Li-Ion Batterie (LiFePO4) eingbaut und funktionsfähig !

[Gast8300]

Wie versprochen erfolgt nun mein erster Bericht zum bereits angekündigten Umbau von der EXIDE-Blei-Gurke auf moderne Li-Ion-Technik. Ich hoffe, es passt wenn ich zu diesem Zweck ein neues Thema aufmache, und nicht in der Historie dieses Forums alte Beiträge aufwärme.

Nachdem ich mit meinem Batterieumbau auf Lithium-Ionen-Technologie bei meinem Motorrad (BMW R1200S) nun erste Erfahrungen gesammelt habe kann ich wie zuvor in einem anderen Beitrag versprochen folgendes berichten:

1. Das Zellenpack habe ich mir von einem Modellbauspezialisten professionell konfektionieren lassen (4 Zellen seriell, 3 parallel). Damit komme ich auf die gleiche Spannungslage wie mit der Original-Blei-AGM-Batterie.

2. Da das neue Batteriepack keine sonst üblichen Polklemmen besitzt sondern
insgesamt 6 einzelne 4mm-Silikonkabel mit den Polen der Bordelektronik verbunden werden möchten habe ich folgende Lösung gewählt:
a) Elektronik-Gehäuse mit ungefähr der gleichen Tiefe wie die Originalbatterie
besorgt (120 x 120 x 90mm). Da passt das A123-Batteriepack rein und der
Originalhaltebügel kann weiterverwendet werden.
b) Aus 6mm INOX-Schrauben, Muttern, und etwas Sperrholz habe ich mir Batteriepole angefertigt und diese mit der Elektronikbox verschraubt.
c) Zur Verbindung der selbstgebastelten Batteriepole mit den Akkukabeln habe ich mir insgesamt 6 Verbindungskabel, bestehend aus jeweils einem Ringkabelschuh und einem Stecker/Buchse, zusammengelötet. Als Stecker/Buchsenpaare habe ich vergoldete 4mm-Stecker mit verpolungssicheren Griffen aus dem Modellbau verwendet.
d) Das neue Gehäuse habe ich zwecks Schwingungsdämpfung dann noch mit
selbstklebenden Schaumgummimatten ausgelegt. Nun passt der neue Akku perfekt hinein und kann an die 6mm-Bolzen angeschlossen werden. Modifikationen am Motorrad sind nicht nötig, die Originalhalterung und die Kabelschuhe passen nach wie vor.
Kleine Anmerkung: Die Originalbatterie geht bereits leider nur mit etwas Gewalt an der Tankverkleidung vorbei. Meine Elektronikbox ist noch ein paar Millimeter breiter, weshalb ich die hinteren 4 Verkleidungsschrauben zur besseren Montage vorübergehend lösen musste. Einbau war aber kein Problem.
e) Zunächst verwende ich Flügelmuttern zur Befestigung der Kabel an den
Batteriepolen. Vorteil: Kein Werkzeug beim Ein- und Ausbau nötig. Falls sich da was lockert nehme ich Stoppmuttern.

Erster Test:
a) Das Batteriepack wird im Aufbewahrungsmodus geliefert, d.h. zu 50% geladen. Bei dem von mir verwendeten Zellentyp (A123 LiFePO, Typ 26650) wird ein gelegentliches Angleichen der Zellen mittels eines Computerladegeräts empfohlen.

