Starterbatterie durch LTO-Akkupack ersetzen

[commander_keen]

Wenn man es hinbekäme, die Lima zu leicht erhöhter Ladespannung zu überreden, wie hier angedacht https://mazda626ge.de/viewtopic.php?f=11&t=6603
hätte ich noch eine neue Idee: Aus sechs LTO-Zellen (im GEgensatz zu LiFePo4 extrem temperaturstabil und auch bei Frost nutz- und ladbar) wie YinLong 40Ah https://www.lto-store.de/home/LTO-Zellen-Sets-c71346171 und einem aktiven Balancer eine eigene Batterie bauen, die mit mehreren zehntausend Ladezyklen quasi nie mehr ersetzt werden müsste.

Man wird sie mit 14,4V nicht voll bekommen (14,4V : 6 = 2,4V), aber laut Graph entspricht das rund 80%. Und 80% von real nutzbaren 40Ah oder 45Ah würden mit 32-36Ah immer noch genug Kapazität ausgehend von 60Ah Blei entsprechen (wovon man ja quasi nur die Hälfte nutzen kann, also irgendwo um 30Ah läge)...

Mit Spannungsehöhung auf 14,7V bzw. um 0,3V mit der von Kampfkuchen angeregten Schottky-Diode (insofern umsetzbar) könnte man noch eine kleine Schippe drauflegen.

Die horrenden Kosten ließen sich womöglich durch eine Beschaffung über AliExpress/Alibaba/o.ä. noch etwas mildern. Ich wollte erstmal besprechen: Spricht etwas gegen die technische Lösung an sich für eine lange haltbare Starterbatterie diesen Typs?
Es gibt auch noch LTO mit leicht abweichenden Spannungen, ist aber z.T. mühsam, Datenblätter dazu zu finden.
Lishen LTO 26Ah bspw. mit 2,5V (dann nur 5Stk verbauen?) bis 3.0V zulässigen Ladeschluß 15V. Bei Lima-Spannung 14V sind das pro Zelle 2,8V, damit also ziemlich voll. Leider scheint es diesen Typus im Gegensatz zu blauen YinLongs seit Jahren nicht mehr neu zu geben. (die Händler auf AliEXpress und Co. bestätigen auf Nachfrage, dass es gebrauchte, ausgebaute Zellen sind)

[Mazda RX-7 SA]

Ich wollte erstmal besprechen: Spricht etwas gegen die technische Lösung an sich für eine lange haltbare Starterbatterie diesen Typs?

Mich würde mal generell interessieren, was in deinen Augen der große Vorteil wäre. Also ggü. Status-quo mit OEM-Lima und 0815 Blei-Batterie.
Da der Aufwand doch nicht ganz so gering ist, müssten die Vorteile schon extrem sein dass sich das irgendwie "rechnet". Also nicht nur generell günstiger, sondern etwas mehr Vorteil als "nie wieder Batterie kaufen".

Die horrenden Kosten ließen sich womöglich durch eine Beschaffung über AliExpress/Alibaba/o.ä. noch etwas mildern.

Von welchen Kosten-Bereichen reden wir da?

[Mazda RX-7 SA]

Nachtrag:

Ich lese gerade bei einer Zelle von einem maximalen Entladestrom von 300A für 10 Sekunden.
Das klingt mal eh viel, aber gerade der Starter zieht am Anfang extrem viel deswegen ist der auch nicht abgesichert. Bin mit nicht sicher ob die Stromspitze beim Anlauf jetzt über 300A geht oder nicht.
Aber wenn ja, ist es fraglich was der Akku macht: Liefert er trotzdem nur 300A (auch wenn nur <1 Sekunde mehr gefordert wird) oder er liefert wird dafür aber zu schnell kaputt?
Was macht das mit dem Startverhalten und dem Starter selbst?

