Bygge elsykkelbatteri selv

[jkirkebo]

Har tenkt å bygge meg nytt batteri til elsykkelen min og da lager jeg like så godt en tråd om det med beskrivelse og bilder. Antar det er noen her som synes slikt er interessant

Mitt gamle batteri er fra 2009 og har blitt mishandlet litt vel mye så det har bare 70% restkapasitet (nå 7Ah, originalt 9.9Ah). Det holder fint til pendlingen sommerstid men er innimellom snaut på vinteren. Forrige batteri var også selvbygget, i triangelform og plassert i rammeveske. Det nye batteriet skal bli omtrent like stort fysisk og skal ha samme antall celler men vil blir på 30Ah 48V. Det har jo skjedd litt med batteriteknologien de siste 7 årene

Etter nøye overveielse har jeg valgt å bruke Sanyo NCR18650GA celler. Dette er celler med høy kapasitet, men som ikke kan levere så mye strøm. Man kan dra 10A ut av de, men 6A er anbefalt maks over tid. Siden jeg skal ha 9 stk. i parallell og trekke maks 51A peak og ca. 20A kontinuerlig er det mer enn godt nok. Kapasiteten ved normalt strømtrekk er 3350mAh, noe som gir meg ca. 30Ah til sammen. Det blir 13 i serie for 48,1V nominell spenning (3,7V per celle). Jeg kommer til å lade batteriet til 4V per celle vanligvis (~75% SOC) og til 4,15V (~95%) om jeg skal på en lengre tur. Siden jeg typisk vil bruke 25% av kapasiteten hver dag vil det si at batteriet vil pendle mellom 50% og 75% SOC, ned til 25% om jeg skulle glemme å lade en dag. Det bør borge for et langt liv.

De 117 cellene er kjøpt herfra: https://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=31&t=61608
Prisen ble rett i overkant av 4000,- inkl. porto til Sverige (hentet pakken i Strømstad for å slippe 25% mva. og tollgebyr).

[jkirkebo]

Jeg har brukt denne siden til å designe den fysiske formen på batteriet:

http://epowerbikes.ru/constructor-en.php

Eksporterte til en PDF, gjorde om til PNG og tegnet inn farger og pluss-symboler for å viualisere de forskjellige cellegruppene. Jeg har prøvd å få så stor flate mellom hver cellegruppe som mulig, siden jeg skal punktsveise nikkel-strimler. Disse er på 10*0.15mm, dvs. 1,5mm2 hver seg. Dessverre har nikkel bare 25% av strømledeevnen til kobber så hver strimmel tilsvarer litt under 0,4mm2. Det skal gå inntil 50A i korte perioder og 20A kontinuerlig gjennom de, så det gjelder å få så mange som mulig mellom hver gruppe. Strømføringsevnen er beregnet til ca. 6A per strimmel, så 8-9 stk. er bra. Der det ikke er plass til såpass mange kommer jeg til å supplere med 0,75mm2 kobberkabel loddet på strimmelen mellom to celler. Det skal aldri loddes direkte på 18650 celler da varmen vil skade cellene.

Jeg har også kjøpt 7*0,15mm til parallellforbindelsene. Begge typer er handlet på AliExpress:
http://www.aliexpress.com/item/3M-10mm-x-0-15-Pure-Ni-Plate-Nickel-Strip-Tape-For-Li-18650-Battery-Spot/32486727593.html
http://www.aliexpress.com/item/Free-shipping-18650-battery-nickel-strip-0-15mm-nickel-plate-li-ion-cell-nickel-belt-Cylindrical/2050759694.html

Batteriet er designet til å passe i nedre del av en rammeveske som jeg har bestilt fra Alpkit i UK. Disse er spesieltilpasset til sykkelen, man sender over en pappmal av rammetriangelet på sykkelen. Den kostet £136 inkl. frakt. Det er satt av plass til BMS i batteripakken, derfor har den "hakket" bak.

