Experiment Starterbatterie durch LTO ersetzen - 07/08/2019 22:12
Nach längerer Zeit auch mal was neues von mir:
Ich hatte ja mal versucht mit Winston LiFePo Akkus die Blei- Starterbatterie zu ersetzen und das hier beschrieben:
http://www.viermalvier.de/ubbthreads.php/topics/648760/1.html
LiFePo geht eben bei Kälte nicht, der Kaltstartstrom ist einfach zu gering.
Deshalb habe ich eine bessere Lösung gesucht und hoffentlich gefunden: LTO Lithium Titanat Akkumulator
Besonders bei Toshiba gibt es Zellen mit hohen Lade/ Entladeströmen die auch bei Kälte kaum schlechtere Eigenschaften haben. Nennt sich Toshiba SCib.
https://www.scib.jp/en/product/index.htm
Toshiba selbst verkauft nur komplette Zellblöcke für Gabelstabler, Buse, einige PKWs.
Leider werden es die Zellen nicht direkt verkauft und es war etwas abenteuerlich an ein paar Zellen zu kommen. Aber das ist eine eigene Geschichte ....
Toshiba gibt auch keine Datenblätter für die Einzelzellen heraus, also sind die genauen Grenzen der Betriebszustände nicht klar.
Diese Zellen können sehr schnell geladen werden, haben aber eine schlechtere Leistungsdichte als z.B. Lithium-Ionen Zellen. Deshalb eigentlich ideal als Starterbatterie.
Johnson Controls entwickelt wohl deshalb mit diesen Zellen für eine Art Hybridbatterie.
Es gibt 2 Typen von Toshiba a) hohe Kapazität (high Energy) bis 23Ah und b) für schnelle Ladung (high Power): die können in 6 Minuten auf 80% ihrer Kapazität geladen werden.
Da ich zuerst nur den Typ a bekommen habe, ist mein erste Kiste eine 6 zellige 13,8V 20Ah "High Energy" Batterie geworden. Gewicht: 5kg
Die Batterie in einer alten BW- GfK Kiste ist nur teilweise rechts neben dem selbstgebauten Batteriehalter zu sehen:
Die zweite dann eine 5 zellige 12V 10Ah "High Power" Batterie geworden. Gewicht: 4,2kg. Das Gehäuse ist ganz speziell für den Einbauort direkt rechts am Kühlerträger gebaut.
Die Batteriegehäuse haben jeweils noch einen Anschluß zur einzelnen Zellüberwachung und zur Batterietemperaturkontrolle.
Es gibt aber zwei Herausforderung dabei:
1) Das mechanische Problem dieser Zellen ist die Kontaktierung für hohe Ströme: es gibt nur kleine Kontaktflächen die man über Punktschweissen verbinden muss. Ohne automatisierte Schweissverfahren
bekommt man das als Bastler nicht definiert kontaktsicher hin.
2) Das technische Problem dieser Zellchemie ist die besonde Zellenspannung: Typ a) 2,3V und Typ b) 2,4V.
Damit lässt sich zwar theoretisch beim Typ b) eine genaue 12V Variante aufbauen, aber wenn man die maximal zulässige Ladespannung von 2,7V berücksichtigt gibt es Probleme mit den Lichtmaschinen, die aktuell alle auf 14,4V regeln.
Meine 6-Zellversion wird also nicht voll, meine 5-Zellversion überschreitet die zulässige Zellenhöchstspannung beim Laden um 0,9V.
Den Regler in der Lichtmaschine auf eine andere Spannung zu überlisten, wie noch in auf vielen Internetseiten zu lesen, geht bei aktuellen LIMAs ab etwa 2002 nicht mehr.
Meine LIMA gibt kein D+ sondern L und DFM aus. Euro 5 und 6 LIMAs sind wieder anders.
Deshalb versuchte ich die Generatorspannung durch Dioden um deren Spannungabfall zu verringern. Es gibt halt keine Spannungslängsregler die bei so geringen Spannungsdifferenzen noch funktionieren und das bei Strömen bis 90A. Bei dieser veringerten Ladespannung setzt dieser LIMA-Regeler das L Signal nicht mehr zurück und lädt nicht mehr. Das musste ich auch noch mit Tricks überlisten.
Aber auch der Spannungsabfall an Dioden ist stark stromabhängig. Und eine Diode macht nur 0,6-0,7V Abfall, also ist eine zuwenig, mit zweien wird schon wieder zuviel reduziert.
Deshalb ist mein Aufbau also noch ein Experiment.
Und da ich deswegen nicht liegenbleiben will, habe ich auch noch die 20Ah Batterie verbaut und über einen Batterietrennschalter kann ich nun zwischen beiden Varianten auswählen.
Weil beide Batterien so klein und leicht sind, passen sie in meinem Motorraum, der nach Umbau des Luftfilters auf einen modernen Iqoron Filter dazu eine passende Lücke hat.
Beide Batterien, der Luftfilter ist zur Ãœbersicht entfernt
Im Batteriehalter der Zusatzsbatterie könnte ich aber auch eine konventionelle Batterie einsetzen, hier eine Rote Johnson:
Ja und ganz wichtig die Batterieumschaltung und die Ladespannungsreduktion für die 5-Zellen Batterie (noch ohne Deckel):
Die Dioden müssen evt. gekühlt werden, also mit kleinen Kühlblech und Lüftter dazu.
Der Batterietrennschalter ist zum Ãœberbrücken der Dioden, wenn ich die 20Ah-Batterie nutzen will.
Aber den großen Batteriekasten am Rahmen habe ich schon mutig durch einen Staukasten ersetzt.
