Aufbau eines LiFePO4 Akkupacks

[The_Driver]

Ich habe eine Lampe mit einem Tubus, in den ein Akkupack rein soll. Diesen könnte ich mir konfektionieren lassen oder selber bauen. Bei der genauen Auslegung könnte ich etwas Unterstützung gebrauchen.

Daten:

• Tubus-Länge: 30cm, Innendurchmesser: 6cm
• Leistung Lampe: max. 230W
• Eingangsspannungsbereich: 12-30V

Der Tubus hat auf beiden Seiten eine Aluendkappe. Eine der beiden Endkappen hat in der Mitte ein Loch, wo die Anschlussleitungen rein laufen. Ansonsten gibt es im Tubus nur noch die Köpfe von zwei kleinen Befestigungsschrauben.

Es soll möglichst ein LiFePo4 Akku inkl. BMS mit möglichst hoher Kapazität werden. Die Spannung sollte möglichst nah an den 30V liegen, da die Lampe dann nicht so heiß läuft und ich dann weniger Probleme mit Übergangswiderständen habe. Prinzipiell passen vier Schichten von jeweils sieben 18650ern nebeneinander in das Rohr. Dann kriegt man allerdings nicht weiteres mehr mit rein. Größere Zellen würden natürlich auch gehen, aber es wird dann schwierig eine hohe Spannung zu erzielen. Ich habe mir deswegen überlegt HAIDI HDCF18650-2000mAh-3.2V 18650er Zellen zu benutzen. Mit 2000mAH haben sie so ziemlich die höchste Kapazität, die man bei dieser Zellenart kriegen kann. Da mein Ladegerät maximal 6S laden kann, sollte der Akku maximal 6S haben oder in zwei Packs a 4 Zellen aufgeteilt sein. 8S (voll 29,6V) entspräche auch der maximal möglichen Eingangsspannung der Lampe.

Realistisch vorstellbar wäre ein Aufbau von 3 Lagen mit jeweils sechs kreisförmig angeordneten Zellen in 6S3P Verschaltung. So bliebe etwas Platz für das BMS und die Kabel. Alternativ, sofern sich ein sehr schmales, aber dafür längeres BMS auftreiben ließe, wären vielleicht auch vier Lagen mit jeweils sechs kreisförmig Zellen denkbar. Die Verkabelung und das BMS wären dann im Zentrum des Akkupacks.

Was denkt ihr dazu? Kennt jemand Quellen für sehr schmale BMS für LiFePO4 Zellen?

Ich sehe noch drei Alternativen:

1. Den Aufbau, wie oben, aber ohne BMS. Stattdessen einen LiPO-Piepser dran (konfigurierbar für LIFePO4-Zellen) und einen Balancestecker. Dann wären vielleicht auch vier mal sechs Zellen realistisch.

2. Das Gleiche, aber mit Li-Ion Zellen mit höherer Energiedichte.

3. Ich könnte natürlich auch einfach zwei RC-LiPOs mit LiPO-Piepsern in das Rohr schieben. Das wäre günstig, aber nicht so sicher und langlebig. Besonders Kältefest sind diese Akkus auch nicht. Zwei mal 6S 3Ah könnten so gerade rein passen.

 

[Advocat]

Ein 6S mit 10A - BMS wirds reichen, oder muss mehr sein?

 

[Buteo]

Ich habe eine Lampe mit einem Tubus, in den ein Akkupack rein soll. Diesen könnte ich mir konfektionieren lassen oder selber bauen. Bei der genauen Auslegung könnte ich etwas Unterstützung gebrauchen.

Daten:

• Tubus-Länge: 30cm, Innendurchmesser: 6cm
• Leistung Lampe: max. 230W
• Eingangsspannungsbereich: 12-30V

Der Tubus hat auf beiden Seiten eine Aluendkappe. Eine der beiden Endkappen hat in der Mitte ein Loch, wo die Anschlussleitungen rein laufen. Ansonsten gibt es im Tubus nur noch die Köpfe von zwei kleinen Befestigungsschrauben.

