DIY Li-Ion Motorradbatterie

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DIY Li-Ion Motorradbatterie

Beitragvon Wauschi » Fr 04 Jan, 2019 11:14

Neulich finde ich ein Prospekt von unserem Elektronikladen (Neuhold) und entdecke mit Staunen, ein BMS (Battery Management System) für Li-Ion Batterien für sehr, sehr kleines Geld. (Siehe: https://www.neuhold-elektronik.at/catsh ... ts_id=7149)
Aus irgendeinem Grund war ich der Meinung die Teile sind wirklich teuer. Die billige BMS ermöglicht die Verwirklichung einer Idee der ich schon lange nachgehe.
Ich will eine Li-Ion Motorradbatterie für kleines Geld bauen!
Ich rufe beim Elektronikladen an, leider ist die angebotene BMS ausverkauft.
Egal, ich bestelle die BMS und 3 Stk. 18650er Li-Ion Zellen im Internet und zahle UNTER € 10.-!

Unterfolgenden Suchbegriffen kann sich jeder die im Folgenden beschriebenen Teile bestellen:
BMS: 3S-20A-Li-ion-Lithium-Battery-18650-Charger-PCB
Zelle: Li-Ion 18650

Die 18650er Zelle hat ca. 3Ah. wer mehr Ah will kann mehrere Zellen parallel verschalten!
Die BMS kann nur 20A max. d.h. man kann damit KEINE Starterbatterien bauen.
(Für mein TT600 Winterprojekt brauche ich aber keinen großen Strom.)

Die BMS übernimmt für Li-Ion Zellen/Batterien die Spannungs u. Stromüberwachung, trennt daher bei Über/Unterspannung, Überstrom und auch vor Kurzschlüssen.
Ob die BMS auch das Balancing (den Ladungsausgleich zwischen Zellen) macht, habe ich mir nicht angesehen. Die Widerstände mitten auf der Platine deuten jedoch auf diese Funktionalität hin.
Gute BMS (nicht diese) messen auch die Temperatur.

Die Beschreibungen, Features bzw. Eckdaten der BMS und auch der (billig) Zellen weichen von Verkäufer zu Verkäufer ab und gleichen eher einer Christkind-Wunschliste.
Aus diesem Grund ignoriere ich die Angaben der Verkäufer.
Ich halte mich an die Angaben des Datenblatts des BMS Chipherstellers: http://hmsemi.com/downfile/DW01A.PDF

Nach dem Erhalt der Teile löte ich diese zusammen und alles funktioniert!
Folgendes habe ich einstweilen mit dem Labornetzteil getestet.
Wenn ich die Schaltung zwischen 13,8-14,0V mit dem Netzteil betreibe und (Glühbirnen)Verbraucher anschließe kommt der Strom nur von der LiMa (dem Netzteil).
Wenn die Batterie nicht voll ist d. h. <13V, wird sie zugeschalten und geladen.
Wenn die Spannung (durch eine höhere Last) auf unter ca. 12V fällt, schaltet sie sich zuverlässig ein und versorgt die Verbraucher mit Strom.
Noch habe ich die Batterie nicht am Motorrad getestet, aber aus meiner Sicht passt alles und ich bin bereit die Schaltung am Motorrad zu testen.

Folgende Überlegungen habe ich noch:
Habe ich was übersehen und es könnten Probleme im Fahrzeug auftreten an die ich nicht gedacht habe? Die Lima sieht nur bei Spannungen <13V eine Last bzw. Impedanz.
Mögliche Probleme an der CDI?
Ich könnte die Motorrad-Systemspannung (sagen wir 13,8V) durch Dioden an die 13V max. Batteriespannung anpassen. Würde ich dadurch einen Vorteil haben?

