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Montag, 29. Juli 2013

CALB SE130AH für 140,- Euro


Für die nächste Rallye haben wir uns ja bereits überlegt, die Kapazität unseres Akkus und damit die Reichweite zu erhöhen.
Sechs Akkus sollen es gern sein, wobei einer ca. 170,- bis 195,- Euro kostet, je nach Menge und Angebot.

Durch einen Zufall bin ich über jemanden gestolpert, der eine einzelne neue CALB SE130AH Zelle verkauft, die mit 140,- Euro (inkl. Versand) recht günstig ist.
Etwas überlegt, dann zugeschlagen.

Eine einzelne Zelle können wir in dem derzeitigen Aufbau ohne Probleme dazustecken.
Platz und auch das Ladegerät sind bereits vorbereitet.

Die 416 Wh sind vielleicht nicht viel, aber so schleichen wir uns mit bereits 47 Zellen zu einer höheren Kapazität :-)

Schleichfahrt auf der Autobahn

Am Wochenende bin ich mit dem Elektrobeetle über die Autobahn gedüst ... zumindest die ersten Kilometer mit 95km/h ;-) , dann kam der Stau!
Ich stand rund 30 Kilometer bzw bin nur im Schritttempo gerollt.
Rücktour war etwas besser, nur ca. 5 km Stau.

Mein Ziel war 62 Kilometer entfernt, also 124 Kilometer inkl. Rückfahrt.
Erstaunlicherweise bin ich mit 24Ah Restkapazität auf den Hof gerollt.
Das bedeutet einen Verbrauch von 0,85Ah/km und eine maximale Reichweite von 140 Kilometern, wenn wir mit 10Ah Rest rechnen würden, 130km bei 20Ah Rest.

Was sich allerdings gezeigt hat, ist das der Soliton Junior eine Wasserkühlung braucht.
Schon nach wenigen Kilometern begrenzt der Controller nämlich schon die Strommenge und damit das Fahrverhalten.

Das steht für den August auf dem Zettel.

Sonntag, 21. Juli 2013

Winston Battery 300Ah - bottom balance abgeschlossen

Nach 10 Tagen ist das Bottom-Balancing, also das Angleichen der Zellen im unteren Entladekurvenbereich, abgeschlossen.

Für die Zellen habe ich einen Haufen Daten gemessen, notiert und ausgewertet.

Entladen wurde über Widerstände, weshalb sich der Entladestrom während der Entladung verändert.
Bei 2,7V Anbschaltung sind alle Zellen bei 69A (+/- 0,2A).
Nach 24Std Ruhe, wurden die Zellen ein zweites mal angeschlossen.
  • alle 30 Zellen erreichen mindestens 300Ah
  • die geringste Kapazität liegt bei 308,5Ah (+2,84%, Zelle 227)
  • die höchste Kapazität liegt bei 323,8Ah (+7,94%, Zelle 232)
  • die durchschnittliche Kapazität liegt bei 316,9Ah
  • die durchschnittliche Spannung vor der Entladung lag bei 3,365V
  • die geringste Spannung nach dem ersten Durchlauf und Ruhephase lag bei 2,896V (Zelle 250)
  • die höchste Spannung lag bei 3,030V (Zellen 228 /229)
  • die durchschnittliche Spannung lag bei 2,979V
Die Ruhespannung lässt keine verlässliche Aussage zur zu erwartenden Kapazität zu.
Zellen mit gleicher Ruhespannung haben im Test bis zu 7Ah Differenz.

Bei 2,9V und 72,4A Dauerbelastung sind die 300Ah entnommen worden.
Die 30 Zellen in Reihe geschaltet, ergeben so 100,95V geladene Ruhespannung, 87V Abschaltspannung bei konstanten 72A Entladung.

Die erste Entladung der Zellen hat ziemich konstant vier Stunden gedauert.
Die zweite Runde dann ca. 20 Minuten pro Zelle.
Bei 90 bis 70 A über vier Stunden erwärmt sich die Zelle um 5-7°C, bei etwa 22°C Umgebungstemperatur.

Alles in allem war das Balanzieren sehr interessant, aber unglaublich aufwändig und zeitintensiv.
Es hat geholfen, noch mehr über die Zellen zu erfahren, aber jetzt bin ich erstmal froh, wenn die Zellen wieder aus meiner Garage in das Fahrzeug kommen :-)

Bei Fragen zum Ablauf, Daten etc, gern schreiben.

