoch ist... Aus Sicht des BMS-Controllers könnte der Innenwiderstand der Zelle "hochohmig" sein = eine mögliche Fehlersituation (= rote LED?).
Dabei stellt sich dann natürlich die nächste Frage: Wenn der Entladevorgang mit Erreichen von 2,52 V an einem der 23 Dummy-R beendet ist (und der Seg. die Sicherheitsabschaltung vollzieht), könnte es auch sein, dass mit Erreichen von 3,54 V das Aufladen mit dem Serienlader (UIC) ebenfalls beendet ist. Will sagen, die Dummy-R sollten untereinander von geringer Toleranz sein (mit genauem Ohmmeter selektieren oder Messwiderstände mit 0,1 % wählen).

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

Beitrag von Joermann » 12.06.2019 14:17

„Also der Seg. lädt original bis etwa 81,5 V (+/- 500 mV). Macht also an jeder Zelle 3,54 V. Die 3,65 V werden NIEMALS erreicht. Das ist die Reserve die der Seg. einhält, um die Zellen beim Fahren vom Berg nicht zu überlasten (Rekuperation). Deshalb auch der Ladeschluß bei 82 V (und damit eben nur die 4,10 V statt der max. zulässigen 4,25 V an den SONY-Zellen). Dieser Ladeschluß bei 81,5 ... 82,0 V bleibt, egal WELCHE Zellenkombination. Allerdings sollte die Kombi so gewählt sein, dass die Nennspannung etwa bei 74 V liegt, der Ladeschluß max. bei 82 V und die Spannung, die das Zellenpaket nach Datenblatt noch verkraften kann, bei 84 V. Damit wäre man auf der richtigen Seite...“

Wenn das so ist, dann kann ich doch die 20s4p Sony vc3 einbauen, die 23 0,1% Dummys am BMS einlöten und intern mit dem UIC (Gen2) laden. :-?? :dance1:

Gibt es jemanden, der das schon mal gemacht hat?
Wenn ja bitte dringend melden!
Mehr will ich ja auch nicht...

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

Beitrag von verifier » 13.06.2019 11:41

SegFenn hat geschrieben:
Joermann hat geschrieben:Ob Sony VC3 oder VTC5 ist noch nicht entschieden.
Hier könnte uns der User verifier vielleicht noch ein paar Inputs geben. Er hat sich ja die Mühe gemacht, die Zellen zu vermessen und die Ergebnisse hier zu posten - vielen Dank übrigens dafür... :-)
An sich sagen die Kurven weiter oben schon alles.

Momentaner Preis bei > 50/100 Zellen:

VC 3 = 2,05 Euro
VTC5 = 3,15 Euro

Ob einem die höhere Kapazität und der geringere Innenwiderstand ca, 1,10 Euro Mehrkosten/Zelle wert sind, muss jeder für sich entscheiden.

Ich habe kürzlich ca. 50 Zellen der VTC5 bez. der Kapazität vermessen und die lagen alle so bei 2460 mAh +/- 10 mAh bei 1 A Entladestrom und Ucutoff = 2,8 V.
Und das sogar aus zweierlei Chargen!
Hierbei lag die Genauigkeit der Messkanäle (bisher nur 8) bei +/- 0,5 % bezogen auf den Entladestrom.

Im Übrigen darf auch die Toleranz der Kapazitäten nicht größer sein, sonst funktioniert das nicht mit dem "Ohne Balanacer" einen 20s-Akku einigermaßen sicher zu betreiben, bzw. würde dieser in kürzester Zeit gewaltig auseinander driften!

Schaut doch mal bei dem "Dampfakku" vorbei, der hat jede Menge Akkuzellen vermessen und die lassen sich sogar in einem Diagramm leicht gegenüberstellen (leider nur mit 2, 3 oder 5 A vermessen):
http://www.dampfakkus.de/akku_liste-nac ... marke=Sony

@ Verwendung internes Ladegerät
Bei mir überwiegen die Vorteile des schnelleren Ladens durch die externen Ladegeräte und bei der dann höheren Kapazität nach dem Akkuumbau braucht man für Unterwegs auch nichts mehr an Ladekabeln oder -geräten mitnehmen!
Segway? "Darauf fahre ich einfach voll ab!"

