Erfahrungen mit LiFeYPO4 LiFePO4 im Womo Bike Zirkuswagen

Hallo zusammen

Ich lese hier schon seit über 10 Jahren in unregelmässigen Abstanden mit und durfte viel wertvolles Wissen mitnehmen. Dafür an dieser Stelle ein herzliches Dankeschön an alle heldigen, sachkundigen Fachmänner, welche ihre Erfahrungen hier teilen. Um einen Ausgleich zu schaffen, zeige ich was für Früchte daraus gewachsen sind und stelle allgemein meine Erfahrungen und Kreationen hier zum Lesen und zur Ansicht Verfügung.

Im Wohnmobil nutze ich seit 2-3 Jahren eine Winston 90 Ah als Startbatterie und seit 1-2 Jahren eine 60 Ah für den Wohnbereich, beide ohne BMS und Balancer im verschweissten originalen Gehäuse. Eigentlich habe ich einen Wechsel der beiden angedacht, welche jüngst gemachte Erfahrung mich vorerst davon abhaltet, kann hier nachgelesen werden: Ducato 230 2.5 TDI Motorausschalten funzt nicht immer --> Link

Wer mehr über das Wohnmobil erfahren möchte: --> Link

Zuvor hatte ich als WB eine Valencia mit 136 Ah mit Lithiumzellen, ebenfalls mit BMS im verschweissten Gehäuse, ob auch mit Balancer konnte ich noch nicht verifizieren. Angeschafft vor ca. 6 Jahren und sie hat sich als überdimensioniert erwiesen, da ich keine grossen Verbraucher im Womo betreibe und zudem noch ein flexibles Solarmodul auf dem Dach mit 150W je nach Jahreszeit entsprechend Ertrag bringt. Bestellt von den Modulen hatte ich 2 Stück, geliefert wurde nur eines, was ich reklamiert habe. Die E-Buchtler haben kurzen Prozess gemacht und mir das gesamte Geld zurückerstattet. Zuerst hatte ich mich geärgert, von wegen futschem angedachtem fixen Zeitfenster für die Montage, nach der ratzfatz Lösung habe ich mich zuerst gefreut über das Geschenk, mittlerweile auch ein wenig ein schlechtes Gewissen, falls ein Familienvater den Verlust tragen musste und darunter gelitten hat. Das Modul stammt aus China, liefert trotz teils recht welliger Dachabdeckung aus Alu (reagiert recht deutlich sichtbar auf Hitze-/Kälteunterschiede und aus dem Grund auch schwimmend montiert) immer noch Strom, die Oberfläche ist jedoch deutlich matter und trüber geworden. Müsste ich längst mal Aufpolieren, aber da mittlerweile von untergeordneter Bedeutung, auf meiner Präfernzenliste entsprechend nach hinten gewandert. Ich gehe davon aus, dass Markenware aus unseren Breitengraden betreffend der Oberflächenbeschichtungsqualität um einiges besser abschneidet.

Das Solarmodul habe ich mir noch zu „Bleizeiten“ montiert, mit der Versorgung von der Valencia 136 Ah ist dieses jedoch zum „nice to have“ geworden. Meine regelmässige Nutzung vom Wohnmobil auch im Alltag, sowie meine Reisegewohnheiten, welche einen Aufenthalt von über 3 Tagen am selben Ort nicht oft vorkommen lassen, machten eine zusätzliche Versorgung eigentlich überflüssig. Als Verbraucher habe ich ausser Natel und gelegentlich den Computer nur die standardmässige Ausrüstung. Deshalb habe ich die Valencia vergangenes Jahr ersetzt durch die 60 Ah Winston, welche bis jetzt auch ausreicht und wohl erst im Winter bei einem längeren Aufenthalt vor Ort, eine kritische Grenze erreichen würde.

Notfalls könnte ich mit der Starterbatterie 90Ah konventionell überbrücken und diese sollte auch nach einem Vollladen der 60 Ah (zumindest in der warmen Jahreszeit) den Motor noch starten können. Eine Tiefentladung ist theoretisch bei beiden möglich, durch meine regelmässige Nutzung und die Spannungslage "im Auge behalten, ist diese Gefahr nicht riesengross. Die WB hat eine Sicherung mit Schalter eingeschleift und die SB einen Natoknochen, bei Bedarf kann ich so beide einfach und schnell vom Netzt trennen. Ein Restrisiko bleibt, es erscheint mir verschwindend klein, so dass ich das verbleibende Restrisiko in Kauf nehme. Ein Motorstart wäre auch bei Ausfall von einer Batterie ja noch immer möglich. Die Speisung der WB erfolgt nebst Solar über die originale Verkabelung mit ca. 4/mm2. Ein grösserer Querschnitt wäre kein Unglück, ist ein Zukunftsprojekt, deshalb die Leitung zur Sicherheit vorerst mit 20A Sicherung im Motorraum abgesichert, unterbrochen hat diese erst einmal, die WB wird in der Regel aber auch nie bis zum unteren kritischen Bereich entladen.

Die Valencia dient nun mittlerweile in einem Zirkuswagen im Verbund mit einem anderen Block (KS Energy 80 Ah), 6 Winston Blöcken zu ca. 40 Ah Restkapazität und einer selbst zusammengestellten Batteriebank aus gebrauchten18650 Zellen zur Versorgung der Verbraucher und zur Speicherung vom Solarstrom. Insgesamt wohl noch so rund 350 Ah Gesamtkapazität, gespeist durch Photovoltaik mit theoretischen 1000Wh Peak, was ich durch eine vorgegebene ungünstige Positionierung und Ausrichtung jedoch nie an Ertrag „ernten“ kann. Höchster Peak bis jetzt bei ca. 70A, aber da bestenfalls nur 2 Std. direkte Soneneinstrahlung zur Mittagszeit einfallen, ist der Tagesertrag im Sommer ca. 100Ah/peak.

