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6 sub-C NiMH Packs durch 2 x 18650 ersetzen?

wus

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15 November 2012
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Trustfire Taschenlampen Hypnose Hannover
Wir haben 2 Tischstaubsauger in Betrieb die mit Zellenpacks aus 6 x sub-C NiMH betrieben werden, die inzwischen kaum noch Ladung halten.

20210326_092811.jpg

Ich könnte jetzt Ersatzpacks kaufen, befürchte aber dass die zu den Staubsaugern gehörigen Ladegeräte auch diese Packs innerhalb weniger Jahre kaputt laden würden. Außerdem haben die günstigeren derartiger Akkupacks eher geringe Kapazität (wie auch der originale mit nur 1300 mAh).

Deshalb überlege ich mir da was zu basteön was 2 18650 LiIon aufnimmt (z.B. Samsung INR18650-35E), die ich dann extern lade (Skyrc MC3000), die immerhin gut 3 Ah haben.

Hat hier schon mal jemand sowas gemacht? Welche / was für Batteriehalter würden sich dazu eigen?
 

steidlmick

Flashaholic***
15 August 2012
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Es gibt ja solche einfachen Halterungen mit überschaubarer mechanischer Stabilität und eher für geringe Ströme, aber für einen Tischstaubsauger dürfte das schon ausreichen.
Alternativ gibt es auch solche Halterungen mit bereits eingebauter Schutzschaltung, so dass man sich um Tiefentladung keine Sorgen machen müsste.

Ich frage mich allerdings, ob so etwas rein mechanisch noch in das Akkufach des Staubsaugers passen würde, das müsste du selbst mal ausmessen, sollte aber noch passen, Sub-C-Zellen sind ja recht dick.

Alternativ könnte man Akkus mit Lötfahnen kaufen und diese als festes 2S-Pack verlöten, direkt mit passendem BMS dran. Allerdings lässt sich so etwas dann nicht mehr im handelsüblichen Rundzellen-Ladegerät aufladen...
 
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Flummi

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26 Oktober 2015
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Ich habe das bei meinem Akkusauger genau so gemacht. Ich empfehle allerdings Halter von Keystone.
Ich habe zwei LG HG2 eingesetzt, andere (Hochstrom) Typen gehen natürlich auch. Die Laufzeit hat sich ganz beträchtlich verlängert.

Einen Satz Akkus hatte ich in die Tiefentladung getrieben - an der Anschlussplatine mit "Ladeelektronik" floss ein Strom von mehreren mA. Also alles rauswerfen und am Schalter neu verkabeln.
Und den Akkufüllstand im Auge behalten: Die Leistungsminderung des Motors bei sich leerenden Akkus hört man nicht deutlich.
 

wus

Erleuchteter
15 November 2012
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Mal wieder super, wie schnell man hier sinnvolle Antworten kriegt. Vielen Dank!

Die Frage ob das ins Akkufach passt war gut. Ich habe als erstes mal die Abmessungen des alten NiMH Akkus gemessen, der fällt eher klein aus für sub-C. Aber dann habe ich gesehen im Akkufach seitlich nach unten hin etwas mehr Platz ist, da müsste die Halterung mit Schutzschaltung schon rein passen.

Leider habe ich dann gesehen dass die verlinkte Halterung mit Schutzschaltung button top Zellen braucht. Und zumindest auf eBay.de sind die ziemlich teuer. Gibt's da auch eine Version für flat top Zellen? Oder gibt's button top Zellen mit guter Kapazität irgend wo Anders günstiger? (ich brauche nur 4 Zellen)

Die billigen Alternativen sieht auch so aus als wäre sie nicht für flat top Zellen geeignet - weiß es einer von euch sicher?
 

Flummi

Moderator
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26 Oktober 2015
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Hast Du mal die Stromaufnahme deines Saugers gemessen? Bei 5-7A max. Strom der BMS wird die Schutzschaltung möglicherweise beim Einschalten des Saugers ansprechen.

In meinem Sauger ist ein Motor der Mabuchi 540 - Klasse verbaut. Der genehmigt sich etwa 7A, beim Einschalten auch gerne das Dreifache...
 

steidlmick

Flashaholic***
15 August 2012
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Leider habe ich dann gesehen dass die verlinkte Halterung mit Schutzschaltung button top Zellen braucht.
Nein, die Halterung ist für Flat-Top-Zellen ausgelegt.
Wie kommst du denn darauf, dass dort Button-Tops rein müssten?

