Selbstbau eines 11,5Ah NiMH-Akkupack:



Für mein Treckingrad verwende ich das Beleuchtungsset "Mirage" von Sigma.
Dieses besteht aus einer Strassen zugelassenen 5W Lampe und einer 20W Spotlampe (Mirage-X) in Verbindung mit einem 3,2Ah Blei-Akku.
Für die 5W-Lampe ergibt sich hieraus bei vollgeladenem Akku eine Betriebszeit von 2,5h.
Für die 20W Lampe ist mit einer Betriebszeit von 40 Minuten zu rechnen.
Im Mischbetrieb reduziert sich die Betriebszeit schnell auf weniger als 1,5 Stunden.
Dies hat sich in meiner Praxis als zu wenig erwiesen!
So, dass als der Blei-Akku den Geist aufgab, ich mich nach einer brauchbaren Alternative umgesehen habe.

Als ich dann vor kurzem, in einen Prospekt von "Westfalia" einen NiMH-Akku mit 11.500mAh für 12,99€ das Stück fand, war für mich klar, dass dieser die Basis für mein neues Akkupack wird.

Da ich bei der Leuchtkraft der Lampen keine Einbußen hinnehmen will, kommen 5 Akkus zum Einsatz (5 * 1,2V = 6V).
Jedoch ließen sich diese leider nicht in das Akkugehäuse des Lampensets unterbringen, so dass ich nach einer einfachen Lösung für ein Gehäuse suchen musste.

Nach einigem Suchen stieß ich im Baumarkt auf ein geeignetes Rohr für das es passende Endstopfen gab.

Der Bau:

Das Rohr für die Akkus ist ursprünglich als Tischbein konstruiert worden. Als erstes musste dies auf die erforderliche Länge gekürzt werden.
Hierzu wurden die Enden in denen sich die Montageplatten befinden abgeschnitten.
Wer statt dem Tischbein ein Aluminiumrohr entsprechender Größe auftreiben kann, der sollte dies auf jeden Fall vorziehen. Denn das Metallrohr des Tischbeins hat schon ein erhebliches Eigengewicht.
Da ich trotz handwerklichem Geschick nicht in Lage bin einen geraden Schnitt zu führen, habe ich die Enden mittels einer Gehrungssäge abgeschnitten.
Als nächstes mussten an den Enden des Rohrs im Abstand von 3mm jeweils drei Löcher gebohrt werden. In die 4mm lange Blechschrauben eingedreht wurden um die Stopfen sicher zu fixieren.

Nun galt es die Stopfen mit den Kontakten für die Akkupole auszustatten.
Hierzu wurde in einem Stopfen das Loch auf 12,5mm aufgebohrt und in diesem ein Sicherungshalter für 5x20 mm Glassicherungen eingeschraubt. An dem unteren Anschluss des Sicherungshalters wurde eine geeignete Feder gelötet. Und der andere Anschluss wurde mit einer hochflexiblen Leitung verlötet.

Beim zweiten Stopfen wurden zwei der vier Glieder abgesägt und für die Pluspolfeder ein passendes Loch gesenkt. Hierin wurde die bereits mit einer hochflexiblen Leitung verlötete Feder mit Zweikomponentenkleber eingeklebt.
Um den Stopfen mit dem Pluspol leichter abnehmen bzw. aufsetzen zu können wurde der Durchmesser der beiden Segmente verringert. Am besten und gleichmäßigsten geht dies, in dem man in den Stopfen eine Schraube eindreht und diese in eine Ständerbohrmaschine spannt. Dann nimmt man eine grobe Metallfeile und legt diese mit sanften Druck auf die Flanken der Segmente. Dies wiederholt man solange bis der Stopfen mit leichtem Druck in das Rohr rutsch.
Zum Schluss wurde ein Bügel mit dem Stopfen verschraubt, um diesen leichter abnehmen zu können.

Die beiden offenen Kabelenden wurden mit einem zweipoligen Stecker verlötet. Da dieser keinen Verpolungsschutz hat, wurde an geeigneter Stelle bei eingestecktem Buchsenstecker ein 2,5mm großes Loch gebohrt. In dieses wurde ein 3mm Gewinde geschnitten in das ein mit Gewinde versehener Stift eingedreht wurde. Um dem Stift mehr Stabilität zu verleihen wurde dieser auf der Rückseite mit einer Mutter gesichert. Anschließend wurde das Loch im Buchsenstecker wurde auf 3,2 mm vergrößert.
Die beiden Flügel des Buchsensteckers wurden abgeschnitten und beigefeilt. Die Kabel wurden einzeln sowie zusammen jeweils mit Schrumpfschlauch gefestigt. Über Stecker und Kabel wurde dann ein etwas größerer Schrumpfschlauch gezogen und das ganze verschrumpft.