Die Erfahrung Strom im Sommer in Hülle und Fülle und in den Wintermonaten mit dem höchsten Bedarf deutlich zu wenig, zeigt mir die Problematik, bzw. die Notwendigkeit deutlich auf, dass in einer autarken Situation das Zuviel an Sommerstrom gespeichert werden können müsste, um in den Wintermonaten darauf zurückgreifen zu können. Im Zirkuswagen kann ich jedoch auch auf Strom vom Netz zurückgreifen, deshalb lohnt ein Aufrüsten der Kapazität via Lithium in keiner Weise, aber im Fall der Fälle einige Tage autark überbrücken zu können ist mir wichtig und wie der Stromtransfer Sommer/Winter kostengünstig erfolgen könnte ein längerfristiges Forschungsprojekt welchem ich aktuell keine Priorität geben kann. Ideen/Ansätze dazu sind herzlich willkommen.

Eine ganz grobe Ersparnisrechnung kann ich zur Verfügung stellen: Vor der Installation betrugen die jährlichen Stromkosten ca. CHF 170.-, die letzte Rechnung ca. CHF 10.-. Ich nutze den Zirkuswagen vorallem im Zusammenhang mit der Aufgabe als Vater bei geteilter Obhut, also ca. 50% im Jahr. Die Module habe ich gebraucht gekauft, alles selber verkabelt und montiert, viel gebrauchtes dabei verwertet und jetzt nach zwei Jahren Nutzung die Materialkosten in etwa zur Hälfte wett gemacht. Wenn ich einen ortsüblichen Stundenlohn für meine Arbeitsstunden als Ansatz nehmen würde, amotisierte sich der Arbeitsaufwand durch die Stromersparnis wohl erst in Jahrzehnten.

Die Winston Zellen betreibe ich ohne BMS und Balancer, kontrolliere den Zelldrift und das Angleichen bei Bedarf manuell. Die Winstonzellen sind bereits ca. 12-15 Jahre alt. Habe sie gebraucht erstanden vor ca. 5 Jahren, der Verkäufer war Nutzer (eines?) des ersten Elektromotorrades welches in der CH mit diesen Zellen ausgestattet und vertrieben wurde. Aufgrund des höheren Anschaffungspreis liessen sich nicht genügend Käufer finden, der Anbieter ging Konkurs und der Betreiber hat ein weiteres Motorrad aus der Konkursmasse als Ersatzteilspender erstanden. Zum Schluss ging keines der beiden mehr und ich konnte ca. 50 gebrauchte/gelagerte Winstonzellen a 40 Ah sehr günstig erwerben.

Also unterschiedliche Nutzung der einzelnen Zellen in der Vergangenheit, einzelne bereits zart aufgebläht, aber zum erste Erfahrungen sammeln perfekt. Das Verabschieden tut sich bei allen zuerst mit feinen Aufblähtendenzen ankündigen, in diesem Zustand aber trotzdem noch +/- gut zu gebrauchen, natürlich nur noch für eher schwache Belastungen, bei höheren brechen sie ein. Das Aufblähen steigert sich langsam, das Tempo wohl mitbeieinflusst vom Stress je nach Belastung, geht aber bei meiner Nutzung sehr langsam und über Wochen/Monate vor sich.

So ein Block ähnelt dann zunehmend einem Akkordeon, oben durch die Verbinder gehalten, unten werden die Zwischenräume grösser. Wenn ich sie nicht mehr ohne Gewalt verbinden kann, sortiere ich die betroffenen aus, für bescheidene Zwecke wären sie immer noch nutzbar, sie sind aber klar erkennbar am Ende der Nutzungsdauer. Bis keine Spannung mehr messbar ist geht es lange, bei Kälte brechen sie rekordschnell ein, bei hoher Belastung natürlich auch. Vermutlich sind alle diejenigen welche sich bereits verabschiedet haben, auch diejenigen die im Motorrad gut genutzt worden sind. Die letzten aber auch erst dieses Jahr und die noch tauglichen haben auch bereits teils zarte Blähtendenzen (ich stelle noch Fotos ein). Daraus liesse sich grob den Schluss ziehen, dass die Nutzung auf die Lebensdauer wohl einen Einfluss hat, die kalendarische aber auch relativ unabhängig von der Nutzung zum Tragen kommt und das Ende einläutet, was nicht überrascht und dennoch hätte ich den Einfluss der Nutzung bedeutender eingeschätzt. Ist aber alles sehr spekulativ, ich weiss nur aufgrund der Erzählung des Vorbesitzers, dass er ein Motorrad regelmässig genutzt hat und das andere aus der Konkursmasse stammt, ob dieses neu war oder nicht ist mir nicht bekannt.