Gruß Wauschi
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P.S.:
Weitere Systemüberlegungen:

Daten der Zelle: http://blog.evandmore.com/lets-talk-abo ... ncr18650b/
Das Problem mit dem Datenblatt ist, es stimmt nicht für die verwendete Zelle!
Die verwendeten Billigzellen sind Nachbauprodukte, haben eine ähnliche Entladecharacteristik, aber nicht exakt diese.
Je nachdem wo man die Zelle bestellt wird für die selbe Zelle 2.5V, 3.0V, 3.2V Entladeschlussspannung angegeben.
So verhält es sich auch mit der Kapazität. Je nach Kundenwunsch steht 2.8Ah, 3.0Ah, 3.4Ah auf der Zelle.
Die Kapazität wird normalerweise mit 1C Entladung bestimmt, bei den im Internet verkauften Zellen ist das aber nicht definiert.
Für mich sind die Zellspannungsgrenzen: 3,2V Leer - 4,2V Voll

Warum 3 und nicht 4 Zellen:

3S Zellen:
SoC Min/Max d.h. Spannung Leer/Voll 9,6V/12,6V
D.h. 13,8V Boardspannung entspricht (mehr als) 100% Ladung.
Bei 3Ah Kapazität bedeutet das aber auch 3Ah entnehmbarer Kapazität.
Abschaltspannung: 3*4,3=12,9 (getestet OK)
Zuschaltspannung: 3*4,1=12,3 (getestet OK)
Zuschaltung nach Unterspannung: 3*3,0=9,0 (nicht getestet)
Abschaltung Unterspannung: 3*2,4=7,2 (nicht getestet)
Kurzschluss habe ich auch nicht getestet, aber ein Video der Elektronik auf Youtube zeigt die Funktion, daher habe ich KEINE Sicherung verbaut!

4S Zellen:
SoC Min/Max d.h. Spannung Leer/Voll 12,8V/16,8V
D.h. 13,8V Boardspannung entspricht 25% Ladung.
Bei 3Ah Kapazität ist 25% Ladung 0,75Ah entnehmbarer Kapazität.
4*4,3=17,2
4*4,1=16,4
4*3,0=12,0
4*2,4=9,6
Die Kapazität ist geringer und die Spannungen passen bei 4S irgendwie überhaupt nicht.
Dateianhänge
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Re: DIY Li-Ion Motorradbatterie

Beitragvon Rei97 » Fr 04 Jan, 2019 11:38

Also:
Merkwürdig die Parallelen.
Für mein 20€ Oszilloskop, wo die 9V Blöcke nicht tun, habe ich genau die 3 18650er geordert und zusammengelötet.
Beim Ladegerät hab ich mir ein Makita Ladegerät beschafft, das genau auf die 3 Akkus angepasst ist und den Ladezustand anzeigt. Zusammen sind das jetzt 43€
So sieht das dann aus:
akku.JPG
akku.JPG (86.32 KiB) 1992-mal betrachtet

akku2.JPG
akku2.JPG (104.84 KiB) 1992-mal betrachtet

akku3.JPG
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Re: DIY Li-Ion Motorradbatterie

Beitragvon schnupfhuhn » Fr 04 Jan, 2019 11:41

Servus Wauschi, es gibt LiFePo Batteriebausätze mit 10 und 12 Amperstunden die bei Enduristen gefahren werden. Gefährlich für die sind aber die alten Yamaha Regler da die den Akku überladen und damit richten können. Vorteil der LiFePos: höhere Zellenspannung, keine Brandgefahr bei Kurzschluss

Google mal Headway
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Re: DIY Li-Ion Motorradbatterie

Beitragvon Wauschi » Fr 04 Jan, 2019 13:46

Schnupfhuhn, danke für den Hinweis.

Grundsätzlich kenne ich die LFP Zellen.
Ja, von der Spannungslage sind die LFP besser passend.
Ja, die werden hin, wenn man sie ohne Elektronik einfach an einen Regler hängt. ALLE Li-Ion Zellen sterben bei solch einem Lösungsansatz.

Aber,....
Alle Li-Ion Zellen brennen (wie die Hölle)!

