Samstag, September 23, 2023

Projekt - 120Ah LiFePO4 Akku (Teil 2)

 Heute ist der neue 72V/120Ah-Akku mit dem Max verheiratet worden.

Ein paar Modifikationen sind seit Teil 1 noch dazu gekommen. So ist zusätzlich zu dem Dali-BMS noch ein 24S Aktivbalancer mit integriert worden.  Dali bietet zwar auch einen aktiven Balancer an, dieser kann aber nur 1A umladen. Der jetzt eingebaute schafft bis 8A. Deswegen wurden 1,5mm2 Silikonkabel als Balancerleitung verlegt. Diese liegen nun in 2 Strängen über den Akkuzellen in einem Kabelkanal. Das Dali-BMS mit seinen dünnen Leitungen wird an den aktiven Balancer angekoppelt. 

Das Gehäuseteile wurde aus 15mm Siebdruckplatten bei dieser Firma nach eigenen Vorgaben geschnitten und innerhalb weniger Tage zugesendet.

Für meine 120Ah Akkus (Datenblatt, sind leider in dieser Größe/Preis nicht mehr verfügbar) waren das folgende Größen:

2 x     355mm x 190mm x 15mm

2 x    770mm x 385mm x 15mm

2 x    770mm x 190mm x 15mm

1 x    355mm x 170mm x 15mm

Um die Stromversorgung komplett abschalten zu können, wurde ein Batterieschalter in die Minus-Leitung eingefügt. In der Plus-Leitung hängt ein Hochstromsicherungshalter mit einer 125A Schmelzsicherung. Die Verbindung mit dem Fahrzeug läuft über 25mm2 Kabel mit 175A Anderson-Stecker

Dort, wo früher die Akkus unter dem Sitz waren, sind auf einer Kunststoffplatte 2 Stück 250A Verteiler aufgebaut. Hier gehen erst einmal, bis zum Controllerumbau, die originalen Batterieanschlüsse der Max-Elektrik mit drauf. Zusätzlich gibt es eine neue Ladeleitung mit einer 20A Sicherung und 50A Anderson-Stecker für das neue Ladegerät.


Der Akkukasten ist in 2 Bereiche gegliedert. Der Bereich für die Zellen und der Bereich für die beiden BMS, den Hauptschalter und die Temperaturregelung.
Unten im Zellenbereich befindet sich eine Heizmatte. Umlaufend darum ist eine 3 mm Gummibahn und mittig auf der Matte eine 1mm Gummibahn. Zwischen den Akkus liegen auf den Bahnen GFK-Streifen, damit die Zellen keinen Kontakt mit der Matte bekommen können. 

Zwischen den einzelnen Zellen befinden sich GFK-Platten zur zusätzlichen Isolierung. In der Mitte zwischen den beiden Reihen ist eine 5mm Kunststoffplatte eingebaut, auch wieder beidseitig mit GFK-Platten bestückt. In die Aussparungen der Kunststoffplatte kommen die Temperatursensoren des BMS und der Regelung für die Heizmatte.

Die GFK-Platten haben oben eine Aussparung bekommen, in welcher dann der Kabelkanal für die BMS.Leitungen liegt.

So sieht der ganze Kasten fertig verkabelt, ohne Deckel, aus.

An der Seite mit dem BMS befinder sich der Hauptschalter (versenkt) und der 175A Anderson Anschluss.

Auf der Ladefläche wurde ein Teil meiner Sperrholzrückwand entfernt, damit der Akkukasten an den Trennstäben anliegen kann. Gleichzeitig kann er dadurch nicht seitlich verrutschen. Die Gummimatte darunter dämpft ein wenig die Stöße und sorgt gleichzeitig für eine thermische Isolierung zum Laderaumboden. 
Befestigt ist das ganze mit Gurten und Zurrösen.

Nachtrag 02.10.2023 : Inzwischen sind die ersten Kilometer mit den neuen Akkus gefahren.
Das geringere Gewicht macht sich gut bemerkbar. 
45km/h sind jetzt erreichbar, die Beschleunigung ist besser  und der Verbrauch liegt derzeit bei Werten zwischen 76 - 84 Wh/km. 
Die Leistung vom Solarpanel ist jetzt auch messbar und bringt derzeit zwischen 250 bis 400Wh pro Tag. 
Im Vergleich zu den Gel-Akkus liegt die benötigte Ladeleistung jetzt auf erheblich niedrigeren Niveau und es reicht fast einmal in der Woche zu laden.

Allerdings sind es für genaue Aussagen noch zu wenig Messwerte. Das Verhalten bei Kälte ist auch noch unbekannt.


Nachtrag 30.10.2023 : Die Sicherung in der Plus-Leitung wurde auf 175A erhöht, um ein zufälliges Durchbrennen zu verhindern. Die soll lediglich einen zweiten Schutz darstellen, falls das BMS nicht abschalten sollte. Nach dem Datenblatt kann das BMS sicher bis 180A  Abschaltstrom eingestellt werden. Derzeit ist es auf 120A eingestellt um gelegentliche Stromspitzen problemlos zu verkraften. Gleichzeitig erwärmt sich die Sicherung nicht mehr so stark wie vorher.