So sind jetzt aber immer noch 24 Stück (6 Blöcke a 4 Stk.) im Einsatz, geschätzte Kapazität zwischen 10-15 Ah. Zuletzt gemessen habe ich sie als Blöcke vor ca. 3 Jahren, da waren es noch 15-20Ah mit Wechselrichter, Glühbirne, Turnigy, eruiert. Dauerlast ca. 10A, wenn ich mich richtig entsinne entsprach dies einer 60W Glühbirne, also 0.25C. Damals noch in einem Steinhaus zuhause, habe ich wie wild getestet, der Keller war beinahe Tag und Nacht beleuchtet, dank der eingebauten UVP Absicherung vom WR konnte ich dies so nebenher laufen lassen. Zwischendurch immer wieder die einzelnen Zellspannungen kontrolliert, diese waren über alles betrachtet nie sehr auffällig auseinander und durch das Ziel, 4er Gruppierung mit möglichst immer einheitlichen Zellen zu bilden, logischerweise auch immer wie kleiner. Mittlerweile wechsle ich einfach aus und berücksichtige die damaligen Messergebnisse nicht mehr, investiere auch keine Zeit mehr in neue Messungen. Die Winston Zellen werden beim Betrieb vom Wechselrichter (2500/4000W) noch zur Versorgung etwas beitragen, alleine tragen könnten sie Vollast wohl eher nicht mehr (lange). 220V brauche ich nur punktuell, näheres dazu weiter unten.

Die Zellspannung kontrolliere ich mittlerweile nur noch alle 3 Monate, der Zelldrift war bis jetzt immer bescheiden und meist mit der Aufblähtendenz (aber auch nicht immer) parallel auftretend. Erst bei einer Abweichung von ca. 0.1V gleiche ich manuell die Zelle wieder an, also ca. 2x pro Jahr und nur vereinzelte. Ich kann keine Anzeichen für Nachteile bei dieser Spannungsdifferenz erkennen, natürlich aber längerfristige auch nicht auschliessen. Mache keine exakte Wissenschaft daraus, zwischendurch teste ich mit einem Autobatterientestgerät mit analoger Anzeige, so ca. 50A Belastung schafft ein Block einige Minuten bei stabiler Spannungslage im Nutzungsbereich, teste allerdings nicht über eine lange Zeit, da dies auch nicht meiner Nutzung entspricht. Bei Temperaturen unter 0°C geht wohl gar nichts mehr, würde ich vermuten nach meiner Erfahrung mit der Startbatterie (siehe link oben).

Reichen tut der Strom im Winter immer für die Beleuchtung (alles LED) und andere kleine Verbraucher wie Natel/Computer aufladen oder gelegentliches Aufladen von 20/40V Akkus für diverse Kleinmaschinen oder den 36V Akku vom Fahrrad via „Step up“ Konverter. Da die Tageserträge, sowie meine Anwesenheit/Nutzung nicht durchgängig dieselbe ist, entscheide ich anhand der Spannungslage, ob ich für die stärkeren Verbraucher die 12V oder die 220V Versorgung nutze.

Bis Herbst/ab Frühling ist der Betrieb von einem Wechselrichter durchgängig möglich, Kaffeemaschine, Herdplatten und der Kleinbackofen sind dabei die grössten Verbraucher. In der Übergangszeit muss ich teils noch tageweise wechseln bei der 220V Stromversorgung, teils ab Netz, teils ab Wechselrichter. In der warmen Jahreszeit reicht es dann für ca. 4 Monate Autarkie, mit teils beträchtlichen Überschüssen.

Werde noch Fotos der mit 18650 Zellen bestückten Batteriebank, sowie dem Stromverteilerkasten und den Schaltern/Buchsen im Innern des Wagens nachreichen, teils aus wiederverwertetem Altmaterial originell und alltagstauglich selber zusammengestellt/-gebaut und darstellen wie ich die UVP Thematik handhabe.

Abschliessend auch noch meine Erfahrungen über ca. 16 Jahren mit Lithiumzellen in Ebike Akkus (Lithium/Mangan/Pouch und LiFePO4) zusammenfassen.

Liebe Grüsse

Eric

Erkenne meine Gefährdung für lange Texte, dies kann aber auch positiv gewertet werden, indem zumindest meine Bemühungen für einen Erfahrungsaustausch anerkannt werden. Siehe auch hier: Erfahrungen mit Additiven und Ölwechselintervall --> Link
Lesenswert sicher für Besitzer von Wohnmobilen ausserhalb der Garantiezeit. Aufgrund der gemachten Erfahrungen dabei, erlaube ich mir den Hinweis, dass ich gerne Fragen beantworte, einen kritischen Blick und entsprechende Einwände schätze und auch gerne darauf eingehe. Diesen Beitrag aber bitte nicht zur Selbstprofilierung, Wichtigtuerei, Besserwisserei, eigener Beitragsanzahlerhöhung, aus Langeweile etc. entwerten, danke. Natürlich freue ich mich auch über anerkennende Worte und eine postive Bewertung, diese Bilanz scheint mir durch die Dominanz der obgenannten Eitelkeiten einiger Nutzer noch unausgewogen.

Hier findest Du vielleicht schon, was Du suchst: Artikel auf eBay oder versuchs hier bei Amazon

[album]https://www.wohnmobilforum.de/gallery/search.php?user_id=60057&display=popup[/album]

Auf dem Bild die Solaregler, die Schnittstelle Verteilerkasten, mein Akkuladegerät und eine Uhrmacherlupe.

Zwei Solarregler aus dem Grund:

Ich hatte den kleineren zuvor im Wohnmobil, , wird gespiesen von zwei 250Wh Paneelen mit polykristalliner Siliziumstruktur. Speist über den Verteiler die Batteriebank. Den Ausgang (10A max.) habe ich benutzt um den Kompressorkühlschrank darüber zu betreiben, dank eingebauten UVP Schutz sehr praktisch, da es das einzige Gerät ist, welches auch während meiner Abwesenheit mal laufen kann.

