Helmut baut einen LiFePo4 200 Ah Akku - keine Bauanleitung

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basste315
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Helmut baut einen LiFePo4 200 Ah Akku - keine Bauanleitung

Beitrag von basste315 »

Ich habe mich nach langer Beobachtung der LiFePo4 - Threads für den Selbstbau entschieden, obwohl ich ursprünglich einen Fertigakku kaufen wollte. Der gleiche Bericht ist auch im "großen" Forum ;-)

So schaut der Akku aus:

Bild

Beim Selbstbau hat man mehr Gestaltungsmöglichkeiten und besseren Zugriff auf das BMS zur Anpassung an den persönlichen Einsatzzweck. Und den Spaß, eine Herausforderung anzunehmen, hat man als Draufgabe.

Unbekannt war das Risiko, was denn in 2 Monaten geliefert wird, wofür man gutes Geld bezahlt hat. Aber alles war bestens, ein AliExpress – Disput war nicht notwendig. Notfalls hätte man die Teile 3 mal kaufen können zum Preis eines Fertigakkus. Denn Garantie aus China sehe ich realistisch.
Natürlich ist es eine Herausforderung, wenn man zwar nicht ganz ungeschickt, aber eben nicht vom Fach ist. Da gab es ermutigende Worte und Zusagen wie „Wir helfen Dir“ - von diversen Foris,

insbesondere hier Alf mit seiner "Bastelbude" viewtopic.php?p=101537#p101537
und Acki mit seinem blauen Würfel viewtopic.php?p=102040#p102040
Auch der Austausch mit Heiko http://holli-mobil.de/viewtopic.php?f=13&t=307, der gleichzeitig gebaut hat, war sehr hilfreich.
Vielen Dank allen die mit Motivation, Rat und Tat zur Seite standen!

„SO muss Forum“

Und Bedenkenträger haben sich natürlich auch gemeldet! :roll: „Das ist absolutes Grundwissen, wenn du das nicht weißt lass die Finger davon“. :roll:

Akkubestellung am 1.1.2021 - erhalten 3.3.2021

Bild


BMS-Bestellung Lieferung nach 3 Wochen, Reklamation des BT-Kabels wegen falschem Stecker innerhalb 2 Wochen
Gute Kommunikation

EDIT 4.4.2021 Achtung: Der Temperatursensor auf der Platine misst nicht! Siehe: viewtopic.php?p=105970#p105970

Bild

In diesem Sinne möchte ich niemanden verleiten, sich an was heranzuwagen, was durchaus mit Gefahren verbunden ist. Bei einem Kurzschluss geht gewaltig der Rauch auf. Ich habe „meine Kurzschlusserfahrung“ zum Glück nur mit niedriger Spannung mit dem Labornetzgerät gemacht, als sich die nicht ganz abgedeckten Krokodilklemmen berührten.


Kostenaufstellung

LiFePo4 Batterie 200 Ah von AliExpress Soonbuy 352,03
BMS von Aliexpress MineralsStore 70,77
Teflonplatten 33,00
Minuskabel 30 cm 2x 25mm2 29,40
Schrauben und Gewindestifte 8,15
Wago Klemmen, Schrumpfschlauch 9,15
Kupfer Glattblech 0,5 mm 13,04
2 Sicherungen 200 A + Halter 15,00
Siebdruckplatten, Schrauben 13,00
Gesamt € 543,54

Zusätzlich Labornetzgerät ca. € 54,--, 35 mm2 Kabel für WR ca. € 40,-- , Lötkolben, Krimpzange ….

Eingebaut habe ich den AKKU und den Wechselrichter in die kaum genutzte Sitzkiste im Innenraum über dem ehemaligen beheizten Batterieaussenstaufach mit EBL 101, dort habe ich zuerst frei gemacht, aber umdisponiert, da der Weg nach innen so leicht möglich war.