Es soll möglichst ein LiFePo4 Akku inkl. BMS mit möglichst hoher Kapazität werden. Die Spannung sollte möglichst nah an den 30V liegen, da die Lampe dann nicht so heiß läuft und ich dann weniger Probleme mit Übergangswiderständen habe. Prinzipiell passen vier Schichten von jeweils sieben 18650ern nebeneinander in das Rohr. Dann kriegt man allerdings nicht weiteres mehr mit rein. Größere Zellen würden natürlich auch gehen, aber es wird dann schwierig eine hohe Spannung zu erzielen. Ich habe mir deswegen überlegt HAIDI HDCF18650-2000mAh-3.2V 18650er Zellen zu benutzen. Mit 2000mAH haben sie so ziemlich die höchste Kapazität, die man bei dieser Zellenart kriegen kann. Da mein Ladegerät maximal 6S laden kann, sollte der Akku maximal 6S haben oder in zwei Packs a 4 Zellen aufgeteilt sein. 8S (voll 29,6V) entspräche auch der maximal möglichen Eingangsspannung der Lampe.

Realistisch vorstellbar wäre ein Aufbau von 3 Lagen mit jeweils sechs kreisförmig angeordneten Zellen in 6S3P Verschaltung. So bliebe etwas Platz für das BMS und die Kabel. Alternativ, sofern sich ein sehr schmales, aber dafür längeres BMS auftreiben ließe, wären vielleicht auch vier Lagen mit jeweils sechs kreisförmig Zellen denkbar. Die Verkabelung und das BMS wären dann im Zentrum des Akkupacks.

Was denkt ihr dazu? Kennt jemand Quellen für sehr schmale BMS für LiFePO4 Zellen?

Ich sehe noch drei Alternativen:

1. Den Aufbau, wie oben, aber ohne BMS. Stattdessen einen LiPO-Piepser dran (konfigurierbar für LIFePO4-Zellen) und einen Balancestecker. Dann wären vielleicht auch vier mal sechs Zellen realistisch.

2. Das Gleiche, aber mit Li-Ion Zellen mit höherer Energiedichte.

3. Ich könnte natürlich auch einfach zwei RC-LiPOs mit LiPO-Piepsern in das Rohr schieben. Das wäre günstig, aber nicht so sicher und langlebig. Besonders Kältefest sind diese Akkus auch nicht. Zwei mal 6S 3Ah könnten so gerade rein passen.

Kannst Du mir bitte einmal eine verlässliche Quelle für 2000mAh-18650er LuFePo4 innerhalb der EU geben?

 

[steidlmick]

3. Ich könnte natürlich auch einfach zwei RC-LiPOs mit LiPO-Piepsern in das Rohr schieben. Das wäre günstig, aber nicht so sicher und langlebig. Besonders Kältefest sind diese Akkus auch nicht.

Wenn die Kältefestigkeit wichtig ist, dann fallen nach meiner Erfahrung RC-LiPos völlig raus. Wie kalt wird es denn für die Akkus in dem Tubus voraussichtlich?

Was denkt ihr dazu? Kennt jemand Quellen für sehr schmale BMS für LiFePO4 Zellen?

Sofern ich die Erklärung richtig verstanden habe (eine kleine Zeichnung o.ä. wäre sonst für eine Klarstellung hilfreich), dann kenne ich kein BMS für 6S3P, das man im Hohlraum zwischen 6 kreisförmig angeordneten 18650er-Zellen unterbringen könnte.
Wie viel Platz ist denn dort überhaupt? Hast du das vielleicht mal einem CAD-Programm simuliert oder praktisch ausprobiert? Welche Abmessungen müsste so ein BMS einhalten?

1. Den Aufbau, wie oben, aber ohne BMS. Stattdessen einen LiPO-Piepser dran (konfigurierbar für LIFePO4-Zellen) und einen Balancestecker. Dann wären vielleicht auch vier mal sechs Zellen realistisch.

Was spräche denn aus deiner Sicht gegen diese einfachere Variante?
Klar, ein BMS reagiert automatisch, bei Piepsern muss man selbst reagieren, was davon angemessen/sinnvoll ist, hängt sicher auch vom Einsatzbereich und der Verwendungsart der Lampe ab.
Brächte ein BMS für deinen Einsatzbereich/Verwendungsart einen so signifikanten Vorteil, dass die geringere Kapazität relativiert würde?