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

Beitrag von MasterKang » 28.09.2019 09:06

Dies ist die grundlegende thermodynamische Beziehung zwischen der elektromotorischen Kraft der Batterie und der Batteriereaktion und ist die grundlegende thermodynamische Gleichung zur Berechnung der Energieumwandlungseffizienz der Batterie. Wenn Strom durch die Elektrode fließt, weicht das Elektrodenpotential vom thermodynamisch ausgeglichenen Elektrodenpotential ab, was als Polarisation bezeichnet wird. Je größer die Stromdichte (der Strom, der durch die Einheitselektrodenfläche fließt), desto stärker ist die Polarisation. Die Polarisation ist eine der wichtigsten Ursachen für den Energieverlust der Batterie. Batteriemodell: EN91L2
Es gibt drei Gründe für die Polarisierung:
1 Die durch den Widerstand jedes Teils der Batterie verursachte Polarisation wird als ohmsche Polarisation bezeichnet.
2 Die durch die Blockierung des Ladungsübertragungsprozesses in der Elektroden-Elektrolyt-Grenzflächenschicht verursachte Polarisation wird Aktivierungspolarisation genannt.
3 Die durch den langsamen Stoffübergang in der Grenzschicht zwischen Elektrode und Elektrolyt verursachte Polarisation wird als Konzentrationspolarisation bezeichnet. Das Verfahren zur Verringerung der Polarisation besteht darin, die Elektrodenreaktionsfläche zu vergrößern, die Stromdichte zu verringern, die Reaktionstemperatur zu erhöhen und die katalytische Aktivität der Elektrodenoberfläche zu verbessern.

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

Beitrag von SegFenn » 28.09.2019 11:54

Die oben verlinkte Batteriezelle (EN91L2) ist für unser Akku-Bauprojekt völlig ungeeignet!

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

Beitrag von Joern » 21.05.2020 12:56

Hallo miteinander,
ich habe mich heute hier angemeldet nachdem ich schon einige Zeit mitlese.
Wie zu erwarten plane ich nun ebenfalls dieses Projekt zu realisieren.
Ich habe bereits den ersten Akku zerlegt um zu schauen, was da auf mich zukommt.

Nun ergeben sich gleich ein paar Fragen:
1. Zum Verständnis: wenn wir einen 120 Ohm Widerstand parallel zu den Zelle einlöten - entläd der nicht die Zellen im Ruhezustand?? Es ist dann zwar die Strombrücke getrennt aber intern ein Entladewiderstand aufgeschaltet.... ??
2. Ist die Verwendung des vorhandenen, internen Ladegerätes bereits weiter getestet worden? Ich habe zwar (soeben) das empfohlene Ladegerät beim freundlichen Chinamann geordert, das Verwenden der vorhandenen Lademöglichkeit ist natürlich recht praktisch.
3. Gibt es ggf ein Schaltbild oder ein Blockschaltbild der großen Platine?

Wie ist die Sache denn bei allen, die sich hier einbrachten, verlaufen. Gibt es außer den umfangreichen Erfahrungsberichten von SegFenn weitere Langzeiterfahrungen? Wie läuft die jährliche Berichterstattung bzgl. der Zellendrift?

Im Vorwege ziehe ich schon mal meinen Hut vor so viel Fachwissen, was ich hier im Forum vorfinde !
Gruß aus dem hohen Norden,
Jörn

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

Beitrag von SegFenn » 21.05.2020 22:21

Hallo Joern, schön das Du Interesse an unserem Akku-Bauprojekt hast.
Joern hat geschrieben:
21.05.2020 12:56
Nun ergeben sich gleich ein paar Fragen:
1. Zum Verständnis: wenn wir einen 120 Ohm Widerstand parallel zu den Zelle einlöten - entläd der nicht die Zellen im Ruhezustand?? Es ist dann zwar die Strombrücke getrennt aber intern ein Entladewiderstand aufgeschaltet.... ??
2. Ist die Verwendung des vorhandenen, internen Ladegerätes bereits weiter getestet worden? Ich habe zwar (soeben) das empfohlene Ladegerät beim freundlichen Chinamann geordert, das Verwenden der vorhandenen Lademöglichkeit ist natürlich recht praktisch.
3. Gibt es ggf ein Schaltbild oder ein Blockschaltbild der großen Platine?
1.) Der Einsatz des 120 Ohm Widerstands (23x parallel zu den Zellen) hatte zwei Gründe:

a) Fliegend verdrahtet, zum Entladen der Zellen eines Akkus, dessen BMS man zerstörungsfrei gewinnen möchte. Hintergrund ist, dass es in der Vergangenheit mit der Restladung der Zellen - möglicherweise mit einer falschen Reihenfolge beim Trennen der kleinen Leitungen zu den Zellen - zu partiellen Ausfällen der CMOS-Elektronik kam (BMS). Inzwischen gibt es gute Erfahrung damit, die Zellen eines tiefentladenen Akkus
vor dem Öffnen mittels 5 Halogenlampen in Reihe zu entladen.