Bild

Die Bordkabel (Ladekabel mit 50 A abgesichert vom EBL zu den ehemaligen Batterien habe ich zwecks Schutz in einen Schlauch gesteckt und durch 20 mm Löcher in die Sitzkiste zum LiFePo4- Akku geführt, der WR ist neben dem AKKU mit 35 mm Kabeln verbunden, am Pluspol des Akkus sitzt eine 200 A Streifensicherung.
Zuletzt geändert von basste315 am 04.04.2021, 22:37, insgesamt 4-mal geändert.
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Re: Helmut baut einen LiFePo4 200 Ah Akku - keine Bauanleitung

Beitrag von basste315 »

:lol: Jetzt gehts los :lol:

Auspacken und jede Zelle messen, Ideal wäre es, wenn die Zellen ziemlich gleich wären, meine waren alle auf 3,29 V
Bild

Werkzeug isolieren, insbesondere Inbus- und 10er Schraubenschlüssel, mit denen man im Polbereich hantiert.
Gewindestifte einsetzen, nur moderat festsetzen damit der Alupol nicht ausreißt.

Bild
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Re: Helmut baut einen LiFePo4 200 Ah Akku - keine Bauanleitung

Beitrag von basste315 »

Top Level Balancing zahlt sich aus, man darf sich über ausgeglichene Zellen freuen, die wenig driften.

Alle Plus mit Plus und alle Minus mit Minus verbinden. Zwischen die Zellen muss man Isolierplatten stellen. EDIT: Isolierplatten sind erst später beim Serialzusammenbau notwendig

Der gesamte Block hat dann die Spannung einer Zelle und darf auch nur mit Zellspannung geladen werden.
Die Kapazität der Zellen addiert sich, also muss man 4 x 200Ah = 800 Ah laden, das würde mit einem 10 A Ladegerät 80 Stunden dauern. Die Zellen kommen aber halbvoll an, dann dauert es immer noch 2-3 Tage + 1 Ruhetag. :cry:

Empfehlung: Es zahlt sich aus, wenn man dem AKKU diese Zeit lässt um ausgeglichene Zellen zu erhalten. Man kann ja zwischendurch die Kiste bauen.

Labornetzgerät auf 3,65 Volt einstellen (max.Zellspannung lt. Datenblatt beachten !

Bild

Am Bild zeigt der Lader nur mehr einen Stromfluss von 1,61 A, da war der Block wohl schon ziemlich voll. Wenn kein Strom mehr fließt = 0 A ist man fertig. Dann das Ladegerät wegnehmen und den Akku 24 Stunden rasten lassen.
Fertig Initial-Balanziert.

Besonders eilige stellen den Block provisorisch seriell mit BMS zusammen und laden zuerst mit 14,65 V bis etwa 90 % , das geht schneller, und bauen erst nachher auf Parallel um.

Die besonders Schnellen laden den seriellen Block vollständig voll und nutzen zum Glätten der Zelldrift externe Balancer. Und die Freaks holen aus der Trickkiste eine KFZ-Birne, löten Drähte dran und entladen damit die Zelle mit höherer Spannung auf das Niveau der tieferen, bis alle gleich sind.

Helmut
Zuletzt geändert von basste315 am 23.12.2023, 17:44, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Helmut baut einen LiFePo4 200 Ah Akku - keine Bauanleitung

Beitrag von basste315 »

:lol: Jetzt kommen wir dem Ziel schon näher. :lol:

Block seriell zusammenstellen:

Alle Zellen sollten nach dem Initialbalancen gleich sein und können zusammengestellt werden.
Zellen auf einen Block fixieren (Klebeband, Spannband, später Kiste aus Siebdruckplatten, dazwischen 3 Epoxy oder Teflonplatten zur Isolierung der Alubecher, die mittlere Isolierplatte teilen für den Temperaturfühler.

Später, wenn der Block nur mehr halbvoll ist, sollte man die Zellen eng verbinden (verspannen) aber nicht mit Gewalt pressen. Das soll angeblich für eine größere Zyklenzahl gut sein. Man kann auch die Spannung messen, die etwa bei 13,5 V liegen wird, indem man das Meßgerät zwischen Pluspol der 4 Zelle und Minuspol der 1. Zelle anschließt.