Der grössere habe ich extra angeschafft, individuelle Programmierung ist möglich, zusätzlich kann ich aber auch den Ein- und Ausgangsstrom ablesen. Schnittstelle zum Archivieren wäre auch gegeben, mir reicht aber die punktuelle und tägliche Zusammenfassung. Dessen Ausgang (15A max.) speist die Versorgung vom Zirkuswagen, dadurch ebenfalls UVP geschützt. Gespiesen von zwei 250Wh Paneelen mit monokristalliner Siliziumstruktur


Das Akkuladegerät hat einen Step up Konverter im Innern, wie er auch hier verschiedentlich vorgestellt und empfohlen wurde. Waren sehr hilfreich diese Infos, das Gehäuse stammt von einem Ladegerät.

Vom Verteiler folgt noch ein Detailfoto von Innen. In der Box wurde vermutlich mal ein medizinisches Gerät aufbewahrt. Via Brockenstube zu mir gekommen.

Die Lupe stammt noch von meiner Ausbildung zum Feinmechaniker. Ja manchmal lohnt es sich genau hinzuschauen. Die Fertigungstoleranzen sind ja da im tausendstel Bereich, das hat mich geprägt. Mittlerweile kann ich immer besser abwägen, wann sich das Fokussieren auf Details lohnt und wann es eher übertrieben ist, resp. die Zeit sinnvoller für andere Bereiche genutzt werden kann. Es gibt da ja die schöne 20/80% Regel; mit zwanzig Prozent vom Aufwand kann ein achtzigprozentiges Resultat erreicht werden. Um ein 100% Resultat zu erreichen, also die fehlenden 20% mehr, muss 80% der Zeit/Arbeit investiert werden. Abschätzen wann sich dies lohnt und wie weit man es treiben will macht so besehen Sinn.

Also wer genau hinguckt, kann erkennen wo diese Regel gegriffen hat und ich es bei einem 80% Resultat belassen habe (es folgen auch noch weitere Beispiele). :)

Sorry, hoffe jetzt klappt es mit dem Bild (ist mein erstes)!

Hier ist der "Stromkasten" von Innen zu sehen. Die Verteilerplatte ist der ehemalige Standfuss aus Bakelit von einem Jura Toaster herstammend. Bakelit wurde vor den modernen Kunststoffen viel verwendet im Zusammenhang mit Strom, ein Urkunststoff sozusagen, wenn ich mich recht entsinne zur Hauptsache aus Leinöl bestehend und von beispielhafter Dauerhaftigkeit. Optimierungspotential betreffend Übergangswiderstände bin ich mir bewusst, es könnte auch berechtigt eine parallele zu den Additiven hergeleitet werden :), ich optimiere aber mit entsprechenden Kontaktsprays :) Die Wago Kabelklemmen sind eine tolle Erfindung, aber die geschraubten sind nicht so schlecht wie sie hier teilweise dargestellt werden und ich beobachte und arbeite mit diesen schon über 40 Jahren in der Praxis. D.h. aber nicht, dass etwas gegen die Verwendung der Klemmen spricht, ist eine geniale Weiterentwicklung und vereinfachen das Arbeiten. Das grösste Optimierungspotential sehe ich bei der Ausrichtung der Solarpaneelen, wenige Winkelgrade in Richtung Sonneneinstrahlung würden mir bereits ein mehrfaches an Ertrag einbringen.

Drei der Winstonblöcke im oberen verschliessbaren Fach, mit Gipskartonplatten zur Sicherheit verkleidet (und angewendeter 80/20% Regel), da ich auch mit LiFePO4 am experimentieren bin. Ehemalige Überbrückungskabel mit originalen Klemmzangen an +/- Kupferrohre. Einfach, günstig und bewährt!

Dito unteres Fach. Im Hintergrund die grüne Valencia. Der vordere Block für CHF 80.- ersteigert, Stand zwei Jahre unbenutzt rum, Display ohne Regung, als defekt eingestellt. Abgeholt, kurz angeschlossen, funzte, Ladezustandsanzeige bei 78%. Die Abholung mit einem Ausflug an den Vierwaldstättersee mit Baden und Flanieren kombiniert, so "flowig" kann das Leben manchmal sein!

Ehemalige 220V Steckdosenleiste angepasst für die 12V Versorgung im Zirkuswagen. Oben eine klassische Zigarettendosenbuchse (hier im Bild mit einem meiner Spannungsüberwachungshelfer), denn ich habe viele Kleingeräte welche mit 12V funktionieren mit entsprechendem Stecker. In 40 Jahren sammelt sich so einiges an und schlecht sind die Stromverbindungen meist nicht, ausser man zieht/wackelt am Kabel herum, sind aber auf 10A begrenzt. Deshalb unter dem Deckel eine Hochstrombuchse und untendran zweifach USB, nach Bedarf auch mit Spannungsanzeige, welche mir aber zu dominant in Erscheinung tritt, vorallem beim Laden wandert das Licht nervig die Skala hoch und runter. Deshalb die digitale nummerische Anzeige an zentralem Ort, dieser Stecker mit Anzeige ist übrig geblieben von der Dreifachbuchse an der Stromverteilerbox , siehe Bild 1. Das silbrige Teil zuunterst ist ein Touch Dimmer, stufenlose Regelung der Lichtstärke und Ein/Aus Funktion.

Hier eine weitere Variante im Küchenbereich, insgesamt habe ich 5 angefertigt und im Wagen an den relevanten Stellen angebracht. Der rote Schiebeschalter ist ein Ersatzteil von einer Husqvrna Motorsäge (war mal als Ersatzteil nur im Multipack zu besorgen), dient dazu die Wasserdruckpumpe auszuschalten, wenn der Wasserkanister ausgewechselt werden muss und sie leerläuft. Die Bündelung beim Kabeleingang stammt von einer Glühbirnenfassung.