2. Das Gleiche, aber mit Li-Ion Zellen mit höherer Energiedichte.

Warum überhaupt als erster Gedanke LiFePO₄?
Welche der Eigenschaften von LiFePO₄-Akkus haben dich diesen Typ als erste Idee wählen lassen?

Kannst Du mir bitte einmal eine verlässliche Quelle für 2000mAh-18650er LuFePo4 innerhalb der EU geben?

Hat er doch:
https://enerprof.de/akkus-lifepo4/a...enerpower-18650-lifepo4-3-2v-2000-mah-ul?c=52

 

[The_Driver]

Ein 6S mit 10A - BMS wirds reichen, oder muss mehr sein?

Prinzipiell sieht das Teil super aus, da sehr schmal und generell kompakt! Es ist allerdings sehr knapp bemessen. Die Lampe zieht vermutlich ca. 200W aus dem Akku. Bei einem 6S LiFePo4 wären das durchschnittlich 10A (3,3V Zellenspannung). Durch die Übergangswiderstände zwischen Akku und Lampe wird es vermutlich noch etwas mehr sein.

Wenn die Kältefestigkeit wichtig ist, dann fallen nach meiner Erfahrung RC-LiPos völlig raus. Wie kalt wird es denn für die Akkus in dem Tubus voraussichtlich?

Sofern ich die Erklärung richtig verstanden habe (eine kleine Zeichnung o.ä. wäre sonst für eine Klarstellung hilfreich), dann kenne ich kein BMS für 6S3P, das man im Hohlraum zwischen 6 kreisförmig angeordneten 18650er-Zellen unterbringen könnte.
Wie viel Platz ist denn dort überhaupt? Hast du das vielleicht mal einem CAD-Programm simuliert oder praktisch ausprobiert? Welche Abmessungen müsste so ein BMS einhalten?

Was spräche denn aus deiner Sicht gegen diese einfachere Variante?
Klar, ein BMS reagiert automatisch, bei Piepsern muss man selbst reagieren, was davon angemessen/sinnvoll ist, hängt sicher auch vom Einsatzbereich und der Verwendungsart der Lampe ab.
Brächte ein BMS für deinen Einsatzbereich/Verwendungsart einen so signifikanten Vorteil, dass die geringere Kapazität relativiert würde?

Warum überhaupt als erster Gedanke LiFePO₄?
Welche der Eigenschaften von LiFePO₄-Akkus haben dich diesen Typ als erste Idee wählen lassen?

Die Lampe ist an sich nur ein Hobbygerät, ich bin also nicht auf die Kältefestigkeit angewiesen. Meine Lampen werden aber auch mal im Winter eingeschaltet. Bei der recht kurzen Akkulaufzeit, die sich hier ergeben wird, ist dieser Punkt vielleicht auch zu vernachlässigen.

Ein BMS sichert mich gegen Benutzerfehler ab. Es stellt die Lebensdauer der Akkus und meiner Investition in selbige sicher. Die Piesper sind außerdem sehr sehr nervig, ich habe schon Erfahrung damit. Das ging soweit, dass ich die Piepser mit Kleber aufgefüllt habe, um die sehr hohe Lautstärke ein Stück weit zu reduzieren.

LiFePO4-Zellen sind halt besonders langlebig und vergleichsweise sicher. Bei so einem, für meine Verhältnisse, großen Akkupack finde ich diese Punkte durchaus relevant.

Fotos vom Rohr werde ich hier rein stellen.

 

[Advocat]

Prinzipiell sieht das Teil super aus, da sehr schmal und generell kompakt! Es ist allerdings sehr knapp bemessen. Die Lampe zieht vermutlich ca. 200W aus dem Akku. Bei einem 6S LiFePo4 wären das durchschnittlich 10A (3,3V Zellenspannung).

Das stimmt, seeehr knapp bemessen.
Muss der BMS in der Tubus unbedingt verbaut sein?

 

[The_Driver]

Das stimmt, seeehr knapp bemessen.
Muss der BMS in der Tubus unbedingt verbaut sein?

Ja, die Lampe wird sonst sehr hässlich.