Der mit 300A angegebene Batterieschalter hat es inzwischen auch schon hinter sich. Einige Minuten mit 80A haben dem Teil das Lebenslicht ausgeblasen. Der ist zwar noch in der Akkukiste, aber nur noch als Kabelfixierung ohne Funktion. 






2 Kommentare:

Anonym hat gesagt…

Ich verstehe nicht so viel von Elektronik, jedoch muss ich mich jetzt mit dem Thema auseinandersetzen.
Vor einiger Zeit hatte mein originales Ladegerät vom MAX über Nacht nicht abgeschaltet.
TIPP: Zeitschaltuhr dazwischen schalten!
Das Ergebnis war ein kochender und komplett verbackener Akkusatz.
Da ich mit den Originalen Blei Baterien aus China (Preis+Leistung) nicht zufrieden bin überlege ich mir einen fertigen Lithiumpack mit Ladegerät zu bestellen.
Gibt es dafür im Vorfeld Empfehlungen welche Händler gute Produkte anbieten?
Welche Stromstärke ist mindestens zu empfehlen?
Meine Anforderung an den Akku sind nur 30-40km am Stück. Mir ist die Standfestigkeit des Akkus und die Leistung am Berg wichtiger als Reichweite.
Was gibt es bei den Lithium Akkus über Leistungsabfall an Steigungen zu berichten?
Bei meinen drei Jahre alten Bleiakkus war das schon so extrem, dass ich einige Steigungen nicht mehr geschafft habe die vor einem Jahr problemlos zu fahren waren.

cs hat gesagt…

Defekte Ladegeräte hatte ich noch nicht, aber dafür defekte Blei-Akkus. Wenn eine Zelle einen Plattenschluss hat, passiert das gleiche, da das Ladegerät nicht abschaltet. Die Spannung für den Ladeschluss wird nicht erreicht, was das Abschaltkriterium für die Ladegeräte ist. Eine Zeitschaltuhr ist da zumindest eine Option um weiteren Schaden zu vermeiden. Allerdings werden auch damit alle anderen Zellen überladen. Bei den Preisen für neue Gel-Akkus fiel es mir nicht sehr schwer auf LiFePo4 umzusteigen. Ein 24S LiFePO4-Akku hat eine ähnliche Charakteristik wie ein 72V Blei-Akku. Man könnte den sogar zur Not mit dem alten Ladegerät laden ohne Schaden zu machen. Außerdem ist er nicht so anfällig für thermisches Durchgehen wie NCM Zellen (Li-Ionen Akkus). Wichtig ist der Strom, welcher der Akku liefern kann. Der Akku muss 100A Dauerstrom liefern können (noch oben offen). Bei kleineren Akkupacks ist genau das der Flaschenhals. Der Controller saugt bergauf über 85A aus dem Akku, Wenn dann noch Licht, Heizung und Scheibenwischer laufen, ist man schon fast bei 100A.
Anbieter für fertige Akkupacks habe ich leider keine parat, da ich einen kompletten Eigenbau gemacht habe. Wichtig ist vor allem im Winter eine Akkuheizung, wenn draussen geladen werden muss, da unter 0 °C der Akku nicht geladen werden darf und zerstört wird. Entladen geht bis über -20°C.
Meine Erfahrungen bis jetzt sind eigentlich durchweg positiv. Die Spannung liegt unter Last meist im bereich zwischen 78 ... 76V, also etwas höher als bei der Blei-Batterie. Das Gewicht bei gleicher Kapazität beträgt nur 1/3 der Blei-Batterie. Das ist aber bei mir mit 78kg für eine 120Ah FiFePO4-Batterie auch nicht wirklich portabel. Bergauf bricht die Spannung meines Akkus (je nach Ladestand) etwa 2..3V ein. Kein vergleich zu Blei. Bei mir sind passive und aktive Balancer verbaut und die Zellen liegen spannungsmäßig immer noch nach wie vor sehr dicht beieinander. Das ist im allgemeinen ein recht gutes Zeichen, das die Zellen alle in etwa den gleichen Zustand haben. Die Reichweite hat sich erhöht, da aus dem neuen Akku problemlos 80% der Kapazität entnommen werden können, gleichzeitig ist das Gewicht deutlich runter gegangen. Mein Generator läuft seit dem LiFePO4-Umbau eigentlich nur noch ab und zu zur Probe, damit er nicht fest geht. Richtig gebraucht hab ich den mit dem neuen Akku noch nie.
Mein LiFePO4-Akku hat jetzt knapp 8000 echte km und erst 71 Ladezyklen auf der Uhr. Ein Kapazitätsabfall hat sich bisher noch nicht gezeigt. Läuft noch wie am ersten Tag.