Mein erstes DIY Akku-Projekt

[raumi20]

Hallo liebe Forengemeinde,

ich möchte euch hier mein erstes Projekt zum Thema DIY Akku vorstellen und euch gleichzeitig um Tipps und Tricks zum Thema bitten.
Geplant ist ein 10s6p für mein Haibike SDURO (Yamaha PW-X).
Mithilfe meines 3D-Drucker möchte ich so viel wie möglich selber herstellen. Vermutlich werde ich als Material ASA benutzen, muss ich noch testen.

Bereits vorhanden:
- 60x Samsung INR18650-35E (von nkon)
- 10S 30A SmartBMS ( US $37.5 |8S oder 10S li ionen smart BMS mit uart oder Rs485 kommunikation für 36V e bike batterie PCB mit 20A 30A 40A oder 60A konstante strom|Batteriezubehörteile| - AliExpress )
- Arduino Spot Welder + Lipo
- ISDT Lader für 18650 Zellen
- Yamaha Accu Dongle (Danke an gamerpaddy)


Der erste Entwurf für das Gehäuse nimmt langsam Form an, ist aber bei weitem noch nicht fertig:

Wenn die Anordnung der Zellen feststeht, werde ich die Waben bereits im CAD mit "Kanälen" versehen, so das die Nickelstreifen nur richtig verlegt, und beim schweißen nicht verrutschen können.Evtl. hat jemand Vorschläge, wie man die Zellen und Verbindungen am besten anordnen könnte/sollte?
Bei der Auswahl des Nickelbands bin ich noch unsicher, dachte da an 0.2x8mm (reines Nickelband). Wenn ich pro 6er-Pack min. 3 Streifen auf das nächste bekomme sollte das reichen, was meint Ihr?

Hier mal ein erstes Gekrizzel, wie ich die Zellen bisher angeordnet hätte (serielle Verbindungen fehlen noch):

Gerade versuche ich den Sockel mit Kontakten für den Akku zu erstellen. Den kompletten Stecker aber selber zu bauen ist etwas schwierig.
Leider habe ich noch keinen fertigen Stecker gefunden, falls da jemand was weiß, immer her damit.


Da es mein erstes Projekt in diese Richtung ist, hoffe ich auf viele Tipps von euch.
Ich werde den Projektverlauf hier immer wieder aktualisieren. Aufgrund der Lieferzeiten aus China kann das aber von Step zu Step mal etwas dauern

 

[Christian9090]

Hallo raumi20,

ich finde deine Idee und dein Projekt super. Ich habe so etwas ähnliches vor, aber bisher noch keine Cad Zeichnungen oder ähnliches erstellt. Bei der Batterieanordnung werden dir hier sicherlich einige Experten helfen, es sieht aber schon sehr gut aus.

Was denkst du, wie hoch die Druckkosten mit dem eigenen 3d Drucker sein werden bzw wie viel Material benötigt wird?
Viele Grüße

 

[raumi20]

Ich habe das Gehäuse noch nicht fertig und von daher noch keine Idee mit welchen Parametern ich das drucken werde.
Eine 1kg Rolle hochwertiges ASA kostet etwa 40€. Vermutlich werde ich incl. Testdrucke bei weitem kein kg brauchen.
Nach dem ersten Prototyp kann ich da sicher schon mehr dazu sagen

 

[Christian9090]

Ich habe das Gehäuse noch nicht fertig und von daher noch keine Idee mit welchen Parametern ich das drucken werde.
Eine 1kg Rolle hochwertiges ASA kostet etwa 40€. Vermutlich werde ich incl. Prototypen kein kg brauchen.
Nach dem ersten Prototyp kann ich da sicher schon mehr dazu sagen

und ich nehme an, dass der Akku in die original Akku Halterung vom Haibike passen soll, oder?

 

[Singing-Bard]

@raumi20 cooles Projekt, bin gespannt auf die Bilder und die Erfahrungen.

Aus Interesse: Mit welchem Budget rechnest Du all-in? (Alle Kosten ohne Zeit)

 

[raumi20]

@Christian9090 Genau so ist es. Der Anschluss am Bike macht mir aber aktuell noch Probleme. Habe noch keine passenden Stecker gefunden.

Ziel war max. 300€, bisher gebraucht:

- 180€ für die Zellen
- 40€ fürs BMS
- 10€ Nickelband
- 50€ für Kleinteile (Stecker, Kabel, Schalter, ...)

"Werkzeug" wie Spotwelder usw. rechne ich da mal nicht dazu, das braucht man ja immer wieder mal

 

[Maik4711]

Hm, die Halterungen für die Zellen finde ich optisch erst mal etwas dünn, zumal das 3d-gedruckte Material ja idR weniger Festigkeit als gegossenes ABS hat. Wenn da eine Zettel ausbricht und gegen eines andere donnert (ohne Abschirmung der seriellen Zellen gegeneinander) könnte das "spannend" werden. Ist das robust genug für ein MTB inkl. Sprünge und Schlaglöcher?

