Akku Selbstbau

[winem]

Ich fahre mit meinen unu täglich auf Arbeit und nutze dabei den Akku eigentlich recht gut aus (ca. 30km pro Tag).
Ab und an fahre ich allerdings nochmal kurz irgendwo hin (Einkaufen, Bar, etc.) und möchte dazu nicht immer den Ladevorgang abbrechen.
Daher werde ich einen kleinen Zweitakku bauen. Ich könnte natürlich auch die 700€ zahlen und einen fertigen bekommen, aber wieso so viel Geld in die Hand nehmen, wenn man es auch selber bauen kann und dabei noch Spaß hat?
Da ich während meiner Diplomarbeit ein Batterie Management System auf Basis des LTC6804 entworfen habe und ich noch eine Platine davon bei mir zu Hause habe, werde ich dieses dazu verwenden.
Ziel soll also sein einen günstigen Zweitakku zu bauen, der für kurze Strecken ausreichend ist...

Edit:
Was mich auch immer gestört hat, wenn ich einkaufen bin, dass der Helm draußen dranhängt und nicht unter den Sitz passt. Mit dem kleineren Akku könnte das vielleicht gerade so passen...
Zusätzlich ist der Akku ja auch ein kleiner Reichweitenverlängerung wenn man doch mal an die 50km fahren will

BMS:
Erstmal ein paar Daten zu dem BMS:
- 12 Zellen in Reihe
- jede Zelle wird überwacht
- je Zelle einen MOSFET zum Überbrücken der Zelle zu einem 39 Ohm Widerstand (ca. 80-100 mA Balancingstrom)
- Ansteuerung mittels SPI

Und da haben wir schon das Problem: nur 12 Zellen in Reihe (12s)
Der originale unu Akku hat ein 14s Setup und somit ein Spannungsbereich von 42,0-57,4V
Das 12s BMS hätte dann also nur 36,0-49,2V bei gleichen (Ent-)Ladegrenzen.

Da ich den Akku nur für kurze Strecken verwende und wir ja alle aus Erfahrung wissen, dass der Maximalstrom nicht ansteigt bei Verringerung der Batteriespannung, sondern die Endgeschwindigkeit sinkt, sollte es also kein Problem sein eine noch niedrigere Spannung zu fahren, bzw. nur den oberen Teil zu nutzen.



Ich weiß, nicht die beste Lötarbeit...



Das BMS ist von meiner Dipl.-Arbeit. Aber es war natürlich nur ein Teilstück, weshalb eventuell zusätzliche Bauteile zu sehen sind.
An sich ging es dabei auch eher um die Kommunikation zwischen mehreren Batteriemodulen mittels Powerline Kommunikation (PLC).

Zellen:
Um die Kosten auf einem Minimum zu halten werde ich gebrauchte 18650 Li-Ion Zellen aus Laptopakkus oder Kameraakkus verwenden.
Natürlich werden diese vorher überprüft und haben sicherlich nicht die allerbeste Restkapazität. Aber wie gesagt: günstig und für kurze Strecken
Somit habe ich also ein 12s Setup und somit eine Vielzahl von 12 Zellen (original sind im unu ja 10 Zellen parallel geschaltet), da ich ihn wie gesagt nur für kurze Strecken nutze, wollte ich ein 12s5p Setup umsetzen, also 60 Zellen. Der Maximalstrom des 2kW unus liegt bei ca. 50 A und könnte von daher für die 5p Zellen ein wenig anspruchsvoll werden. Erste Tests werden also zeigen ob ein 5p Setup ausreichend ist. Zur Not wird das pack auf 12s10p erweitert.

Steuerung
Zum ansteuern wird ein günstiger NodeMCU zum Einsatz kommen, da dieser mittels SPI kommunizieren kann und eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten bietet (WLAN, Analog- und Digital Kanäle...)
Zusätzlich werde ich noch Temperatursensoren und Hauptschalter einsetzen um die Sicherheit zu erhöhen.

Aufbau
Für den Zusammenbau der Zellen werde ich drei Zellenhalter für 18650 Zellen verwenden mit je 4x5 Zellen und die Kontaktierung mittels Stromschienen und Fusewires realisieren.
externes Foto - Zellhalter
externes Foto - Fusewires+Stromschiene

Aktueller Stand
[24.06.2017]
Aktuell habe ich die Teile (Zellhalter + weiteres Messequipment zum Zellentesten) bestellt und bin am Ausmessen der Zellen. Nebenbei programmiere ich den NodeMCU, welcher das BMS ansteuert.
Die Liefertermine für die bestellten Teile werden zur Zeit mit Mitte Juli angegeben.