 

[Advocat]

Hier LiFePo4 BMS mit 15, 20 und 25 A (Aussehen größe: 61*33*7MM)!
Nur wartezeit(en), Aliexpress halt!
(mir passt/gefählt sehr das: Überladung schutz spannung: 3,65 V ± 0,025)

 

[The_Driver]

Hier Fotos des Akkurohrs:

Bis auf die beiden kleinen Schraubenköpfe und den Kabeln steht dem Akkupack wirklich nichts im Wege:

Hier ist mein Lineal (31cm lang) bis zum Ende ins Akkurohr geschoben, es ist also ca. 30,5cm tief

 

[The_Driver]

Hier LiFePo4 BMS mit 15, 20 und 25 A (Aussehen größe: 61*33*7MM)!
Nur wartezeit(en), Aliexpress halt!
(mir passt/gefählt sehr das: Überladung schutz spannung: 3,65 V ± 0,025)

Das sieht schon besser aus. Noch mal halb so breit und doppelt so lang wäre denke ich perfekt.

 

[steidlmick]

Die Lampe ist an sich nur ein Hobbygerät, ich bin also nicht auf die Kältefestigkeit angewiesen. Meine Lampen werden aber auch mal im Winter eingeschaltet. Bei der recht kurzen Akkulaufzeit, die sich hier ergeben wird, ist dieser Punkt vielleicht auch zu vernachlässigen.

Auf der anderen Seite hast du dich wegen der Zyklenfestigkeit initial für LiFePO₄-Zellen entschieden - und damit indirekt sowieso schon gegen RC-LiPos, die halten einfach nicht lange...

Ein BMS sichert mich gegen Benutzerfehler ab. Es stellt die Lebensdauer der Akkus und meiner Investition in selbige sicher. Die Piesper sind außerdem sehr sehr nervig, ich habe schon Erfahrung damit.

OK, dann spricht ja schon sehr viel für ein BMS, auch wieder vor dem Hintergrund, dass dir LiFePO₄-Zellen wegen der hohen Lebensdauer ohnehin zusagen.
Ich fände es nicht sehr vorausschauend, wenn man langlebige Zellen nehmen würde, diese dann aber ohne BMS betreiben würde, das wäre für mein Verständnis irgendwie etwas widersinnig.

Sofern ich alles richtig verstanden habe, würde ich dann wohl auch LiFePO₄-Zellen mit BMS verwenden und auf irgendwelche Balancer-Sperenzchen verzichten.

Eine Frage die ich mir stelle ist, mit welchen LiFePO₄-Rundzellen man die beste Raumausnutzung erreichen könnte. Vielleicht gibt es bessere Alternativen als 18650er.

 

[The_Driver]

Eine Frage die ich mir stelle ist, mit welchen LiFePO₄-Rundzellen man die beste Raumausnutzung erreichen könnte. Vielleicht gibt es bessere Alternativen als 18650er.

Ja, die Frage habe ich mir auch schon gestellt. Sie wird dadurch erschwert, dass eine möglichst hohe Spannung hier gut ist und, dass LiFePO4-Zellen mit stark unterschiedlichen Energiedichten angeboten werden. Die von mir verlinkten Zellen haben eine sehr hohe Energiedichte.

Prinzipiell passen vier Schichten von jeweils sieben 18650ern nebeneinander in das Rohr.

6S3P mit 2AH 18650ern ergeben ~119Wh. 6S4P dementsprechend sogar 158Wh (halte ich aber von den Platzverhältnissen her für unrealistisch).

Gibt es 21700er LiFePO4s mit hoher Kapazität? Von denen würden fünf nebeneinander ins Rohr passen.

26650er gibt es mit 4Ah. Davon würden aber nur drei nebeneinander ins Rohr passen. Gegenüber den 18650ern hätte ich einen geringeren Verkabelunsgaufwand. Ich sehe aber keine Möglichkeit auf mehr als 4S2P zu kommen ohne die Gesamtenergiemenge stark zu verringern (6S1P wäre z.B. noch möglich, 6S2P passt nicht rein, für 8S bräuchte ich ein neues Ladegerät). 6S1P würden hier nur 79Wh ergeben.

32700er gibt es mit 6Ah, aber ich würde effektiv nur 3-4 Zellen ins Akkurohr kriegen. Vier Zellen würden hier ebenfalls nur 79Wh ergeben.