Daher habe ich die Batterie zunächst mit meinem Modellbau-Ladegerät und Balancer voll aufgeladen.
b) Nun habe ich das Ganze in die Elektronikbox integriert, die Box mit
Schraubensicherungslack verschraubt und das Ganze ins Mopped eingebaut.
c) Als nächstes habe ich kurz hintereinander 3 Kaltstarts durchgeführt, mit ca. 10s Motorlaufzeit dazwischen. Der Motor sprang immer sofort an, ein Unterschied zur Originalbatterie war nicht zu erkennen.
d) Dann die Batterie wieder ausgebaut und mit meinem Computerladegerät
nachgeladen und die zuvor entnommene Kapazität gemessen.
e) Ergebnis: Die 3 Kaltstarts haben nur 114mAh Kapazität verbraucht, d.h. 38mAh pro Start . Bei einer Gesamtkapazität des Akkus von 6900mAh ergäbe dies theoretisch 180 Startversuche ! Meine Bedenken, die Batterie könnte zu klein sein haben sich daher verflüchtigt. Im Winter werde ich die Batterie dann mal wieder ausbauen, und die Einzelspannungen der Zellen vergleichen um zu sehen ob und vieviel diese driften.

Fazit:
Batterie funktioniert, Gewichtsersparnis bei mir: 3,7kg, d.h. 73% ausgehend von der Originalbatterie (diese wog 5,1kg, mein neuer Akku wiegt inkl. Verkabelung 1kg, das Adaptergehäuse 340g). Kosten ohne Arbeitszeit: ca. doppelt so viel wie bei einer guten Bleibatterie (230€). Da es sich nicht um Großserientechnik handelt dauert der Umbau inkl. Bestellung einige Wochen. Daher ist mir auch klar warum kein Hersteller sowas ab Werk liefert.
Jetzt hoffe ich nur noch auf Dauerhaltbarkeit, dann bin ich komplett zufrieden.
Meine immer noch funktionsfähige Original-Bleibatterie (scheinbar habe ich eines der wenigen zuverlässigen EXIDE-Teile erwischt) vergammelt jetzt im
Ersatzteilkeller.
So, und jetzt muss ich mal eine Runde fahren um zu sehen ob sich meine Freude auch in der Praxis einstellen wird.
Für Interessierte habe ich noch ein paar Bilder angehängt.

[Lucky Luke]

Hört sich sehr interessant an ..

Vielen Dank für die ausführliche Info !

Grüße, L. L.

[Sofatester]

Toller Bericht, gute Fotos, so macht das Forum Spaß.
Viel Spaß und alles Gute für die Langzeit- Tests.
Mich würde genau das nämlich interessieren, einschließlich des Punkts, wie oft die Balance-Ladungen dann durchgeführt werden müssen und welche Abweichungen dabei gemessen werden.

Im Hinblick auf mein (funktionierendes) Airbox-Projekt, bei dem der serienmäßige Platz für die Batterie "drauf geht", wäre es auch schön, wenn irgend einer hier das nachbaut und dann einen anderen Aufbewahrungsort findet.

Bezugsquellenangabe wäre auch schön.

Auf die Fortsetzung freue ich mich schon.

[Gast4750]

@Sofatester: Ist das diese Eierabsprenger-Loesung?

Die Fluegelmutterkonstruktion fuer die Batteriepole erscheint mir von den Uebergangswiderstaenden aufgrund der vielen Trennfugen und der verwendeten Werkstoffe etwas unguenstig.

[fralind]

Sofatesters Lösungsansatz ist bis jetzt ja in Funktion, scheint mir aber auch gewagt und wie ich Ihn einschätze nicht das letzte Stadium.

DrJoe`s Lösung hört sich gut an, was Gewicht und Leistung betrifft, Preis ist kräftig (Bleibatterie und ADAC Jahreskarte + Mutti zum Essenführen sind da schon drin), aber ein tolles Projekt.

Und das euch euere Dödel beim testen nicht verfliegen!

Sofatester

Dr. Joe`s Batterie dahin wo der Druckmodulator sitzt, 2 x Gewicht gespart. Nachteil, direkt unter dem Tank. Wenn es dann mal hell wird, ist auch das Brusttoupet weg.