[jkirkebo]

Nå har jeg montert sammen den første cellegruppen. Jeg bruker rett og slett limpistol og vanlig universal smeltelim. Enkelt og greit

18650 celler har hele sylinderen som negativt potensiale, mens kun den runde "knappen" på toppen er positiv. Sylinderen er beskyttet av en tynn folie. Dette er ikke godt nok, om en nikkel-strimmel på den positive enden er litt skarp eller blir litt varm kan den trenge gjennom folien på kanten av cellen i den positive enden. Da blir det kortslutning og fyrverkeri. Ekstra isolasjon på toppen er derfor anbefalt, jeg har brukt isolatorer i papp kjøpt på AliExpress: http://www.aliexpress.com/item/200pcs-cardboard-1x18650-battery-Insulators-Electrical-Insulating-Adhesive-Paper/32560825761.html

Det betyr også at cellene i forskjellige cellegrupper bør isoleres godt fra hverandre, siden kun 2x tynn folie ligger i mellom en potensialforskjell på 3,7V. Jeg kommer derfor til å bruke glassfivertape som ekstra isolasjon mellom cellegruppene. Den har jeg ikke ennå, må på Staples og kjøpe i morgen. Derfor blir det med denne ene cellegruppen i dag

[jkirkebo]

Siden jeg ikke får limt sammen flere celler i dag pga. mangel på glassfibertape tenkte jeg at jeg skulle sveise sammen den første gruppen så lenge. 18650 celler tar som tidligere nevnt fort skade av lodding, så den eneste gode måten å koble de sammen på er ved hjelp av punktsveising. Det fungerer ved at man holder to elektroder nær hverandre mot materialet som sveiser og deretter aktiverer sveiseapparatet via en fortpedal. Da sendes det to pulser gjennom elektrodene, først en kort en for å rengjøre og deretter en lengre puls som sveiser sammen materialene. Jeg tipper jeg ligger på en pulslengde på mellom 10 og 15ms nå, og sviesestrømmen er nok i størrelsesorden 1500-2000A eller så.

Profesjonelle punktsveiseapparater for å koble til strømnettet koster flesk, heldigvis finnes det et billigere alternativ for hobbybrukeren:

https://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=31&t=68865

Kostnaden ble $185 inkl. frakt fra Kroatia. Elektronikkort, 2 elektroder og fotpedal er inkludert. I tillegg trengs en 12V strømforsyning (jeg hadde en drøss liggende).

Denne bruker batterier som strømkilde for å sveise, pulslengden er styrt via en PIC og det brukes flere FETs i parallell for å håndtere strømmen. Normalt anbefales et startbatteri (blybatteri) på 60Ah eller så, jeg hadde ikke noe slikt stående men plukket heller sammen 3 stk. celler fra et iMiEV-batteri. Disse ladet jeg opp til 4,08V per stk. og koblet i serie for en spenning på noe over 12V. Det fungerte glimrende

På den positive siden har jeg foreløpig kun satt på parallellkoblingene. Disse vil føre minimalt med strøm og jeg har derfor brukt 7*0,15mm nikkel. Når neste cellegruppe er limt fast bruker jeg 10x0,15mm til seriekoblingen mellom gruppene.

På den negative siden er vi på slutten av batteriet, der ledningen skal kobles til. Her er det derfor brukt 10x0,15mm nikkel på kryss og tvers. Ledningen som skal føre strømmen ut av batteriet kommer jeg til å lodde fast på 5 forskjellige steder på den delen av nikkelstrimmelen som ligger mellom cellene. Da blir ikke cellene så varme at de skades siden nikkelen har stor overflate og avgir varmen raskt. Jeg kommer til å bruke en kraftig loddebolt (100W) og bruke kort tid.

[aurba]

Super prosjekttråd

[KaiRK]

Kult!

[jkirkebo]

Batterprosjektet går sakte fremover (har mye annet å gjøre også)

Bilde nr. 1 viser glassfibertape som ekstra isolasjon/avstand mellom forskjellige cellegrupper.

Bilde nr. 2 viser ferdig kobling mellom cellegruppe 1 (den nærmest minuspolen på batteriet) og cellegruppe 2. Pga. liten flate mellom disse cellegruppene er det loddet inn 4 stk. 0.75mm2 kabler for å sikre stor nok strømkapasitet. Loddingen er utført på nikkelstrimlene, mellom to batteripoler så varmepåvirkningen på batteriet blir så liten som mulig. Kablene er etterpå limt fast med smeltelim.

