Suche interessierte Mitstreiter/Programmierer/DIY Enthusiasten

Hallo zusammen,

ich bin der Tobi. Der ein oder andere hat hier schon Beitrag von mir gelesen aber heute geht es mir um etwas anderes und zwar um mein DIY Projekt, dass ich gestartet habe, um gebrauchte Li-Ionen Batterien automatisch zu vermessen, und damit eine Aussage über das Leben der Zelle zu erhalten. Der Plan dabei ist folgender und ist teilweise schon deutlich vorangeschritten:

Für all jene, die selber Akkus öffnen und die einzelnen Zellen extrahieren kommt der Moment in dem man anfängt die Zellen zu vermessen. Prinzipiell folge ich grundlegend den Anweisungen vom Andreas, aber hab auch ein paar Modifikationen durchgeführt. Folgender Ablauf (den Ihr sicher kennt):

  • Zelle mit einer Nummer versehen
  • Innenwiderstand und Restspannung messen
  • Aufladen (ca. 4.12V)
  • Entladen bis ca 2.8V und dabei die Energie über P = U*I bestimmen und auch das Integral Strom/Zeit bilden --> wir erhalten die Kapazität (Ah) und andere schöne Sachen die man brauchen kann
  • Aufladen (ca. 4.12V)
  • Erneut Innenwiderstand messen
  • Lagern über ein paar Wochen um Spannungsverlust zu prüfen
  • Zusatz: mit den Daten erhaltenen Zelldaten auf die fortyOne Seite gehen und weitere Informationen über die Zelle beziehen (aktuell sehr mühseelig weil keine API vorhanden ist)
  • Das ist alles ganz nett, macht aber eine menge Arbeit und Fehler können sich natürlich auch einschleichen (beim Notieren der Daten etc).
    Meine Idee: Automatisieren.

    Ich bin Faul - per se - ja, und sehe in vielerlei Dingen deutliches Potential. Allerdings ist das alles immer mit Arbeit verbunden. Daher meine Frage in die Runde der DIY, Li-Ion Enthusiasten ist daher: Hat jemand interesse an folgendem Projekt mitzuwirken:

    DIY Li-Ionen Battery Analyzer
    Der Plan ist folgender und funktioniert bereits teilweise ganz gut (die Hauptfunktionen sind alle schon existent)
  • Upgrade des YR1035 mit einer Schnittstelle, damit man die Daten direkt am PC einlesen kann (aktuell noch nicht umgesetzt)
  • Die Batterie wird anschließend in das DIY Analysegerät gepackt
  • Die Software analysiert die Batterie wie folgt:
  • Laden (tracking von Strom und Spannung -> wir bekommen die Ladekurve)
  • Entladen (tracking von Strom und Spannung -> wir bekommen die Entladekurve)
  • Wiederholen der zwei Zyklen nach Benutzerangaben (die Software ist so konzipiert, dass man bspw. 3 Entladezyklen einstellen kann, und dann wird bspw. ein Mittelwert gebildet + Standardabweichung etc.)
  • Zum Schluss voll-laden
  • Leerlauf-Spannung messen
  • Batterie vom System trennen und Daten an zentralen Server schicken
  • Server ist frei zugänglich und kann von jedem genutzt werden (free)
  • Auf der Webseite kann man dann jede einzelne Batterie, die man vermessen hat anschauen oder alle Zellen auswählen und sich Details anzeigen lassen etc.
  • Ladezyklen grafisch
  • Leerlaufspannungen
  • Innenwiderstand
  • bla blub
  • Zusätzlich wird die Temperatur der Zelle während des Ladens/Entladens überwacht. Wird ein Schwellwert überschritten, wird die Zelle vom Stromkreis entkoppelt
  • Sehr cool wäre es dann natürlich diese Datenbank mit der von Andreas zu verknüpfen (fourtyOne), sodass man auch über die AI, die Restinformationen hinzufügen lassen kann (mir wäre es automatisch am liebsten).
    Die Software ist so konzipiert, dass man eigentlich x-Batterien gleichzeitig testen kann. Man muss lediglich dafür Sorge tragen, dass der Computer genügend GIO's hat und vllt. innerhalb von 5s wieder die erste Zelle analysiert (zwecks Erwärmungsrisiko).
    Allerdings sind natürlich noch einige Punkte offen wie bspw. das mit der Zell-ID und soweiter und so fort (also das die Software die Daten auch für die richtige Zell-ID ablegt und man hier nicht in ein Datenchaos läuft).