Das beleuchtete Kunstwerk ein Prototyp aus früheren Schaffenszeiten. Kaum mein Leben zum künstlerischen Arbeiten ausgerichtet, bin ich nochmals Vater geworden vor 11 Jahren. Vielleicht setzte ich den Impuls nochmals fort, meldet sich aktuell nicht gerade stark in meinem Innern. Jetzt geniess ich erst mal das Vatersein aus vollen Zügen, den bei meinen beiden mittlerweile erwachsenen Erstgeborenen war da noch viel anderes ringsherum, was gehändelt werden musste, vorallem natürlich im Zusammenhang mit dem Erwerbsleben. Da bin ich jetzt recht viel freier und flexibler. Die Frucht davon? Eine findet sich als Kleber auf dem Fensterrahmen, so ein Schnügger und Sonnenschein!

Hier noch Bilder zu der Batteriebank mit gebrauchten 18650 Zellen:




Der Koffer für Kameramaterial stammt ebenfalls aus dem Brockenhaus, Innen gepolstert und dadurch isoliert. Er ermöglicht mir den mobilen Einsatz, bsp. im Zusammenhang mit dem Wohnmobil, falls ich mal lieber länger an einem Ort stehen möchte, aber auch darüber hinaus.




An der Seite der Ausgang mit gekürzten aber sonst originalen Überbrückungskabeln mit 16mm/2. So kann ich selbst einen Wechselrichter kurzzeitig betreiben in stromloser Umgebung. Ich habe das ganze Wohnmobil in Hinblick auf eine rollende Werkstatt optimiert und da das max. zul. Gesamtgewicht bei 3.5t liegt habe ich alles auf Mobilität und Flexibilität ausgerichtet. Das Maxifahrwerk liesse eine höhere Belastung zu, auflasten möchte ich aber nicht.

Die Laborsteckerbuchsen ermöglichen die Zellüberwachung von Aussen, sowie allfälliges Nachladen. Es fehlen mir noch Langzeiterfahrungen, im ersten Jahr lange im ausgeglichenen Bereich und vor kurzem ein Absacker von einem Block. Der Einfachheit halber, habe ich alle 48 Zellen ausgetauscht, bei Gelegenheit teste ich die einzelnen, um die schwächsten auszusortieren.





Aufgebaut aus 4 Lagen Zellenhalter mit je 12 Stk. = 48 Stk. mal die jeweilige Kapazität der Zellen, theoretisch. Nun haben ja die LifePO4 Zellen einen höheren Spannungsbereich welcher max. 4.2 V betragen darf, was in Serie 16.8V zulassen würde. Wenn ich also den Koffer in der vorgestellten Zusammenhängen nur bis 14.6V lade, erreiche ich nur max. 3.65 V. Die definierte UVP Grenze der Solarregler ist bei 10V, somit werden die Zellen nicht in der ganzen Kapazitätsbandbreite betrieben und entsprechend korrigiert sich die max. Entnahmemenge. Für die Lebensdauer ist dies nun wiederum eher förderlich ud da ich nicht auf die Maximierung angewiesen bin und es sich so recht einfach ohne zusätzliche Verbraucher Um- und Einsetzen lässt, kann ich mit dieser Lösung gut leben.

Die Zellen stammen aus ehemaligen eBike Akkus der diversen Hersteller mit Zellen von verschiedenen Marken, Panasonic, (vor allem Flyer), Samsung (vor allem Bosch), LG (diverse Hersteller). Seit einigen Jahren nur noch vereinzelt möglich, aber bevor der Wert der Akkupacks von den Herstellern, „Recyclers“ u.a. erkannt worden ist, konnte ich noch Akkupacks bei diversen Händlern abholen. Die meisten Händler sammelten diese und gaben sie gelegentlich bei den entsprechenden Sammelstellen ab. Nach Auskunft von einem Händler haben sie nun von einzelnen Herstellern die Anweisung, diese retournieren zu müssen.

Ich habe ca. 20 Stk. Akkupacks zerlegt, die einzelnen Zellen entnommen, die Schweisspunkte mit Lupe und Kleinbohrmaschine entfernt und getestet. Ob das BMS einen defekt hatte, konnte ich nicht bei allen Testen, würde ich aber als Fehlerquelle eher ausschliessen, habe aber auch schon gehört, dass einzelne Serien Fehleranfälligkeiten aufwiesen. Nicht wenige BMS konnte ich an einen Akkupack Aufbereiter weiterverkaufen, pro Stk. bis zu CHF 50.-

Habe jede Zelle auf ihre Kapazität gemessen und auf den Zellen, notiert, inkl. Datum, dem inneren Widerstand (da ist er wieder, wie bei der Reibung, hängt bestimmt mit dem verwendeten Additiv, auch Elektrolyt genannt, massgeblich zusammen :) ) und einer farblichen Kennzeichnung, welche Hinweise auf die Entnahme im entsprechenden Akku gibt.

Im nächsten Beitrag und letzten Beitrag fasse ich meine Erfahrungen der diversen Zellen aus den Akkupacks zusammen.