Bilde nr. 3 viser andre siden av batteriet, kobling mellom cellegruppe 2 og 3. Her er det stort nok flate mellom cellegruppene så det holder fint med nikkelstrimler alene. 10 stk. er brukt, noe som tilsvarer en kobberledning med tverrsnitt på ca. 3.75mm2. Gaffatapen er over cellegruppe 1 og ble brukt for å sikre at jeg ikke ved et uhell kortsluttet cellegruppe 1 og 2 på denne siden under sveisingen. Det hadde ført til fyrverkeri...

[jkirkebo]

Da har jeg kommet så langt i byggingen som jeg får gjort på noen dager. Det var dessverre en feil i forsendelsen av battericellene så det manglet 10 stk. De manglende cellene er på vei men kommer ikke før om noen dager.

Ellers kan man se på bildet at jeg etterhvert har begynt å legge strimlene på kryss og tvers for å få nok av de mhp. strømføringsevne. Jeg har satset på minimum 9 stk. mellom hver seksjon.

[jkirkebo]

Mens jeg venter på resten av battericellene har jeg ihvertfall fått bestilt BMS til batteriet. Det har ikke latt seg gjøre før nå pga. kinesisk nyttårsfeiring

Har valgt en BesTech HCX-D276 som kan levere 55A kontinuerlig og har en HVC på 4.20V og LVC på 2.80V. Batteripakken er bygget med det formål å få plass til denne "inni pakka", derav "hakket" bak på pakken. BMSen er smal og lang (130x58mm) og 25mm høy. Forhåpentligvis passer den perfekt inn

http://www.bestekpower.com/481v13spcmbmspcbforli-ionli-polymerbatterypack/PCB-D276.html

Jeg bestilte to stk. (som uansett er minimumsbestilling) da jeg trenger en til et annet prosjekt også. Pris ble ca. 535,- pr. stk. inkl. frakt.

[petersv]

Kjempebra prosjekt! Takk for at du deler.

Jeg er interessert i den 2. BMS-en hvis du ikke trenger den.

Har du forresten sjekket at nikkelstripene er solide, ikke bare forniklet på overflaten? Ser endel har blitt lurt på dette.

[jkirkebo]

Kjempebra prosjekt! Takk for at du deler.

Jeg er interessert i den 2. BMS-en hvis du ikke trenger den.

Har du forresten sjekket at nikkelstripene er solide, ikke bare forniklet på overflaten? Ser endel har blitt lurt på dette.

Skal bruke den andre BMSen til en portabel 12V batteripakke bestående av 11 moduler fra et iMiEV-batteri, en ~300W DC-DC fra 40V til 12V samt en inverter. Dette blir mye lettere å flytte på enn tilsvarende kraftig blybatteri. Kommer tråd på sikt.

Nikkelstrimlene har jeg testet ved å pusse de og legge i vann med masse salt og litt eddik i. De var like fine etter noen dager, så det er ikke forniklet stål nei

[Trekkoppbil]

Det var et bra tips om hvor man kan kjøpe 18650-celler.
I mange sammenhenger kan det være greit å bestille varer til Sverige, hvis man kan hente varene der.
Jeg har av og til prøvd å finne en posterestante-løsning, hvor jeg henter pakker på et postkontor eller annen form for offentlig hentepunkt, men jeg har ikke klart å få det til. det er Töcksforsområdet jeg har kikka på, men Strømstad er også innen rekkevidde. Finnes det sånne offentlige løsninger, eller må man ha personlige kontakter som man bestiller varene til?

[jkirkebo]

Det var et bra tips om hvor man kan kjøpe 18650-celler.
I mange sammenhenger kan det være greit å bestille varer til Sverige, hvis man kan hente varene der.
Jeg har av og til prøvd å finne en posterestante-løsning, hvor jeg henter pakker på et postkontor eller annen form for offentlig hentepunkt, men jeg har ikke klart å få det til. Finnes det sånne offentlige løsninger, eller må man ha personlige kontakter som man bestiller varene til?

Hvordan det er i Norge vet jeg ikke men i Sverige er det bare å bestille med Poste Restante til nærmeste Postcenter. Husk at pass er eneste gyldige legitimasjon ved henting.

[Bolfus]

Bra tråd, super dokumentasjon! Nå som du har en metode for dette så gjenstår bare at du setter en fair pris og begynner å ta bestillinger?

[65lars]

Ditto!  Bra tråd også.  !!
Det hele høres litt dyrt ut, men det aller beste er at "Reodor Felgen's barn" (hvem var han egenentlig gift med?), er i live - og utfordrer teknologiens grenser!