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Lithium Ionen Einzelzellen mit PCB

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Geschrieben

Hallo, ich wollte einmal Fragen was gegen eine Einzelzellenlösung spricht? Bei den neuen Lion Akkus ist das doch auch der Fall? Ich habe da einen Anbieter der mir sollche Zellen mit !!integriertem!! PCB. Also einer kleinen elektronik die unter dem -Pol einer jeden Zelle versteckt ist. Diese Sorgt dafür das der Stromkreis, bei Überspannung (mehr al 4,2V) und bei unterspannung (etwa 2,8V), unterbrochen wird. Dann würde ich diese Zellen so wie die Hersteller Verschalte (siehe http://www.twike.com/de/angebot/akku/technik/technik.html) also s98p4. Gegen die Ladelogik der NimH Akkus ist ja auch bei Li ion Zellen nichts zu sagen nur der Ladeschluss müsste halt bei einer Festen Spannung erfolgen. Gedanken habe ich mir noch über ein Balancer gemacht. Allerdings haben den die TWIKE-Spezis auch nicht im einsatz oder?

 

Schreibt einfach mal was ihr davon haltet und/oder was ihr änder würdet. Das ist alles erst einmal nur eine überlegung.

 

P.S: Habe gerade bei http://batteryuniversity.com/partone-24-german.htm gelesen das man die einzelzellen nur bis 14,4V verschalten kann wegen der Elektronik?! Stimmt das? Wer hat Ehrfahrungen mit integrierten PCB´s (auch bekannt als PCM)?

 

mfg Moe

Geschrieben

Der Akku beim Twike ist soweit ich das verstanden habe auch nichts anderes als eine Einzelzellenlösung.

 

Wenn ich das bei meiner Besichtigung richtig erfasst habe besteht ein "Akkupack" aus folgender Verschaltung:

 

7S(4P14S) - soll heißen, das Pack besteht aus sieben kleineren Packs die in Serie geschaltet sind. Die Packs bestehen dann wieder aus einer Parallelschaltung von 4 Strängen mit jeweils 14 Batterien in Serie. Macht pro Pack dann insgesamt 392 Zellen. Der Vollausbau mit 5 Packs bringt es dann auf 1960 Zellen.

 

Fine setzt LiMn Zellen ein, besser bekannt als Konion von Sony (gibt auch andere Hersteller). Aus den angegebenen Amperestunden lässt sich folgern, dass eine Einzelzelle 1200 mAh haben sollte (24 Ah / 5 Packs / 4 Zellen Parallel).

 

Das besondere an den Konionzellen ist, dass diese nach einem einmaligen Ladungsausgleich (Balancing) äußerst geringe Drifterscheinungen besitzen und daher problemlos im Serie geschaltet werden können ohne einen Balancer.

 

Ich vermute, dass es sich um 18650 Zellen handelt, die 26650 sollten deutlich mehr Kapazität haben.

 

Möchte man jetzt einen eigenen Akku entwerfen (ich trage mich durchaus auch mit dem Gedanken), so stellt sich die Frage ob man bei der LiMn Zelle bleibt oder ob man sich anderen zuwendet.

 

Sony Konion Zellen mit 1600mAh gibt ab für 5,5€ pro Stück (keine enorme Recherche betrieben, ohne jeglichen Mengenrabatt). Mit denen würde man also bei 32 Amperestunden landen, bei einem Preis von 10780 Euro für die Zellen + noch was fürs Konfektionieren.

Man kriegt vermutlich auch noch Schwierigkeiten, weil man eine sehr große Menge an Zellen bestellen möchte und das Ganze dann unter die Bestimmungen von Gefahrguttransporten fällt (mit den ganzen Regularien kenne ich mich leider nicht aus, erwartungsgemäß kommen da noch einige mehr dazu - Sicherheit des Packs etc.)

 

Wenn man auf eine andere Chemie umsteigen will sollte man sich Gedanken über das Balancing machen, bisher habe ich bei keiner anderen gelesen, dass sie so gering Driften, dass man ohne Balancing auskommt.

 

Wie sieht das bei den Dreifels LiFePo Akkus aus?

 

Wenn man sich einfach auf die Schutzschaltung verlassen will die bei manchen Einzelzellen eingebaut ist, so ist das mit gewissen Problemen/Nachteilen verbunden. Zum einen verfügt jede Zelle dann über einen erhöhten Innenwiderstand durch die Schutzelektronik, was die tatsächlich nutzbare Leistung dann reduziert. Zum anderen gibt es Schutzelektroniken, die beim Unterschreiten der Minimalspannung zwar korrekt abschalten, allerdings das Laden des Akkus ebenfalls verhindern. Die Zelle kann dann quasi entsorgt werden (oder man hebelt die Schutzschaltung aus).