BMS-Kabel richtig anschließen

Achtung, Kabel noch nicht am BMS anstecken - oder falls es dran ist, abnehmen!

Am Stecker sind 5 dünne Drähte. Der äußere schwarze gehört auf den Minuspol der Zelle 1.
Dann gibt es meist 3 weiße und 1 rotes Kabel.
Das erste unmittelbar neben dem schwarzen geht auf den Pluspol der Zelle 1, das nächste auf den Pluspol der Zelle 2, das nächste auf den Pluspol der Zelle 3 und schließlich das äußerste, meist rote Kabel auf den Pluspol der Zelle 4.
Und jetzt bitte am Stecker messen:
Minus am beim Stecker (schwarzes Kabel) abnehmen, Plus gleich daneben - ca, 3,5 V. Am Minuspol bleiben und Plus auf den nächsten Kontakt = ca. 7 V, Plus auf nächsten =ca. 10,5 V und Plus auf den äußersten Kontakt = ca. 14 V.

Bild

Dann ist das BMS-Kabel richtig angeschlossen und kann ans BMS gesteckt und die Minuskabel vom BMS mit dem Minuspol der Zelle verbunden werden.

Hier ist der Akku noch in Arbeit, mit den mitgelieferten mickrigen Polverbindern, die Minuskabel am BMS sind provisorisch und wurden gegen schwarze ausgetauscht. Plus - und Minusterminals und Polverbinder wurden später optimiert. Das BMS ist auf der Skizze noch auf der Langseite und wurde wie der Plusanschluss mit der 200 A Streifensicherung auf die Schmalseiten links und rechts verlegt.
Täglich neue Ideen im Austausch mit den Foris ......Flexibel bleiben ...
Bild

Am Bild ist die Zelle 1 links, alle Pluskabel habe ich blau gemacht :mrgreen: Am Minuspol der Zelle 1 kommt das Kabel vom BMS (in meinem Fall 2) das direkt auf den Pol kommt, ganz oben drauf kommt erst das dünnere Balanzerkabel, also dieses vorerst nur locker festschrauben.
Und dann wieder messen: Pluspol 4. Zelle zu Minuspol 1. Zelle ca. 13,5 V, die gleiche Spannung muss angezeigt werden, wenn man mit dem zwischen Pluspol der 4. Zelle und der Ausgangsseite nach dem BMS (dem späteren Minusanschluss für Verbraucher und Lader) mißt.

Wenn man dann die App startet und die Bluetooth Verbindung aufbaut, leuchtet das Bluetooth-Modul freundlich in BLAU.
Fast schon alles geschafft. Jetzt sollte noch das BMS in Abhängigkeit der Zelleigenschaften (Datenblatt) und Nutzerbedürfnisse konfiguriert werden.

Helmut
Zuletzt geändert von basste315 am 23.12.2023, 17:47, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Helmut baut einen LiFePo4 200 Ah Akku - keine Bauanleitung

Beitrag von basste315 »

BMS konfigurieren

Ich verwende die iOS-App Xiaoxiang Monitor von Lukas Deszynski 1.2.21 in der Kaufversion (etwa € 7,--).
Edit: 4.4.2021 Update auf 1.2.22 - NTC toggles fixed for older devices < iOS 13
Edit: 23.12.2023 Aktuelle Version 1.3.2, Build 7702 von Xiaoxiang at e77code.com
Es macht wenig Sinn, die Einstellungen zu posten (habe ich an anderer Stelle hier schon gemacht), weil sie zu individuell angepasst werden müssen an die jeweiligen Zelleigenschaften und das unterschiedliche Nutzerprofil. Und ich ändere auch immer wieder - zum Glück jetzt schon weniger - daran herum.

Unangenehme Nebenerscheinung:
Immer nach Konfiguratonsänderungen werden die Kapazitätsanzeigen bis zur nächsten Synchronisierung falsch - zu niedrig angezeigt.