[Sofatester]

Nix da, auf der Brust sind die Originale, mehr als die meisten verkraften und da sollen sie bleiben. Mit der PC310 unterm Getriebe wohl auch kein Problem

Meine Batterie-Lösung mit der PC310 funktioniert weiterhin. Das Thema Übergangswiderstände wird leider häufig nicht beachtet, serienmäßig ist die PC310 da mit dünnen M4 Pins nicht so der Bringer. Hatte ich bei mir mit ein paar Drehteilen und hochwertigen Fittings (Kupfer, versilbert) verbessert.
So lange ich mir keine radikale, reine Rennmaschine aufbaue - und danach sieht es nicht aus- bleibt es für mich auch bei der PC310. Und solange es funktioniert, lang ich da auch nicht wieder hin.

Bei einer reinen Rennmaschine wäre natürlich der Gewichtsvorteil der LIFE-PO4-Lösung im Vergleich zu meiner Lösung von um die 2 kg beachtlich. Wobei davon ja knapp 1kg auf Kosten des Mehrgewichts der Verlegung mit VA-Kasten, Hitze- u. Vibrationsschutz und Kabelverlängerung geht. Und will man auch ABS und LiMa rausschmeissen, wird auch ein LIFE-PO4 Zellenpack wieder 'ne Ecke schwerer, weil er dann noch leistungsfähiger sein muss.

Allerdings ist auch der Mehrpreis der LIFE-PO4 Lösung nicht von schlechten Eltern. Kosten bei meiner Lösung : 145€ für die PC310, ca. 75€ für alles Material, also 220€ + Arbeit.

Auch wenn ich meine Lösung unter dem Strich für mich persönlich besser finde, kann ich Dr. Joe trotzdem nur heftig applaudieren. Das mit dem Eierwegsprengen (LIFE-PO4 Zellen können im Falle einer mechanischen Beschädigung der Zellen wie zB. Unfall explodieren) hat er ja auch mit der Box die die Zellen gut schützt, im Auge behalten. Kompliment.
Und Toi toi toi


@Dr. Joe: Die Übergangswiderstände kannst Du mit Kupfer-Gewindedraht und Muttern noch "tunen"

[Gast8300]

Hi,

ich hätte ja nicht gedacht dass mein Beitrag gleich so eine Diskussion anregt. Es freut mich aber.

Ich bin heute übrigens zu Testzwecken problemlose 30km bei 30°C Aussentemperatur gefahren und habe insbesondere die Akkutemperatur und die Spannungslage beobachtet. Immer mit dem Gedanken dabei dass mir die Karre plötzlich ausgeht. Kein Problem bis jetzt, ist halt der 1.Tag.

Zum Übergangwiderstand mache ich mir keine Sorgen, da die Kaltstarts absolut problemlos verliefen (da wo dann der Stromfluss maximal ist), und die Q scheinbar auch keine hohen Ströme braucht. Leider habe ich keine Stromzange, sonst hätte ich mal gemessen. Kritischer wirds vielleicht bei Nässe, dann fahre ich i.d.R. aber eh nicht. Dafür habe ich jetzt vielleicht nicht die stärkste aber die leichteste R1200S?

Eine weitere Idee hätte ich noch:
Als Ersatz für plötzlich auf einer Tour zusammenbrechende EXIDEs wäre auch eine kleinere 4s-Variante als Ersatz im Reisegepäck denkbar. Kosten dann so ca. 60€ bei ca. 300g Gewicht.

@Sofatester:
Spontan fallen mir folgende alternativen Einbaupositionen ein: Werkzeugfach, auf der Hinterradschwinge, über der Originalbatterie, im Bereich des Öhlkühlers.

Viele Grüße

[Sofatester]

Hi,

ich hätte ja nicht gedacht dass mein Beitrag gleich so eine Diskussion anregt. Es freut mich aber.

@Sofatester:
Spontan fallen mir folgende alternativen Einbaupositionen ein: Werkzeugfach, auf der Hinterradschwinge, über der Originalbatterie, im Bereich des Öhlkühlers.