 

Die Schutzschaltung dürfte keine Probleme bei einer Serienschaltung von mehr als 14,4V haben, da die Schutzschaltung nur den Plus und Minuspol der Einzelzelle kennt (also 3,7V) und nicht den Bezug von Einzelzelle Pluspol zu Gesamtpack Minuspol hat (3,7V - 352,8V).

 

Um eine möglichst effektive Nutzung der Einzelzellen und somit des gesamten Akkus zu erreichen sollte wohl eine Balancing-Schaltung vorgesehen werden, die in jeder Betriebsphase ein Balancing vornimmt, also beim Laden, beim Entladen (fahren) und beim Stehen (dort natürlich eher selten). Für das Balancing muss man also an jede einzelne Zelle rankommen um die Spannung zu messen, der aktuelle Belastungszustand sollte möglicherweise auch bekannt sein. Das ist also nicht ganz einfach.

 

So ich belasse es erstmal dabei,

Bernhard

Geschrieben
  • Autor

32 Ah? Was will man mit so einer kapazität?:wink: Also mir Persönlich würden 10Ah völlig reichen ;) Das wären 784 Zellen und bei einem Preis von 2€ die Zelle (ob da die Quali noch stimmt?:bang:) sind das 1568€. Meine Zellen haben angeblich 2600mAh bin gerade dabei sie Intensiv zu Testen. Die besagten Zellen kommen denen http://www.meircell.co.il/files/LG%20ICR18650B2.pdf ziemlich nahe denk ich.

Also die Entladeschlussspannung von 2,5 Volt halten die PCB´s schon mal perfekt ein. Mal schauen ob das bei der Ladeschlussspannung auch so gut Funktioniert. Auf einen Balancer würde ich am liebsten verzichten :roll:

 

mfg

Geschrieben

Hallo Moe,

 

ohne mich jetzt weit ins Datenblatt gelesen zu haben um zu sehen wie das mit der Unterspannungsabschaltung geht (dann geht auch in keine andere Zelle mehr was rein/raus bei Reihenschaltung von knapp 100 Zellen).

Aber die Strombelastung der Zellen ist wohl mit 0,2 C Standard/Dauerentladung deutlich zu gering.

Die max. 3,7A bekommst Du im TWIKE bei 4p dauernd beim Anfahren und das kostet dann Lebensdauer der Zellen.

 

Gruß Martin

Geschrieben
  • Autor

Die Unterspannungsabschaltung ist ja auch nur eine Sicherheit. Aber das mit der 0,2C Stimmt natürlich. Bei 4p sind das gerade mal 2,08A. :-?

 

mfg

Geschrieben

Bei 2€ pro Zelle (Ultrafire?) frage ich mich allerdings auch, ob die Qualität, besonders die Langzeitstabilität vorhanden ist (wie viele Zyklen bis 80% C).

 

Ich weiß nicht wie das bei dir ist, aber wenn ich anfangen muss alle 6 Monate meine Packs nach kaputten Zellen zu durchsuchen, hätte ich glaube keinen Spaß mehr dran. Daher würde ich da schon eher in Markenzellen von Sony/Panasonic oder ähnliche investieren.

 

Das Problem mit der Unterspannungsabschaltung wird vermutlich besser wenn man eine Verschaltung wie beim Twike aktuell nimmt, wenn dann eine Zelle in einem Unterpack ausfällt werden die anderen 3 Parallelstränge stärker belastet, aber die Versorgung bricht nicht komplett zusammen. Das Problem ist halt immer, dass die schwächste Zelle entscheidend ist und daher eine möglichst geringe Streuung vorhanden sein sollte - was ich bei so günstigen Zellen auch bezweifle.

Geschrieben

Hallo Bernhard,

 

32 AH ?? Wo sollen die bei einer Verschaltung 7S(4P14S) mit 1600mAH-Zellen her kommen? Ich sehe 4 P-Stränge a 1,6 AH = 6,4 AH.

Es ist auch garnicht so einfach die hohen Kapazitäten im Twike unter zu bringen.

Da hat sich Fine schon richtig Gedanken gemacht.

Wie auch immer, entweder man hat garantiert driftfreie Zellen (wie lange gilt die Garantie??) oder man benötigt Zugriff auf jede einzelne Zelle. Um die Zellen nicht von Hand angleichen zu müssen, empfiehlt sich ein Batteriemanagementsystem. (Siehe auch Beitrag in "LiFePO4 Lithiumakku selbst gebaut") Mein Favorit derzeit ist http://elithion.com/lithiumate_lite.php.