 

[Alexander]

Ich denke mal 18650er sind hier schon der richtige Weg.
Man könnte wohl noch 8S3P da rein quetschen indem man drei volle Lagen mit 7S1P baut und dann die drei parallel, oben drauf nochmal 1S3P.
Dann hat man denke ich noch genug Platz für ein BMS da drin, sowas z.B. https://www.aliexpress.com/item/32955453038.html
Das kann dann auch genug Strom.

Verdrahtungsaufwand ist natürlich relativ hoch aber das meiste sind ja nur dünne Leitungen die man wo dazwischen schieben kann.
Ein Ladegerät das 8S kann macht das natürlich einfacher.

 

[The_Driver]

Ich denke mal 18650er sind hier schon der richtige Weg.
Man könnte wohl noch 8S3P da rein quetschen indem man drei volle Lagen mit 7S1P baut und dann die drei parallel, oben drauf nochmal 1S3P.
Dann hat man denke ich noch genug Platz für ein BMS da drin, sowas z.B. https://www.aliexpress.com/item/32955453038.html
Das kann dann auch genug Strom.

Verdrahtungsaufwand ist natürlich relativ hoch aber das meiste sind ja nur dünne Leitungen die man wo dazwischen schieben kann.
Ein Ladegerät das 8S kann macht das natürlich einfacher.

Das BMS sieht gut aus! Sehr kompakt für das, was es leistet!

Welcher Kabelquerschnitt wäre hier passend? Wie würdest du die praktische Verschaltung machen bei 8S? Immer drei Zellen, die nebeneinander sitzen parallel schalten und die Blöcke dann in Reihe? Ich Überlage gerade, ob ich bei Enerprof nachfrage, ob sie die 3er Packs schon so für mich verschweißen können.

 

[Advocat]

Ich Überlage gerade, ob ich bei Enerprof nachfrage, ob sie die 3er Packs schon so für mich verschweißen können.

Vieleicht zuerst 100% sicher sein was ist bessere Lösung für diese Lampe (Dauer oder Leistung)!

8S3P = 26,4V // 18Ah
oder
6S4P = 19,8V // 24Ah
Zitiere: bei (3,3V Zellenspannung)

Und die fertige 8 x 3er Packs, könnte sein dass du sie nicht reinpressen kannst!

 

[The_Driver]

Vieleicht zuerst 100% sicher sein was ist bessere Lösung für diese Lampe (Dauer oder Leistung)!

8S3P = 26,4V // 18Ah
oder
6S4P = 19,8V // 24Ah
Zitiere: bei (3,3V Zellenspannung)

Und die fertige 8 x 3er Packs, könnte sein dass du sie nicht reinpressen kannst!

Der Energiegehalt von beiden Konfigurationen ist identisch. Die Akkulaufzeit wäre somit auch identisch, da die Lampe geregelt ist.

Aber du hast Recht - sie müssten die 3er Packs quasi in einer Kurve verschweißen.

Dann hat man denke ich noch genug Platz für ein BMS da drin, sowas z.B. https://www.aliexpress.com/item/32955453038.html
Das kann dann auch genug Strom.

Wobei das hier nur ein Tiefentladeschutz und kein vollwertiges BMS ist? Wenn ich die Spezifikationen richtig lese, dann kann es nicht die Zellen balanzieren? Das müsste dann das Ladegerät übernehmen. In diesem Sinne macht auch der typische Stecker für die Balanceanschlüsse für Hobbylader Sinn.

Das hier kann z.B. auch balanzieren, ist aber mit 60mm grenzwertig lang.

 

[Alexander]

Von dem was auf der Platine drauf war bin ich davon ausgegangen das es auch balancieren kann, dem ist aber nicht so.
Ich würde aber sowieso immer mit Balancer laden wenn man schon einen Modellbaulader benutzt, der kann auch deutlich mehr Balancierstrom als die BMS.
Mit 40mA Balancierstrom kann man nichts reißen.

Ich würde denke ich die sieben Zellen einfach als 7S verschalten, dann müssen nur zwei dicke Kabel dran.
Dann oben am Kopf alle drei parallel schalten, die Balancerleitungen genauso.
An der Stelle und den Distanzen reicht 2,5mm² wohl problemlos aus. Für den Balancer 0,5mm².
Oben drauf der dreier Block dann dann eben als die Achte Zelle.