 

[Christian9090]

Ich würde dir als Halterung für die Zellen auch eher die standard Spacer empfehlen, da kosten 100 stück auch nur 8 Euro . Einfach bei ebay mal "18650 spacer" eingeben

 

[raumi20]

Hab als Wandstärke für die Waben erstmal 1mm genommen. In wie weit das reicht, wird sich beim ersten Prototyp zeigen. Vermutlich werde ich da noch nachlegen müssen, da hast du recht.
Da ich die Nickelbänder in die Wabenform einlassen möchte, klappt das mit den fertigen Spacern leider nicht.
Ich erhoffe mir dadurch etwas mehr Schutz beim schweißen und falls sich eines der Bänder im Alltag mal lösen sollte.

 

[Janne]

Kannst ja auch noch Stege an die Wandung von dem Zylindermantel machen, bzw die Dreiecke zwischen den Kreisen auch noch mit tangentialen Stegen verstärken.

Bei meinem gedrucktem Schiebestück am Eigenbau-Mill haben die Diagonalen auch gute Festigkeit gebracht...
Grüße und viel Geduld beim Drucken.
Btw: was kann dein Drucker für Dimensionen?

 

[raumi20]

Ja das bau ich doch gleich ma rein

 

[Ewi2435]

Hinweise.

1mm staerke der halter reicht, habe ich schon so gemacht.

Stecker XT60 nutzen.

Nickel, kauf 10x0,1mm
0,2mm zu schweißen ist eine qual wenns ueberhaupt haelt ohne das man den spotwelder aufdrehen muss.
Wenn du jeder Zelle einen seriellverbinder gibst oder notfalls doppelt aufschweißt, passt das locker,

 

[bul]

Hi, ist die Anordnung fix, also wegen dem MTB Rahmen oder den 3D-Druckerfähigkeiten oder so?
Ansonsten bin ich ja ein Freund vom Einfachen, aber das ist eigentlich nur Geschmachssache.
Man kann sich aber auch ein bischen "Fummelarbeit" sparen indem man so viele Blöcke wie möglich als gerade Linie baut, weil man dann weniger Nickelbandstückchen verschweißen muss. Bei jedem "Abbiegen" hast du ja wieder ein neues Stückchen und in der Regel die doppelte Anzahl an Schweißpunkten auf dem Akku.
Im beiliegenden Bild habe ich eine Zelle verschoben und die Knicke mal etwas reduziert, aber wie gesagt, Geschmackssache; das Gehäuse sowie das Fahrrad muss es ja auch platzmäßig hergeben....

LG
B

 

[raumi20]

Für jede Zelle bekomme ich leider keine serielle Verbindung hin.
Nach meiner Anordnung wären es immer 3 pro 6er-Pack gewesen. Wobei das mit dem doppelt aufschweißen eine gute Idee ist, da hab ich wohl zu kompliziert gedacht. Werde mal noch 10x1mm Band ordern. XT60 Stecker liegen schon parat

Zu meinem Verständnis, wenn ich wegen der Anordnung nur 2 serielle Verbindungen zu einem Pack legen kann, aber 4 bräuchte, könnte ich einfach beide Bahnen doppelt schweißen was dann aufs selbe rauskommt?
Ich würde die seriellen Verbindungen gerne für 20A auslegen, wie viele denkt ihr sollte ich da in 10x1 Nickel legen?

Im Bike ist noch etwas Platz, kann also das Gehäuse noch in so ziemlich alle Richtungen ändern.
Deine Anordnung schaut super aus, auf dem ersten Blick würde ich sagen das passt.
Wäre wesentlich einfacher zu verlegen als meine Lösung.

Es scheint fast so, als werden mir die Kontakte zwischen Akku/Bike noch große Probleme machen.
Anscheinend gibt es keine fertig zu kaufende Kontakte die zu den Stiften passen. Werde wohl eine Buchse mit Steck-Kontaktfedern selber entwerfen müssen.

 

[bul]

Wobei das mit dem doppelt aufschweißen eine gute Idee ist,

Naja, ich meinte, dass wenn du 2 Nickelstreifen übereinanderlegst das Verschweißen eventuell nicht funktioniert, weil die dann zu dick sind und die Wärme weggeleitet wird, daher müsstest du dann alle Nickestreifen auf der Zelle enden lassen ohne, dass sie sich berühren und diese dann jeweils verschweissen, aber da weiß ich gerade nicht bescheid wie das mit der Dicke ist.

