Akkuaufbau
Dieses Thema stand vorher in "Offtopic"
Für alle zugehörigen Themen Isolierung, noalox, Anzugsmomente , Gehäuseaufbau, Zellen pressen, isolierplatten, Kabelschuhe Presszangen , Kabelsorte, usw vor.
Also kein gezieltes Wiki, aber ein nützliches Sammelsurium rund um den mechanischen Aufbau von Akkus.
Carolus
Ja vorallem das Thema kontrollierte Vorspannung sollte mal diskutiert werden.
Wenn ich die Lösungen mit Gewindestanden ohne Federn, Spannbändern usw. sehe gruselt es mich. Das ist mMn alles nicht das was der Hersteller vorschreibt.
Ja vorallem das Thema kontrollierte Vorspannung sollte mal diskutiert werden.Ich glaube nicht, dass der Hersteller Federn vorschreibt, habes jedenfalls noch nicht gesehen, und auch nicht dass man sie für Standardfälle braucht.
Wenn ich die Lösungen mit Gewindestanden ohne Federn, Spannbändern usw. sehe gruselt es mich. Das ist mMn alles nicht das was der Hersteller vorschreibt.
Leidiges Thema, vielleicht nimmt man es wirklich zu ernst ....
Also laut Datenblatt dehnt sich die Zelle von SOC30% bis 100% um 0,5mm aus, mal 8 sind das immerhin 4mm für den Block.
Ich hab mir ne Feder rausgesucht, die nach ca. 5mm die 3000N aufgebaut hat (also genauer gesagt 750N, aber es sind ja 4 Stück).
Ich zieh die bei SOC 30% erstmal mit einer Vorspannung von 1mm an und werd dann mal messen, was passiert.
Notfalls kann man ja noch bissel mit der Vorspannung rumspielen.
Einen Denkfehler hab ich aber wahrscheinlich, es sind ja 2 Akku-Reihen nebeneinander. Müssten es da nicht eigentlich sogar 6000N sein?
Der Akku hat eine Fläche auf der Breiten Seite von ca 350cm². 300kp sind dann als ca 1bar Innendruck im Akku, das klingt schon irgendwie plausiebel.
Ich glaube nicht, dass der Hersteller Federn vorschreibt, habes jedenfalls noch nicht gesehen, und auch nicht dass man sie für Standardfälle braucht.Der Hersteller schreibt keine Federn vor, das habe ich auch nicht behauptet. Der Hersteller will aber eine konstante Druckkraft auf der Zelle anliegen haben und da fällt mir keine andere Lösung als Federn ein. Die Breitenänderung je nach Beladezustand ist keinefalls zu vernachlässigen. Die durch die Temperatur dann schon eher, da ja auch eine Gewindestange bzw. das Band eine Längenänderung hat, da kommt nur der Unterschied der Längenausdehnungskoeffizienten zum tragen.
Aus dem Fertigungsbereich sieht man entweder die starre Methode mit Stahlbändern, oder die weiche mit Zurrgurten.
Es ist wirklich fraglich ob man die Federn braucht... der Hub, der Maßunterschied eines Zellenstapels liegt nur im Zehntelbereich, und im Kraftweg sind jede Menge Kunsstoffe, die Federweg haben, z.B. ja auch zwischen den Zellen, als Isolation. Ich habe Feden mal befürwortet, habe aber jetzt bei meinem Akku keine verwendet.
Man kann noch über den gesamten Temperaturbereich nachdenken... das müsste ich mal nachrechnen.
Ich sehe bei den oft gezeigten DIY-Lösungen zwei Probleme im Bereich der Pressung:
1) Einhalten des Drucks: Die Gewindestangen haben im Fall von 8.8er M8 eine Wärmedehnung von ca. 0.12mm bei 10°C Temperatur-Differenz und 1m Länge. Das E-Modul von 8.8er Stahl ist 210E3 N/mm^2, die Kernquerschnitt von M8 ist 36.6 mm^2 --> 0.12 E-3 * 210E3 N/mm^2 x 36.6 mm^2 = 922 N (kann das mal wer nachrechnen? Ich bin nicht vom Fach...)
