Mittwoch, 24. Februar 2016

Mehr von den Batterien

Die letzten Wochen waren hauptsächlich von der Batterieherstellung geprägt. Die einzelnen Zellen vorverzinnen, die Anschlußdrähte zurechtschneiden und -biegen und die Drähte an die Zellen anlöten.
Erstaunlich, wie schnell sich dabei die Lötspitze des Lötkolbens in Nichts auflöste. Aber offenbar wirkt die kupferne Lötspitze in Kontakt mit den Stahlzylindern der Batteriezellen wie eine Opferanode im Salzwasser!
Wie schon im letzten Beitrag erwähnt, sind die Drähte so dimensioniert, dass im Falle des Kurzschlusses einer Zelle der Kurzschlussstrom den Anschlussdraht dieser Zelle zum Schmelzen bringt. Damit ist die Batterie fast selbst-reparierend. Den Anschlussdraht am Minuspol haben wir dicker gewählt, um die Verluste zu minimieren. Es reicht, wenn nur ein Draht durchglüht.



Alice beim Vorbereiten der Anschlussdrähte


Am praktischsten hatte sich erwiesen, jeweils zwei Zellen mit einem Draht zu versehen.


Anschließend wurden die Zellen mit Heißkleber in die Batterieschale geklebt und dann die Anschlußdrähte an die Kupferschienen gelötet.

Beim Anlöten der Drähte an die Kupferschienen. Ein 100W-Lötkolben reicht gerade aus.


Die Anschlußdrähte im Detail. In das Loch in der Kupferschiene kommt noch eine Schraube, um die beiden Schienen fest miteinander zu verbinden.
Wie man auf dem Bild sieht, besitzt jede Batteriezeile je eine Kupferschiene für Plus- und Minuspol. Werden nun die aneinander liegenden Schienen miteinander verschraubt, werden dadurch die einzelnen Zeilen hintereinander geschaltet. Bei 13 Zeilen und einer Zellenspannung von 3,7 Volt erhält man so eine Gesamtspannung von 48,1 Volt. Perfekt!
Löst man dagegen die Schrauben und steckt einen Isolator zwischen die Schienen, kann man die einzelnen Zeilen auch parallel schalten. Das ist für die Anfangsladung erforderlich, bei der alle Zellen genau gleichmäßig geladen werden müssen, um sie exakt zu balanzieren. Diese Anfangsladung kann man natürlich nicht mit dem 48V-Ladegerät durchführen. Statt dessen erfolgt sie mit Hilfe eines Labornetzteils, wobei der Ladeprozess natürlich genau überwacht werden muss, um eine Überladung zu vermeiden.

Von Zeit zu Zeit kann man diesen Vorgang zu Wartungszwecken wiederholen.

Fast fertig: 48V-Hauptbatterie, 12V-Bordbatterie und Batterie des Beiboots
Apropos Zellenzahl: ursprünglich geplant waren 55 Zellen in einer Zeile, es wurden dann aber nur 53. Ich hatte mit einer Zellendicke von 18mm gerechnet. Der Hersteller hatte aber offenbar die zulässigen Toleranzen voll ausgenutzt und die Zellen etwas dicker gemacht - und das summiert sich über 27 nebeneinander liegenden Zellen auf. 

Die Hauptbatterie ist natürlich mit 40kg immer noch ein Klotz. Bei 48V und 180 Ah ist das allerdings sehr wenig. Die ursprünglich geplante Batterie mit LiFePo-Zellen und 160Ah hätte mehr als 60kg gewogen.

Die beiden kleinen Batterien für das 12V-Bordnetz und das Beiboot sind weitgehend identisch aufgebaut und bestehen jeweils aus 3x18 Zellen. Daraus ergibt sich eine Kapazität von 61 Ah, also etwa soviel wie eine klassische PKW-Batterie. Mit 3kg Gewicht sind sie dabei ausgesprochen handlich. Als Gehäuse dient eine Frischhaltedose. Weil beide Batterien den gleichen Aufbau haben, sind sie auch austauschbar und lassen sich vom gleichen Lader aufladen.

Unterseite des Fußbodens der Hundekoje mit den Gleitschienen für die 48V-Batterie.

Platz findet die Hauptbatterie mit Ihren 7,5cm Höhe unter dem Boden der Hundekoje. Da sich dort auch noch das Kühlaggregat befindet, wird sie asymmetrisch auf der Steuerbordseite montiert und gleicht so auch noch das Gewicht von Kühlaggregat und des 5000W-Inverters, die sich auf der Backbordseite befinden, aus.

Beim nächsten Mal hoffe ich, von der restlichen Elektrik berichten zu können, besonders von Motor und Solarzellen. Beide sind inzwischen bestellt. Beim Motor handelt es sich um einen Torqeedo Cruise RL.

Ein noch ungelöstes Problem ist der Lader, der die 12V-Batterie aus der 48V-Batterie aufladen soll. Zwar gibt es entsprechende DC-DC-Wandler - die haben allerdings nicht die richtige Ladekurve für Lithium-Batterien. Außerdem sollte die 12V-Batterie nur aktiviert werden, wenn der Strom aus dem Wandler zu schwach ist, damit unnötige Ladezyklen vermieden werden. Wenn jemand ein solches Gerät kennt: bitte melden!