Baubericht: 18650 QUICK RELEASE SYSTEM
UPDATE: "Klemm-Spacer"
Folgende Verbesserung ist nur in Anwendungen mit starken Vibrationen nötig, also z.B. im E-Bike oder im E-Auto. Die Verbesserung ist in Post Nr. 40 auf Seite 4 detailliert beschrieben.
Baubericht: 18650 QUICK RELEASE SYSTEM
Vorteile:
- Jede einzelne Zelle SCHNELL messen durch lösen von NUR 12 Schrauben!
- Austausch einzelner Zellen ebenfalls relativ schnell erledigt, indem man jeden einzelnen Nickelstrip um 90° nach oben biegt und den oberen Spacer entfernt.
- Sicherheit & guter mechanischer Kontakt: Eine Seite mit Sicherungsdraht - andere Seite mit 18650 QUICK RELEASE SYSTEM
- Keine elektrochemische Korrosion: Die verwendeten Materialien eignen sich nach meinen Recherchen gut im Verbund. Aluminium- statt Messing-Busbars wären z.B. keine gute Idee! (Tabellen zu elektrochemischer Korrosion findet man im Internet) 😉
- Tests haben ergeben, dass man den Nickelstrip weit über 50 mal biegen kann, bevor er bricht! Also durchaus ein langlebiges System.
- Sauberer und schneller Aufbau durch Punktschweißen
Nachteile: (noch)
- Manche Zellen verschiedener Hersteller haben einen etwas größeren Durchmesser, wodurch das entfernen des Spacers relativ schwierig gelingt (die Zellen sitzen dann sehr stramm in dem Spacer). Hier plane ich bereits 3D Druckteile, anstelle der China-Spacer. Man muss jedoch aktuell nicht unbedingt den ganzen Spacer abheben, um eine bzw. wenige Zellen zu erneuern. Durch abbrechen der 4 Nippel an einem Zell-spacer kann eine einzelne Zelle nach oben entnommen werden. Wie gesagt, das sollte in Zukunft noch besser gehen. Meine hier verwendeten Zellen (Sony US18650V) haben genügend Spiel, also gar kein Problem. Alternativ kann man bei Zellen mit größerem Durchmesser auch direkt beim Bau des Packs den Schrumpfschlauch der Zellen entfernen! Das reicht meist locker aus, um einen "lockeren Sitz" zu gewährleisten. 😉
Hallo zusammen,
ich habe mehrere Monate "Gehrinschmalz" in diese neue Idee gesteckt und möchte sie nun mit der Community teilen.
Ich bin seit über 30 Jahren Modellflieger und weiss daher, dass immer mal wieder einzelne Zellen ihren Geist aufgeben. Bei vielen parallel geschalteten Zellen kann sich die Suche schon mal schwierig gestalten. Daher habe ich nach einer Lösung gesucht, um jede einzelne Zelle SCHNELL durchmessen zu können, ohne dabei hunderte Lötstellen oder Schweißverbindungen lösen zu müssen. Ich glaube, das Ergebnis kann sich sehen lassen, auch wenn ich für die Zukunft schon ein paar Verbesserungen geplant habe 😉
Hier also nun mein Baubericht eines 48V E-Bike Akkupack (2x 6s12p) mit 18650 QUICK RELEASE SYSTEM:
Vorbereitungen:
Punktschweißen
Ich verwende den Arduino Spot Welder von Malectrics.eu. Vorteil: Er funktioniert mit einem starken 11,1V LIPO (kein 220V Netzanschluß nötig), löst nach X Sekunden selbsttätig aus und hat 2 Schweißelektroden, mit denen man auch an schwer zugänglichen Stellen, wie bei diesem Projekt, hinkommt. Außerdem sind die Elektroden nicht Spitz, welches sich nicht als Nachteil, sondern als Vorteil herausgestellt hat.