Beachte aber, dass die Schaltung aus Sicherheitsgründen im "abgeschalteten" Zustand ausgeliefert wird und eine Ladung mit einer 8.4-V-Spannungsquelle erfolgen muss, um sie zu aktivieren:
Please charge the Holder from Red(+) and Black(-) wires with a 8.4V or above charger or adapter to active it, as it is protected by burst current when you put battery in.
Außerdem solltest du überprüfen, ob die elektrischen Kennwerte für deinen Einsatzzweck geeignet sind!

Alternativ kannst du auch einen einfachen ungeschützten 2S-Halter verwenden und eine externe Schutzschaltung (wie zuvor verlinkt) daran anlöten. Das sieht zwar nicht so schön aus, funktioniert aber auch zuverlässig, erfordert aber auch Umbauten an der Halterung, "einfach so dranlöten" reicht nicht!
Bitte informiere dich, wie man ein BMS für eine 2S-Schaltung korrekt verkabelt!
 
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wus

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15 November 2012
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Wie kommst du denn darauf, dass dort Button-Tops rein müssten?
Auf der von Dir verlinkten eBay Seite ist ein Bild, das das verdeutlicht. Man sieht es nichtg leich, muss dazu in der Thumbnail-Leiste erst ganz nach rechts scrollen.

Die Daten hatte ich mir schon angeschaut, allerdings dachte ich dabei nicht an den Einschaltstromstoß. Zumindest fragwürdig fiel mir die Abschaltspannung von nur 2,4 Volt pro Zelle auf - so tief würde ich eine LiIon-Zelle normalerweise nicht entladen.

Aus diesen Gründen werde ich wohl doch einfache Halter verwenden und eine der verlinkten separaten BMS Platinen dazu. Taugt das XZD-2S0830-V1 dazu?
 

steidlmick

Flashaholic***
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Ich bin mir inzwischen nicht mehr ganz sicher, ob das Projekt für dich umsetzbar ist, weil ich deine handwerklichen Fähigkeiten, Elektro-/Akku-Kenntnisse und deine Werkzeugausstattung nicht einschätzen kann.
Auf der von Dir verlinkten eBay Seite ist ein Bild, das das verdeutlicht. Man sieht es nichtg leich, muss dazu in der Thumbnail-Leiste erst ganz nach rechts scrollen.
Kann es sein, dass du das völlig missverstehst?
Das Bild zeigt doch ganz deutlich, dann eben keine Button-Top-Akkus mit Schutzschaltung benutzt werden sollen. Die Halterung ist sogar streng genommen nur für Flat-Top-Akkus ausgelegt!

Hier ist das unten (Abschnitt "Instructions and notice") auch noch mal ganz deutlich zu sehen und sogar schriftlich festgehalten.
Zumindest fragwürdig fiel mir die Abschaltspannung von nur 2,4 Volt pro Zelle auf - so tief würde ich eine LiIon-Zelle normalerweise nicht entladen.
Natürlich nicht, das ist ja nur Triggerschwelle der Schutzschaltung und auch die Schutzschaltungen von "normalen" 18650er reagiert erst in diesem Bereich, teilweise sogar noch etwas später.
Das gilt ebenso für sonstige BMS.

Das ist ganz normal für Schutzschaltungen.
Diese sollen ja erst im allerletzten Moment die Tiefentladung vermeiden und keine "Komfortbehandlung" für den Akku bedeuten oder den Anwender völlig von eigenem Mitdenken befreien.
Aus diesen Gründen werde ich wohl doch einfache Halter verwenden und eine der verlinkten separaten BMS Platinen dazu.
Dir ist aber schon klar, dass auch so ein BMS erst ebenso spät reagiert wie bei der von dir kritisierten Schaltung?
Ich habe den Eindruck, dass du ggf. die Funktionsweise und Auslegung einer Schutzschaltung/eines BMS missverstehst.

Auch kommt es mir so vor, als ob dir nicht richtig bewusst ist, dass man ein BMS nicht nur irgendwie an die Leitungen mit dranlötet.
Jeder (Plus)Pol von jeder Zelle wird separat mit dem BMS verbunden, einen handelsüblichen 2S-Halter muss man entsprechend umbauen (wie bereits zuvor erwähnt) oder alternativ kann man zwei einzelne 1S-Halter passend zu einem 2S-BMS-Konstrukt verkabeln.
So oder so ist das mehr Bauaufwand, als einfach nur zwei Kabel irgendwo dranzulöten...
Jein.
Das ist eigentlich mehr für Lithium-Polymer-Akkus mit Ladeschlussspannung von 3.9 V pro Zelle ausgelegt (steht auch in den technischen Daten).
Immer wenn du vollgeladene Zellen einlegen würdest, würdest du die Schaltung dann wegen (vermeintlicher) Überladung triggern. Wie sich das in der Praxis auswirken würde, kann ich aber nicht sagen.