Samstag, 13. Juli 2013

Verbrauch und Statistik

Ich bin heute eine längere Strecke auf der Autobahn gefahren und habe mir die Verbräuche notiert.
Auf der Hinfahrt bin ich das erste Teilstück, etwa 40% der Strecke, konstant 80km/h gefahren, danach konstant 90 km/h. Alles im 4. Gang.
Nach 69,1km habe ich 65,2Ah verbraucht. Das macht 0,943Ah/km und würde uns knapp 138km weit bringen.
124km, wenn wir 10% Reserve im Akku behalten würden, was ich dringend empfehle!

Bei 90km/h fließen im Schnitt 85A, was bei unseren Zellen (130Ah) 0.65C entspricht.
Die Spannung sinkt bei dieser Belastung auf etwa 3,0V und sinkt mit fallendem Akkustand.

Aber rechnen wir mal mit 3,0V für unseren Verbrauch, dann wären das bei 46 Zellen 13,03kWh/100km. (3,0V * 46Stk * 85A / 90km * 100km)

Die Zivan Ladegeräte sollen einen Wirkungsgrad von >90% haben, was 14,48kWh/100km ausmachen müsste.

Da die Zellen bei 12A Ladestrom nur 0.1C aushalten müssen, erwärmen diese sich nur gering, was die in verschiedenen Veröffentlichungen angegebene 80-90% Lithium-Lade/Entladeeffizienz ausmacht.
Im schlimmsten Fall wären wir damit bei 18kWh/100km.

Wir messen allerdings >20kWh mit unserem Zähler im Sicherungsschrank, was nochmal 11% obendrauf ausmacht.

Die Zuleitung ist mit 4mm nicht für die Verluste verantwortlich.
Entweder ist die Messung zu ungenau, oder die Ladegeräte sind nicht so effizient, wie gedacht.
Um das genauer zu untersuchen, werde ich demnächst die Ladung vor und hinter dem Zivan messen.


Freitag, 12. Juli 2013

Zweite WB-LYP300AHA Zelle (Nr. 222) entladen

Die zweite Zelle ist entladen und zeigt ähnliche Werte, wie schon die erste Zelle (Nr. 221).
Der Entladevorgang startete bei einer gemessenen Spannung an den Anschlüssen ohne Belastung  (OCV "open circuit voltage") von 3,376V.
Damit ist die Zelle schon als "voll" zu bezeichnen.

Die Entladung startete mit 102A Entladestrom durch die nun 7 Widerstände (je 0,2Ω), die parallel verschaltet sind.
Allerdings fällt der Strom schnell. Nach einer Minute fließen noch 82,8A, nach zehn Minuten 78,4A.
Hier wäre eine Konstantstromquelle gut, aber die sind sehr teuer.
Über den gesamten Entladeprozess sinkt der Strom auf bis zu 70A.

Nach 4:04 Stunden waren die 2,7V Spannung der Zelle erreicht und der Ladevorgang wurde bei 311,7Ah unterbrochen.

Die Zelle erholt sich schnell wieder und nach nur zwei Minuten sind wieder 2,85V erreicht und die Last wird wieder eingeschaltet.
Wieder nur für eine Minute, dann sind 312,9Ah auf dem Display und die Zelle wird abgeklemmt.


Nun läuft die dritte Zelle und ich notiere weiter ...

Donnerstag, 11. Juli 2013

Bottom Balancing hat begonnen

Alle benötigten Teile für das Bottom Balancing sind angekommen. Damit ist es natürlich nicht getan, es ist noch etwas zu verkabeln, bevor es losgehen kann. Das Ergebnis sieht dann in etwa so aus:
Die hier verwendeten Bauteile:
  • JLD404 DC AH Counter (programmierbarer Amperstundenzähler)
  • Tyco Kilovac EV200 Relais
  • 6 x 0,2 Ω 100W Widerstände (parallel)
  • Aluminium Kühlkörper (unter den Widerständen)
  • 12V MeanWell Netzteil
  • 250 A / 75mV Shunt (Messwiderstand)
Als stromführende Leitung zur Batterie habe ich 50mm² gewählt, um bei der zu erwartenden Dauerbelastung möglichst wenig Wärme und damit Verluste zu bekommen.
Zu den einzelnen Widerständen habe ich jeweils 6mm² verlegt.

