- vor 2 Monate
#1
Moin,
nun möchte ich doch auch mal meinen LiFePo4 Eigenbau vorstellen. Ich habe mich viel von den Selbstbauten hier inspirieren lassen und in abgewandelter Form umgesetzt was für mich ein Grund ist, auch mein Ergebnis zu präsentieren. Ohne das Forum hätte ich beispielsweise die Sicherungen nicht entdeckt, hätte ein anderes BMS gewählt oder wäre nicht auf die Idee gekommen eine RJ45 Buchse zur Kommunikation zwischen Shunt / BMS und unserer Steuerung zu wählen (abgeguckt bei Rico). Die Zellen habe ich bereits im März 2022 bestellt, ausgepackt, getestet und sicher im Schrank aufbewahrt. Dort standen sie nun ewig und ich bin einfach nicht dazu gekommen, sie in ein Gehäuse zu packen. Inzwischen sind die Preise für Akkus so sehr gesunken, dass ich ihn auch nicht mehr selber bauen würde.
Bei dem gesamten Projekt ging es mir eigentlich auch weniger um den Bau des Akkus, vielmehr habe ich hier Dinge ausprobiert die ich dann parallel in anderen Projekten nutzen konnte. Das der Akku auch deutlich schneller und effizienter hätte gebaut werden können, weis ich. Ich weis auch das es am Ende nur ein Akku ist, wen interessieren irgendwelche Gravierungen am Gehäuse aber nochmal: ich wollte mich ausprobieren und gucken was geht.
Angefangen mit der Planung. Ich benutze Fusion 360 für 3D Druck aber in diesem Ausmaß habe ich noch nie ein Design erstellt. Es hat lange gedauert und ich habe viel gelernt was ich auch zukünftig gut anwenden kann. Ich habe einen Bekannten der ebenfalls seinen Akku selber gebaut hat. Hier konnte ich ein wenig abgucken und neue Dinge in Fusion lernen. Das Design hat sich später allerdings noch ein wenig geändert.
Als BMS habe ich mich für das LiPro1-3 V2 von ECS mit RS485 Schnittstelle entschieden. Die Zellen sind von EVE (280Ah). Hier war ich anfangs mehr als skeptisch. Die Kontaktflächen der Pole sind echt winzig, die Bolzen sind nur M6 und trotzdem können die Zellen mit 1C ge -und entladen werden. Scheinbar gibt es aber damit keine Probleme, wie ich später noch berichte. Zwischen den Zellen habe ich Heizplatten verbaut, ebenfalls von ECS. Ich habe keine Ahnung ob ich die jemals brauche aber wenn ich schon einen Akku selber baue - warum nicht. Aufgrund der Heizplatten können die Standard-Zellverbinder nicht mehr verwendet werden weshalb ich mich hier für flexible Verbinder entschieden habe. Der ganze Akku wurde zunächst initial aufgebaut und ausgiebig vermessen und getestet. Bei einem Ladestand von etwa 50% habe ich dann die Zellen anhand von Gewindestangen und zwei Siebdruckplatten (Außenwände des Gehäuses) leicht verpresst. Der Hersteller gibt an dieser Stelle einen Wert von 300kgf an, was sich für mich aber schwer ermitteln lässt. Erst nachdem die Zellen verpresst waren, habe ich die Mittel -und Rückwand zugeschnitten. Diese sind nicht mit den Seitenwänden verschraubt sondern werden nur über Dübel zusammengeführt. Ich habe noch nie mit Holzdübeln gearbeitet und sollte daher als Erfahrung für den zukünftigen Möbelbau dienen. Es funktioniert wenn man sehr exakt arbeitet, für den Möbelbau habe ich mich dann aber doch für eine Flachdübelfräse entschieden 
Das Gehäuse wurde anschließend wieder zerlegt um es ein wenig mit meiner Eigenbau - CNC aufzuhübschen. Ich habe noch nie Siebdruck graviert oder generell gefräst, ich habe noch nie mit einem Abrundfräser gearbeitet usw.. Es war für mich ein reines Lernprojekt. Nun aber ein paar Bilder..