Korrektur und Nachtrag zum vorherigen Text:

So sind jetzt aber immer noch 24 Stück (6 Blöcke a 4 Stk.) im Einsatz, geschätzte Kapazität zwischen 10-15 Ah. Zuletzt gemessen habe ich sie als Blöcke vor ca. 3 Jahren, da waren es noch 15-20Ah

Die Gesamtkapazität der 4er Winstonblöcke liegt in Summe irgendwo zwischen 40-60Ah. Die 10-15Ah ist der (geschätzte Wert) einer einzelnen Zelle.

Nur die Fotos von den Steckerleisten sind vom inneren des Zirkuswagens. Die Batteriebank ist in der Ecke von einer Ecksitzbank untergebracht in einem Vorzeit und nur von Aussen zugänglich. Die Regler sind im inneren des Vorzeltes.

Eine Erweiterung(/Verlagerung vom Batteriefach ist bereits angedacht. Dazu habe ich eine Box aus beschichtetem Eisen angeschafft, welche künftig für Erweiterungen ordentlich mehr Platz bietet. Diese ist auch abschliessbar, jetzt sind die Blöcke zwar nicht sichtbar, aber frei zugänglich von Aussen.

Der Wechselrichter befindet sich ebenfalls im Vorzelt unter einem hochlappbarem Sitzbankteil unmittelbar neben den Batteriebänken. Für die Verbindung habe ich Reste von ein 70mm/2 Erdungskabel verwendet, welches ich noch im Bestand hatte. Anschluss direkt auf die Kupferrohre. Eigentlich hat der WR eine Fernbedienmöglichkeit, nur leider ist die Distanz über 5m und es reicht nicht mehr für die Signalübermittelung: Hat jemand eine Idee hat, vielleicht via Relay direkt auf den Hauptschalter? Ist nicht existenziell, Bewegung tut ja gut.

Ich muss zwar schon für den Kühlschrank immer nach draussen. Diesen habe ich aus akkustischen Gründen ebenfalls in das Vorzelt ausgelagert, er war mir zu laut im Schlafbereich und draussen ergibt das Winterhalbjahr doch echte Energiesparmöglichkeiten. Bei Minusgraden muss ich eine Flasche mit heissen Wasser hineinstelllen, um das Gefrieren zu verhindern. Habe mir bereits ein Thermostat gesteuertes Relay besorgt, um automatisert ein Heizpad zu aktivieren, ab 2°C oder so.

Erfahrungen mit diversen auf Lithium basierten Zellen aus eBike Akkus:

Ich fahre seit dem Jahr 2000 mit einem eBike durch die Gegend. Es war dazumals das zweite Flyer Model F (99), mit auffälliger Akkubox zwischen Sattel und Lenker. Ein beeindruckender Wurf. Der Antrieb echte Ingenieurskunst, absolut geräuschloser Antrieb, dank ringförmig angelegten Magneten, welche direkt auf die Rotor-/Tretlagerwelle gewirkt haben. Kein Zahnrad oder Riemen, kontaktlose Kraftübertragung.

Einfaches Handling, vollgefedert, ein extrem zuverlässiges Fahrrad. Ich würde es wahrscheinlich heute noch fahren, doch der Umstand, dass ich seit 3 Jahren 300 Höhenmeter erhöht von der Talebene wohne und ich ein Schattenvelo mit meinem Sohn vor- und bergantreiben musste, brachte den 250W/peak/170W/Nennleistung Motor bei den steilen Stücken an seine Grenzen und mich in der Folge auch.

Eine Parallele in Hinblick auf meinen Beitrag zu den Additiven: Was wurde ich im Jahr 2000 verspottet, belächelt, zigmal ungefragt darauf hingewiesen, dass sie selber sowas ja nicht brauchen, Bio-biken besser sei etc. Diejenigen mit der Offenheit mal Aufzusitzen und zu Testen, war verschwindend klein. Aber jeder der es gewagt hat, war beeindruckt oder zumindest angetan von dem Zusammenspiel Mensch und Technik. Dies kommt beim eBike ja wunderbar zusammen und beim Flyer F durch den geräuschlosen Antrieb, war es auf eine ganz besonders zauberliche Art und Weise erfahrbar.

Seither fahre ich ein Fahrrad mit dem Brose (Gen.1) Antrieb. Mit Planetengetriebe und Zahnriemen bei Vollast 90Nm, etwas lauter, aber ein mechanisch eher „wohlklingendes“ Surren. Das hohe Sirren der Bosch Antriebe empfinde ich auf Dauer als unangenehm, sie fielen für mich nur schon deshalb aus dem Rennen. Macht Freude dieser Power aus diesem kleinen Motor, dank 2x10 Gang via Kettenübersetzung komme ich überall easy hoch (auch mit Schattenvelo, inzwischen fährt mein Sohn aber solo :) ). Habe es gebraucht erstanden, bei 9000km bereits den Zahnriemen ersetzen müssen, die Elektronik machte bei erhöhter Luftfeuchtigkeit auch schon Probleme, nun schon seit längerem nicht mehr. War vermutlich ein Übergangswiderstandsproblem, dank einem aufgesprühten Additiv zwischen den Kontaktflächen von Buchsen und Steckern nicht mehr. Welches Additiv da gewirkt hat, kann ich nicht genau benennen, die Kontaktsprayhersteller wissen es, Chemiker bestimmt auch.

Im Jahre 2006 kam die erste Akkubox für den Flyer F mit Lithium/Mangan/Pouch Zellen 36V/15Ah auf den Markt, für stolze CHF 1600.- (im Eintausch 1300.-). Was für ein Unterschied im Vergleich zu den Nickel/Cadmium (8Ah) oder NiMH (10Ah) Vorgängerzellen. Gewicht mehr als halbiert, Reichweite verdoppelt. Das war schon ein echt grosser (Quanten-) Sprung nach vorne und hatte auch Auswirkungen auf das Verhalten vom Motor. Dank der verbesserten Spannungsstabilität, zog der Motor spürbar kraftvoller an, wurde „spritziger“, am Berg ausdauernder.