Das JLD404 hat zwei Relais integriert, für die jeweils zwei Werte angegeben werden können.
Für die Schaltung habe ich 2,70V für den unteren, 2,85V für den oberen Wert gewählt.
Damit schaltet das Relais den Schaltkreis beim Erreichen der 2,70V aus.

Soviel zur Theorie.

In der Praxis zeigte sich mit 67,5A ein deutlich geringerer Strom, als geplant.
Dabei werden die Widerstände ziemlich heiß. 110°C habe ich gemessen, bevor ich zwei Lüfter aufgebaut hatte.
Nach vier Stunden habe ich einen siebten 0,2Ω Widerstand dazu geschaltet und ab dann mit 74A entladen. Morgen werde ich noch einen achten dazu nehmen und so auf etwa 85A kommen.

Das JLD ist recht genau. Strom etwa 0,5A Abweichung zu meinem Zangenamperemeter bei knapp 70A, Spannung etwa 0,05V Unterschied zum Multimeter.
Das bedeutet die Schaltwerte noch einmal einstellen, auf 2,65V.

Die erste Hälfte der 300Ah habe ich in 2:15 Std. entladen, für die zweiten 150Ah brauchte ich ebenfalls 2:18 Std, also insgesamt 4:33 Std. für 300Ah.
Restspannung 2,966V, also weiter entladen.
Bei 2,9V stehen 305,1Ah auf dem Display (nach 4:37 Std.).
Bei 2,8V 310,7Ah (4:42 Std.).
Bei 2,7V 314,1Ah (4:46 Std.).
Es dauert etwa zwei Minuten, bis die Spannung wieder auf 2,85V steigt und der Entladestrom wieder eingeschaltet wird und nach weiteren 1,4Ah wieder bei 2,7V ausgeschaltet wird.

Morgen werde ich die gleiche Zelle noch einmal anschließen und sehen, wie sich die Zelle verhält.

Montag, 1. Juli 2013

WB-LYP300AHA laden und entladen

Für ein befreundetes Umbauteam habe ich gerade 30 WB-LYP300AHA Zellen zu Hause stehen.
Diese Zellen lade ich einmalig voll und entlade diese dann zur Messung der Kapazität und um sie alle auf einen möglichst gleichen Punkt im unteren Bereich der Ladekurve zu bekommen (bottom balancing).
Was sich in der Theorie so schön einfach anhört, ist in der Praxis ein mächtiger Aufwand.
Allein die Größe der 30 Zellen ist ungewohnt, da diese 300Ah fassen und pro Stück 10,5kg wiegen!
Der halbe Hauswirtschaftsraum ist belegt, was meine Frau natürlich total klasse findet :-)

In der Regel kommen die Zellen aus China zu etwa 50% geladen beim Kunden an.
Nach 15 geladenen Zellen kann ich das bestätigen. 141Ah lade ich im Schnitt nach und gehe dabei nicht bis an die maximale Spannung von 4,0V, die der Hersteller Winston Battery angibt.

Es wird mit dem Juni 3010B geladen, bei 30A bis 3,65V erreicht wird, danach wird der Strom reduziert und bei 6A der Ladevorgang abgeschaltet.

Insgesamt dauert der Vorgang zwischen 4Std. 30Min. und 5Std. pro Zelle. Die Konstantspannungsphase dauert etwa 15-30 Minuten.

Das Entladen auf 2,7V ist eine Herausforderung, die zu bewältigen ist.
Der optimale Entladestrom ist mit 150A (0.5C) angegeben, 90A (0.3C) sind ebenfalls ein gängiger Wert und für uns besser zu kontrollieren.
Für die Entladung waren Widerstände vorgesehen, die mit 0,03Ω einen Strom von 90A bis 115A ziehen sollten.
Leider sind die gelieferten Widerstände mit 50W zu klein und würden unter der Last (knapp 400W) zerstört.

So habe ich sechs 0.2Ω / 100W Widerstände bestellt, die parallelgeschaltet 0.033Ω ergeben.

6mm² liegt bereit, evtl. muss ich jeweils drei / vier Leitungen parallel legen, damit diese nicht zu warm werden.

Über den Daumen sagt man, dass bei Gleichstrom 5A pro mm² an Dauerstrom OK sind.
23mm² wäre also optimal.
Vielleicht opfere ich ein altes Überbrückungskabel ... mal sehen.

Ist also etwas Aufwand, den ich noch vor mir habe.