[commander_keen]

Für täglichen Betrieb würde das abseits "nie wieder Batterie kaufen" nicht extra lohnen, denke ich. Für mich (und vielleicht ein paar andere hier) würden die LTOs bei langen Standzeiten (vgl. Thread nebenan bzgl. voller Batterieladung) ohne Strom eben keine Schäden nehmen bzw. nicht degradieren wie Blei, nur weil sie bei 80% oder 40% oder gar nur 20% Ladung rumstehen. Ich hätte nicht nur eine Batterie, die das Autoleben durchhält, sondern eine, die sich gleichzeitig um Selbstentladung kaum schert und wenn was entlädt, ist es ihr schlicht egal, weil im Gegensatz zu Blei niemals Sulfatierung o.ä. einsetzt, egal ob der GE ein paar Wochen oder gar Monate ungenutzt herumsteht. LTO tut teilentladenes Rumstehen schlicht nicht weh (auch nicht Komplettentladung) und 100% der Kapazität sind nutzbar.

Kostenziel wären etwa 300 Euro (entspricht ca. zwei Mal Mazda Blei im Original). Wobei man es vielleicht auch schaffen könnte, den Chinesen mal ein Sechserpack-Sample für 190 aus dem Kreuz zu leiern, wofür sie sonst höhere Mindestabgabemengen vorsehen (https://german.alibaba.com/p-detail/12V ... 336eoApx8y).

Wenn es sein muss, liefert YinLong bspw. 400A für 10s bei 40Ah. Für einen mittleren Benziner sollte das reichen. (dicker Diesel würde vielleicht knapp)
Ich war auch schon auf einen Bericht im Internet gestoßen, der das bei seinem Japaner-Benziner aus den 90ern gebaut hatte. Wenn es wirklich über 400A sein sollten, scheint es durch die kurze Zeit kleiner als 1s kein gravierendes Problem zu sein.
Am meisten beschäftigt mich gerader die erzielbare Ladekapazität, weil die Spannungslevel der LiMa (zumindest bei 2,3V Zellen) genau zwischen 5 und 6 Zellen liegen. (aber so, wie es aussieht, wären dann (zumindest bei 2,3V) eher 6 Zellen angesagt...

[Mazda RX-7 SA]

Für täglichen Betrieb würde das abseits "nie wieder Batterie kaufen" nicht extra lohnen, denke ich. Für mich (und vielleicht ein paar andere hier) würden die LTOs bei langen Standzeiten (vgl. Thread nebenan bzgl. voller Batterieladung) ohne Strom eben keine Schäden nehmen bzw. nicht degradieren wie Blei, nur weil sie bei 80% oder 40% oder gar nur 20% Ladung rumstehen. Ich hätte nicht nur eine Batterie, die das Autoleben durchhält, sondern eine, die sich gleichzeitig um Selbstentladung kaum schert und wenn was entlädt, ist es ihr schlicht egal, weil im Gegensatz zu Blei niemals Sulfatierung o.ä. einsetzt, egal ob der GE ein paar Wochen oder gar Monate ungenutzt herumsteht. LTO tut teilentladenes Rumstehen schlicht nicht weh (auch nicht Komplettentladung) und 100% der Kapazität sind nutzbar.

Ja, das klingt schon verlockend. Das geb ich zu.
Aber man darf nicht vergessen, dass das "Händling" solch eines Akkus schon um einiges aufwendiger is als ein Blei-Akku. Denn ohne einen Balancer (Ausgleich der Zellen), auch als BMS (Battery Management System) bekannt wird das nicht zuverlässig funktionieren. Die "falsche" Ladespannung ist da meiner Ansicht noch das kleinste Problem.

Kostenziel wären etwa 300 Euro (entspricht ca. zwei Mal Mazda Blei im Original). Wobei man es vielleicht auch schaffen könnte, den Chinesen mal ein Sechserpack-Sample für 190 aus dem Kreuz zu leiern, wofür sie sonst höhere Mindestabgabemengen vorsehen (https://german.alibaba.com/p-detail/12V ... 336eoApx8y).

