Erfahrung mit defektem Akku/BMS -> Akkuselbstbau

[EchoCharly]

Hallo in die Runde!
Als zukünftiges Projekt plane ich einen Akku-Selbstbau für mein Brompton mit SAW-20 Motor. Aktuell nutze ich einen 10Ah 10s3p Akku. Der reicht mir für so ca. 50km. Ich möchte die Reichweite erhöhen und habe 10s5p im Sinn. Mir ist schon klar, dass sich ein (einmaliger) Selbstbau kaum lohnt, wenn man nötiges Werkzeug, Material sowie Arbeitszeit nimmt und das mit Akku-Angeboten im Netz vergleicht. Aber... ich bin technisch interessiert, "bastle" gern und als Ing. NT elektrisch nicht völlig ungebildet. (Den nötigen Arduino-Spotwelder habe ich schonmal zusammengebaut.)
Anlass für Selbstbau war folgendes "Erlebnis":
Damit meine Frau und ich (damals noch mechanisch) besser zusammen radeln können, haben wir für sie ein Pedelec gekauft. Das erste, sozusagen der Erfahrungsträger war ein einfaches, billiges Faltrad Typ "Geoby Kobold". Am Anfang fuhr sie damit knapp 40km. Nach ca. 1 Jahr und 1000km wurde die Reichweite immer geringer und als es nur noch 10-15km waren, war Aktion angesagt. Der Versuch einen passenden Ersatzakku zu beschaffen blieb erfolglos. Typ nicht lieferbar und zudem teuer.
Also habe ich beschlossen, das Ding zu zerlegen. Beim Akku handelt es sich um einen 10s3p mit Sony US18650V3 Zellen, also 36V 7Ah 252Wh. Das Pack beinhaltet ein BMS mit Schlüsselschalter und Temperatursensor. Ich habe dann mit dem beiliegenden China-Lader (1.5A) geladen und über Halogenlampen (2.5A) entladen und dabei immer wieder die Packspannungen (3p) gemessen. Irgendwie war der Akku de-balanciert. Gegen Ende eines Ladevorgangs (der China-Lader war noch mit 0.45A zugange...) hatte die höchste Zelle 4.241V und die niedrigste 4.112V. Am Ende d.h. bei 0A Strom hatte der Gesamt-Akku 42.43V und die Zellen 4.220Vmax und 4.092Vmin. Als Leerlaufspannung messe ich beim Lader 42.45 Volt.
FAZIT: Der Lader fliegt raus.
Ich habe jetzt einen lüfterlosen 1.5A EBS-Lader der sauber bei 41.55V abregelt.
Da mir das manuelle Balancieren auf Dauer auch zu mühsam war und ich den Akku nicht ständig zerlegen wollte, habe ich die 3p Packspannungen über einen unten am Akku (wg. Regen) befindlichen Stecker (siehe Foto) herausgeführt. Und weil mein Pichler-Modellbaulader nur max. 7s LiPo kann, hat der Stecker 2 Gruppen a 5 Zellen. Zusätzlich zu den 5 Zell-Abgriffen =6 Pins gib's noch 2x2 Pins für den Ladestrom, zusammen also 10 Pins je Gruppe. Der Stecker dann also 20 Pins.

Ich lade jetzt entweder ganz normal mit dem EBS-Lader oder falls nötig die beiden Gruppen einzeln mit dem Modellbau-Lader. Der Akku ist jetzt wieder "in Balance" und 35km sind auch wieder möglich.

(meine) SCHLUSSFOLGERUNG:
- nicht jeder Lader taugt was (42.45 Volt !?)
- nicht jedes BMS taugt was
- das BMS sollte hohe Ausgleichsströme ermöglichen
- wenn ein BMS wegen zu hoher Spannung eines Packs abschaltet, kann es gut sein, dass andere Zellen nicht ganz geladen sind und das BMS dann beim Entladen wegen Unterspannung eines Packs früh abschaltet
- Akkus sind oft nicht defekt sondern einfach nur de-balanced
- um zu wissen,wie es um den Akku steht, sollten die Packspannungen aussen abgreifbar sein

... und daraus folgt eben: Akku selber bauen!