Wenn du bis zum Treffen warten kannst können wir das auch vor Ort verschweißen, ein Schweißgerät habe ich.

 

[The_Driver]

Danke für das Angebot! Wir schauen mal.
Wenn ich sieben Zellen als 7S verschalte und die Stränge erst dann parallel schalte, wären sie aber nicht wirklich gebalanced? Oder meinst du, dass ich dann wirklich an jede Einzelzelle Balanceleitungen anbringe? Wenn man immer drei oder vier Zellen parallel schaltet bräuchte man pro Block ja nur eine Balanceleitung.

Wie würdest du die Zellen mechanisch verbinden und wie die Lötstellen von einander isolieren? Ich schlage Heißkleber, Kaptonband und Plastidip vor.

 

[Alexander]

Oder meinst du, dass ich dann wirklich an jede Einzelzelle Balanceleitungen anbringe?

Ja, also 6 dünne extra Leitungen je 7S Paket.

Zusammenkleben ist denke ich schon das Mittel der Wahl da es kaum Platz in Anspruch nimmt.
Was auch noch gehen könnte ist jeweils ein Deckel und ein Boden 3D zu drucken so das dieser die Zellen an Ort und Stelle hält.
Da kann man dann entsprechende Freiräume einbauen so das man die Balancerkabel bequem anschließen kann.

 

[Wetterleuchte]

Will die Profis gar nicht stören, habe nur reingelesen, weil ich solche Projekte ziemlich cool finde, aber soweit ich weiß, sind LiFePO4-Akkus schon unter +10°C nicht mehr sonderlich leistungsfähig, also weit über Standard LiIonen, die wohl erst unter 0°C schwach werden. Deswegen hatte ich LiFePO4 in Lampen immer verworfen. Außerdem glaube ich, dass die mangels Entwicklung in den letzten Jahren im Punkte Stromlieferfähigkeit von modernen LiCo und co abgehängt wurden. In Haushaltspowerbanks traut man Phosphat-Akkus irgendwie auch nur Entladung von 1C zu, immer so ca. Wh --> W max. (bezahlbare Ausnahmen, die auch Kühlschränke packen, bitte mitteilen, Sorry für OT!)

 

[Buteo]

Will die Profis gar nicht stören, habe nur reingelesen, weil ich solche Projekte ziemlich cool finde, aber soweit ich weiß, sind LiFePO4-Akkus schon unter +10°C nicht mehr sonderlich leistungsfähig, also weit über Standard LiIonen, die wohl erst unter 0°C schwach werden. Deswegen hatte ich LiFePO4 in Lampen immer verworfen. Außerdem glaube ich, dass die mangels Entwicklung in den letzten Jahren im Punkte Stromlieferfähigkeit von modernen LiCo und co abgehängt wurden. In Haushaltspowerbanks traut man Phosphat-Akkus irgendwie auch nur Entladung von 1C zu, immer so ca. Wh --> W max. (bezahlbare Ausnahmen, die auch Kühlschränke packen, bitte mitteilen, Sorry für OT!)

Ich meine genau das Gegenteil gelesen zu haben, nämlich dass LiFePo4-Akkus im 16340er Fornat genauso temperaturstabil sein sollen wie normale Lithiumbatterien als CR123?
Mag aber auch sein, dass ich mich hier vertue?

 

[The_Driver]

Ja, also 6 dünne extra Leitungen je 7S Paket.

Zusammenkleben ist denke ich schon das Mittel der Wahl da es kaum Platz in Anspruch nimmt.
Was auch noch gehen könnte ist jeweils ein Deckel und ein Boden 3D zu drucken so das dieser die Zellen an Ort und Stelle hält.
Da kann man dann entsprechende Freiräume einbauen so das man die Balancerkabel bequem anschließen kann.

Für ein 8S Ladegerät müsste ich zusätzlich min. 60€ ausgeben. Ich bin mir nicht sicher, ob sich das lohnt.

Einen 3D-Drucker habe ich nicht und auch keine Erfahrung im Designen entsprechender Dateien. Das wäre jetzt viel Aufwand nur um ein paar Zwischenstücke zu erhalten. Mit Plastidip kann man ja auch mit ein Bisschen Kreativität Abstandshalter basteln, z.B. einfach ein rundes Stick Pappe einmal da rein tunken.