b) Auf dem BMS sauber aufgelötet, um als Spannungsteiler den 23 Zellen-Messpunkten nach dem Umbau der BMS-Elektronik das Vorhandensein der Zellen zu simulieren - weil sonst das BMS Fehler sendet.
Hierzu gibt es folgenden Erkenntnisgewinn: Es besteht eine Wechselwirkung, ich habe Widerstände für den laufenden Betrieb (nicht zum Zellen-Entladen) im Bereich 47 ... 470 Ohm getestet. Je größer dabei der Widerstand ist, desto früher schaltet der Segway mit leerem Akku ab. Außerdem wird die Ladestands-Anzeige im Key ungenauer. Am Besten ist demnach ein R von 47 Ohm, dann ist die Anzeige genauer. Hat den Nachteil, dass im Akku-Gehäuse dann über 6 W dauerhaft verheizt werden. Das könnte im Hochsommer vielleicht ein Problem werden, da durch die 6 W Verlust-P die BMS-Elektronik aufgeheizt wird.
Ich setzte z.Zt. 68 Ohm ein und sehe das als Kompromiss.

2.) Die parallele Verwendung von zwei Lademöglichkeiten wurde zumindest von mir nicht weiter geprüft, was daran liegt, dass bei mir die internen Ladegeräte im Segway-Sockel ausgefallen sind. Wollte man das machen, müsste eine Art Vorrangschaltung installiert werden, vielleicht mit 2 Leistungsdioden und einem Relais. Um einen Schaden / eine Fehlbedienung bei Verwendung eines Schnellladers zu vermeiden, könnte man die 100V-Zuleitung am BMS abknipsen, worüber der Akku regulär mit 0,6 A aufgeladen wird.

3.) Es soll ein Schaltbild vom BMS geben, hätte ich auch Interesse dran.

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

Beitrag von SegFenn » 22.05.2020 11:34

Joern hat geschrieben:
21.05.2020 12:56
Gibt es außer den umfangreichen Erfahrungsberichten von SegFenn weitere Langzeiterfahrungen? Wie läuft die jährliche Berichterstattung bzgl. der Zellendrift?
Auf die ersten drei Fragen hatte ich bereits geantwortet. Bzgl. Langzeiterfahrung kann ich nach 7 Jahren der Nutzung das Folgende hinzufügen: Ich habe seitdem einige Akkus aufgebaut, ausschließlich mit der eigensicheren Lithiumzelle SONY US18650V3, welche nach langjähriger Erfahrung anderer Forennutzer (Link weiter oben im Thema) aufgrund des Fertigungsprozesses ohne Balancieren auskommt. Dabei wirkt sich der im Segway genutzte Spannungshub positiv auf die Spannungsdrift aus, denn die Zellen werden nur im (auf die einzelne Zelle bezogen) mittleren Spannungsbereich von 3,1 ... 4,08 V genutzt, also niemals vollständig ge- oder entladen. Dies erhöht nebenbei die Lebensdauer der Zelle, jedoch kann dafür auch nur max. 91 % der Nennkapazität genutzt werden.

Einen meiner ersten Akkus habe ich vor einigen Wochen durchgemessen und bei allen 20 Zellengruppen die maximale Spannungsdifferenz ermittelt. Die max. Spannungsdrift lag bei den zu 80 % geladenen Zellen bei unter 50 mV. Dies ist ein guter Wert. Ab 100 mV Drift würde ich die Zellen mit einem externen Netzteil manuell balancieren, was in den 7 Jahren noch nicht nötig war. Wichtig ist es zu verstehen, das die Zellen unterhalb von 3,0 V sowie oberhalb von 4,1 V stärker auseinander driften, die Spannungsdifferenz also zunimmt. Hier konnte ich bis zu 180 mV nachweisen. Dabei war es bislang immer so, dass mit Erreichen des "mittleren" Bereichs (3,1...4,08 V / Zelle) auch die Drift wieder auf < 50 mV zurück ging.