In der Praxis werden die Stangen etwas kürzer sein, dennoch ist klar, dass man mit ca. +-15% Abweichung durch Wärmeausdehnung rechnen muss. Sofern man den Sollwert bei mittlerer Temperatur exact einstellen kann bzw. könnte, was via Anzugsmoment nur bedingt genau möglich ist.
Dazu kommen noch die Druckschwankungen durch den Ladezustand bzw. die Ausdehnung der Zellen.
Insgesamt kommt man wohl um vorbelastete Federn nicht herum, wenn man die Pressung genau einhalten will. Federn haben je nach Auslegung auch den Vorteil, dass man an der Kompression direkt den Druck messen kann.
2) Verteilung des Drucks auf die Akkufläche: Eine an den vier Ecken gespannte Holzplatte wird sich verziehen und den Druck auf die Kanten der Zellen abgeben. Die Ausdehnung der Zellen dürfte sich aber v.a. in deren Mitte abspielen, d.h. der Druck an den Kanten bringt nur bedingt den gewünschten Erfolg, die Zellen am "Arbeiten" zu hindern.
Um den Druck gleichmässiger zu verteilen und v.a. in der Mitte der Zellen sicherzustellen, müsste man mit einer (Kreuz-) Brücke den Druck auf den Platten (besser Alu oder Stahl als Holz) bringen und evtl. durch einen 2-Schichtigen Aufbau oder Versteifungen dafür sorgen, dass sich dieser gleichmässig verteilt.
Ich hab mir ne Feder rausgesucht, die nach ca. 5mm die 3000N aufgebaut hat (also genauer gesagt 750N, aber es sind ja 4 Stück).Was für eine Feder ist das? Wäre es nicht sinnvoller, eine Feder zu suchen, welche elastischer ist? Bei 16 Zellen wären das nach Deiner Berechnung 8mm Ausdehnung zwischen SOC30 und SOC100, sofern die Feder linear ist, wäre der Druck dann nicht insgesamt bei 3000 + 4800 = 7800N? Man bräuchte eine Feder (bzw. Federpaket) welche auf die 8mm Dehnung nicht mehr als 60N Druckänderung macht, oder?
Wahrscheinlich hast Du recht, so wäre es optimal.Ich hab mir ne Feder rausgesucht, die nach ca. 5mm die 3000N aufgebaut hat (also genauer gesagt 750N, aber es sind ja 4 Stück).Was für eine Feder ist das? Wäre es nicht sinnvoller, eine Feder zu suchen, welche elastischer ist? Bei 16 Zellen wären das nach Deiner Berechnung 8mm Ausdehnung zwischen SOC30 und SOC100, sofern die Feder linear ist, wäre der Druck dann nicht insgesamt bei 3000 + 4800 = 7800N? Man bräuchte eine Feder (bzw. Federpaket) welche auf die 8mm Dehnung nicht mehr als 60N Druckänderung macht, oder?
Bei 60N pro 10mm müsste man die Feder für 3000N 5cm vorspannen und sie würde dann auf 8mm 50N Differenz einhalten. Korrekt?
Ich bin auf Anraten meines Nachbarns (Konstrukteur) bei folgendem Aufbau gelandet:
Frag den Herrn Konstrukteur doch Mal, warum er keine getrennten Endplatten vorgesehen hat.
Du meinst im Sinne von 2 getrennte 8er-Packs?
Stand nie zur Diskussion, da ich die 16 Zellen für die weitere Verkabelung "untrennbar" in einer Konstruktion beisammen haben wollte. Sozusagen der "Nukleus" des Batterie.
Die Umhausung ist noch in Planung.
Dann bräuchte aber keine 9 Stangen.
Und welchen Stangendurchmesser nimmt er?
Ich würde auch gerne 16 Zellen in einer Reihe verbauen (Platz). Was mir noch fehlt in der ganzen Gleichung ist die Kraft, welche die Akkus aufbringen, 0.5mm ist wohl die Ausdehnung ohne Gegendruck. Durch den Gegendruck soll die Ausdehnung ja gerade verhindert werden, sonst könnte man sich die Übung mit dem Pressen gleich sparen. Wie viel Kraft bringt die Zelle auf?