Hier noch ein Bild mit sieben ungeschützten 18650ern nebeneinander im Rohr:

Nebenbei finde ich es faszinierend, dass man mit LiPos keine längere Laufzeit hinkriegt als mit 24 LiFePO4 18650ern. Selbst wenn man das Rohr komplett vollstopft mit zwei von diesen sehr, sehr preiswerten, so gerade noch passenden LiPos (2x 6S 3,7Ah). Die Akkulaufzeit wäre in diesem Fall annäherend identisch.

 

[light-wolff]

Deswegen hatte ich LiFePO4 in Lampen immer verworfen. Außerdem glaube ich, dass die mangels Entwicklung in den letzten Jahren im Punkte Stromlieferfähigkeit von modernen LiCo und co abgehängt wurden.

LiFePO4 im CR123A-Format, die ich schon vor ca. 10 Jahren getestet habe, konnten locker 5-6C liefern, während für LiCo 2C als "Hochstrom" galt.
Und die legendären LiFePO4 26650 von A123 konnten 20C dauer und 50C peak.
Wenn's um Stromlieferfähigkeit geht, waren/sind LiFePO4 ganz vorne dabei.

 

[The_Driver]

Nach langer Zeit nun der Bastelbericht:
Beim Hessentreffen im Oktober half @Alexander mir beim Bau des Akkupacks. Wobei das untertrieben ist, eigentlich baute er ihn.
Der Akkupack ist verschaltet als 6S4P, aber physikalisch anders zusammen gesetzt. Es sind drei 7er Zellenpacks übereinander und darüber dann noch mal drei Zellen. Neben diesen drei Zellen finden die Schutzschaltung und die Anschlusskabel Platz. Durch diese Anordnung wurden Verkabelung und Aufbau sehr unübersichtlich und aufwendig. Dafür nutzt der Akku das Rohr optimal aus.

Daten:

• 24x HAIDI HDCF18650-2000mAh-3.2V LiFePO4 18650er mit 3,3V und 2000mAh
• Verschaltung: 6S4P
• Nennspannung: 19,8V
• Nennkapazität: 8Ah
• Energiegehalt: 158,4Wh
• Geschützt gegen Tiefentladung und Überstrom

Balancen der einzelnen Zellenpacks erfolgt beim Aufladen durchs Hobbyladegerät.

Hier ein paar Eindrücke:

Zu Beginn wurden die Zellen mit Heißkleber verklebt:

Das Punktschweißgerät:

Anschließend Nickelband auf die Zellen schweißen (wir begannen mit dem Ende des Packs, an dem keine Kabel sein würden):

Es waren einigie Kabelverbindungen notwendig, welche außen am Akkupack entlang laufen würden. Hierfür wurden Nickelbandstücke nach außen gelegt, um den Akkupack nicht unnötig zu verlängern durch die Lötstellen. Kaptonband wurde zwischen diesen und den Akkuschrumpfschläuchen als Hitzefester Abriebschutz angebracht.

Die Isolation zwischen den einzelnen 7er Packs bestand jeweils aus einem Stück Pappe, welches mit Panzertape umwickelt wurde (robust & dünn). Die Isolation wurde ebenfalls per Heißkleber angebracht und verband die einzelnen Packs so mechanisch.

Jetzt wurde es spannend: hatten wir alles richtig miteinander verbunden? Wir mussten höllisch aufpassen. Bei dieser wilden Verkabelung war es sehr leicht Flüchtigkeitsfehler zu machen. Einen machten wir auch zwischendurch. Am Ende passte dann aber alles.

Chaos im Restaurant (der strenge Blick des Wirts beim Aufbau der ganzen Gerätschaften war Gold wert ):

Fertig! Neben den Hauptanschlusskabeln wurden zwei mal fünf Balanceleitungen zwischen den einzelnen Akkupacks angelötet (getrennt fürs Auf- & Entladen):

Später habe ich dann noch die Kabel mit Heißkleber fixiert und den Akkupack mit transparentem Schrumpfschlauch umhüllt. Der relativ feste Schrumpfschlauch verbessert die Stablität spürbar und schützt mich vor der größten Gefahr, die von dem Pack ausgeht: Kurzschluss durch unbeabsichtigtes Berühren zweier äußerer Lötstellen mit einem Objekt aus Metall.