 

Gruß, Hendrik

Geschrieben

7S(4P14S) ist ja nur ein Pack, davon werden 5 parallel geschaltet, also 32 Ah. Mit den Panasonic 3100mAh Zellen könnte man auf 62Ah kommen, da braucht man dann aber ein BMS.

 

Das ganze dürfte vom Platz her auch kein Problem darstellen, wenn man Zellen verwendet wie im Twike derzeit schon eingebaut sind. Wenn man natürlich ein BMS verbaut, dann braucht man natürlich mehr Platz - glaube nicht, dass man das zwischen die Zellen gequetscht kriegt.

Geschrieben

Hallo

Ich möchte auch mal anfragen ,ob es möglich ist auf 14x 28 Volt zu gehen ????

Geht das ???

Auch mit dem Batteriecontroller??

Normalerweise sind es ja 56 Volt je Einzelpack.

Es wären die gleichen Zellen wie bei Fine verbaut( 18650Zellen).

Ich hätte halt diverse Packs mit 28 Volt mit 14 Zellen und 2,6 Ah ,wollte sie eigentlich nicht auf 56 Volt zusammenschalten.

Weil sie obenauf eine Art Ladeelektronik haben.

Werde morgen mal ein paar Bilder machen.

 

Gruß

 

Martin

Geschrieben
  • Autor

Mit ladeelektronik meinst du sicher den PCB. Wie schon gesagt ist dem die Gesamtspannung wurst. Aber die Qualität der Zellen ist ein Problem. Welche hast du denn?

 

mfg

Geschrieben
  • Autor

Hier mal ein Bild des PCB 's (Protection Circuit Module)

Geschrieben

Hallo

 

Hier die verspochenen Bilder .

Twike Moe es sind Samsung INR 18650 13 Q Zellen,diese sind wirklich gut .

Ich benutze sie auch in meine Selbstbau MTB Pedelec.

 

Aber wie kann ich denn die mit 28 V x 14 Packs betreiben.

 

Gruß

Martin

 

Geschrieben
  • Autor

Also über METCO finde ich nichts. Was sind das genau für controller und was machen sie? Wie werden sie besschalten? Was kostet sie mit Zellen?

 

mfg

Geschrieben

Hallo Twike Moe

 

Die Elektronik ist für die Ladeüberwachung zuständig,sind auch 4 Leds für die Ladezustandsanzeige vorhanden.

Mir ging es eigentlich nur drumm, ob ich die Zusammenschalte also 56 Volt.( 7 Packs a 2 Stück a 56 Volt 5,2 Ah)

Oder ob ich sie mit den Orginal 28 Volt betreiben kann.(14 Stück a 2 Stück a 28 Volt 5,2 Ah)

Mir gings halt drumm, ob ich die Ladeelektronik nicht zerstöre.

 

Gruß

Martin

Geschrieben

Ob das jetzt 7 Packs (aus 2 Unterpacks) mit je 56V oder 14 Packs aus 28V Packs sind sollte keinen Unterschied machen. Ich weiß aber nicht, wie das mit den Steckverbindern aussieht, vermutlich sind nur 7 Anschlüsse für die Reihenschaltung vorhanden?

 

Bei der Ladeelektronik muss darauf geachtet werden, dass bei der Reihenschaltung nie der Spannungsbezug zu einem anderen Punkt als dem Pluspol des nächsten Packs hergestellt wird, so dass die größte Spannung immer nur die 28V des überwachten Packs sind. Normalerweise sollte das gegeben sein, weil das Akkupack ja als einzelne Einheit funktioniert, beim Montieren muss man entsprechend darauf achten, dass nicht über ein leitendes Gehäuseteil irgendwelche Potenziale miteinander verbunden werden, sonst hat man am Ende einen Kurzschluss oder die Ladeelektronik sieht auf einmal 56V an einem Ende und brennt dann durch.

 

Das sind jetzt auch nur Angaben ohne Gewähr und nur nach bestem Wissen - ich habe noch etwas defizite beim Vorstellen was alles abläuft wenn eine Ladespannung angeschlossen ist, ein Pack aber vollgeladen ist und daher den Ladestrom abschaltet.:oops:

 

Hat jemand eigentlich schonmal die Maße eines Unterpacks ausgemessen oder die Packung gesehen (sind die Reihen versetzt (dichter beieinander) oder so, dass es ein Quadrat ergibt?)? Wobei die Maße des Batteriefachs sollte ja auch schon Auskunft geben was man reinpacken kann.

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