Nur ein paar Kernpunkte, ohne selbst schon genau zu wissen, wie sie sich auswirken, insbesondere die

Kapazitätseinstellungen.
Zyklische Kapazität 90% = 180 von 200 Ah, manche stellen 80% = 160 von 200 Ah ein
Zelle voll 3500, entladen 2900, Selbstentladung 0,2%
80% Kap. 3340,60%/3290, 40%/3250, 20%/3100 Hier experimentiere ich noch, es waren zwar gemessene Werte, die aber höher sind beim Laden und niedriger beim Entladen, besonders bei höherer Last, also sind es nur Hausnummern und braucht es ein paar Zyklen bis man mehr weiß.

Die Einstellung Balancer Konfiguration 3400 mV und Unterschied maximal15 mV passt gut.
Derzeit habe ich den Schalter Balancer aktiv auf EIN und Bal nur beim Laden AUS.
Ich habe auch beide Schalter EIN getestet, aufgrund der äußerst geringen Zelldrift bin ich bei beiden Einstellungen nach Voll-Ladung unter 15 mV Delta und in Ruhe geht das Delta auf 2 - 4 mV zurück. Also welche Einstellung besser ist, hängt auch von der Ausgeglichenheit der Zellen ab.

Die Sicherungseinstellungenen sind vom Datenblatt abhängig.
Hinsichtlich max/min Zellspannungen reize ich das erlaubte Spektrum voll aus 3650/2750
Batteriespannung max/min 14,5/11,5
Lade- und Entladestrom habe ich realistisch eingestellt, in meinem Fall 80/150. Das BMS verträgt (getestet!) kurzfristig 190 A ohne Probleme, der WR (1500/3000 W schaltet vorher ab.
Lade-Temperatur habe ich defensiv eingestellt, beim Entladen nehme ich die Grenzwerte lt. Datenblatt

Aktive Benachrichtigung habe ich auf Zellspannung kleiner 2,9 gesetzt, bringt aber nix wenn keine BT-Verbindung besteht.
EDIT 4.4.2021: Nach dem Update auf Version 1.2.22 musste die "Aktive Benachrichtigung" neu gesetzt werden!

Helmut
Zuletzt geändert von basste315 am 23.12.2023, 17:53, insgesamt 4-mal geändert.
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Re: Helmut baut einen LiFePo4 200 Ah Akku - keine Bauanleitung

Beitrag von basste315 »

Welche Tests habe ich bisher gemacht ?

Aufgrund der Berichte insbesondere was falsch eingestellte Fertigakkkus betrifft habe ich die Abschaltfunktion des Temperatursensors getestet, bevor er zwischen die verspannten Zellen verlegt wurde, und zwar mit Eiswürfel und Heißluftfön, auch was das Wiedereinschalten betrift.
Das Auslösen von Über/Unterspannalarmen habe ich gecheckt, man soll es aber nicht übertreiben.
Einen Kurzschlusstest werde ich sicher nicht machen, dieser wird hoffentlich nie genutzt.

Ladetests mit allen Ladegeräten waren erfolgreich, Lima über EBL/Trennrelais ohne nenneswerte Rückstöme, Limaspannung an der Starterbatterie gemessen 14,1 V bei Leistung max. 30 A.
Den Lader des EBL 101 habe ich auf Blei/Säure umgestellt, werde ihn aber regelmäßig ausstecken und nur zum gelegentlichen Voll-Laden vor Reiseantritt und zum Balancen verwenden.
Hauptlader ist Solar, da schließe ich den Kauf eines MPPT-Laders mit LI-Einstellung nicht aus.
Booster oder Idealdiode nicht erforderlich

EDIT: Belastungstest - siehe weiter unten viewtopic.php?p=105478#p105478

Resume:

Ich wurde motiviert - "Helmut trau dich, wir helfen Dir wenn Du Hilfe brauchst". Vielen Dank nochmals.

Meine Dokumentation soll ein Dankeschön ans Forum darstellen - ich habe profitiert und hatte Spass, andere mögen meinem Beispiel folgen.
Und ich werde auch so ehrlich sein, und hoffentlich nicht auftretende Probleme wenn es sein muss zu posten.
Ich für Anregungen dankbar und freue mich auch über kritische Fragen.