Ab ca. 2010 kam Dynamik in den Markt. Dank diesem Boom konnte ich zwei weitere Fahrräder mit Lithiumzellen günstig erstehen. Alle drei Fahrrädern wurden von allen Familienmitgliedern gerne und viel genutzt. Natürlich liess die Kapazität der Zellen nach, aber auch nach 10 Jahren konnten noch ordentliche Reichweiten erzielt werden, für weite Strecken nahm ich einfach einen zweiten Akku mit. Die nächste Stufe war das einzelne Zellen anfingen zu schwächeln, immer durch abrupte Einbrüche im letzten Kapazitätsdrittel angezeigt (die Ladeanzeige bestand aus 3 grünen LED und einer roten).

Nutzen liessen sich ein solcher Akku weiterhin nach einer Vollladung, das BMS hat aber nach dem ersten Einruch der Spannungslage die Stromabgabe unterbrochen und erst nach den Vollladen wieder freigegeben. War also mit dem Risiko verbunden plötzlich ohne Unterstützung weiter fahren zu müssen und ohne es ausgemessen zu haben, war zu beobachten, dieser Vorgang verkürzte sich, die schwachen Zellen zogen die Spannung immer wie früher in den Bereich der Abschaltschwelle.

So wurden aus drei, zwei und ich habe aus zwei schwächelnden Akkus durch austauschen der schwachen Zellen, einen wieder gut funktionierenden zusammengelötet. Dasselbe Spiel nocheinmal und zuletzt hatte ich noch einen Satz Zellen, sowie Reservezellen, nach ca. 15 Jahren! Für eine weitere Verwendung in anspruchsloserem Bereich wie z.Bsp. LED-Beleuchtung könnten sie immer noch gut eingesetzt werden. Aber die Abläufe verkürzen sich mit zunehmenden Alter und stehen bald nicht mehr im Verhältnis zum Aufwand. Die Pouchzellen habe ja "Laschen" zur Stromübergabe, diese wurden paarweise verlötet (10S/2P). Die Lötverbindung war pro Pol ca. 5cm lang, diese genügend zu erwärmen, die Laschen trennen und die Zelle aus der Halterung zu kriegen, war keine einfache Sache.

Erfahrungen mit Akkuboxen von diversen Herstellern mit 18650 LifePO4 Zellen:

Manchmal war ein Akku nur zu lange nicht genutzt worden, bsp. nach einer Winterpause, aktivierten gewisse BMS einen „Schlafmodus“, um eine schleichende Tiefentladung zu verhindern. Für die Wiederaktivierung musste der Akku einige Minuten mit dem Ladegerät verbunden bleiben, um wieder zu „erwachen“. Aufgrund dessen, wurde der Akku oft auch fälschlicherweise als Defekt eingeschätzt. Der Händler fühlte sich wohl auch nicht in jedem Fall dazu aufgerufen darauf hinzuweisen und hat gerne einen neuen verkauft. Meist waren dies 26V Flyer Akkus (ebenfalls mit Taschenzellen), aber nicht nur.

Wie es bereits beim Flyer F mit den Lithium/Mangan/Pouch Zellen festzustellen war, sind immer nur einzelne Zellen leistungsschwach geworden. Die Spannung bei Belastung wurde von diesen im entsprechenden Block hinuntergezogen, mit der Folge, dass der im BMS definierte Schwellenwert unterschritten wurde, was wiederum eine vom BMS ausgelösten Unterbruch und eine Sperre zur Folge hat. Dieses Verhalten tritt in der Regel immer erst im unteren Bereich des Ladezustandes auf.

Eine Ausnahme war ein Akkupack neueren Datums. Dieses enthielt Zellen, welche wohl produktionsbedingt/ab Werk mangelhaft waren. Die fehlerhaften Zellen hatten teils bereits eine optische Auffälligkeit. Das Elektrolyt war dunkel unter der aufgeschrumpften Kunststoffhülle ersichtlich, ist also ausgelaufen. Dies ist wiederum kein eindeutiges Indiz, denn trotz diesbezüglichen Verfärbungen keine messbaren Einbussen gab es bei Zellen, auch bei anderen Akkupacks. Bezogen auf die Nutzungsdauer wird es wohl aber längerfristig immer einen negativen Einfluss haben, da ja das ausgelaufene Elektrolyt zwischen Anode und Kathode fehlt, von da kommt es her und da gehört es eigentlich hin. Die äussere metallische Ummantelung von der Zelle hat ja Verbindung zur Kathode, wirkt/dient dadurch als Minuspol und die aufgeschrumpfte Hülle dient der Isolierung nach Aussen, es fehlt also die Verbindung zum Anodenmaterial, das flüssige Elektrolyt ist da fehl am Platz und ohne Nutzen.

Jede Zelle habe ich anschliessend geladen und einen Kapazitätstest gemacht. Auch das Verhalten unter 5-10A Last habe ich einzeln einige Sekunden geprüft und in drei Verhaltensklassen eingeteilt. Die Ruhespannung war in der Regel kein eindeutiger Indikator für Schwäche. Die Zellen aus dem Verbund gelöst, hielten +/- alle die Spannung einheitlich bei, erst das Verhalten unter Last zeigt die Unterschiede deutlicher auf.