Was heißt hier Ziel? Also kostets eigentlich mehr als 300€?
Dazu musst dann noch das BMS rechnen. U.U. ist auch ein Laderegler notwendig. Dann noch der Aufwand dafür, wenn man den rechnet kann ich einige Blei-Akkus kaufen.
Wenn man noch wenigstens ein bissl was tut gegen Batterie-Defekt, halten die auch länger.

Wenn es sein muss, liefert YinLong bspw. 400A für 10s bei 40Ah. Für einen mittleren Benziner sollte das reichen. (dicker Diesel würde vielleicht knapp)
Ich war auch schon auf einen Bericht im Internet gestoßen, der das bei seinem Japaner-Benziner aus den 90ern gebaut hatte. Wenn es wirklich über 400A sein sollten, scheint es durch die kurze Zeit kleiner als 1s kein gravierendes Problem zu sein.

OK, das klingt machbar.

Du könntest dich mal im Bereich Camping-Mobile schlau machen. Denn solche Batterien werden dort gerne verwendet um bei Standzeiten Strom zur Verfügung zu haben. Im Normalfall werden die dann natürlich per Solar-Modulen geladen. Vielleicht gibts da aber für den Notfall schon fertige Lösungen diese mit der Lima des Antriebsmotors zu laden.

[Mazda RX-7 SA]

Nachtrag:

Kostenziel wären etwa 300 Euro (entspricht ca. zwei Mal Mazda Blei im Original). Wobei man es vielleicht auch schaffen könnte, den Chinesen mal ein Sechserpack-Sample für 190 aus dem Kreuz zu leiern, wofür sie sonst höhere Mindestabgabemengen vorsehen (https://german.alibaba.com/p-detail/12V ... 336eoApx8y).

Für sowas "offen gebautes" musst dann erst noch ein Gehäuse bauen. Was auch noch Aufwand und Kosten sind.

[Kampfkuchen]

Kam jetzt nicht dazu alles zu lesen, muss ich bei Zeiten mal machen.

Was ich aber sagen kann: Starterstrom kann schonmal in der Spitze weit über 300A liegen, "Dauerstrom" sind ca. 100A. Der Starter vom 2.5er hat so ca. 1kW +-10%, Anlaufstrom von solchen Motoren kann aber schnell das 6-10 Fache betragen. Wird dann meist durch Kabel und Kontakte begrenzt. Das kann ich gern messen, habe alle nötigen Messmittel dafür am Start.
2.5er ist kein Problem, 2.0er ließe sich auch machen.

[Mazda RX-7 SA]

Anlaufstrom von solchen Motoren kann aber schnell das 6-10 Fache betragen. Wird dann meist durch Kabel und Kontakte begrenzt.

Eben, deswegen mein Hinweis.

[commander_keen]

Ziel heißt, dass ich für die Zellen nicht mehr ausgeben möchte, weil es sich dann in meinen Augen finanziell zunehmend wenig lohnen würde. Aber da mag jeder andere Grenzen für sich ziehen...
Wenn ich den Chinesen das Ding für 190 als Sample abschwatzen kann, bliebe bspw. noch genügend Luft...

Auch wenn die Drift wahrscheinlich derart klein ist, dass man das nur einmal im Jahr ausgleichen müsste, würde ich das Ganze nicht ohne (aktiven) Balancer betreiben, ja. (aktiv, da bei 6S1P voraussichtlich nicht voll geladen werden kann, wobei ich mir eben noch unsicher bin, ob nicht 5S1P ausreichen könnte. Da hoffe ich noch etwas auf smarten Input von Kampfkuchen und Konsorten, ob Überladung ausgeschlossen werden kann ;-))
(kostet ohne weiter nach bestem Preis zu suchen rund 32 Euro (Heltec); existiert mannigfaltig und funktioniert, sehe daher keinen Grund, sich ausgerechnet darüber noch weiter einen Kopf machen zu müssen. Kaufen, anschließen, verrichtet seinen Dienst. Der Heltec ist im Standby auch sehr sparsam (niedriger mA-Bereich), da lohnt es fast nicht, noch über eine gesonderte Schaltung über Zündung nachzudenken)