Sicherheitshalber - damit es keine Mißverständnisse gibt, wer kein Fachmann ist soll die Finger von solchen Projekten lassen. Ich bin zwar auch keiner, dann bin ich eben die Ausnahme :mrgreen: Das ist keine Bauanleitung!

Wer Fragen hat, ist gerne willkommen :lol:

Helmut
Zuletzt geändert von basste315 am 04.04.2021, 21:04, insgesamt 3-mal geändert.
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Re: Helmut baut einen LiFePo4 200 Ah Akku - keine Bauanleitung

Beitrag von basste315 »

Sonderanfertigungen:

Bei einem Treffen nach 50 Jahren !! hat mir ein Schulfreund Polverbinder 4 lagig aus 0,5 mm Kupferblech (40 mm2) angefertigt, der Pluspol ist eine abgewinkelte Kupferstange 2x20mm und fix mit der 200A Streifensicherung verbunden.

Bild
Bild
Das Minusterminal aus 5mm Messing ist direkt ans BMS geschaubt.

Bild

Helmut
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Re: Helmut baut einen LiFePo4 200 Ah Akku - keine Bauanleitung

Beitrag von basste315 »

Ganz wichtig: Pole und Zellverbinder an den Verbindungsstellen mit feinem Schleifpapier anschleifen und Nonalox als Antioxydationsmittel auftragen.

Beim festen Anziehen der Schrauben an den Polverbindern mit dem Imbusschlüssel den Gewindestift fixieren und gegenhalten.

Ich habe mit einem Dauerentladetest von 110 A für 1,5 Stunden die Temperaturentwicklung getestet. Die Akkutemperatur stieg bei dieser nicht praxisnahen Extrembelastung von 20 auf 40 Grad, an 2 Stellen habe ich warm werdende Verbindungen nachgezogen und sonst blieb alles cool, auch der Wechselrichter.

Helmut
Zuletzt geändert von basste315 am 04.04.2021, 21:06, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Helmut baut einen LiFePo4 200 Ah Akku - keine Bauanleitung

Beitrag von basste315 »

Labor Ladegerät um ca. € 50,-- incl. Fracht

Für die einmalige Nutzung beim Initialladen und gelegentlich als Zusatzlader (einfach parallel zu anderen Ladegeräten) und zur Verwendung bei hoffentlich nicht auftretender zu großer Zelldrift reicht m.E. ein billiges Gerät, wie bei dieses, wo die Feineinstellung mit Rasterung im Vergleich zu anderen fehlt.

Bild

Die Spannungsabweichungen gegenüber dem Multimeter sind gering.
Bild

Auch der Leistungs-Test mit einer Autoglühbirne als Last war für meinen Zweck zufriedenstellend.

Bild

Beim Dauerladen mit voller Leistung (10A) lief zwar zeitweise der Lüfter, dass Gerät blieb aber unbeeindruckt.

Helmut
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Re: Helmut baut einen LiFePo4 200 Ah Akku - keine Bauanleitung

Beitrag von basste315 »

Hier gehts zu ausführlichen Aufzeichnungen betreffend Laden und Entladen dieses AKKUs - viewtopic.php?p=105234#p105234

Helmut
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Re: Helmut baut einen LiFePo4 200 Ah Akku - keine Bauanleitung

Beitrag von basste315 »

Den Belastungstest habe ich oben vergessen zu erwähnen:

Nach dem Initialbalancen (parallel mit 3,65V) und 24 Stundenrast war der Block voll geladen und wurde auf seriell umgebaut.