Viele Grüße

Du kannst Dich zurecht freuen. Gute Arbeit, schöner Bericht.
Von den o.g. Einbaupositionen bleibt bei meiner S nur die Hinterradschwinge über und das wäre nicht so mein Favorit.
Werkzeugfach= Airbox,
über der Originalbatterie=Airbox
im Bereich des Ölkühlers = größerer Ölkühler

Ich denke mal, ich würde ein LIFE PO4 Pack in ungefähr da hin packen, wo jetzt auch meine PC310 sitzt. Da sind die Accus auch gut vor den Eiern geschützt.

[bot]

@ Joachim
Wieviele Zellen sind denn nun verbaut ? "(4 Zellen seriell, 3 parallel)" ? 4 oder 7 ?
Und wieso "6 einzelne Kabel" ?
Kannst Du mal einen Schaltplan zeichnen ?

Und das euch euere Dödel beim testen nicht verfliegen!
...
Nachteil, direkt unter dem Tank. Wenn es dann mal hell wird, ist auch das Brusttoupet weg.

Zitat Wikipedia:
Die Abscheidung und Sauerstoff führt bei älteren Typen von Li-Ionen-Akkumulatoren zum sogenannten thermischen Durchgehen, das unter ungünstigen Bedingungen sogar zur Explosion der Zelle führen kann.
Beim Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator ist dies nicht möglich.

...
Allerdings ist auch der Mehrpreis der LIFE-PO4 Lösung nicht von schlechten Eltern. Kosten bei meiner Lösung : 145€ für die PC310, ca. 75€ für alles Material, also 220€ + Arbeit.

...
Kosten ohne Arbeitszeit: ca. doppelt so viel wie bei einer guten Bleibatterie (230€).
...

Wieso sind Mehrkosten von € 10,00 "nicht von schlechten Eltern" ?

[Sofatester]

Weil ich bei meiner Rechnung gedanklich gleich die 75€ zusätzliches Material für die Verlegung drauf geschlagen habe (bei meiner S ist an der Stelle, wo Dr. Joe das Ding montiert hat, ja der Luftfilterkasten) Und 85€ Mehrkosten sind nicht von schlechten Eltern, wenn man bedenkt, dass die PC310 dazu doch noch ein wenig leistungsstärker ist, wenn ich nicht irre (höherer Startstrom). Umgekehrt wäre die Lösung mit der PC310 an der S von Dr. Joe sogar noch mehr als 85€ billiger, weil er bei seiner S keinen Kasten hätte bauen müssen und die PC310 am Platz der original-Batterie eingebaut worden wäre. Abstandshalter für festen Sitz hätte man aus Material für 1€ machen können.

Außerdem hatte ich daran gedacht, dass man für die LiFe-PO4 auch ein Balancing-fähiges Ladegerät braucht. Dr. Joe hat ja schon so eins, ich müßte mir erst eins kaufen. Die Guten, die das können, kosten knappe 200€, jedenfalls hab ich auf die Schnelle kein günstigeres gefunden.

In einem der letzten "MO"-Sonderhefte war übrigens eine HP2Enduro vorgestellt, da waren 4p6s Zellen 13,2V konfektioniert und es war ein Preis von sage und schreibe 700€ für das Batteriepack angegeben.

Zum Eier-wegsprengen: Wir reden hier nicht vom selbsttätigen "Durchgehen" wie bei Li-Io Batterien, sondern davon, dass bei mechanischer Beschädigung (Punktion) der Zellen wie zB. bei einem Unfall dies zur Explosion führen kann. Guck dazu noch mal bei Wikipedia oder frag einen, der sich damit besser auskennt als ich.

[Gast8300]

Hi,

hier noch ein Zusatz zu meinen bereits erfolgten Ausführungen:

@bofinger: Ja, ich habe 4 Zellen seriell und 3 parallel geschaltet, macht zusammen 12 Zellen. Eigentlich sinds noch mehr als 6 Kabel, da ich das Balancerkabel (5 Litzen mit Stecker) unterschlagen habe.
Aber nun im Ernst; die 6 Kabel ergeben sich aus 3x PLUS und 3x MINUS. Vielleicht reicht auch der Anschluss eines einzigen Kabelpaares, für hohe Ströme und geringe Verlustleistung ist jedoch eine Maximierung des Querschnitts sicher nicht falsch.

