Powerbank mit LiFePo4 im Eigenbau

[steins-ursel]

Hallo!

Es ist wieder "Saure Gurkenzeit", so richtig beobachten lässt sich aktuell leider nicht, also "Basteln"
In Vorbereitung für den Winter, habe ich es nun fast geschafft, die "Powerbank" mit LiFePo4 ist fast fertig.
Die Eckdaten: 12V mit 20Ah (echte 240Wh ) und einer max. Last von 48W (4A). Die geschilderten Ausführungen
sollen als Anregung dienen. Sobald fertig, gibt es die auch noch einen paar Bilder und ggf. noch Hinweise.

Gleich eines vorweg:
Wenn man mit LiFePo4 - Zellen arbeitet ist wirklich Sorgfalt geboten. Der Innenwiderstand der Zellen liegt lt. Hersteller bei <4mOhm (0,004Ohm) !!!, das heißt, dass im Fehlerfall theoretisch 3,2V/0,004Ohm oder besser noch 3,2V/0,002Ohm (ich schalte immer 2 Zellen parallel) ein Kurzschlussstrom von ~1600A fließen kann.

Dessen sollte man sich bewusst sein!!!​

Der Bausatz wird so im Netz angeboten. Ich hatte zwar prismatische Zellen favorisiert, auf Grund von Lieferzeiten seit IMHO Februar 2020 sind es nun doch Runde geworden.

Sinnvoll ist es deshalb die Zellen erst komplett zu verschalten, wenn der Rest der "Powerbank" fertig ist, d.h. alle Zusatzschaltungen aufgebaut und auf evtl. Kurzschlüsse überprüft worden sind. Alle Einzeldrähte im ungesicherten Bereich werden entweder doppelt isoliert oder räumlich getrennt verlegt. Aderenden erst abisolieren,
wenn sie eingebaut werden oder solange mit Isolierband sichern. Dann sollte es recht sicher mit der Technik von statten gehen.
Die orangen Kunststoffhalter sind lebenswichtig. Sie sorgen für einen sicheren Abstand der Zellen voneinander. Die Zellen sind nur mit einem dünnen Schrumpfschlauch überzogen, ist der durchgescheuert, wird's ggf. heiß.

Aufbau:
Grundträger für Aufnahme Akku's, Multimeter, Feinsicherungen, Verkabelung und Trennung Schalt- und Akkubereich
oberer Träger für Aufnahme BMS und sicherstellen der konfliktfreien Verdrahtung im nicht abgesicherten Bereich (die Außenstege wurde nachträglich wieder eingeklebt für die Aderführung.
Gehäuse IP65 gibt z.B. bei Reichelt. Auch alle weiteren elektrotechnischen Kleinteile sind auch von dort

Bauteile:
1 Doppelleitung rt-sw mit 1 qmm, ca. 2m
3 Einzellitzen or, gn, br; ca. 40cm je Leitung
7 Quetschösen mit 6mm Ring
1 Ein Multimeter mit Anzeige Kapazität, Zeit, Spannung, Strom, Leistung, Energie und Temperatur
2 Sicherungshalter
500x250x6mm Plexiglas (Baumarkt)
1 ein Kunststoffgehäuse
1 Hohlsteckerbuchse 5,5x2,1mm (SV für Raspi)
1 Hohlsteckerbuchse 5,5x2,5mm (Ladebuchse)
1 Zugentlastung
1 Schalter für 12A
8 Zellen 3,2V 10Ah
8 Kunsstoffhalter
11 Blechbrücken
1 BMS 4S 12A
einige Schrumpfschläuche, Kabelbinder und Klebepads

Kosten ca. 200€
Gewichtsersparnis von ca. 5Kg auf 2,8Kg
Arbeitstemperatur
LiFePo4 -20°C bis +60°C,
Blei -15°C ca. 10Ah, bis 45°C ca. 16Ah, optimale Temperatur 25°C -> keine guten Voraussetzungen für tiefe Temperaturen (der Akku dient als Vergleich, da hier schon in Betrieb)

Beschreibung der Bilder
Bild 01 - Größenverhältnisse einer Doppelzelle
Bild 02 - mechanischer Gesamtaufbau ohne Verschaltung, oben auf das BMS, links 2 Feinsicherungen und das Multimeter
Bild 03 - der obere Träger mit BMS noch ohne Verkabelung
Bild 04 - Grundplatte mit Trennwand zwischen Akku- und Schaltbereich
Bild 05 - Vorderansicht mit angefangener Verdrahtung, linke Drähte Ladebuchse, nach oben geht's zum Akku, rechts der
angedachte Einschalter
Bild 06 - bestückte Grundplatte mit oberen Träger, größtenteils vor verdrahtet
Bild 07 - Vorbereitetes Gehäuse und fast komplett bestückter Grundträger

 

[Rainmaker]

Hallo,

ich bin vor einem Jahr einen ähnlichen Weg gegangen, allerdings hat mein Akku, dank billigerer LiFePo-Zellen, 12V 38Ah. Der Preis belief sich auf knapp mehr als 100 Euro. Einen Balancer verwende ich nicht, da das mein Ladegerät übernimmt. Eine Tiefentladung verhinder eine billige China-Schaltung. Diese begrenzt auch gleich noch den maximalen Strom auf 20A. So viel braucht man eh eher nicht. Mit Holzkistchen wiegt das Ding knapp mehr als 5kg, was aber immer noch schwer genug ist, da ich ja das ganze Geraffel mit der Kraxe auf den Berg schaffen muss ...


