Alles begann mit meinem E-Scooter. Die Akkukapazität des Elektrokleinstfahrzeuges reicht nämlich leider nicht aus, um mich zuverlässig und mit einer annehmbaren Reisegeschwindigkeit von zu Hause zur Universität - und zurück - zu befördern. Er braucht also einen größeren Akku!

Teilebeschaffung

Die Zellen habe ich von nkon.nl als "refurbished" bestellt. Das heißt, dass diese bereits in einem Akkupack verbaut gewesen sind, aber angeblich nie ge- oder entladen wurden: daher sollte die Kapazität nicht allzu stark negativ vom Datenblatt abweichen.

Alle anderen Teile konnte ich auf aliexpress bestellen: die Kunststoff-Clips zum Anordnen der Zellen, Nickel-Band zum verbinden, diverse Klebe- und Isolationsstoffe sowie Kabel und Verbindungsstecker. Auch das BMS (Batteriemanagement-System) stammt aus Fernost: es bietet eine Bluetooth-Schnittstelle, über die mit einer passenden App alle Parameter konfiguriert werden können! Außerdem ist es ein sog. common-port-BMS: Laden und Entladen funktionieren beide über den "Hauptanschluss". Das ist sehr wichtig, damit später im E-Scooter Bremsenergierückgewinnung möglich ist.

Nachdem die gefühlt 50 China-Päckchen angekommen waren, konnte ich mit dem Bau loslegen.

Zellenanordnung, Punktschweißen

Der Verwendungszweck und die Kosten begrenzen die möglichen Maße des Packs... Die gewünsche Spannung von ca. 48V bedingt die Verwendung von 14 Li-Ion-Zellen in Serie. Die Maximale Größe des Packs begrenzt zudem die Anzahl der parallelen Zellen auf 7, daraus resultiert also ein 14s7p-Pack mit insgesamt 98 einzelnen Zellen.

Die Maße des fertigen Packs entsprechen also 7 Zellen "nebeneinander" und 14 Zellen "hintereinander". Die Höhe entspricht der einer einzelnen Zelle, da ich diese "stehend" verbaue. So passt das fertige Pack perfekt an die dafür vorgesehene Stelle, in den Boden eines E-Scooters...

Anschluss des BMS

Nachdem die Zellen in ihren Plastikhaltern angeordnet und entsprechend punktgeschweißt waren, konnte ich das BMS anschließen. Minus an Minus, Plus an Plus, und je ein Balancer-Kabel pro parallelem Paket.

Isolierschichten...

Ich habe sehr darauf geachtet, alle Bauteile und Leitungen bestens voneinander zu isolieren, damit es keinesfalls zu einem Kurzschluss kommen kann, der bei Li-Ion-Batterien bekanntlich schwerwiegende Folgen haben kann...

Alle Nickel-Streifen sind deshalb vollständig mit Kepton-Klebeband bedeckt. Außerdem sind die Balancer-Leitungen ebenfalls einzeln isoliert. Zusätzlich zur eigenen Isolierung der Kabel liegt so stets mindestens eine Schicht Keptonband zwischen unterschiedlichen Potenzialen. Ebenfalls kommt an allen Seiten der Zellen spezielles, abriebsicheres Papier zum Einsatz, damit sich auch während des Betriebs durch Vibrationen keine Stellen abreiben und Kurzschlüsse verursachen.

Zum Schluss kommen dann noch zwei Schichten blauer Schrumpfschlauch um den gesamten Akku.

Konfiguration des BMS

Das "smart BMS" hatte bereits erkannt, dass es sich um einen 14s-Akku handelt. In der zugehörigen App konnte ich dann sämtliche Einstellungen wie Lade-/Entladeschlussspannung, Balancer-Stromstärke, Temperaturlimits und viele mehr einstellen.

Da ich der "originalen" App gegenüber etwas misstrauisch bin (wer weiß, wie viel und was die chinesische App im Hintergrund spioniert), habe ich gleich eine alternative App gefunden, die die gleiche Funktionalität besitzt und zudem eine angenehmere, ordentlich Übersetzte Benutzeroberfläche bietet.

Der erste Test!

Ich muss zugeben, ich war schon ein wenig aufgeregt, die Batterie an eine Last oder ein Ladegerät anzuschließen. Doch die Anspannung war letztlich zum Glück unbegründet, denn mit der neuen Batterie als Energiepaket konnte mein Roller problemlos (ja sogar exzellent) beschleunigen und fahren. Auch die Bremsenergierückgewinnung stellt kein Problem dar.

Den Akku kann ich bisher nur mit meinem Labornetzteil laden, da ich keine andere DC-Quelle mit 58,8V besitze. Doch auch das ist kein Problem und die Batterie "schluckt" problemlos die 5A aus dem Netzteil, das Maximum, was es bereitstellen kann. Ein Ladevorgang von 20 auf 100% Akkukapazität dauert so ca. 4 Stunden.

Was mache ich damit?

Für eine 48V-Batterie habe ich vielfältige Einsatzszenarien:

• Zunächst natürlich die Nutzung im E-Roller, um eine hohe Reichweite zu erzielen. Dieser Umbau ist ein eigener Blog-Eintrag! ;)
• Hinzu kommt die Möglichkeit zur netzunabhängigen Bereitstellung von 230V-Wechselstrom mithilfe eines (bereits vorhandenen) 48V-Inverters.
• In einem kommenden Projekt möchte ich ebenfalls eine Powerbank aus dem Akku bauen: hierzu habe ich vor, eine Adapterplatine mit DC/DC-Konvertern zu entwickeln, die mehrere Ladeanschlüsse z.B. für USB-C-PD bereitstellt. Doch dazu später mehr.

Alles in allem freue ich mich erst einmal, dass alles gut funktioniert. :)