Im Menü "Sicherung" des BMS habe ich für den vorgesehenen Belastungstest eingestellt:
Max. Zellspannung 3650 mV und maximale Batteriespannung 14600 mV (jetzt im Echteinsatz 3650/14500).
Der volle AKKU hatte eine Zellspannung von 3,639 -3,642 V, nur 3 mV Delta, Spitze :!:

Dann war zügiges Entladen angesagt, um die Wärmeentwicklung der Verbindungen, der Zellen und des BMS sowie die Zelldrift zu beobachten. Ich habe den vollen 200 Ah-Akku anfangs mit 50 A (Heizlüfter über WR 1.Stufe) und dann mit 110 A (2.Stufe) zügig innerhalb von 2,5 Stunden :!: :!: :!: bis UV entleert (vorsichtshalber habe ich für diesen Test im BMS Zellspannung 3000 mV festgelegt, um UV für den Test im sicheren Bereich auszulösen. Im Echteinsdatz ist jetzt die Einstellung auf 2750 mV. Da belaste ich sicher nie so extrem.
Die Temperatur des BMS und der Zellen stieg von 20 auf 40 Grad, 2 warm gewordene Verbindungen wurden nachjustiert und blieben dann cool, die Zelldrift stieg bei 12 V und leerer werdendem AKKU bei der hohen Belastung zeitweise auf bis zu 150 mV, ging aber nach Wegnahme der Last sofort zurück auf unter 50 mV. Ja auch der Wechselrichter spielte brav mit.

Ich hoffe, jetzt alles ein wenig zusammengefasst zu haben, und jetzt freue ich mich auf eine schöne Saison mit "Landstrombefreiung" - besonders wichtig in diesen schwierigen Zeiten.

G'sund bleiben !
Helmut
Zuletzt geändert von basste315 am 04.04.2021, 21:09, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Helmut baut einen LiFePo4 200 Ah Akku - keine Bauanleitung

Beitrag von Sigi »

Hallo Helmut,
herzlichen Dank für diese tolle Zusammenfassung und klare Darstellung in Normalmenschsprache, die die Hürde für einen Nichtelektroniker deutlich senkt.
Meine Lust, es auch selbst zu versuchen, ist deutlich gestiegen.

Gruß
Sigi
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Re: Helmut baut einen LiFePo4 200 Ah Akku - keine Bauanleitung

Beitrag von majortom »

Hallo Helmut,

schöner Beitrag und gut dokumentiert.

Ich habe mir mal die Speifikation des BMS angeschaut. Ist das korrekt, dass der nur einen Balancingstrom von unter 40mA treiben kann. Ich weiß nicht mit wieviel Amper Du die Zellen laden möchtes aber das ist für einen 200Ah Akku schon sehr wenig. Es sollten schon mind 1 bis 2 Amper Balancing-Strom fließen sonst dauert der Ausgleich ja ewig bzw. das Vollladen zieht sich ewig hin.

Besser sind noch aktive Balancer die mittels isolierten DC-DC-Konverter den Stromüberfluss einer Zelle auch die anderen parallel verteilen. Beispielweise Texas Instruments bietet entsprechende Chipsets dafür an.

Versteh das bitte nicht als Kritik an deinem Bauvorhaben. Mich wundert es nur, das ein für 150A angebotener BMS nur so wenig Balancing kann. Ich habe mich mal wissenschaftlich mit Akkus für die Elektromobilitäz beschäfftigt und da ist eben Sicherheit ein wichtiger Punkt.

Ciao

Thomas
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Re: Helmut baut einen LiFePo4 200 Ah Akku - keine Bauanleitung

Beitrag von paule2 »

Hallo Helmut,

haste alles sehr gut gemacht.

Danke für die verständliche Dokomentation. hast dir damit 'ne 1+ verdient. :-D

MfG Paule2
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KudlWackerl
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Re: Helmut baut einen LiFePo4 200 Ah Akku - keine Bauanleitung

Beitrag von KudlWackerl »

Ich finde es gut, dass du dich getraut hast und nun auch zeigst was draus geworden ist. In meinem Bastelbuden-Thread zum Thema bald 30000 Zugriffe.

Da gibt es wohl einige anonyme Mitbastler die sich nicht melden und nichts zeigen. :mrgreen:

Nun hoffentlich bald gutes Reisen!

Grüße, Alf
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