8 x 0,15mm Nickelstrips anfertigen
Um einen guten, über die ganze Kontaktfläche sauberen Kontakt für hohe Ströme zu erzielen, habe ich mir eine Langlochstanze gekauft. Diese ist eigentlich nur für Papier geeignet, ist aber so Robust aufgebaut, dass man damit problemlos 8 x 0,15mm Nickelstrips bearbeiten kann. Um exakte 90° Ergebnisse, Abstände etc. zu erzielen, habe ich mehrere 3D Druckteile entwickelt. Diese könnt ihr euch hier als zip verpackt downloaden. In die Langlochstanze Teil01 müsst ihr nach dem 3D Druck noch 10 Stück M3 Gewinde mit einem Gewindebohrer schneiden. Die Löcher müssen dazu NICHT aufgebohrt werden! Die Stanze (13x3mm) bekommt ihr hier:
oder hier:
Und hier die Dateien für die 3D Druckteile:
Die Messing-Busbars könnt ihr fast nach belieben dimensionieren. Ich habe für mein E-Bike Projekt 6x3mm Messingstangen gewählt. Wobei die 6mm das Mindestmaß sind, da die M3 Muttern & Schraubenköpfe knapp 6mm Durchmesser haben. Ich verwende DIN 912 M3 x 12 12.9 Zylinderschrauben, selbstsichernde Muttern, sowie 3er Federringe, da 3er U-Scheiben bereits einen zu großen Durchmesser haben! Die Schablonen werden ebenfalls gedruckt und helfen dabei, die Löcher schnell und präzise zu bohren.
Die Schrauben, Muttern & Federringe habe ich für relativ wenig Euronen bei Schraubenkasten.de gekauft.
Der Bau der Akkupacks
Ich verwende die Einzelspacer aus China, die zusammen gesteckt werden. Dadurch kann man jede beliebige Akkupackgröße realisieren. Ein kleiner Nachteil: Sie wölben sich gerne nach oben, weshalb ich den Pack mit 4 Gewindestangen zusammen geschraubt habe. Auf der Plusseite sollte man definitiv selbstklebende Papp-Isolierringe zum Schutz vor Kurzschluß verwenden. Googeln nach: 18650 batterie isolator isolierring
QUICK RELEASE SYSTEM installieren
Die Installation erklärt sich fast von selbst. Es werden 3 verschieden lange Nickelstrips verwendet. Ja nach gewähltem Spacer können die Längen variieren, weshalb ich hier keine Maßangaben mache. Dank des verstellbaren Anschlags an der Langlochstanze sind die Nickelstrips schnell und genau herzustellen.
UPDATE: "Klemm-Spacer"
An dieser Stelle ist es sinnvoll zuerst meine Verbesserung in Post Nr. 40 auf Seite 4 zu lesen & bei Bedarf anzuwenden. Die Verbesserung ist nur in Anwendungen mit starken Vibrationen nötig, also z.B. im E-Bike oder im E-Auto.
Kommen wir zur anderen Seite des Akkupacks: 0,315mm Drahtsicherungen verschweißen
Den verzinnten Sicherungsdraht habe ich hier gefunden: https://www.ebay.de/itm/500-gramm-Verzinntes-Kupferdraht-0-315mm-2-00mm-durchmesser-BS4109/112380034585?ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT&var=412789011374&_trksid=p2060353.m2749.l2649
Zuerst werden in diesem Fall 6 Nickelstrips pro Pack mit Silikon aufgeklebt. 24h aushärten lassen!
Dann kann auch schon mit dem Punktschweißen begonnen werden. Für Anwendungen, die mehr Strom benötigen, kann man anstatt der Nickelstrips auf 4Kant-Messing-Busbars zurückgreifen, z.B. 10x2mm Messing-Busbars. Der Kreativität sind hier keine Grenzen gesetzt. Mehrere parallele Busbars könnte man z.B. am Ende des Akkupacks miteinander verschrauben um auf einen möglichst großen Querschnitt zu kommen.
Der dünne Draht muss mit der Kante der Schweißspitze wie abgebildet angedrückt werden. Etwas tricky am Anfang, hat man aber nach kurzer Zeit raus 
Ich habe den Spot-Welder auf 15ms für die 8x0,15mm Nickelstrips eingestellt. Für den 0,315mm Sicherungsdraht verwende ich 10ms. Das hängt aber stark von der Qualität des verwendeten 3s LIPO Schweißakku ab und muss letztendlich selbst getestet werden.
Auf Foto 40 & 41 kann man schön erkennen, weshalb abgeflachte Schweißspitzen einen großen Vorteil bieten: Um den Schweißstrom besser auf den dünnen Nickelstrip einzuleiten, setze ich eine der Schweißspitzen senkrecht an. Dadurch dass die Spitze eben "nicht Spitz" ist, kann der Schweißstrom großflächig eingeleitet werden und ein ungewolltes verbrennen des Nickelstrips kann verhindert werden.
Foto 41: Die Schweißspitze hat sich im Nickelband "verewigt". Foto 42: Selbst ein Laie kann hier gut erkennen, dass diese Schweißpunkte sehr gut halten.
Akkukasten, Balancerkabel & Lüfter für die Schnellladung mit 40A an der E-Bike/E-Auto-Ladesäule 
Tja, super Sache, so ein Punktschweißgerät. Von dem Ergebnis bin ich positiv überrascht.