Wegen der nicht vorhersagbaren potenziellen Probleme wäre es schon besser, wenn du ein 2S-BMS für Lithium-Ionen-Zellen verwenden würdest. Dieses Modell ist für Lithium-Ionen-Zellen ausgelegt, hat aber letztlich die gleichen Triggerschwellen wie das von dir kritisierte System, nur der mögliche Entlade-Dauerstrom ist etwas höher, nur kritisch wird's ja ohnehin an anderer Stelle:

Eine wirklich wichtige Frage ist, wie groß der Stromimpuls beim Einschalten ist!
Je nach Auslegung kann der bei Elektromotoren schon das 5fache bis 10fache des Arbeitsstroms erreichen. Da jedoch die Schutzfunktionen eines BMS gegen Überstrom/Kurzschluss innerhalb von Millisekunden reagieren, ist es gut möglich, dass immer die Schutzschaltung getriggert wird, sobald man den Sauger einschaltet.

Daher wäre es schon überlegenswert, ob du nicht entweder
a) ungeschützte Akkus benutzt (= Gefahr der Tiefentladung, vor allem bei Verwendung durch Laien, stetes Mitdenken erforderlich)
oder
b) eine höherwertige Konstruktion baust, bei der du zwei einzelne 1S-Halterungen mit einem leistungsstarken BMS passend verbindest (beste, aber auch aufwändigste Variante, kann mit Zusatzschaltung einem 9V-Netzteil direkt geladen werden)
oder
c) gleich einen billigen, aber ausreichend langen 08/15-Halter nimmst, diesen aber mit sehr leistungsstarken geschützten 18650er-Akkus bestückst (teuer, aber dafür recht simpel).

So oder so, die gesamte Auslegung und Umsetzbarkeit hängt letztlich vom Stromimpuls beim Einschalten des Saugers ab!
Bei Lösung a) wäre das egal, bei Lösung b) könnte man das BMS entsprechend auslegen und bei Lösung c) kann es ggf. sogar dennoch knapp werden - und teuer.

Ich persönlich würde auf jeden Fall Lösung b) umsetzen, aber ich weiß nicht, ob es dir den Aufwand wert wäre.
 
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wus

Erleuchteter
15 November 2012
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Hallo Mick, danke für Deine ausführliche Antwort. Ich bin e-Ing., habe allerhand Werkzeug, kann löten, messen, rechnen und befasse mich mit Akkus seit 50 Jahren.

Mit BMS bisher allerdings kaum. Ich hätte schon erwartet dass so eine Schutzschaltung den Akku sicher vor Beschädigung oder unnötig drastischer Lebensdauerverkürzung durch Tiefentladung, Überladung und Kurzschluss bewahrt.

Wenn das nicht der Fall ist werde ich wohl die Akkus ungeschützt verwenden. Flummi schrieb zwar oben, die Leistungsminderung des Motors bei sich leerenden Akkus höre man nicht deutlich, aber da bin ich anderer Ansicht. 2 LiIon haben nach dem Laden 8,4V, Entladung bis auf 6 oder 5,5V (bzw. 3 oder 2,75V pro Zelle) entspricht ungefähr dem gleichen Unterschied wie bei den original NiMH Akkus, und mit denen ist die Leistungsminderung gut hörbar.

Das Ganze soll ja auch nicht zu teuer werden. Die Sauger sind billige Discounter-Modelle, wenn ich da 20 Euro o.ä. für Akkus, BMS und Halterungen ausgebe kann ich auch gleich ganz neue Geräte kaufen.
 

steidlmick

Flashaholic***
15 August 2012
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Hallo Mick, danke für Deine ausführliche Antwort. Ich bin e-Ing., habe allerhand Werkzeug, kann löten, messen, rechnen und befasse mich mit Akkus seit 50 Jahren.
Na, das klingt doch gut, dann sind ja die Voraussetzungen schon mal passend.
Mit BMS bisher allerdings kaum. Ich hätte schon erwartet dass so eine Schutzschaltung den Akku sicher vor Beschädigung oder unnötig drastischer Lebensdauerverkürzung durch Tiefentladung, Überladung und Kurzschluss bewahrt.
Das tut ein BMS auch, es schützt sicher vor Tiefentladung, Überladung und Überlastung/Kurzschluss.
Mehr aber eben auch nicht, das ist keine "Komfortschaltung" für Akkus, die diese möglichst schont und lange leben lässt, ein BMS ist eine Notschaltung, welche die schlimmsten Gefahren eindämmen soll. Das macht ein BMS auch, mehr nicht!