Ob da wirklich ein GEhäuse drum muss, bin ich mir noch nicht sicher. Es gibt günstig Halter, um Rundzellen zu einem Block zusammen zu bauen:

LTO fackelt auch nicht ab wie andere Zellchemie, selbst wenn man sie anzündet, durchsticht/bohrt oder sonst irgendwas, darum will ich mir um Gehäuse erst einen Kopf machen, wenn die Elektrik sich als praktikabel erwiesen hätte und wirklich noch etwas für ein Gehäuse spräche.
Alternativ gibt es auch noch prismatische: https://faktor.de/batterien/einzelzelle ... -30ah.html

Vorher frag ich mich eher noch, ob sich das Ganze auf Batteriepole adaptieren ließe, ohne die Anschlüsse autoseitig ändern zu müssen, damit es im Fall der Fälle sofort rückrüstbar wäre. Also dass der Selbstbaublock die Batteriepole im Format eines Blei-Akkus verpasst bekommen könnte...

Du könntest dich mal im Bereich Camping-Mobile schlau machen. Denn solche Batterien werden dort gerne verwendet um bei Standzeiten Strom zur Verfügung zu haben. Im Normalfall werden die dann natürlich per Solar-Modulen geladen. Vielleicht gibts da aber für den Notfall schon fertige Lösungen diese mit der Lima des Antriebsmotors zu laden.

Ja, die Laden für gewöhnlich viel langsamer und können daher vielleicht StepUp-Wandler oder wer weiß was dazwischen haben. Laienhaft vermuten würde ich, dass das von der LiMa her mit annähernd 100A schwieriger oder sinnlos teuer sein könnte. Aber mal schauen...

Wenn man noch wenigstens ein bissl was tut gegen Batterie-Defekt, halten die auch länger.

Klar, ich kann bspw. für die nächsten 10 Jahre alle zwei Wochen meine Batterie heim schleppen und sie nachladen. Oder aber ich überlege mir zumindest mal, ob sich das nicht umgehen ließe, 200 Mal Batterie umherzutragen und trotzdem noch zwei neue zu brauchen. ;-D
(Dadurch, dass die Calcium-basierten ohnehin nicht mehr richtig voll werden im GE, wird es ohne manuelle Pflege ja immer zur etwas verkürzten Lebenszeit kommen so ohne Steckdose.)

Ich bräuchte in absehbarer Zeit ohnehin langsam eine neue, daher ist jetzt die Zeit es zumindest mal zu eruieren... :-)

[Kampfkuchen]

Ich muss zugeben, ich hab die erste Batterie 2014/2015 gekauft, die zweite kriegt er jetzt nach der Reparatur... Da ist seit fast 10 Jahren die gleiche VARTA drin und war schon das ein oder andere Mal tiefentladen, da ich ja bekanntlich die letzten Jahre durchaus 6 Monate gar nicht fahre ohne die Batterie zwischendurch zu laden. Vielleicht hab ich die zwischendrin doch getauscht und es verdrängt.

Von meiner Seite aus denke ich nicht, dass sich das in irgendeiner Hinsicht lohnt oder die Gefahr eines Batteriedefektes so hoch ist.

Wenn du eh aktiv balanced und eine Ladeelektronik benötigst, dann würde ich auch gleich einen Step-Up zum Laden vorsehen. Den kann man ja bypassen, solange man nicht auf der Ladespannung ist, aber der es überhaupt interessant wird. Und danach brauchst du auch keine 100A mehr, sondern alles was über die Spannung deiner Lichtmaschine geht, geht eh über den Step Up und dann sind 4A auch dicke ausreichend (real hast du in den letzten 20% eh nur einen eher geringen Ladestrom zu verzeichnen). Und selbst, wenn er nur 2A kann, dann wird halt nur mit 2A geladen. Den Anlasser dürfte die höhere Spannung beim Start eher nicht stören, die Frage ist was der Rest davon hält.