    Umsetzung und Realisierung des DIY Projekts
    Simple gesprochen macht die Arbeit ein D1 WEMOS Minicomputer und zwar über verschieden Schnittstellen und Erweiterungschips. Prinzipiell sollte es möglich sein 2 Zellen mit dem puren D1 Mini gleichzeitig zu analysieren. Mein Plan ist jedoch ein 20-Batterie-Analysator zu bauen . Dazu verwende ich dann lediglich ein paar weitere IC Bausteine um die GIO Ein/Ausgänge zu erweitern. Muss aber schauen wie das dann alles funktioniert. Für die Vermessung einer einzelnen Zelle funktioniert alles bereits und somit sollte es auch für x - weitere Zellen funktionieren (natürlich mit entsprechender Softwareanpassung).

    Wie hat man sich das vorzustellen?
    Der D1 Wemos ist zuständig für das schalten von Schaltern (MOSFETS) und zudem speichert er Strom und Spannung der Zelle zu definierten Zeitpunkten (Interval wählbar). Zu Beginn schaltet der Minicomputer einen Ladekreis auf die Batterie. Nachdem Spannung und Ladestrom auf bestimmte Schwellwerte erreicht hat, schaltet der Wemos die Ladeschaltung ab und wechselt in die Entladeschaltung. Dabei wird die Zelle mit einem ~ 5 Ohm Widerstand belastet. Erneut wird Spannung und Strom gemessen, bis die Schwellspannung die der Benutzer vorgegeben hat erreicht wurde. Diese Lade-Entlade-Zyklen werden so lange wiederholt bis die Anzahl erreicht ist, die man vorgegeben hat. Zudem kann der Benutzer einstellen, wie oft die Messdaten gespeichert werden. Nachdem die Kapazitätsbestimmtung beendet ist, wird die Zelle nochmals aufgeladen und dann von beiden Kreisen getrennt. Es folgt die Leerlaufspannungsmessung und abschließend wird alles auf den Server gesendet.

    Was ist bereits umgesetzt und fehlt noch
    Der größste Brocken, die Softwareentwicklung des D1 Wemos ist zu 80% fertig (würde ich jetzt mal behaupten - für eine Zelle ist se schon funktionsfähig). Die Quellen sind offen und auf meiner Repository einzusehen: https://github.com/shor-ty/DIY-BatteryCharger-18650
    Was fehlt noch:
  • Strommessung über Operationsverstärker und dem Analog-Input - könnte man auch über einen Stromsensor machen aber ich möchte preislich einfach günstiger bleiben - außerdem sind meine Ambitionen nicht: Extrem-Genau zu messen.
  • Bestimmtung der Zell-Nummer oder Veränderung dieser im Code
  • Erweiterung mit I2C Port Expander (damit man 10 oder mehr Zellen mit einem Wemos Analysieren kann)
  • Feintuning
  • Kleine Anpassungen im Code und weitere Tests
  • Ferner hab ich die Webseite und Datenbank bereits vorliegen und der Datenaustausch zwischen D1 WEmos und meinem Server funktioniert (dieser Server ist Global über das Internet verfügbar).
    Hier fehlt aber noch alles bezüglich Datenanalyse und Webseite (Frontend).