Die Kapazitätsmessung habe ich mit einem LiiteKala Lii-500 durchgeführt, max. Entladestrom ist da 1000mAh. Abgelesen kann dadurch gut auch eine Verminderung der Gesamtkapazität nach erfolgtem Leistungstest. Die Kapazität nimmt natürlich mit jeder Entladung ab, aber auch Entladungen unter diesen doch recht fix vorgegebenen Bedigungen weisen Abweichungen auf, es sind wertvolle Anhaltspunkte/-vergleichsgrössen, je neuer und leistungsfähiger desto aussagekräftiger und verlässlicher. Bei älteren Zellen, zeigt eine Wiederholung vom Kapazitätstest nur annähernd dieselben Werte, auch unter Berücksichtung der berechneten Leistungseinbusse durch den vorangegangen Test. Zeigt sich auch bei der Innenwiderstandsmessung, reproduzierbare Werte zu erhalten ist möglich, Ausschläge nach oben oder unten aber auch. Da spielen halt wie immer viele Faktoren mit, sehr relevante sind Temperatur und Übergangswiderstände, aber feinere gibt es auch noch einige.

Die noch verfügbaren Kapazitäten lagen/liegen zwischen 1000-2500mAh, je nach Alter und Ursprungskapazität. Im vorgestellten Batteriepack im Koffer findet nun einen Teil eine Verwendung. Ich mische dazu die unterschiedlichen Kapazitäten/-klassen und gehe davon aus, dass die stärkeren bei Belastung zu Beginn mehr beitragen und die schwächeren kaskadenartig sich dazu gesellen.

Die restlichen müssen noch zuwarten, bis der Umbau von einem ehemaligen "Range-Extender" vollendet ist. Bereits beim Flyer F habe ich in einer Gepäckbox einen Reichenweitenmultiplikator mitführen können (zum Schluss hatte ich ja nur noch eine funktionierende Lithiumakkubox). Eine solche einzuschleifen war aber sehr komplex, da die Steuerplatine vom und beim Motor derart mit dem BMS kommunizierte, dass dies einige Umwege mit sich brachte, ich sogar die Zellüberwachung hinausführen musste. Zuerst habe ich taugliche Akkupacks als Ganzes aus den demontierten da reingepackt und verbunden, zum Schluss ähnlich wie der Koffer aufgebaute mit Zellhaltern.

Beim jetzigen Fahrrad habe ich auch eine etwas eher wilde und unkonventionelle Lösung verbaut, denn der originale Akku (15Ah) schwächelt schon etwas (7jährig) und der Motor bedient sich für die 90Nm Drehmoment ja auch entsprechend. Das Einschleifen war verhältnissmassig einfach, aktuell noch über den Akku, in Planung ist aber schon die Einspeisung in der Leitung zum Motor (dank Pedelecforum, weiss ich das geht auch und warum es besser wäre, führt nun definitiv zu weit vom Thema ab). Der "Range-Extender" stammt von einem Stöckli Fahrrad (26.5 Ah), dieser war ursprünglich im Sattelrohr integriert, ein Stück davon habe ich herausgetrennt (der silbrige Teil) und eher mal provisorisch am Gepäckträger befestigt (nach der 80/20% Regel), hält aber so auch über Stock und Stein. Ich mache mir das Brennholz selbst und hole ordentliche Stämme mit einem Anhänger aus dem Wald, ist also mittlerweile gut praxiserprobt.

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Der aufmerksame Leser, die aufmerksame Leserin (eine gewisse Aufmerksamkeit und volle Berücksichtigung und Gleichstellung scheint mir angebracht und zeitgemäss, der einzige Beitrag beim Thread zum Superdiesel von einer Frau war ja sehr wohltuend und gehaltvoll) hat gemerkt, ich teste das Verhalten der diversen Zellen ohne BMS (auch beim Stöckli Akku). Überwachung und ev. Ausgleichen übernehme ich, geht ja auch nicht anders, wenn ich das Verhalten beobachten will. Eine spezielle Gegegebenheit ist dadurch gegeben, dass es sich dabei nicht um Belastungen im Hochstrombereich (beim Fahrad max 10A) handelt und es mit gebrauchte Zellen mit gewissen Einbussen in der Leistungsfähigkeit erfolgt. Daher der Hinweis zum Schluss: Die in Lithiumblöcken/-zellen innewohnende Kraft ist wirklich beeindruckend und darf auf keinen Fall unterschätzt werden oder sich unkontrolliert entfalten. Ganz so heiss wie es manchmal dargestellt wird, ist es in der Praxis aber auch nicht in jedem Fall. Da darf und muss schon mit differenzierten Blick hingeguckt werden, manchmal sogar mit der Lupe.

Meine Beobachtungen möchte ich in einem spezifischen Segment noch weiter überprüfen, bzw. abgleichen und werde darum bei Gelegenheit ein neues Thema dazu eröffnen und um Erfahrungen bitten.

Liebe Grüsse aus der Schweiz!

Eric

Korrektur der Korrektur (mit sich selber Ping-Pong spielen geht auch :) ):

holiduli hat geschrieben:Die Gesamtkapazität der 4er Winstonblöcke liegt in Summe irgendwo zwischen 40-60Ah. Die 10-15Ah ist der (geschätzte Wert) einer einzelnen Zelle.

Mit den folgenden Präzisierung stimmt obige Aussage zumindest rechnerisch: Die Gesamtkapazität der sechs 4er Winstonblöcke liegt in Summe irgendwo zwischen 60-90Ah. Die 10-15Ah ist der (geschätzte Wert) einer einzelnen Zelle.