@Sofatester: 700€ für eine Li-Batterie ist der Hammer. Dafür baue ich euch die auch zusammen (meine Variante). Ist halt keine Serientechnik.
Passende Ladegeräte gibts auch schon für ca. 60€, diese können dann meist nur bis max. 6A bzw. unter 100W laden, für diese Anwendung hier wäre dies jedoch völlig ausreichend.

Seit dem Umbau habe ich übrigens problemlose 300km zurückgelegt.

[Bofinger]

Hmmm, es war zwar bot gemeint, aber ich war genauso an dem Thema interessiert.

LG v T

[bot]

...
Ja, ich habe 4 Zellen seriell und 3 parallel geschaltet, macht zusammen 12 Zellen.
...

Tut mir leid, dafür langen meine Mathematikkenntnisse nicht.

[Bofinger]

@bot
Nochmal Hmmmmm,:
also ich vermute mal, dass er vier Zellen zu einem Block zusammengesetzt hat, das seriel, um auf eine höhere Voltzahl zu kommen. Diese drei Blöcke hat er dann parallel geschaltet, um auf die Entladungsleistung zu kommen.
Ist aber nur eine Vermutung.
Das allerdings könnte dann seinen 6 Kabeln entsprechen...

LG v T

[CxM]

Tut mir leid, dafür langen meine Mathematikkenntnisse nicht.

Hi,

ach - deswegen sind Deine Teile immer so teuer... *duckundweg*

Ciao - Carsten

[Gast8300]

@bot
Nochmal Hmmmmm,:
also ich vermute mal, dass er vier Zellen zu einem Block zusammengesetzt hat, das seriel, um auf eine höhere Voltzahl zu kommen. Diese drei Blöcke hat er dann parallel geschaltet, um auf die Entladungsleistung zu kommen.
Ist aber nur eine Vermutung.
Das allerdings könnte dann seinen 6 Kabeln entsprechen...

LG v T

Hi Bofinger,

deine Vermutung ist richtig.

Übrigens habe ich inzwischen bereits so ca. 1500km runter, ohne nachträgliche Zellenspannungsangleichung, Start bei Temperaturen um ca. 12°C, teilweise auch mit Griffheizung gefahren, und immer noch kein Problem.

Ciao

[bot]

Hi,

ach - deswegen sind Deine Teile immer so teuer... *duckundweg*

Ciao - Carsten

Ach so - deswegen kaufen alle nur die billigen Teile bei BMW.

[Bofinger]

Alle?

[bot]

Na so'n paar Unbelehrbare gibt's noch, die sinnlos Geld verprassen und bei mir kaufen.

[Gast8300]

Hallo S-Drivers,

heute zum Saisonabschluss gibts nun den Abschlussbericht zum Thema LiFePO4-Batterie, wie versprochen.

Nachdem ich nun problemlose 2000km in den letzten 2 Monaten gefahren bin, und die Karre auch heute bei 8°C nach mehrwöchiger Standpause problemlos angesprungen ist, kann ich nur Gutes berichten.

Ich habe die Batterie nun zum Überwintern ausgebaut und nachgemessen. Hier die Daten:
Spannung gesamt: 14,17V
Spannung der Einzelzellen: alle zwischen 3,53 und 3,55 V

Das Hauptrisiko Zellendrift aufgrund ungenügender Ladeelektronik (kein Balancer an Bord) ist demnach nicht eingetreten. Die Ergebnisse lassen aus meiner Sicht den Schluß zu dass die Batterie auch längere Zeit problemlos als Ersatz zur veralteten Blei-Technik funktioniert.

Fazit:
Ich werde nie wieder eine andere Batterie verwenden, eher noch ein anderes Motorrad (saß heute auf einer Ducati Streetfighter-S und war echt begeistert).