MfG

Rainmaker

 

[castro.pic]

Hallo,

interessantes Projekt, schaut sehr professionell aus
Ich habe mir vor ein paar Jahren einen Li-ion Akku Pack aus 10S3P Zellen mit 36V 8700mAh besorgt.
BMS drangebaut und dazu noch ein stepp down Spannungswandler von 40V auf 12V.
Das ganze wieg um die 1,5kg und reicht für Montierung, gekühlte Kamera sowie Laptop locker für eine Nacht.

Grüße
Carsten

 

[steins-ursel]

Hallo,

interessantes Projekt, schaut sehr professionell aus
Ich habe mir vor ein paar Jahren einen Li-ion Akku Pack aus 10S3P Zellen mit 36V 8700mAh besorgt.
BMS drangebaut und dazu noch ein stepp down Spannungswandler von 40V auf 12V.
Das ganze wieg um die 1,5kg und reicht für Montierung, gekühlte Kamera sowie Laptop locker für eine Nacht.

Grüße
Carsten

Hallo Carsten,
bei 313Wh sollte es locker reichen .
Wie verhalten sich denn die Li-Zellen bei Kälte? Temperatur ist ja immer der Knackpunkt. Gut so richtig kalt wird es in unseren Breiten wegen Klimaänderung nicht mehr werden oder nur vereinzelt, aber das Thema steht dennoch.

 

[Ehemaliges Mitglied 8776]

Moin,

Lithium-Ionen-Batterien haben eine deutliche Degression bei Kälte, LiFePo sind da angeblich besser. Da es aber bekanntermaßen viele Anbieter gibt und auch eine Menge verschiedener Detailtechniken muss man da leider Datenblätter studieren. Ich rechne deswegen vom bemessenen Energiebedarf einen Zuschlag von 100%. Das mag etwas viel sein, da man den Effekt als rel. Laie aber nur schwer einschätzen kann bin ich gerne auf der sicheren Seite.

CS
Jörg

 

[castro.pic]

Wie verhalten sich denn die Li-Zellen bei Kälte?

Bis jetzt hatte ich da noch keine Probleme, aber es wird ja auch nicht viel Strom rausgezogen.
Habe halt dafür gesorgt das der Pack nicht direkt auf dem kalten Boden liegt, bisschen Isolieren hilft.
Die Stromaufnahme ist ja eigentlich bei unserer Art der Anwendung auch recht gering.
2018 war ich damit im Winter in den Dolomiten unterwegs, da hatte es schon so -10° bis -15°

Grüße
Carsten

 

[Rainmaker]

Hallo Thomas,

wie sich die Zellen verhalten kann man nicht ganz einfach sagen. Es gibt Zellen die gehen, wie meine, laut Datenblatt kräftig in die Knie (80% bei 0°C und 50% bei -10°C) und es gibt spezielle Zellen die auch bei -20°C keine Probleme haben. Die letzteren kosten aber auch etwas mehr. Da ich mich im Billigsegment bedient habe, wurde der Akku gleich etwas größer ausgelegt und trotzdem waren die Kosten sehr viel geringer als bei den "guten" Zellen.
Leider habe ich keinen großen Gefrierschrank mehr, denn sonst würde ich gern mal ausprobieren ob meine Zellen wirklich so in die Knie gehen.


MfG

Rainmaker

 

[conehead]

Moin,

ich habe seit Jahren eine selbstgebaute Kiste mit LifePo4 Zellen im Einsatz. Ich hatte hier auch mal darüber berichtet:

Darin befinden sich 12 Zellen also 4S/3P. Das sind Lifepo4 Prismenzellen. Die gab es mal extrem günstig bei EBay. BMS ist eingebaut, so kann ich das Ding auch direkt an Auto anschließen um es zumindest auf 12 Volt zu halten wenn es leer ist. Ist leider auch schon vrogekommen.
Das Teil hat 24Ah und reicht bei mir mehrere Nächte, auch und gerade bei sehr tiefen Temperaturen halten diese Akkus deutlich besser als Blei-Akkus.
Warum die sich immer noch nicht durchgesetzt haben wundert mich noch immer. So ziemlich alle Parameter sind besser. Mit einem BMS können die mit den gleichen Ladegeräten wie ein 12V Bleiakku geladen werden.

Gruß Markus

 

[steins-ursel]

Hallo Markus,

auch eine gute Umsetzung. Die Bezeichnung ist natürlich das Beste
Kannst du auch mal die Zellen etwas mehr "belichten"?

 

[steins-ursel]

Habe fertich

Heute ist es nun vollbracht, die Powerbank ist fertig.
Ich habe es geschafft, mir weder die Finger zu verbruzeln, noch irgendwelche Brände auszulösen.
Einzig die Buchse für den Raspi war 'ne Fummelei, beim nächsten Mal wird besser geplant, aber es ging.
Die Einzeldrähte von den Zwischenabgriffen zum Balancen habe ich nochmals durch Flexiblere mit Silikonisolation getauscht, fühle mich da irgendwie wohler.

 

[VisuSCor]

Hallo Thomas,

sieht für mich super aus. Aber zum Nachbauen sollte man doch etwas Elektroniker-Erfahrung haben und wissen wie man richtig lötet (das wird auch immer wieder mal unterschätzt).

CS.Oli

 

[steins-ursel]

Hallo Thomas,

sieht für mich super aus. Aber zum Nachbauen sollte man doch etwas Elektroniker-Erfahrung haben und wissen wie man richtig lötet (das wird auch immer wieder mal unterschätzt).

CS.Oli

Hallo Oli,
das mit dem Löten ist wirklich so eine Sache. Gerade der angestrebte Wechsel zu bleifreiem Lot, sorgt auch bei mir immer wieder für Ärger. Die Flusseigenschaften verbleit sind um Längen Besser als mit Kupferzusatz. Auch spielt die richtige Temperatur, die Größe der Spitze eine nicht ganz zu unterschätzende Rolle und das im Lot integrierte Flussmittel.