    Wen suche ich
    Interessierte Leute (2 - 4) die mit mir an dem Thema weiterarbeiten und auch Interesse am Programmieren etc haben. Wie ihr seht gibts verschiedene Gebiete:
  • Softwareentwicklung mit c++ im D1 Wemos (Repository)
  • Webentwicklung für die Webseite / Servercommunikation etc. also PHP, MySQL, HTML, CSS, vllt auch javascript und ähnliches
  • 3D-Konstruktionen - der DIY Battery Analysator wird teilweise mit Teilen aus meinem 3D Drucker gebaut. Bspw. Batterieaufnahme mit T-Sensor-Überwachung etc. - die Absolut absurde idee wäre ja, das die Bestückung der Batterie-Test-Slots auch automatisch erfolgt und nach erfolgreicher Analyse, die Batterie automatisch entnommen wird und eine nächste eingelegt wird :D - ich weiß ich Spinne.
  • Gerne Leute aus der Umgebung. Auf ein Bier kann man immer kommen - das hat aber nichts mit diesem Projekt zu tun :)

    Warum das ganze
    Naja, also wenn man sich die kommenden Zeiten anschaut, könnte ein 2nd-Life für diese Zellen doch interessant sein und wenn man da alles per Hand machen muss ... naja ;) Vielleicht ergibt sich aus solch einem Projekt ja was interessantes. Stellte man sich einfach mal vor, dass diese Software kommerziell eingesetzt würde (was für ein Wunschdenken :P ... Außerdem find ich das Thema spannend und ist sicherlich für die Zukunftsperspektive im Sinne von Jobangeboten etc. gut im Petto zu haben.
    Und natürlich, weil ich ein Nerd bin,...


    Kurz noch zu mir
    Bin der Tobi, 34 Jahre, und komme aus Bayern (Bad-Wörishofen) - gerade von Augsburg wieder näher in Richtung Heimat gezogen. Ich bin ein promovierter Ingenieur/Mathematiker und arbeite im Themenbereich der numerischen Strömungssimulation (hier auch mit einer Open Source Software namens OpenFOAM). Lustigerweise also ähnlich wie unser Vorbild, der Andreas. Mein Titel is mir bums, war nur viel Arbeit für nix und hat mir ganz viele Haare gekostet. Allerdings, wars ne schöne Zeit an der Universität - das gebe ich zu :) ... Nennt mich daher einfach Tobi oder Shorty. Ich bin ganz normal - vielleicht etwas durchgedreht aber das gehört in der numerischen Strömungssimulation einfach dazu. Ich schau mir nach wie vor wie ein 8-jähriger noch gerne freaky Zeichentrickserien an, und bin einfach ein leidenschaftlicher und begeisteter DIY Mensch. Vielleicht noch interessant, da es sich hier ja auch um eine Community handelt: Ich unterstütze die CFD-Community (OpenFOAM) seit über 10 Jahren und verbreite mein Wissen hierzu auch Umsonst auf meiner Webseite und YouTube Kanal.

    Ungeachtet dessen, wie die Rückmeldungen hierzu sind, halte ich Euch aber trotzdem gerne auf dem Laufenden :)

    Euch allen noch eine schöne Restwoche.
    Tobi

    Hey shorty,

    hört sich alles super an. Ich kann dir zwar nicht weiterhelfen, da ich schon bei nem RaPi am kämpfen bin, aber ich würde mich über Updates freuen :wink:

    Hi,

    klingt echt spannend. Vor allem den Treiber kann ich verdammt gut verstehen.
    Es hat durchaus einige Überlappungen mit dem was mir gerade im Kopf rumschwirrt.

    Vielleicht können wir uns hier ja ergänzen.

    gruss

    Ich halte Euch aufjedenfall auf dem Laufenden. Hier oder via YouTube (aber hier auf jedenfall).

    @demagus: Den Treiber - damit meinst Du meine Repository oder? Sehr schön, wenn Du das gut verstehen kannst, dann ist ja die Programmierung schon mal nicht ganz ohne.
    An was arbeitest Du denn? Man erreicht mich auch via Email: community@Holzmann-cfd.com.

    Grüße Tobi

    :wink:

    Nein ich meinte second life fuer die meisten batterien.

    Beim code habe ich noch nicht gesehen wie du den mit dem server verheiratest.
    Hab gerade heute einen satz batterien/akkus bestellt.

    Was zum spielen braucht man dafuer natuerlich ...

    Ich schreib mal... komme aus dem raum wiesbaden.von daher waeren die bierchen eher selten. Soll aber nicht das problem sein.