Besonders kompliziert waren für mich die Stromschienen. Selber geschnitten und gebogen. 3mm dick an den "Hauptleitungen", 1.5mm dick nach den Verbraucher -und Erzeuger Sicherungen. Die Bohrungen mussten dann aber so exakt gesetzt werden, dass weder auf dem Sicherungshalter bzw. Shunt noch auf den Polen der Zellen irgendwelche Zugkräfte wirken. Jetzt im Nachhinein würde ich das evtl. doch anders lösen da sich die Zellen beim Laden -und Entladen etwas ausdehnen/zusammenziehen und somit die Pole doch wieder belastet werden. Ob es wirklich so ist oder durch die Kompression der Zellen weitestgehend verhindert wird, weis ich noch nicht. Beim ersten vollständigen Laden und kompletten Entladen des Akkus konnte ich nicht feststellen das sich irgendetwas aufgebläht oder zusammengezogen hat. Nachdem alles gepasst hat, habe ich die Schienen in einer Galvanik vernickeln lassen. Ursprünglich um Oxidation vorzubeugen und um an den Aluminium Polen der Zellen Kontaktkorrosion zu vermeiden.. Letztendlich habe ich die Pole aber doch zusätzlich mit Noalox bestrichen.
Nun noch ein paar Erläuterungen zu den Bildern. Das Panel an der rechten Gehäuseseite ist zweifarbig auf einem Strukturheizbett gedruck: habe ich noch nie gemacht! Hier befinden sich ein paar Schalter. Damit können sowohl die Erzeuger als auch die Verbraucher komplett abgeschaltet werden. Der dritte Schalter ist für die Heizung.. Der Akku muss nicht unnötig beheizt werden, wenn der Bus bei kalten Temperaturen in der Garage steht und nicht ausgeführt wird. Unter der Blende befinden sich vier Wago Durchgangsverbinder (zu sehen im Design) für zusätzliche Anschlussmöglichkeiten. Momentan ist ein Durchgangsverbinder für den Aux Anschluss des Smart Shunt vorgesehen (Messungen der Spannung von der Starterbatterie), ein zweiter Durchgangsverbinder ist mit dem LVP Signal des BMS verbunden. Dieses schaltet im Falle einer Unterspannung einer Zelle den Wechselrichter ab, der nicht über das Relais betrieben sondern direkt mit dem Akku verbunden wird. Theoretisch hat der Wechselrichter auch eine Unterspannungserkennung aber naja.. Daneben ist noch eine RJ45 Buchse. 4 Adern sind für die RS485 Schnittstelle des BMS in Verwendung, 4 weitere Adern gehen auf die Ve.Direct Schnittstelle des Shunts. Die Daten werden später über einen Arduino ausgelesen und visualisiert. Irgendwann.. Wer weis. Vielleicht im nächsten Winter.
Die grünen Sicherungen habe ich gewählt weil sie auch große Ströme sicher abschalten können. Sie wurden hier im Forum bereits thematisiert. Je 100A für Verbraucher / Erzeuger, 200A für den Wechselrichter. Das Relais ist von 123electric und bis 120A je Schaltausgang ausgelegt. Dann seht ihr noch einen Kleinsicherungsverteiler. Der ist für unsere Zellheizung, OVP/LVP Signal vom BMS, SmartShunt und Relais. Oben links ist noch ein kleines Gehäuse zu sehen. Hier befindet sich eine Platine für die Ansteuerung der Heizung, da diese ursprünglich nicht durch das LVP Signal des BMS abgesichert ist. Daher habe ich es so gelöst: das LVP Signal vom BMS wird über den Heizungsschalter am Seitenpanel an das Gate eines Mosfet geführt. Dieser steuert durch solange LVP nicht ausgelöst und der Schalter am Seitenpanel an ist. Ein Temperaturfühler an den Platten entscheidet dann darüber ob die Zellen geheizt werden oder nicht. Sollte die Heizung aus irgendeinem Grund nicht eigenständig abschalten, ist auf der Platine noch eine Thermosicherung verbaut. Diese unterbricht dann die Stromzufuhr beim Erreichen eines Grenzwertes. Die zu verlöten hat mich schon ein wenig Nerven und mehrere Versuche gekostet
Der Minus-Pol ist direkt mit dem Shunt verbunden, ich denke das ist klar. Für Minus -und die ungesicherte Plus Seite habe ich ein paar Abdeckungen gedruckt. Generell ist relativ viel gedruckt: Panel an den Seitenwänden, Gehäuse für Heizungsplatine, Stromschienenhalter auf der Minus-Seite (nach dem Shunt), Halter für das Relais, Abdeckungen für die Muttern der Gewindestange an den Außenwänden.. Alles aus temperaturbeständigem Material.