Ich habe eine Feder herausgesucht, welche auf 88mm Länge vorgespannt 750N Kraft aufbringt, bei 4 Gewindestangen/Federn sind das die geforderten 3000N. Falls sich die 16 Zellen nun im insgesamt 8mm ausdehnen möchten, müssten sie zusätzlich 4*46N aufbringen - damit wäre die Presskraft noch innerhalb +-10%. Aaaaber, das ist eigentlich an der Frage vorbei, denn das wird nicht passieren, die 3000N verhindern eine Ausdehnung (grösstenteils).
Damit müsste es eigentlich klappen, ist zu dünn für M8, man müsste mal rechnen ob es mit M6 passt von der Gewindestange her.
die Auswölbung der Mitte haben wir durch die zusätzlichen Gewindestangen vermiedenIch frage mich halt, ob eine gleichmässigere Verteilung des Druck den Kanten entlang wirklich den Druck besser gegen die Mitte hin verteilt. Meine Überlegung geht in die Richtung, die Platten in der Mitte zu spannen, dann lässt der Druck gegen die Kanten nach, da braucht es ihn auch weniger dringend.
Dann bräuchte aber keine 9 Stangen.Wir haben M6 genommen - auf der Batterieseite mit durchsichtigen Schläuchen überzogen.
Und welchen Stangendurchmesser nimmt er?
Na, das geht ja. Wenn er jetzt noch die Anzugsmomente richtig macht... :mrgreen:
Ich bin auf Anraten meines Nachbarns (Konstrukteur) bei folgendem Aufbau gelandet:Hallo Sledge ,2 * 8 Akkuzellen 21mm Siebdruckplatten aus dem LKW-Bau 9 Gewindestangen, je 3 Gewindestangen link, mitte rechts / oben mitte unten Zwecks Vorspannung: Ein Set aus Tellerfedern, die ich bei der Verschraubung samt Unterlegscheiben auf das vorher berechnete Maß zusammenstauche, um die erforderliche Kraft zu erreichen Ergibt genau den erforderlichen Druck je Seite - die Auswölbung der Mitte haben wir durch die zusätzlichen Gewindestangen vermieden. Eine weitere Stabilisierung durch Anbringung von entsprechenden Profilen haben ich erstmal nicht in Betracht gezogen.
Wenn alles richtig berechnet wurde, können die Zellen damit entsprechend ihres Ladezustandes "atmen", dies jedoch unter Beibehaltung des erfordelrichen Drucks. Das erschien mir als die sinnvolle Lösung, der Aufwand ist gering.
Welche Federn hast Du jetzt genau genommen ?Hi,
Hast Du evtl. Foto's Deiner Akkubank ?
Danke schonmal für 'ne hilfreiche Antwort und Foto's !!!
:thumbup:
Gruß
Ingolf
So,
hier die gewünschten Infos:
Bei meinem Aufbau werden folgende Tellerfedern verwendet:
Diese werden jeweils mit den konkaven Seiten zueinander zu 6 Pärchen zusammengesetzt auf die Gewindestange geschoben, die beiden letzten jeweils mit der konkaven Seite zu den entsprechenden Unterlegscheiben - macht 14 in Summe - siehe Bild:
Um die richtige Vorspannung zu erreichen, werden die Batterien eingesetzt und dann die Tellerfedern samt Unterlegscheiben auf 13,5mm komprimiert.
Hinweis
Wow. kaum schaut man ein paar Stunden nicht ins Forum geht's hier ab.
Für mich verdichten sich die Ideen Richtung Federn, um die Kraft halbwegs konstant zu halten. Allerdings würde ich keine Tellerfedern nehmen, die haben wenig Weg und keine lineare Kennlinie. Da muss man sehr viele aufeinander stapeln, damit das besser wird. Für die angestrebten Kräfte kann man das gut mit Druckfendern machen, die sind da noch nicht so groß. Gutekunst ist eine gute Adresse, da kaufen wir auch in der Firma.
Ganz theoretisch könnte man auch eine Art große Schraubzwinge verwenden und auf ein Federpaket drücken. Dann wäre der Kraftangriff in der MItte der Platte. Oder auch mit zwei Stück jeweisl auf 1/3 der Breite. Damit wäre das Kantendruck Problem umgangen. Leider kosten so große Schraubzwingen normalerweise auch ordentlich Geld.