PS: Grosses Lob und vielen Dank an dieses Forum. Stundenlanges Mitlesen hier hat mir schon erheblich weitergeholfen und wird mir auch weiter helfen. Danke!
-Ernst

 

[Üps]

V3 muss man nicht balancieren, wenn sie neu und ok sind und nicht aus irgendwelchen Gebrauchtbeständen unterschiedlicher Ladung oder unterschiedlichen Zustands.
Es ist auch nicht die Aufgabe des Pedelec-Laders, zu balancieren.
Schon gar nicht, wenn ein Standard-BMS schon vorhanden ist.
Bitte nicht einen Modellbaulader balancieren lassen, wenn man 1. schon Zellen hat, die eigentlich gar keine Balancierung benötigen dürfen und 2. ein BMS mit Balancer hat.

(meine) SCHLUSSFOLGERUNG:
- nicht jeder Lader taugt was (42.45 Volt !?)

Dann stell es halt richtig ein. Häufiger ist es allerdings, dass die Messung nicht stimmt, als dass der Lader nicht stimmt.

- das BMS sollte hohe Ausgleichsströme ermöglichen

Für Sony V3 absoluter Unsinn. Für andere moderne Zellen auch.

- wenn ein BMS wegen zu hoher Spannung eines Packs abschaltet,

Dann balanciert es diese Bank trotzdem weiter, bis es wieder einschaltet.

 

[Ewi2435]

V3 muss man nicht balancieren, wenn sie neu und ok sind und nicht aus irgendwelchen Gebrauchtbeständen unterschiedlicher Ladung oder unterschiedlichen Zustands.
Es ist auch nicht die Aufgabe des Pedelec-Laders, zu balancieren.
Schon gar nicht, wenn ein Standard-BMS schon vorhanden ist.
Bitte nicht einen Modellbaulader balancieren lassen, wenn man 1. schon Zellen hat, die eigentlich gar keine Balancierung benötigen dürfen und 2. ein BMS mit Balancer hat.



Dann stell es halt richtig ein. Häufiger ist es allerdings, dass die Messung nicht stimmt, als dass der Lader nicht stimmt.



Für Sony V3 absoluter Unsinn. Für andere moderne Zellen auch.


Dann balanciert es diese Bank trotzdem weiter, bis es wieder einschaltet.

Immer dieser mythos. Die V3 moegen relativ unsensibel sein was debalancierung angeht aber wie man offensichtlich sieht sind auch diese zellen nicht perfekt.

Hohe balancerstroeme sind natuerlich trotzdem unnoetig.

 

[EchoCharly]

Hmmm,
Den Lader kann ich nicht einstellen, der ist verschweisst und nicht zu öffnen.

Das Rad und damit der Akku waren neu. Wenn Konions so unempfindlich sind, warum war er nach einem knappen Jahr debalanciert?

Ich erkläre mir das so: Da der Lader zuviel Spannung liefert, bleibt der Ladestrom in der CV Phase also am Ende relativ hoch. Die meisten einfachen BMS können nur geringe Ausgleichsströme. So 30-40 mA(?) Wenn dann in einem anderen 3p-Pack die Spannung zu hoch wird, unterbricht das BMS (Überspannungsfunktion) und die anderen Zellen werden nicht voll. Der Akku bleibt also de-balanciert.

Fakt ist, seitdem ich die Zellspannung neu balanciert habe, und der Ladestrom bei 41.55V (mit dem neuen EBS-Lader) gegen 0 mA geht, ist mit dem Akku scheinbar alles wieder Ok. Jedenfalls seit den letzten 5 Ladezyklen.
Macht meine Annahme Sinn?

 

[onemintyulep]

Das Pack beinhaltet ein BMS mit Schlüsselschalter und Temperatursensor.