Im Lichte dieser Erkenntnis bleibt es bei meiner Einschätzung, dass die Lithiumzelle SONY US18650V3 weiterhin die beste Zelle für das Akku-Bauprojekt ist.

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

Beitrag von Joern » 09.06.2020 13:11

So - für die Interessierten meine Fortschritte:
- Das Ladegerät vom Chinesen ist noch im Versand
- erste Versuche mit dem Punktschweißgerät sind vollbracht, die Schweißungen sind so "lala". Der spotwelder ist das Model 709AD 3in1 für ca 210 Euro.
- Die Akkus von Enerdan aus Berlin (Stk. 2.- Euro) sind soeben angekommen, vermessen und wie folgt sortiert:
14 Stk. 3,578 V
68 Stk. 3,579 V
77 Stk. 3,580 V
9 Stk. 3,581 V
Ich bin überrascht, wie gering sie Streuung ausgefallen ist.

Ich werde nun versuchen, die Schablone von FischFuss nachzubauen und ggf. meinen spotwelder noch modifizieren. Dann kann es losgehen....

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

Beitrag von SegFenn » 10.06.2020 11:30

Schön das Du Fortschritte machst.

1.) Ladegerät

Das muss für 82 V ausgelegt sein, was oft nicht der Fall ist, da diese Ladeschlußspannung praktisch nicht oft vorkommt. So musste ich bei einigen Geräten den ausgangsseitig angeordneten Elko auf 100 V-Typen nachrüsten.
Viele Lader haben einen dicken Puffer-Elko (470 ... 1000 µF) direkt am Ausgang zum Akku sitzen. Das bedeutet, dass es beim Stecken des (ausgeschalteten) Laders einen dicken Funken gibt (Akku lädt impulsartig den leeren Elko), der natürlich die Kontaktoberfläche des Steckverbinders verschleißt. Da der Lader ohnehin geöffnet werden muss, löte ich gleich noch 3 Dioden (BYW29-200) parallel hinter dem Elko mit ein. Das entkoppelt den Elko beim Steckvorgang (des ausgeschalteten Laders) und reicht für bis zu 3 A Ladestrom.

Bitte an die benötigten 12 V denken. Hier wird entweder ein DC/DC-Konverter (Eingang: 48 ... 85 V) benötigt (z.B. direkt im Ladergehäuse mit eingebaut), oder ein ext. Steckernetzteil.

2.) Lithiumzellen

Die Drift über alle Zellen liegt also bei 30 mV (+/- der Messgerätegenauigkeit). Damit kann man leben. Ich würde die parallel angeordneten Zellen innerhalb einer Gruppe derart zusammenfassen, dass sich diese Streuung mittelt, wodurch die Drift weiter reduziert wird.
Sind das die SONY-Zellen? Könntest Du mir die Bezugsquelle bitte per PN mitteilen?

3.) Punktschweißgerät

Das mit dem Punktschweißgerät ist nochmal eine Herausforderung, da die meisten hier (mich eingeschlossen) damit keine Erfahrung haben. Habe mich zum Punktschweißgerät SUNKKO 709AD erkundigt. Demnach kann es sein, dass für bessere Ergebnisse das Gerät überarbeitet werden sollte, denn die beiden Schweißnadeln direkt am Gerät sind für einen größeren Akkuaufbau eher unbrauchbar. Ich habe gesehen, dass einige Nutzer diese Schweißnadeln komplett entfernt und die Kabelverlängerung direkt am Transformator (im Gerät) aufgelegt haben. Dadurch reduzieren sich die Übergangswiderstände erheblich und es können dickere Nickelbänder geschweißt werden. Allerdings ist klar: Eingriffe im Gerät sollten fachkundig erfolgen, wegen Stromschlaggefahr, usw.

Vielleicht sollte man auch diese Handschweißspitze durch eine verbesserte Version mit zwei Einzelspitzen ersetzen, da sich der Kunststoff bei längerer Benutzung wohl verformen soll. Falls es keine hochflexible Silikonlitze ist, würde ich diese besorgen und testen (max. 50 cm lang ab Gerät, min. 16 mm² bzw. AWG 5).

Ich wünsche gute & gleichbleibende Schweißergebnisse und freue mich über Deinen Fotobericht ...