[commander_keen]

Bei uns im Projekt sind öfter Batterien leer gewesen. Nach einer Hand voll Tiefentladungen (auf ~4V) ist die Kapazität extrem besch...eiden (v.a. wenn das Auto in dem Zustand tagelang stand) und das Auto mahnt dann schon nach relativer kurzer Standzeit die Batteriespannung an. (solches Feature hat der GE freilich nicht, solange der Anlasser dreht und den Motor gestartet bekommt, bemerkt man ja wenig bis nichts)
Selbst mit regelmäßiger Nutzung habe ich es im GE noch nicht über mehr als 8 Jahre gebracht (habe auch Varta). 10 Jahre mit Tiefentladung erscheint mir daher vielleicht eher etwas unwahrscheinlicher.
Es scheint allgemeiner Konsens zu sein, dass Sulfatierung bereits unter 12,4V einsetzt.

Bei 6 LTO-Zellen wäre ich bei 13,8V. Das lässt die Komponenten des Autos unbeeindruckt, weil die LiMa ohnehin mit 14,xV lädt.
Üblicherweise sind die Komponenten eines Autos bis mindestens 16V im Normalbetrieb und bis mindestens 18..19V treten auch keine Schäden auf, hat mir unser HW-Entwickler mal gesagt. (im letzten Projekt hat er die HW bis 36V ohne Schäden ausgelegt)
Wenn ich 5 Zellen nähme, gibt die LiMa zu Beginn umgerechnet 2,94V pro Zelle (14,7V : 5). Die Frage ist, ob das die Zellen beschädigen könnte, deren offizielles Maximum bei 2,9V liegt. Wenn nicht, könnte man sich die sechste sparen und deutlich bessere Ladekapazität erreichen.

Das mit dem Bypass und StepUp klingt natürlich toll, aber wenn es das nicht als fertige Schaltung zu kaufen gibt, würde ich daran ohnehin scheitern. ;-) Den Balancer gibt es halt fertig, den muss ich "nur" anschließen.^^ Wenn eine 5S1P-Konfiguration denkbar wäre, wäre StepUp auch gar nicht mal nötig...

[Mazda RX-7 SA]

Ob da wirklich ein GEhäuse drum muss, bin ich mir noch nicht sicher.

Einen Grund hast du schon selbst genannt: Die Batterie-Pole!
Aus meiner Sicht wäre ein Gehäuse Plicht. Alles andere wäre in meinen Augen Pfusch.
Weil dann erstens die Isolierung der offenen elektrischen Verbinder hast und gleichzeitig es so bauen kannst dass es einfach einem Blei-Akku ähnelt inkl. den genormten Batterie-Polen.
Also gleiche Montage/Befestigung inkl. elektrischem Anschluss.

Klar, ich kann bspw. für die nächsten 10 Jahre alle zwei Wochen meine Batterie heim schleppen und sie nachladen. Oder aber ich überlege mir zumindest mal, ob sich das nicht umgehen ließe, 200 Mal Batterie umherzutragen und trotzdem noch zwei neue zu brauchen. ;-D

Nein, alle 2 Wochen musst nicht nachladen. Wenn du mehr als eine Woche damit nicht fährst, einfach die Batterie abklemmen. Nachladen nach einer Standzeit (mit abgeklemmter Batterie) von über 2 Monate.

Wie ist denn deine Verwendung vom GE?
Ich bin der typische Saison-Fahrer. Sprich ein Auto wird für eine Saison täglich (Arbeitstag) genutzt. Alle anderen haben ausgebaute oder abgeklemmte Batterien. Meinen RX-7 den ich nur ab und zu fahre, klemme ich auch die Batterie ab wenn ich länger als 2 Wochen nicht fahr damit.
Da haben die Batterien ihre normale Lebensdauer von 5-10 Jahren mit i.d.R. keiner Tiefentladung.