Gestern bin ich dann dazu gekommen den Akku einmal komplett voll und mit dauerhaften 2 kW zu entladen. Dabei habe ich ständig mit einem Temperaturfühler die Temperatur an allen Polen gemessen. Selbst nach 1.5h war an den Polen keine Wärmeentwicklung festzustellen. Das hätte ich aufgrund der kleinen Kontaktflächen der Zellen echt nicht erwartet. Das einzige was warm wurde war unser Wohnzimmer, da für den Test die ganze Zeit ein Heizlüfter lief. Nach etwa 1,5h war die Temperatur an allen Polen (bis auf dem Pluspol) unter 30 Grad, eher bei 26 Grad was auch die Temperaturmessung des BMS bestätigte. Warm wurde allerdings die 200A Sicherung, dort hatte ich den Wechselrichter angeschlossen. Die Wärme wurde dann über die Stromschiene an den Pluspol des Akkus weitergeleitet, sodass hier eine Temperatur von maximal 32 Grad messbar war. Das ist denke ich auch völlig okay.
Am Ausgang der 200A Sicherung, also dort wo der Wechselrichter angeschlossen war, konnte ich nach dem Test eine Temperatur von knapp 60 Grad messen. Erscheint mir relativ viel. Der Kabelschuh war fest mit 10 Nm angezogen. Das Kabel selber war nicht das richtige für den Wechselrichter sondern eigentlich für die 100A Ausgänge (35qmm). Dazu auch noch viel zu lang (1,5m) weil ich es später erst einkürzen werde. Für den Test hatte ich aber erstmal nichts anderes. Das Kabel selbst wurde zwar handwarm aber das wars. Im Datenblatt der Sicherung steht: Temperature Rise: ≤50 K at 50 % of rated current at 20°C environment temperature. Ich war mit 170A ja deutlich über den 50% weshalb ich denke das 60 Grad an der Kontaktstelle in Ordnung sind? Zugegeben, der Test war ein wenig extrem und wird bei uns in der Praxis nie so auftreten. Schon gar nicht für 1.5 Stunden. 2 kW Wechselrichter ist überdimensioniert, wir haben solche Verbraucher gar nicht und paralleler Betrieb mehrerer Geräte ist gar nicht vorgesehen. Aber wie so oft: haben ist besser als brauchen - ein 1.5 kW Wechselrichter oder vielleicht sogar noch weniger hätte es vermutlich auch getan.
Das würde mich aber dazu veranlassen die Abdeckung am Pluspol wieder zu entfernen, damit sich dort keine Hitze staut. Was jetzt noch fehlt sind Plexiglasabdeckungen an der Ober -und Vorderseite. Die Oberseite hat Lüftungsschlitze. Ich habe die Scheiben gestern bestellt und fertige sie nicht selber an, sonst wird wieder ein Winterprojekt draus
Mir hat das Projekt viel Spaß gemacht. Es hat lange gedauert, gab viele Unterbrechungen.. aber am Ende ging es wirklich weniger darum einen Akku zu bauen sondern um das ganze drumherum - neues auszuprobieren. Ob das mit den starren Stromschienen an den Polen so eine gute Idee war wird sich zeigen. Ich denke das es nicht optimal ist aber glaube trotzdem fest daran, dass der Akku unseren Bus überlebt.
Zur Wärmeentwicklung an der Sicherung würde mich aber noch eure Meinung interessieren, falls überhaupt irgendjemand so weit gelesen hat.
Viele Grüße
Chris
nun möchte ich doch auch mal meinen LiFePo4 Eigenbau vorstellen. Ich habe mich viel von den Selbstbauten hier inspirieren lassen und in abgewandelter Form umgesetzt was für mich ein Grund ist, auch mein Ergebnis zu präsentieren. Ohne das Forum hätte ich beispielsweise die Sicherungen nicht entdeckt, hätte ein anderes BMS gewählt oder wäre nicht auf die Idee gekommen eine RJ45 Buchse zur Kommunikation zwischen Shunt / BMS und unserer Steuerung zu wählen (abgeguckt bei Rico). Die Zellen habe ich bereits im März 2022 bestellt, ausgepackt, getestet und sicher im Schrank aufbewahrt. Dort standen sie nun ewig und ich bin einfach nicht dazu gekommen, sie in ein Gehäuse zu packen. Inzwischen sind die Preise für Akkus so sehr gesunken, dass ich ihn auch nicht mehr selber bauen würde.