Das BMS ist ein möglicher Grund für die debalancierten Zellen...
Wenn du den Akku selber baust brauchst du trotzdem ein BMS. Dass das balanciert ist aber eher ein Kollateralschaden.
Hattest du das BMS drin gelassen, als dir "das manuelle balancieren zu mühsam war", was ja impliziert dass das nicht von Dauer war ?
Es ist eigentlich so dass auch alte Zellen zwar abbauen, aber nicht aus der Balance kommen sollten. Natürlich nur wenn sie voll sind.
Das das BMS wesentlich früher abschaltet wenn die Zellen schon im vollen Zustand unterschiedliche Spannungen haben, ist richtig. dann sollte es im entladenen Zustand nämlich deutliche Unterschiede geben. Dafür ist das BMS ja da.
Das das BMS besonders im Zusammenspiel mit einer überhöhten Ladespannung die Zellen debalanciert ist ebenfalls möglich

 

[Üps]

Dass Zellen durch ein schlechtes oder defektes BMS debalanciert werden, ist leider in der Vergangenheit nicht selten gewesen und somit eine mögliche, vielleicht sogar wahrscheinliche Ursache.
Beispielsweise gab oder gibt es noch BMS, die nur aus 1 oder 2 Zellenbänken ihren Betriebsstrom entnehmen.
Andere denkbare Ursache: Sehr unterschiedliche Erwärmung der Zellen.

Meine 5 1/2 Jahre alten (genauer: 3/2013 von einem anderen Forenmitglied gekauften) Sony V3 (immer noch ohne BMS) habe ich noch niemals balanciert, oder in der Winterpause nachgeladen. Die funktionieren noch wie am ersten Tag, obwohl sie 24/7 voll geladen am Rad hängen.

Edit: Um das aber nochmal zu betonen: Das war vor 5 1/2 Jahren. Damals galten BMS als teuer und teilweise unzuverlässig und die V3 galten als eigensicher.
Heute würde ich ein BMS verbauen.

 

[Tommmi]

Das Sony Konion nicht balanciert werden dürfen höre ich zum ersten Mal.
Deine Idee mit dem nach außen führenden Stecker hat fast jedes meiner Akkupacks (auch die mit bms).
Ich habe aber 15pol Com Stecker genommen da ich die meisten Packs mit 14S bestückt habe. Den Strom nehme ich aus dem Ausgang und balanciere mit 14S Ladegerät. Einen Ultra Duo gibt es um 100€, also wäre der auch super für 10S.
Es spielt keine Rolle ob parallel noch ein Bms an den Balancer Kabeln dran ist, denn Dieses ist in dem Moment arbeitslos. Der Laderegler drosselt ja die Ladeleistung wenn eine Bank sich der 4,2V nähert.
Ich finde diese Lösung recht gut, lade fast ausschließlich normal und wenn ich mal Lust habe über Balancer. Da der Lader dann auch jede Bank anzeigt hat man immer alles im Blick.
Einen 14S Akku betreibe ich ohne Balancer, dieses lade ich normal bis 4,1V pro Bank und jedes 4te bis 5te Mal auf 4,2V mit Balancer.

 

[Allwetterbiker]

@Tommmi Das nenne ich mal soliden Akkubau! Wow. Was ist denn das für ein Gehäuse? Die Buchse kommt aus dem PC-Bereich, oder? Coole Idee. Ähnlich wie BionX mit dem Sub-D-Stecker.
Was wiegt er denn? Wie befestigst du ihn?

 

[Üps]

Das Sony Konion nicht balanciert werden dürfen höre ich zum ersten Mal.

In welchem Beitrag steht das?

 

[flachlandbiker]

@Tommmi

Es hat ja niemand gesagt, dass die V3 nicht balanciert werden "dürfen". Nur ist es bei meinen V3 (4 Jahre) und VTC4 (2 Jahre) nicht notwendig. Ich denke, bei anderen modernen, intakten Zellen in der Regel auch nicht.
Meine Zellen haben noch nie einen Balancer gesehen (obwohl ich einen Modellbau-Lader habe). Die Spannungen waren beim Kauf bis auf 2 mV bei allen Zellen gleich. Heute ist die maximale Abweichung 5 mV. Die meisten Balancer dürften ungenauer sein.....
Ob ein BMS eine Balancer-Funktion hat, ist (für mich) völlig egal. Entscheidend ist, dass die Sicherheitsfunktionen richtig arbeiten und das BMS nicht die Fehl-Balance verursacht. Ob die Balance noch stimmt, kann man in größeren Abständen mit einem guten Multimeter konrollieren. Wenn nein, eine abweichende Zellenbank manuell nachladen. Wenn sie dann schnell wieder abweichen, wars das wohl....