Bei der Auslegung eines BMS muss man abwägen zwischen "so viel Eingriff wie nötig" und "so wenig wie möglich", denn ein BMS ist ja nur die letzte Stufe in einer Kaskade von Schutzfunktionen.
Bei einer (gut konstruierten) Taschenlampe beginnt das mit einer LVW (low voltage warning), gefolgt von einer LVP (low voltage protection). Erst danach soll ein BMS/eine Schutzschaltung eingreifen.
Das ist bei anderen (gut konstruierten) elektronischen Geräten mit Akku ja auch so umgesetzt.

Nur bei deinem Eigenbau lässt du eben die anderen Schaltungen weg und verlässt dich alleine auf ein BMS. Dementsprechend kann es natürlich auch nicht die sonst üblichen zusätzlichen Schutzstufen mit abbilden. Da kann das BMS ja nichts für...
Flummi schrieb zwar oben, die Leistungsminderung des Motors bei sich leerenden Akkus höre man nicht deutlich, aber da bin ich anderer Ansicht. 2 LiIon haben nach dem Laden 8,4V, Entladung bis auf 6 oder 5,5V (bzw. 3 oder 2,75V pro Zelle) entspricht ungefähr dem gleichen Unterschied wie bei den original NiMH Akkus, und mit denen ist die Leistungsminderung gut hörbar.
Du kannst natürlich ein vollständiges BMS weglassen und damit auf Überladungsschutz und Überlastungsschutz verzichten, aber an dessen Stelle zumindest eine einfache Tiefentladeschutzschaltung selbst bauen.
Mit einem Komparator mit Referenzspannungsquelle oder so ließe sich das leicht umsetzen. Man könnte auch diese Anleitung für NiMH-Akkus adaptieren auf Lithium-Akkus oder mal bei Google nach entsprechenden Schaltungen suchen, da gibt es einige Ansätze.

Dann würde das Ding einfach bei Unterschreitung einer von dir einstellbaren Schwelle (z.B. 6.0 V) einen MOSFET abschalten und der Akkupack wäre getrennt vom Verbraucher.

Alternativ könnte man vielleicht wenigstens einen so genannten "Lipo-Saver" aus dem Modellbaubereich verwenden. Die schalten zwar nicht ab, können aber akustisch und/oder optisch wenigstens warnen, wenn eine Triggerschwelle erreicht wird.
Das wäre einfach und recht günstig machbar.
 

light-wolff

Flashaholic***²
14 September 2011
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im Süden
Es gibt ja solche einfachen Halterungen mit überschaubarer mechanischer Stabilität und eher für geringe Ströme, aber für einen Tischstaubsauger dürfte das schon ausreichen.
Eher nicht. Ich hatte da mal welche, da haben bei 4A schon die Spiralfedern geglüht. Für mehr als 1A waren die nicht brauchbar, ohmsche Verluste zu hoch
Die Keystone-Halter von Flummi sind gut.

Wenn da original 6S Sub-C drin waren, würde ich mit 50W rechnen, 7-8A bei vollen Li-Ion-Zellen.

2S 21700er würden den Platz besser nutzen als 18650. Gibt aber m.W. keine Halter dafür, also nur Festeinbau.

PCB 2S 20A gibt's für 3-4€, teils auch mit Balancer
https://www.ebay.de/itm/192519098201
https://www.ebay.de/itm/353414672574
https://www.ebay.de/itm/164140407807
 

wus

Erleuchteter
15 November 2012
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Um das hier abzuschließen: ich habe jetzt die billigen Batteriehalter verwendet, allerdings die superdünnen Anschlussdrähtchen durch etwas dickere, die ich in die "Augen", in die die Anschlusskontake eingenietet sind, gelötet und verwende das so. Bisher funktioniert das gut. Laden tue ich die Akkus im MC3000, und damit ich nicht darauf warten muss habe ich mir 2 Sätze LG INR18650-M29 (mit gemessen 2,7 Ah) gekauft, für 2,99 €/St.
 
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