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

Beitrag von Joern » 13.06.2020 16:28

Mal wieder Zeit für ein kleines update:

FischFuß - danke für Dein Angebot - ich hatte, da ich nix hörte, einen 3D Drucker ausfindig machen können und mir eine Schablone hergestellt. Danke für Dein Angebot - hat sich aber grad erledigt.
Erfahrung: Ich habe nun das erste Akkupaket hergestellt und die Schablone nur schwer wieder abbekommen. In einigen Fällen habe ich das Nickelband so dicht am Rand der Akkus platziert, daß die Schablone beim Abziehen gegen das Nickel stößt. Ich habe zum Einen nun die spitzen Ausläufer in der Schablone weg gefeilt und auch beim zweiten Akkupaket das Nickelband etwas von den Problemzonen weggerückt.

Das Schweißen gelingt mit dem 709A tatsächlich problemlos. Ich hatte im Netz jede Menge über die Umbauvorschläge gelesen, habe es zunächst aber mit dem Lieferzustand probiert.
Wer hätte das gedacht - das Schweißen mit dem mitgelieferten Handstück funktioniert!! Mit 10 Pulsen auf Stärke 6 gelingen mir direkt auf dem Akku gute, haltbare Punkte. Lediglich eine Verbindungsbrücke sieht beknackt aus - evtl. habe ich da aber zwei unterschiedliche Materialien zu fassen bekommen. Sehr gut funktionieren die "Nickel-Leiterchen", die derzeit vom gelben Mann angeboten werden. Vor dem Schweißen reinige ich Nickelband u Akku mit Isoprop.
Ich habe von den Formstücken nun verschiedene Formen nachbestellt und werde die Lieferung abwarten (müssen..).

Womit verklebt Ihr Eure Akkus?? Bei FischFuss sah es etwas nach 2-Kompo-Kleber aus, ich wollte die Heißklebepistole bemühen. Die kurzzeitige Erwärmung sollte dem Akku doch nichts ausmachen, oder?? Kaptonfolie jedenfalls ist eher ungeeignet.

Fragen:
-- Habt Ihr eine Empfehlung zu der Ladebuchse?? Hat die einen Deckel um die Buchse bei Fahrbetrieb zu verschließen? Was habt Ihr da verwendet... ? Und - wozu benötige ich den vierten Kontakt mit der halben Akkuspannung?
-- Warum setzt Ihr die 4x10A Picofuse ein, wenn da noch eine 30A Sicherung in der Hauptleitung liegt?? (ich vermute gegen internen Kurzschluß im Akkublock...?)
-- Wenn im Akkulader eine Sicherung im Ausgang sitzt - wozu dann noch eine im Akkugehäuse??

Nun versuche ich mal, hier ein paar Fotos loszuwerden...


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

Beitrag von SegFenn » 14.06.2020 10:38

Joern hat geschrieben:
13.06.2020 16:28
Womit verklebt Ihr Eure Akkus?? Bei FischFuss sah es etwas nach 2-Kompo-Kleber aus, ich wollte die Heißklebepistole bemühen. Die kurzzeitige Erwärmung sollte dem Akku doch nichts ausmachen, oder?? Kaptonfolie jedenfalls ist eher ungeeignet.
Bitte keinen Heißkleber verwenden! Das Problem ist nicht die Hitze sondern die Haftung: Nach einiger Zeit löst sich eine Seite ab. Das Zeug hält in der Regel nicht gut.
Ich nutze Siliconkautschuk von Wacker-Chemie, dass hält richtig gut und ist restelastisch (kann auch sehr gut zum Abdichten vom Akku-Gehäusedeckel genommen werden):

https://www.wacker.com/cms/de-de/produc ... tosil.html

Joern hat geschrieben:
13.06.2020 16:28
-- Habt Ihr eine Empfehlung zu der Ladebuchse?? Hat die einen Deckel um die Buchse bei Fahrbetrieb zu verschließen? Was habt Ihr da verwendet... ? Und - wozu benötige ich den vierten Kontakt mit der halben Akkuspannung?
Gerätebuchsen (zum Gehäuseeinbau) gibt es bei Reichelt-Elektronik, Schraubkappen kann man bei einigen Typen dazu bestellen. Der 4. Kontakt (halber Akku) wird genutzt, um von außen beide 10s4p-Akkublöcke auf Gleichlauf messen zu können, ohne den Akku öffnen zu müssen. Damit lässt sich bereits grob einschätzen, ob die Zellen noch im Gleichlauf sind. Genauere Messung müsste dann im Zweifel am geöffneten Akkugehäuse vorgenommen werden. Nach meiner 7-jährigen Erfahrung ist es so, dass stets beide Akkupakete auf max. 50 mV im Gleichlauf waren. Man könnte auf diese 4. Leitung verzichten, erspart dann etwas zusätzliche Verdrahtungsarbeit und erhöht die Auswahl potentieller Einbaubuchsen.