Bei dem gesamten Projekt ging es mir eigentlich auch weniger um den Bau des Akkus, vielmehr habe ich hier Dinge ausprobiert die ich dann parallel in anderen Projekten nutzen konnte. Das der Akku auch deutlich schneller und effizienter hätte gebaut werden können, weis ich. Ich weis auch das es am Ende nur ein Akku ist, wen interessieren irgendwelche Gravierungen am Gehäuse aber nochmal: ich wollte mich ausprobieren und gucken was geht.
Angefangen mit der Planung. Ich benutze Fusion 360 für 3D Druck aber in diesem Ausmaß habe ich noch nie ein Design erstellt. Es hat lange gedauert und ich habe viel gelernt was ich auch zukünftig gut anwenden kann. Ich habe einen Bekannten der ebenfalls seinen Akku selber gebaut hat. Hier konnte ich ein wenig abgucken und neue Dinge in Fusion lernen. Das Design hat sich später allerdings noch ein wenig geändert.
Das Gehäuse wurde anschließend wieder zerlegt um es ein wenig mit meiner Eigenbau - CNC aufzuhübschen. Ich habe noch nie Siebdruck graviert oder generell gefräst, ich habe noch nie mit einem Abrundfräser gearbeitet usw.. Es war für mich ein reines Lernprojekt. Nun aber ein paar Bilder..Nun noch ein paar Erläuterungen zu den Bildern. Das Panel an der rechten Gehäuseseite ist zweifarbig auf einem Strukturheizbett gedruck: habe ich noch nie gemacht! Hier befinden sich ein paar Schalter. Damit können sowohl die Erzeuger als auch die Verbraucher komplett abgeschaltet werden. Der dritte Schalter ist für die Heizung.. Der Akku muss nicht unnötig beheizt werden, wenn der Bus bei kalten Temperaturen in der Garage steht und nicht ausgeführt wird. Unter der Blende befinden sich vier Wago Durchgangsverbinder (zu sehen im Design) für zusätzliche Anschlussmöglichkeiten. Momentan ist ein Durchgangsverbinder für den Aux Anschluss des Smart Shunt vorgesehen (Messungen der Spannung von der Starterbatterie), ein zweiter Durchgangsverbinder ist mit dem LVP Signal des BMS verbunden. Dieses schaltet im Falle einer Unterspannung einer Zelle den Wechselrichter ab, der nicht über das Relais betrieben sondern direkt mit dem Akku verbunden wird. Theoretisch hat der Wechselrichter auch eine Unterspannungserkennung aber naja.. Daneben ist noch eine RJ45 Buchse. 4 Adern sind für die RS485 Schnittstelle des BMS in Verwendung, 4 weitere Adern gehen auf die Ve.Direct Schnittstelle des Shunts. Die Daten werden später über einen Arduino ausgelesen und visualisiert. Irgendwann.. Wer weis. Vielleicht im nächsten Winter.
Die grünen Sicherungen habe ich gewählt weil sie auch große Ströme sicher abschalten können. Sie wurden hier im Forum bereits thematisiert. Je 100A für Verbraucher / Erzeuger, 200A für den Wechselrichter. Das Relais ist von 123electric und bis 120A je Schaltausgang ausgelegt. Dann seht ihr noch einen Kleinsicherungsverteiler. Der ist für unsere Zellheizung, OVP/LVP Signal vom BMS, SmartShunt und Relais. Oben links ist noch ein kleines Gehäuse zu sehen. Hier befindet sich eine Platine für die Ansteuerung der Heizung, da diese ursprünglich nicht durch das LVP Signal des BMS abgesichert ist. Daher habe ich es so gelöst: das LVP Signal vom BMS wird über den Heizungsschalter am Seitenpanel an das Gate eines Mosfet geführt. Dieser steuert durch solange LVP nicht ausgelöst und der Schalter am Seitenpanel an ist. Ein Temperaturfühler an den Platten entscheidet dann darüber ob die Zellen geheizt werden oder nicht. Sollte die Heizung aus irgendeinem Grund nicht eigenständig abschalten, ist auf der Platine noch eine Thermosicherung verbaut. Diese unterbricht dann die Stromzufuhr beim Erreichen eines Grenzwertes. Die zu verlöten hat mich schon ein wenig Nerven und mehrere Versuche gekostet
Der Minus-Pol ist direkt mit dem Shunt verbunden, ich denke das ist klar. Für Minus -und die ungesicherte Plus Seite habe ich ein paar Abdeckungen gedruckt. Generell ist relativ viel gedruckt: Panel an den Seitenwänden, Gehäuse für Heizungsplatine, Stromschienenhalter auf der Minus-Seite (nach dem Shunt), Halter für das Relais, Abdeckungen für die Muttern der Gewindestange an den Außenwänden.. Alles aus temperaturbeständigem Material.