Wauschi

P.S.:
Beim Schneiden mit dem Winkelschleifer trage ich nicht immer die entsprechende Schutzausrüstung, oft muss es schnell gehen.
Aber, wenn ich mit Li-Ion Batterien arbeite, setze ich immer Brillen auf, trage immer Handschuhe, teste sie nicht innerhalb vom Haus, lade sie nicht unbeaufsichtigt.
Ich habe schon mehr und schwerere Unfälle mit Li-Ion (egal welcher Technologie) gesehen, als mit Winkelschleifer oder Kettensägen.
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Re: DIY Li-Ion Motorradbatterie

Beitragvon lallemang » Fr 04 Jan, 2019 15:18

Ein BMS als Laderreglerersatz hat in etwa die Qualität der alten Solarschaltregler. Bis Maximalspannung
mit maximalem Ladestrom laden, dann ausschalten und bei X-Volt wieder von vorn. Findet das im Bereich
der Ladeendspannung statt, ist das optimal schädlich für LiIon in Bezug auf die Zyklenzahl.

12 KFZ-V mit den LiIons ist irgendwie blöd. Mein "24"V Solarsystem fahr ich mit 7S bei 90%.
Geht so...

LiIon 18650'er find' ich Klasse. Robust, hoher Wirkungsgrad und nette Leistungsdichte.
Am Moped wird der Bleiakku bleiben. Das System ist billig und tut einwandfrei.

Für "Unterwegsstrom" hab' ich einen Zusatzakku in LiIon geplant.
(Bei Schlechtwetterperioden, wo mein Solarkram nicht mehr langt, hat mir die Tenere auch
schon meinen 7S 15.4Ah Akku geladen)


PS: die von mir getesteten BMS taten entweder garnixs oder die Balancer waren Welten
unterdimensioniert. Z.B. 15mA Balancerstrom an 15,4Ah braucht viel Ruhezeit :smt015
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Re: DIY Li-Ion Motorradbatterie

Beitragvon Wauschi » Fr 04 Jan, 2019 15:43

Alterung, ja, guter Hinweis.
Die habe ich nicht erwähnt.

Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Alterung durch die Lagerung (kalendarisch) und durch das Zyklisieren.
Durch Zyklisieren altert die Batterie am schnellsten. Sie hält vermutlich 500 volle Lade/Entladezyklen.
Der Plan ist, die Batterie nie wirklich zu entladen, daher hoffe ich die Zellen alter nur kalendarisch.
Die kalendarische Alterung wird durch die Umgebungstemperatur und den Ladezustand beeinflusst.
Grundsätzlich altern die Li-Ion Zellen mehr je hoher Temperatur und je höher der Ladezustand.

Es hat sich gezeigt die geringste Alterung tritt bei niedrigen Ladezustand und niedriger Temperatur auf (konkret gibt es da Unterschiede zwischen den Zellen, aber pauschal stimmt das so).

D. h.: Man soll die zwei Akkus des neuen Makita Akku-Schrauber nicht wechselweise verwenden. Dann sind beide nach ...sagen wir 3 Jahre hin, genau wie der Laptop-Akku oder Handy-Akku.
Besser wäre nur einen Akku zu verwenden und den zweiten bei ca. 20-30% SoC luftdicht verpackt in die Gemüselade im Kühlschrank zu legen. Nach 3 Jahren hat man dann noch einen neuwertigen Akku zur Verfügung und kann sich über 6 Jahre Makita freuen.

Wauschi
P.S.: Ja, ja, die Makita halten länger - war nur ein Beispiel.
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Re: DIY Li-Ion Motorradbatterie

Beitragvon lallemang » Fr 04 Jan, 2019 16:29

Zyklus mu§ nicht komplett sein, um einen Effekt zu haben.
10 mal von 100% auf 90% ergibt zunächts mal 10 10tel Zyklen.
Da das aber im Höchstspannungsbereich stattfindet, ergibt das
wesentlich mehr "Zyklenverbrauch" (die Stromstäke bei Laden/Entladen spielt auch mit)

Ungünstige Ladezustände sind die oberen 10% und unteren 20%
Die ideale Nutzung bezüglich Lebensdauer wäre zwischen 75% und 65%.
Da stehen aber halt nur 10% der Kapazität zur verfügung.
Nutzung zwischen 85% und 25% erhöhen die 500 Nenn-Zyklen auf ~ 2000 und
nutzt ~ 60% der Kapazität.