Zugegeben, der schwere Holz-Akkukasten ist eher suboptimal, mir ist aber keine bessere Lösung eingefallen, die den Erschütterungen im E-Bike standhalten. 
Wie man die Balancerkabel anschließt, brauche ich in diesem Forum wohl nicht extra zu erklären.
Die 4 Lüfter habe ich gebraucht in der Bucht für 1€ pro Stück erworben. Sie werden über einen 12V step-down-converter aus dem Akku betrieben und kommen nur an der Schnellladesäule mit 40A Ladestrom zum Einsatz.
Tja, das war mein "kleiner Baubericht". Ich habe mir viel Mühe gegeben. Lasst mir doch mal ein kleines Feedback da 😉
Beste Grüße,
Elton100
Also ich bin echt sprachlos, eine tolle Arbeit und auf den ersten Blick super durchdacht 👍
Wie gesagt: Ich drehe gerne eine Folge darüber, die Idee sollte man ruhig mal teilen.
Viele Grüße
Andreas
Hallo Elton,
ich finde es auch eine Super Idee. Ob man es für sich selbst einsetzt ist etwas anderes. Aber gerade bei gebrauchten Zellen ist deine Technik zukunftweisend.
Weiter so …
Wie schreibst du immer so schön …
BG
Manfred
1 kWp Ost / 3,7 kWp West / 34 kWh LiFePO4 Inselanlage
Alle Achtung Elton !
Nicht nur die Idee, alleine schon dieser Bericht und das Fotoshooting hinterläßt den Eindruck:
"Du machst das wohl hauptberuflich!" 😎
... zu gegebener Zeit werde ich mein eigenes Quick-Release-18650-Akku-Modell hier posten, ist jedoch nicht für EBike geeignet ...
gruß
sunap
Hallo Sunup,
könntest du vorab deine Idee vorstellen? Das wäre wirklich toll. Ich werde für meinen GoKart 24 Module aufbauen. Und stehe jetzt unmittelbar bevor.
Es wäre schade, wenn es noch besser passen würde als das von Elton. Skizze würde mir schon reichen. DANKE...
Gruß Manfred
1 kWp Ost / 3,7 kWp West / 34 kWh LiFePO4 Inselanlage
Also ich bin echt sprachlos, eine tolle Arbeit und auf den ersten Blick super durchdacht 👍
Wie gesagt: Ich drehe gerne eine Folge darüber, die Idee sollte man ruhig mal teilen.
Danke dir Andreas für die anerkennenden Worte! Das geht runter wie Öl und freut mich sehr 😛
Klar kannst du eine Folge darüber bei yt machen!
Danke auch allen anderen für die netten Kommentare! Ich mag genau wie Andreas den "Open-Source Gedanken". Wenn jeder von uns das machen würde bräuchten wir uns kaum noch etwas "fertiges" kaufen 😉
Beste Grüße,
elton100
Hallo Manfred,
ich fürchte ich muß Dich enttäuschen, meine Idee ist weder geeignet für EBikes noch für andere Fahrzeuge denke ich.
Wirklich nur als fest installierte Powerwall.
Ich baue einen Akku so wie Andreas , also wie fast alle.
Und einen zweiten Akku mit Zellenpaaren mit diesen 4fach-Haltern von Adam Welch oder Paul Kennett.
Diese Halterungen fand ich schon lange gut, da jede Zelle einzeln ausauschbar ist und nicht verlötet.
Schau mal bei Youtube nach "Adam Welch DIY Powerwall" oder nach "Paul Kennett Powershelf".
Wie gesagt, wenn fertig stelle ich das vor. Mir ging es nur darum das jede Zelle bzw. jedes Zellenpaar austauschbar ist.
gruß
sunap
Jo, da muss ich sunap beipflichten. Ich will diese Lösungen nicht schlecht reden, aber mir persönlich war das bzgl. eventuellen Kontaktproblemen zu unsicher. Jeder, der mehrere Fernbedienungen Zuhause hat, weiss dass hin und wieder Kontaktprobleme auftreten können. Das wollte ich mit der Schraubverbindung verhindern.
BG, Elton
Hallo Sunup,
besten Dank für deine Info. Du hast völlig recht, dass dies nur für erschütterungsfreie Anwendungen geeignet ist.
Ich war neugierig und … man weis ja nie … ob es noch eine andere alternative gibt. Ein Sicherungsdraht ist damit auch kaum möglich.
Auch sind hochstrom Belastungen einer Zelle bedenklich.
Nochmals danke.
Gruß Manfred
1 kWp Ost / 3,7 kWp West / 34 kWh LiFePO4 Inselanlage