[SiCK]

Hi, sehr spannend dein Thread! Bin gespannt wie das Endergebnis aussehen wird und wie viel das ganze zum Schluss gekostet hat. Gruß

[elektronaut]

Kennst Du die Akkubalancer-Anschlussbelegung d.h. Pin 3 bis 6? (siehe: Link)

[winem]

Nein (noch nicht). Allerdings sollten die zur einfachen Funktion nicht notwendig sein, außer die gehen doch zum Controller.
Der Controller sollte ja eigentlich keine weiteren Daten von dem Akku bekommen und nur durch die Freischaltung vom Schloss funktionieren.
Eine Ausnahme könnte noch die Reku Freigabe sein... Wenn es die gibt, dann müsste ich die Reku abschalten, bzw. das Signal mit dem Node MCU simulieren.
Allerdings wird bei dem Nachbauakku die Akkustandsanzeige nicht funktionieren, jedenfalls solange man nicht die Datenleitungen 3-6 analysiert hat.

[Joehannes]

Weiter so, interessiert uns Alle. Bitte mehr Bilder.

[anpan]

Eine Sache nur: Ich halte die Verwendung von Laptopzellen für völlig unverantwortlich, weil die meistens nur kleine Ströme bis 0,5C dauerhaft abkönnen ohne zu überhitzen und noch dazu häufig ICR-Zellen sind, die besonders empfindlich auf Misshandlung reagieren. Noch dazu sind die Zellen auch noch gebraucht und in sehr unterschiedlichen Zuständen (bezüglich Alterung). Und du gehst mit 4-5C an die Zellen ran.

Ich kann mir vorstellen, dass dadurch z.B. der Spannungseinbruch beim Beschleunigen, der sowieso noch deutlich höher sein wird als beim Standardakku, pro Zelle sehr unterschiedlich ist, sodass einzelne Zellen möglicherweise stark überlastet werden und beim wegnehmen der Last dann recht hohe Ausgleichströme fließen.

[winem]

Prinzipiell ein guter Einwand. Jedoch werde ich die Zellen zuvor einzeln testen und dazu gehört natürlich auch das jeweilige Datenblatt lesen. Anschließend werde ich verschiedene Tests zur Innenwiderstandsbestimmtung und zum Spannungseinbruch bei Belastung durchführen.
Dazu muss ich auch sagen, dass der unu ja die 50 A nicht über einen längeren Zeitraum ziehen bzw. muss man ja nicht immer Vollgas geben wenn man mit einem kleinen Akku unterwegs ist. Um unterschiedliche starke Entladung bzw. einen zu hohen Strom an einer Zelle zu vermeiden werden auch die Fusewires verwendet, welche ich mit ca. 12A auslegen wollte, also wenn eine Zelle mehr als 12A sieht brennt das dünne Kabel durch und trennt die einzelne Zelle aus dem Block.

Das Ganze soll ja auch erstmal eine kleine Machbarkeitsstudie werden und wenn alles klappt kann man ja auch andere Zellen verwenden (ich hätte da vielleicht noch eine Option auf 12x 40Ah Pouchzellen aus deutscher Herstellung)

[smuglor]

Ich glaube, dass wir alle Glück haben, dass sich winem für einen UNU entschieden hat
Alles super Projekte! Ich habe mir auch schon überlegt ob man sich einen kleine Ersatzakku zusammenbasteln könnte. Aber die über 40A, die der UNU zieht sind schon ein großes Hindernis...

[anpan]

Solange er sich den Risiken bewusst ist solls mir recht sein. Ich bleibe skeptisch, lasse mich aber gerne eines Besseren belehren

[winem]

Solange er sich den Risiken bewusst ist solls mir recht sein. Ich bleibe skeptisch, lasse mich aber gerne eines Besseren belehren

Da hast du Recht, es bleib natürlich immer ein gewisses Risiko und es kann auch gut sein, dass der Akku am Ende nicht wirklich einsatzfähig ist. Dennoch bleibe ich optimistisch und zur Not kommen neue Zellen rein, welche dann auch definitiv Hochstromfest sind.
Die Ausgaben halten sich derzeit noch mit 6€ für die Halter in Grenzen und die Arbeitszeit kann man bei so einem Projekt ja eh nicht mit anrechnen.