Hört sich vielleicht schwach an, aber ein Bleiakku im Zyklenbetrieb hält am längsten zwischen
100% und 80% und hat nur 60% Lade/Entladewirkungsgrad gegenüber den 90% vom LiIon.
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Re: DIY Li-Ion Motorradbatterie

Beitragvon schnupfhuhn » Fr 04 Jan, 2019 16:52

Ja, die werden hin, wenn man sie ohne Elektronik einfach an einen Regler hängt. ALLE Li-Ion Zellen sterben bei solch einem Lösungsansatz.


Jo, tun sie, die Frage ist aber auch was Dein BMS mit dem Bordnetz macht und wieviel Leistung der Balancer verbraten kann, eine Mopedlima gibt schon mal 180W bei Nennstrom/Spannung. Was die im Schadensfall des Reglers und dann 18V (selber so an der F750 gemessen) rausreicht möchte ich nicht wissen, der Bleiakku war leer gekocht. Problem wie immer, was in der Bleibatterie verkocht und dann nachgefüllt werden kann killt andere Akkutypen zuverlässig und in kurzer Zeit.
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Re: DIY Li-Ion Motorradbatterie

Beitragvon motorang » So 06 Jan, 2019 09:33

Gebastel in Ehren,
aber es gibt doch um wenig mehr Geld fertige Lithiumbatterien für Motorräder?
Das Argument "Gewicht" wäre damit ja zu erschlagen ... und stabil ist das auch und mit Gewährleistung.
http://kedo.de/produkte/41159.html

Für mich wärs nix weil Winterbetrieb

Gryße!
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Re: DIY Li-Ion Motorradbatterie

Beitragvon Maybach » So 06 Jan, 2019 11:19

... und die vom motorang verlinkten JMT-Akkus haben bereits einen Balancer eingebaut.
Und bei mir tauglich, da definitiv KEIN Winterbetrieb :-D .

Maybach
Zuletzt geändert von Maybach am So 06 Jan, 2019 16:30, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: DIY Li-Ion Motorradbatterie

Beitragvon Rei97 » So 06 Jan, 2019 12:18

Maybach hat geschrieben:...vom morotang...
Maybach

Also:
Köstliches freudsches Schmankerl oder gar Absicht? :smt005
Einen Hasn haben wir ja auch unterdessen.
Regards
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Re: DIY Li-Ion Motorradbatterie

Beitragvon Wauschi » So 06 Jan, 2019 14:05

Gebastel in Ehren,
Schon klar, sowas braucht man nicht basteln, aber ich musste wissen wie das Teil funktioniert.
Die BMS hat konkret 82 Cent gekostet.
Wollte unbedingt wissen für was man solch eine Batterie verwenden kann.

Und heute habe ich sie probiert:
Ohne laufenden Motor kann man damit eine H4 nicht betreiben. Sie schaltet aufgrund von zu großen Spannungsabfall ab.
Mit laufenden Motor ist die Batterie unauffällig.
Im Frühling werde ich sie ausgiebiger testen.

Gruß
Wauschi
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Re: DIY Li-Ion Motorradbatterie

Beitragvon pilot » Di 25 Feb, 2020 21:48

servus,
ich hab seit 2Jahren problemlos die hier https://cs-batteries.de/Lithium-LiFePO4 ... genstecker in der SRX verbaut, keine Probleme :smt023 . Demnächst kommt auch eine in die SR.
Gruß Didi
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Re: DIY Li-Ion Motorradbatterie

Beitragvon Straßenschrauber » Di 25 Feb, 2020 21:55

Vorsicht mit dem maximalen Ladestrom!
cs-batteries.de hat geschrieben:Prüfen Sie den maximalen Ladestrom Ihrer Lichtmaschine, dieser darf 4,0A für die CSX1203-011P nicht überschreiten, da sonst die Batterie zerstört wird!
~-o|-
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Re: DIY Li-Ion Motorradbatterie

Beitragvon pilot » Di 25 Feb, 2020 22:30

...dann schafft die SRX wohl weniger als 4A Ladestrom... sonst müsste die CS-Batterie ja schon hinüber sein :smt102 Was größeres hat nicht reingepasst, hab den LuFi Kasten ja etwas abgeändert :floet:
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