Zu meinem Verständnis, wenn ich wegen der Anordnung nur 2 serielle Verbindungen zu einem Pack legen kann, aber 4 bräuchte, könnte ich einfach beide Bahnen doppelt schweißen was dann aufs selbe rauskommt?

Du meinst parallel oder? Jedenfalls eine gute Frage, wenn du die in doppelt übereinanderliegend verschweisst bekommst, dann theoretisch ja.

Ich würde die seriellen Verbindungen gerne für 20A auslegen, wie viele denkt ihr sollte ich da in 10x1 Nickel legen?

Du meinst auch hier die parallelen Nickel-Verbindungen oder? Seriell macht doch das BMS?!? Oder meinst du die Adern zum BMS?

Es scheint fast so, als werden mir die Kontakte zwischen Akku/Bike noch große Probleme machen.
Anscheinend gibt es keine fertig zu kaufende Kontakte die zu den Stiften passen. Werde wohl eine Buchse mit Steck-Kontaktfedern selber entwerfen müssen.

Wenn Geld keine Rolle spielt, könntest du ein Hailong Gehäuse von Ali-Express kaufen und dort alles ausbauen und wiederverwenden. Dann hättest du sogar ein Akkuschloss samt Schlüssel, die Elektronik für die Ladestandsanzeige sowie Ladebuchse dabei. Und ein Großteil der Spacer.

Grüße,
Bul

 

[Ewi2435]

20A bei 4x 10x0,1mm ist eng. Geht, aber nur bei nicht dauerlast.
Wobei 20A dauerlast ja eher selten vorkommt.

Doppelt aufschweißen ist kein Thema. Die zweite lage verschweist sich Nickel an Nickel. Nicht mehr an die Zelle. Es geht ja nur darum den seriell verbinder zu verbessern. Die kontaktierung akku an nickelstreifen ist nie das problem (hier vor dem Aufdoppeln gerne mal 6 Schweißpunkt setzen, sonst reichen 4.

 

[raumi20]

Na dann doppel ich einfach auf 0,2 auf und dann passt das. Bei den 20A ist sowieso Reserve eingerechnet.

Habe schon über so ein China-Gehäuse nachgedacht, aber aufgeben kommt nicht in Frage . Inzwischen habe ich eine Idee für den Sockel und gleich mal ein paar Kontakte bestellt. Wenns klappt folgen die Tage mal Bilder vom Prototyp.

 

[Ewi2435]

Ein paar Tipps noch für mehr Sicherheit

Balanceranschlüsse nicht direkt an den Akku löten sondern ein 5x0,,1mm Nickelstreifen von der Zelle wegführen und ans Ende löten (Bei Kurzschluss schmilzt der Nickelstreifen weg und nicht das Kabel)
Parallelverbinder ebenfalls mit 5x0,1mm verbinden. Da fließt im Normalfall kein Strom, daher reicht das locker. Im Fehlerfall das eine Zelle einen Kurzschluss macht brennt nur der Nickelstriefen weg.

Sind simple dinge die gut funktionieren.

Beim aufdoppeln wie gesagt erste Lage 6-Fach punktschweißen. Zweite lage reichen dann 4 Punkte.

 

[bjp]

3 serielle Verbinder 0,1x10 sind 3mm2, das dürfte für 20 A locker reichen und ist genauso viel pro Ampere wie die vorgeschlagenen 0,1x5 pro Zelle (parallele Verbindung).
Doppelte Schweißungen sollte man eher vermeiden.

 

[Ewi2435]

3 serielle Verbinder 0,1x10 sind 3mm2, das dürfte für 20 A locker reichen und ist genauso viel pro Ampere wie die vorgeschlagenen 0,1x5 pro Zelle (parallele Verbindung).
Doppelte Schweißungen sollte man eher vermeiden.

Nickel leitet deutlich schlechter als Kupfer. Ich weiß das Verhältnis gerade nicht aus dem Kopf aber es war ein Bruchteil. Das ist dann real in Richtung <1mm² Kuper = 3mm² Nickel. 20A erfordern aber eher 2,5mm² Kupfer und selbst da werden die Kabel ordentlich warm.

Wir haben hier natürlich selten Dauerströme und mehr Fläche bei den Nickelstreifen. Aber von der Auslegung sage ich -> 5A auf 10x0,1mm² maximal und dauerhaft eher 2-3A.

Ich hatte mal gemessen. Bei 10A Auf einem Nickelstreifen dauerhaft mit Freiluftaufhängung erreicht das Nickel nach einigen Minuten > 50°C, Bei 5A werden es ca. 30°C.
Raumtemperatur um 20°C

Das heißt gut verpackt im Sommer bei 35°C draußen wird das weitaus mehr.