Joern hat geschrieben:
13.06.2020 16:28
-- Warum setzt Ihr die 4x10A Picofuse ein, wenn da noch eine 30A Sicherung in der Hauptleitung liegt?? (ich vermute gegen internen Kurzschluß im Akkublock...?)
-- Wenn im Akkulader eine Sicherung im Ausgang sitzt - wozu dann noch eine im Akkugehäuse??
Diese 4x 10A-Picofuse habe ich in die Verbindungsleitung zw. den beiden 10s4p-Akkupaketen gesetzt, da ohnehin 4 Kupferleitungen gezogen werden mussten. Die sind tatsächlich gegen einen möglichen Kurzschluß beim Hantieren. Der Ri dieser Picofuse ist zwar vernachlässigbar, aber man könnte diese 4 Picofuse auch weglassen.
Dagegen MUSS die Picofuse an der Ladebuchse vorgesehen werden, diese sichert den Akku gegen mögliche Fehlbedienung / möglichen Überstrom "von außen" ab. Immerhin kann an der Buchse statt Ladegerät auch eine Last für einen Akku-Leistungstest angeschlossen werden...

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

Beitrag von Joern » 04.07.2020 20:32

Mal ein kleines Lebenszeichen von mir:
Das Ladegerät ist gekommen und bereits modifiziert.
Ebenfalls habe ich die Formbleche zum Akku Schweißen erhalten und nun erstmal die Akkublöcke fertiggemacht.
Anbei abschließend noch ein paar Bilder - es sind die Formbleche gezeigt, geklebt habe ich mit Elektrinik Silikon ELASTOSIL E43.
Die Bleche haben den Vorteil das ich nichts "übereinander pappen" muß und alles sauber in Form bleibt (s.a. mein erster Akkublock)
Das Punktschweißgerät funktioniert problemlos. Ich habe mit 10 bzw 12 Pulsen bei "Stärke 5,5" geschweißt, das ging flott von der Hand.
Lediglich der Fußtaster neigt zum Prellen so daß gelegentlich das Gerät doppelt ausgelöst wurde - das ergab dann unschöne fette Schweißpunkte.
Jeder Akkublock hat exakt 35,79V, das Paket somit 71,6V.
Thema Punktschweißen simit erledigt!
Dateianhänge
fertige Pakete
fertige Pakete
Gebruzzel durch Doppelauslösung / Fusstaster prellt
Gebruzzel durch Doppelauslösung / Fusstaster prellt
Verklebung des Akkublocks
Verklebung des Akkublocks
Formbleche auf Rolle
Formbleche auf Rolle

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

Beitrag von SegFenn » 05.07.2020 09:12

Joern, dass sieht richtig gut aus!

Danke für den ausführlichen Fotobericht!
Gegen das Prellen könnte man etwas unternehmen, indem ein Relais und ein NE555 dem Fusstaster nachgeschaltet werden, wodurch nur eine definierte Auslösung z.B. alle 1000 ms zugelassen wird.
Kannst mir alles nach Berlin schicken, dann baue ich das ein ... :-)

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

Beitrag von Flotti » 06.07.2020 11:25

Hallo Joern,
ich lese ja schon die ganze Zeit in diesem Threat mit.
Möchte gerne für meinen Seg HT ebenfalls diesen 9AH Akku bauen.
Leider fehlt mir die nötige Zeit und das Equipment sowie das Know How.
Bei dir sieht das schon sehr Gut aus, deshalb meine Frage an dich, kannst du mir ebenfalls sollche Blöcke zusammensetzen?
Das soll jetzt nicht abstauberisch rüberkommen. Natürlich wenn du dein Projekt beendet hast.
Es liegt keine Eile meinerseits vor.
Bitte gib mir ein Rückmeldung ob das für dich möglich wäre.
Danke und viele Grüße
Otmar

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