 

[Tommmi]

@Tommmi Das nenne ich mal soliden Akkubau! Wow. Was ist denn das für ein Gehäuse? Die Buchse kommt aus dem PC-Bereich, oder? Coole Idee. Ähnlich wie BionX mit dem Sub-D-Stecker.
Was wiegt er denn? Wie befestigst du ihn?

Ist 14S/8P mit Sanyos Gewicht 5,9kg dafür Saft der nicht ausgehen will
Befestigt mit Schiebeschiene (Topeak, modifiziert) oder Halter der Akku umschließt.

 

[flachlandbiker]

Respekt, saubere Arbeit! Sieht bei mir nicht so aus. Mir reichts in der Regel, wenn es funktioniert....

 

[christiank]

Damals galten BMS als teuer und teilweise unzuverlässig

Das sind sie noch heute, nur misst keiner nach.
Ich bin schockiert was manche Einzelexemplare aus der Oberliga der BMS (GBK) für Murks fabrizieren.

Das Balancing im BMS schalte ich mittlerweile komplett ab, da passiert nur Unfug.
Wiederum: Niemand misst das wirklich nach oder hat zufällig ein ordentliches Expemplar ergattert.

BMS für Notabschaltung im Über/UnterladungsFall ist OK, das wars aber dann.

 

[Tommmi]

Respekt, saubere Arbeit! Sieht bei mir nicht so aus. Mir reichts in der Regel, wenn es funktioniert....

Das ist mein Problem, am Rad gefällt es mir nicht so. 200km bei 20er Schnitt (schon mal gemacht), 60km mit 40er Schnitt. Daran habe ich mich zu sehr gewöhnt, nun habe ich Probleme mit den schicken 13S/5P Rahmengehäusen. Keine auf demMarkt befindliche Zelle entspricht meinen Erwartungen, ziehe ich doch immer wieder vergleiche zu den Akkupacks.
Beim 40er Schnitt muß ich 3 Tachos addieren, ca 35000km abgespult.

 

[EchoCharly]

Ich bin auch der Meinung, dass die Anschlüsse der Packs nach draussen geführt sein sollten. Nur so kann man den "Gesundheitszustand" eines Akkus wirklich beurteilen, sprich messen. Mir würde auch ein BMS nur mit Über- / Unterspannungsüberwachung ohne Balancerfunktion reichen. Aber die _mit_ Balancer kosten halt nur wenige ct mehr.
Als Alternative evtl. ein BMS, dem man beim Balancen zusehen kann, sprich mit LEDs die anzeigen wenn der Balancer arbeitet. So könnte man auch einzelne schwache Packs identifizieren und hätte etwas Verkabelung (für den EinzelüberwachungsStecker) eingespart. BalancerBuchse am Akku aussen ist aber immer flexibler....
Über D-Sub Stecker habe ich auch nachgedacht. Aber da lassen sich die Einzelspannungen nicht so einfach messen wie bei der Buchsenleiste. Habe mir ein einfaches Kabel gebastelt (Foto). Damit geht das dann einfach. Wenn die Siftleisten vergoldet sind, können die übrigens bis 3A max. Deshalb habe ich noch mal 2x2 Stifte für den Ladestrom an der Buchse vorgesehen. 6A reichen werden mir immer leicht reichen. Ich lade eher schonend über Nacht mit 1.5A. Noch fahre ich kein Fully ...
 Kennt jemand ein hochwertiges BMS in der 15A Klasse? Eventuell mit einstellbarer Abschaltspannung? Ich würde dann etwa bei 2.8-3v abschalten. Denn wenn ich die einschlägigen Entladekurven sehe, kommt unter 3V nicht mehr viel an Kapazität.

 

[Tommmi]

Am Stecker brauche ich nicht messen, zeigt mir der Lader ja alles auf dem Display.
BMS brauchst nicht programmierbar, es reicht wenn der Kontroller bei 3V pro Zelle beendet. Meinen kann ich zumindest die Abschaltspannung eingeben.