[Mazda RX-7 SA]

Wenn du eh aktiv balanced und eine Ladeelektronik benötigst, dann würde ich auch gleich einen Step-Up zum Laden vorsehen. Den kann man ja bypassen, solange man nicht auf der Ladespannung ist, aber der es überhaupt interessant wird. Und danach brauchst du auch keine 100A mehr, sondern alles was über die Spannung deiner Lichtmaschine geht, geht eh über den Step Up und dann sind 4A auch dicke ausreichend (real hast du in den letzten 20% eh nur einen eher geringen Ladestrom zu verzeichnen). Und selbst, wenn er nur 2A kann, dann wird halt nur mit 2A geladen. Den Anlasser dürfte die höhere Spannung beim Start eher nicht stören, die Frage ist was der Rest davon hält.

Stimmt! Das Step-Up zum Laden muss ja nicht permanent aktiv sein.
Mit dem von mir genannten Gehäuse könnte man das Ganze (Zellen, Step-Up, BMS & Batterie-Pole) so bauen damit es wirklich Plug&Play als Ersatz für eine herkömmlichen Blei-Akku verwendet werden kann. Elektrisch und mechanisch. Ohne sich über tatsächliche Ladespannungen und Co gedanken machen zu müssen.

Das klingt für mich technisch nach einem sinnvollen Lösungsweg.
Allerdings steht da ein dementsprechender Aufwand und Kosten dahinter. Dafür bekäme man eine praktikable Lösung, die auch wirklich langlebig sein kann wenn man die Komponenten dementsprechend auswählt.

[commander_keen]

Die Batteriepole liegen doch auch bei einer Blei-Batterie offen...(?) Die Pluspole abzudecken, wäre in jedem Fall möglich. Das ist im GE auch nur ein bisschen Gummi, der drübergestülpt wird. Das kriegt man auch noch hin.
Da die Batterie im GE ohnehin in einer Plastikschale steht, würde das letztlich nur eine Plastikschale in einer anderen Plastikschale bedeuten.^^ Aber ich habe natürlich nichts gegen ein Gehäuse. Wollte ich auch nochmal schauen, nachdem die Elektrik geklärt wäre...

Die Verwendung des GEs schwankt mit der Lebenszeit. Früher war er täglich im Einsatz, dann mal seltener, dann wieder mehrmals pro Woche, aktuell steht er auch mal Monate. Wie das kommendes Jahr, womöglich auch durch berufliche Veränderungen, aussieht, weiß ich nocht nicht. Ein halbgares Ziel ist es, eine Stelle in der Nachbarstadt anzutreten und den Arbeitsweg mit dem Fahrrad zu bestreiten. So könnte der Oldie zum "Sonntagwagen" mutieren. Aber ist alles ungewiss...

Naja gut, wenn ich mit der Elektrik nicht weiter komme, lege ich das Thema ad acta...

[Mazda RX-7 SA]

Die Batteriepole liegen doch auch bei einer Blei-Batterie offen...(?)

Ja schon. Aber sehr kompekt und klein und oben.
Bei den runden Zellen ist das seitlich, das sollte schon gut isoliert sein. Auch fürs Handling.

Da die Batterie im GE ohnehin in einer Plastikschale steht,

Geht auch ums handling siehe oben. Meiner Meinung ist diese Schale ohnehin übrig. Lass ich immer weg.

Die Verwendung des GEs schwankt mit der Lebenszeit. Früher war er täglich im Einsatz, dann mal seltener, dann wieder mehrmals pro Woche, aktuell steht er auch mal Monate. Wie das kommendes Jahr, womöglich auch durch berufliche Veränderungen, aussieht, weiß ich nocht nicht. Ein halbgares Ziel ist es, eine Stelle in der Nachbarstadt anzutreten und den Arbeitsweg mit dem Fahrrad zu bestreiten. So könnte der Oldie zum "Sonntagwagen" mutieren. Aber ist alles ungewiss...

Also eher nicht nur 1x alle 2 Wochen. Wäre am kompliziertesten. Bei längeren Standzeiten am Stück, wie gesagt einfach in der Zeit die Batterie abklemmen.