Als Halterung wurden X-förmige Kunststoffhalter mit denen man Rohre für die Leitungsaufnahme an ein Tischbein befestigt, verwendet. Diese Halterungen haben in den Innenseiten Gummischeiben eingelegt, die ein verrutschen verhindern. An meinem Treckingrad haben die Halterungen zwar einen festen Halt. Da aber, wenn man bei höherem Tempo durch ein Schlagloch oder ähnliches fährt, recht starke Beschleunigungskräfte auf das Akkupack wirken, wurden zwei Bänder an die Halterungen angebracht, die ein abfallen verhindern sollen. Dazu habe ich die Bänder an der gegenüber der Schnalle liegenden Seite mit einer reißfesten Schnur (Angelschnur) fixiert. Auf diese Art erhalte ich dann einen festen Sitz des Akkupacks am Rahmen, ohne das dieser umher schlackert. Da die Halterungen nicht fest mit dem Akkupack verbunden sind, lassen sich diese in jede Position verschieben, so dass man immer den optimalen Punkt für die Befestigung am Rahmen des Fahrrad finden kann.

Der zu große Innendurchmesser des Rohrs wurde mit einer 1,5mm dicken Kunststofffolie verringert. So, dass die Akkus satt im Rohr sitzen und nicht hin und her klappern. Dies ist jedoch nicht der einzige Grund. Ohne die Folie besteht die Gefahr eines Kurzschluss zwischen einzelnen Akkus. Für das Kabel vom Minuspol (Sicherungsseite) zum Anschlussstecker wurde ein entsprechender Spalt gelassen.
Die Kunststofffolie hat die Maße 300 x 110 mm2 und wurde mit einem Heißluftfön über dem Rohr vorgerundet und in dieses eingeschoben.

 

Teileliste:

Teil:

Bezug:

Hinweis:

NiMH-Akku 11.500mAh

Westfalia

Artikelnr.: 318790

Rohr 347 x 40

Bauhaus

Tischbein etwa 450mm lang

Stopfen

Bauhaus

passend zum Tischbein

Sicherungshalter S1067

Pollin

Bestnr.: 260452

Kontaktfedern

Pollin

Bestnr.: 800047

2pol Buchse

Conrad

Bestnr.: 739022

Anschlußkabel

Conrad

Bestnr.: 739014

Sicherung 5 x 20 mm 3,15A träge

Elektrohandel

X-Klemme

hatte ich noch

Befestigungsriemen

hatte ich noch


Hinweis:
Bei einem Dauertest mit meinen voll geladenen Akkus ergab sich eine Zeit von 2,5h bis die Spannung des schwächsten Akku unter 0,9V gesunken war. Unterhalb dieser Spannung dauerte es nur wenige Minuten bis die Akkuspannung schlagartig absackte.
Dabei betrug die Gesamtspannung des Akkupacks noch etwa 5,1V. Wird das Akkupack in dieser Konstellation weiter betrieben, kommt es sehr schnell zu einem negativen Strom durch den schwächeren Akku, welcher spätestens dann, diesen unweigerlich zerstört! Daher ist dieser Betriebszustand unbedingt zu vermeiden.

Weitere Informationen zu Akkus finden Sie in der Rubrik Technisches.

Kurzschlussgefahr beim Akkupack:

Da das Gehäuse des Akkupacks aus einem Strom leitenden Metall besteht, kann es unter bestimmten Umständen zu einem Kurzschluss einzelner Akkuzellen kommen.

Zwar sind die einzelnen Akkus mit einer isolierenden Folie umgeben, die ist jedoch recht dünn. Auch weist das Material nicht gerade eine robuste Eigenschaft gegen mechanischer Belastung auf. So dass, die Schutzfolie im Laufe der Zeit sich gerade an den Stellen durchscheuert, an denen die Akkuzelle den innigsten Kontakt zum Gehäuse hat.

Nachstehende Abbildung soll dies verdeutlichen:

In diesem Beispiel hat sich die Folie des ganz linken sowie des ganz rechten Akkus im Bereich der Pluspole durch gescheuert, so dass an diesen Stellen der Minuspol der Akkuzellen mit dem Gehäuse verbunden ist.
Hierdurch entsteht ein Kurzschluss über die drei rechten Zellen des Akkupacks. Den der Minuspol der ganz rechten Zelle sowie der Pluspol der dritten Zelle von rechts (über den Minuspol der ersten Zelle) sind mit dem Gehäuse verbunden. Die orange Linie verdeutlicht den Stromfluss innerhalb der Akkuzellen, während die rote Linie den Stromfluss über das Gehäuse wiedergibt.

Da die Verbindung vom Pluspol zum Minuspol der Akkus nur einen geringen Widerstand aufweist, kommt es in diesem Fall zu einem sehr hohen Strom. Dieser wird lediglich durch die Summe der sehr niedrigen Innenwiderstände der einzelnen Akkuzellen begrenzt. Bedingt durch diesen hohen Strom würden sich die Akkuzellen sehr stark erhitzen, was dann dazu führt, dass der nun entstehende Überdruck in der Akkuzelle über das Sicherheitsventil entweicht.
Da in diesem Fall, die für die Stromerzeugende chemische Reaktion notwendige Säure aus der Akkuzelle entweicht verliert die Akkuzelle einen Teil ihrer Kapazität. Im schlimmsten Fall kommt es zu einem explosionsartigen Platzen der Akkuzelle.
Es können auch mehrere Kurschlüsse gleichzeitig auftreten, je nach dem wie viele Akkuzellen Kontakt zum Gehäuse haben. Im ungünstigsten Fall schließen sich alle Akkuzellen über die jeweils links vor ihnen liegende Akkuzelle kurz. Lediglich die ganz linke Zelle kann (da ihr keine Akkuzelle vorgeschaltet ist) in der Regel nicht kurz geschlossen werden.