Soweit erstmal ein Ãœberblick. Erste Testfahrt wird zum Därrtreffen nächste Woche sein. Dazu hat sich ja noch keiner geäußert.
Gruß
Erich
Ich hatte ja mal versucht mit Winston LiFePo Akkus die Blei- Starterbatterie zu ersetzen und das hier beschrieben:
http:/
LiFePo geht eben bei Kälte nicht, der Kaltstartstrom ist einfach zu gering.
Deshalb habe ich eine bessere Lösung gesucht und hoffentlich gefunden: LTO Lithium Titanat Akkumulator
Besonders bei Toshiba gibt es Zellen mit hohen Lade/ Entladeströmen die auch bei Kälte kaum schlechtere Eigenschaften haben. Nennt sich Toshiba SCib.
https:/
Toshiba selbst verkauft nur komplette Zellblöcke für Gabelstabler, Buse, einige PKWs.
Leider werden es die Zellen nicht direkt verkauft und es war etwas abenteuerlich an ein paar Zellen zu kommen. Aber das ist eine eigene Geschichte ....
Toshiba gibt auch keine Datenblätter für die Einzelzellen heraus, also sind die genauen Grenzen der Betriebszustände nicht klar.
Diese Zellen können sehr schnell geladen werden, haben aber eine schlechtere Leistungsdichte als z.B. Lithium-Ionen Zellen. Deshalb eigentlich ideal als Starterbatterie.
Johnson Controls entwickelt wohl deshalb mit diesen Zellen für eine Art Hybridbatterie.
Es gibt 2 Typen von Toshiba a) hohe Kapazität (high Energy) bis 23Ah und b) für schnelle Ladung (high Power): die können in 6 Minuten auf 80% ihrer Kapazität geladen werden.
Da ich zuerst nur den Typ a bekommen habe, ist mein erste Kiste eine 6 zellige 13,8V 20Ah "High Energy" Batterie geworden. Gewicht: 5kg
Die Batterie in einer alten BW- GfK Kiste ist nur teilweise rechts neben dem selbstgebauten Batteriehalter zu sehen:
Die zweite dann eine 5 zellige 12V 10Ah "High Power" Batterie geworden. Gewicht: 4,2kg. Das Gehäuse ist ganz speziell für den Einbauort direkt rechts am Kühlerträger gebaut.
Die Batteriegehäuse haben jeweils noch einen Anschluß zur einzelnen Zellüberwachung und zur Batterietemperaturkontrolle.
Es gibt aber zwei Herausforderung dabei:
1) Das mechanische Problem dieser Zellen ist die Kontaktierung für hohe Ströme: es gibt nur kleine Kontaktflächen die man über Punktschweissen verbinden muss. Ohne automatisierte Schweissverfahren
bekommt man das als Bastler nicht definiert kontaktsicher hin.
2) Das technische Problem dieser Zellchemie ist die besonde Zellenspannung: Typ a) 2,3V und Typ b) 2,4V.
Damit lässt sich zwar theoretisch beim Typ b) eine genaue 12V Variante aufbauen, aber wenn man die maximal zulässige Ladespannung von 2,7V berücksichtigt gibt es Probleme mit den Lichtmaschinen, die aktuell alle auf 14,4V regeln.
Meine 6-Zellversion wird also nicht voll, meine 5-Zellversion überschreitet die zulässige Zellenhöchstspannung beim Laden um 0,9V.
Den Regler in der Lichtmaschine auf eine andere Spannung zu überlisten, wie noch in auf vielen Internetseiten zu lesen, geht bei aktuellen LIMAs ab etwa 2002 nicht mehr.
Meine LIMA gibt kein D+ sondern L und DFM aus. Euro 5 und 6 LIMAs sind wieder anders.
Deshalb versuchte ich die Generatorspannung durch Dioden um deren Spannungabfall zu verringern. Es gibt halt keine Spannungslängsregler die bei so geringen Spannungsdifferenzen noch funktionieren und das bei Strömen bis 90A. Bei dieser veringerten Ladespannung setzt dieser LIMA-Regeler das L Signal nicht mehr zurück und lädt nicht mehr. Das musste ich auch noch mit Tricks überlisten.
Aber auch der Spannungsabfall an Dioden ist stark stromabhängig. Und eine Diode macht nur 0,6-0,7V Abfall, also ist eine zuwenig, mit zweien wird schon wieder zuviel reduziert.
Deshalb ist mein Aufbau also noch ein Experiment.
Und da ich deswegen nicht liegenbleiben will, habe ich auch noch die 20Ah Batterie verbaut und über einen Batterietrennschalter kann ich nun zwischen beiden Varianten auswählen.
Weil beide Batterien so klein und leicht sind, passen sie in meinem Motorraum, der nach Umbau des Luftfilters auf einen modernen Iqoron Filter dazu eine passende Lücke hat.
Beide Batterien, der Luftfilter ist zur Ãœbersicht entfernt
Im Batteriehalter der Zusatzsbatterie könnte ich aber auch eine konventionelle Batterie einsetzen, hier eine Rote Johnson:
Ja und ganz wichtig die Batterieumschaltung und die Ladespannungsreduktion für die 5-Zellen Batterie (noch ohne Deckel):
Die Dioden müssen evt. gekühlt werden, also mit kleinen Kühlblech und Lüftter dazu.
Der Batterietrennschalter ist zum Ãœberbrücken der Dioden, wenn ich die 20Ah-Batterie nutzen will.
Aber den großen Batteriekasten am Rahmen habe ich schon mutig durch einen Staukasten ersetzt.
Soweit erstmal ein Ãœberblick. Erste Testfahrt wird zum Därrtreffen nächste Woche sein. Dazu hat sich ja noch keiner geäußert.
Gruß
Erich