Am Ende passte der Akkupack samt Anschlusskabeln und einen dünnen Lage Schaumstoff zur Dämpfung so gerade in das Rohr. Wenn wir die Kabel nicht an den Seiten verlötet hätten, wäre er bereits zu lang gewesen.

Der Akku ist jetzt teil dieser Lampe und funktioniert grundsätzlich einwandfrei.

 

[steidlmick]

Wow, DAS ist mal ein Akkupack, ich bin auf den Einsatz-Erfahrungsbericht gespannt...

 

[The_Driver]

Ich habe heute mal einen Laufzeittest gemacht. Die Lampe lief 41,5min (bei 35min eine Pause, da die Lampe wegen Überhitzung die Birne abgeschaltet hatte). Das passt sehr gut zu den theoretisch maximal möglichen 46min, die ich vorher berechnet hatte.
Die Lampe verbraucht ungefähr 200W und der Akku hat bei dieser Last einen ungefähren Energiegehalt von 24 * 3,2V * 2Ah = 153,6Wh. Das gibt eine maximal mögliche Laufzeit von ca. 46min. Wenn man jetzt noch berücksichtigt, dass es einige Übergangswiderstände gibt und dieses alles nur Schätzwerte sind, dann passt das schon ziemlich gut. Der Akkupack funktioniert in diesem Sinne also einwandfrei.

Eine Unschöhnheit gibt es allerdings. Eines der sechs in Reihe geschalteten Zellenpacks (jeweils vier parallel geschaltete Zellen) hat scheinbar eine niedrigere Kapazität als die anderen Fünf. Es erreicht die Ladeschlussspannung deutlich vor den Anderen. Dadurch werden diese nur noch durch den Balancer zu Ende geladen, was den Ladevorgang locker mal um 60-90min verlängert (bei 1,7A Ladestrom).

 

[sbj]

In so einem Fall würde ich den Pack nicht bei Ladeschlussspanung balancen, sondern bei Entladeschlussspannung. Sonst besteht die Gefahr, daß immer die schwache Zellgruppe in die Tiefentladung getrieben wird, bis man das an der nachlassenden Helligkeit der Lampe merkt.
Laden dann mit deaktiviertem Balancer.

Reduzierung der Ladeschlussspannung. Statt 3,6V/Zelle auf 3,5V/Zelle reduziert oft schon deutlich die Drift. Dabei ist der Kapazitätsverlust nur marginal.

 

[The_Driver]

Wir haben folgende Schutzschaltung verbaut (wenn der Link nicht mehr geht, suche nach "Universal 6S-13S 25A BMS" bei Aliexpress):

Ich denke mal 18650er sind hier schon der richtige Weg.
Man könnte wohl noch 8S3P da rein quetschen indem man drei volle Lagen mit 7S1P baut und dann die drei parallel, oben drauf nochmal 1S3P.
Dann hat man denke ich noch genug Platz für ein BMS da drin, sowas z.B. https://www.aliexpress.com/item/32955453038.html
Das kann dann auch genug Strom.

Sie überwacht alle in Serie geschalteten Zellenpacks einzeln und schaltet ab sobald der Erste die Unterspannungsgrenze erreicht.

In so einem Fall würde ich den Pack nicht bei Ladeschlussspanung balancen, sondern bei Entladeschlussspannung. Sonst besteht die Gefahr, daß immer die schwache Zellgruppe in die Tiefentladung getrieben wird, bis man das an der nachlassenden Helligkeit der Lampe merkt.
Laden dann mit deaktiviertem Balancer.

Reduzierung der Ladeschlussspannung. Statt 3,6V/Zelle auf 3,5V/Zelle reduziert oft schon deutlich die Drift. Dabei ist der Kapazitätsverlust nur marginal.

Dass der schwächste Zellenpack immer der ist, der relativ betrachtet am tiefsten entladen wird, wird doch bei fast jedem Akkupack der Fall sein?

Die Lampe ist geregelt, ihre Helligkeit bleibt während des Betriebs also konstant. Durch Alterung des Akkus wird sich nur die Akkulaufzeit verkürzen.