Gestern bin ich dann dazu gekommen den Akku einmal komplett voll und mit dauerhaften 2 kW zu entladen. Dabei habe ich ständig mit einem Temperaturfühler die Temperatur an allen Polen gemessen. Selbst nach 1.5h war an den Polen keine Wärmeentwicklung festzustellen. Das hätte ich aufgrund der kleinen Kontaktflächen der Zellen echt nicht erwartet. Das einzige was warm wurde war unser Wohnzimmer, da für den Test die ganze Zeit ein Heizlüfter lief. Nach etwa 1,5h war die Temperatur an allen Polen (bis auf dem Pluspol) unter 30 Grad, eher bei 26 Grad was auch die Temperaturmessung des BMS bestätigte. Warm wurde allerdings die 200A Sicherung, dort hatte ich den Wechselrichter angeschlossen. Die Wärme wurde dann über die Stromschiene an den Pluspol des Akkus weitergeleitet, sodass hier eine Temperatur von maximal 32 Grad messbar war. Das ist denke ich auch völlig okay.
Am Ausgang der 200A Sicherung, also dort wo der Wechselrichter angeschlossen war, konnte ich nach dem Test eine Temperatur von knapp 60 Grad messen. Erscheint mir relativ viel. Der Kabelschuh war fest mit 10 Nm angezogen. Das Kabel selber war nicht das richtige für den Wechselrichter sondern eigentlich für die 100A Ausgänge (35qmm). Dazu auch noch viel zu lang (1,5m) weil ich es später erst einkürzen werde. Für den Test hatte ich aber erstmal nichts anderes. Das Kabel selbst wurde zwar handwarm aber das wars. Im Datenblatt der Sicherung steht: Temperature Rise: ≤50 K at 50 % of rated current at 20°C environment temperature. Ich war mit 170A ja deutlich über den 50% weshalb ich denke das 60 Grad an der Kontaktstelle in Ordnung sind? Zugegeben, der Test war ein wenig extrem und wird bei uns in der Praxis nie so auftreten. Schon gar nicht für 1.5 Stunden. 2 kW Wechselrichter ist überdimensioniert, wir haben solche Verbraucher gar nicht und paralleler Betrieb mehrerer Geräte ist gar nicht vorgesehen. Aber wie so oft: haben ist besser als brauchen - ein 1.5 kW Wechselrichter oder vielleicht sogar noch weniger hätte es vermutlich auch getan.
Das würde mich aber dazu veranlassen die Abdeckung am Pluspol wieder zu entfernen, damit sich dort keine Hitze staut. Was jetzt noch fehlt sind Plexiglasabdeckungen an der Ober -und Vorderseite. Die Oberseite hat Lüftungsschlitze. Ich habe die Scheiben gestern bestellt und fertige sie nicht selber an, sonst wird wieder ein Winterprojekt draus
Mir hat das Projekt viel Spaß gemacht. Es hat lange gedauert, gab viele Unterbrechungen.. aber am Ende ging es wirklich weniger darum einen Akku zu bauen sondern um das ganze drumherum - neues auszuprobieren. Ob das mit den starren Stromschienen an den Polen so eine gute Idee war wird sich zeigen. Ich denke das es nicht optimal ist aber glaube trotzdem fest daran, dass der Akku unseren Bus überlebt.
Zur Wärmeentwicklung an der Sicherung würde mich aber noch eure Meinung interessieren, falls überhaupt irgendjemand so weit gelesen hat.
Viele Grüße
Chris
Crafter | L2H2 | BJ. 2015
An den Heizmatten befindet sich ein Temperaturfühler der die Matten bei < 12.5 °C einschaltet. Meiner Ansicht nach ergeben sich daraus zwei Probleme: wenn der Bus bei winterlichen Temperaturen in der Garage steht, würde vermutlich permanent die Heizung laufen. Mit Gewissheit kann ich es nicht sagen, denn aktuell steht der Akku bei uns im Wohnzimmer, da ist es nicht so kalt. Das würde wohl früher oder später zu einer Tiefentladung des Akkus führen, weshalb ich die Matten nicht stumpf an den Akku angeschlossen habe sondern zusätzlich sowohl über das LVP Signal des BMS als auch einem mechanischen Schalter am Seitenpanel steuere. Wie ich das dann gelöst habe, ist oben im langen Text beschrieben. Wenn eine Skizze erforderlich ist, sag bescheid!