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Forum: Fahrzeugelektronik 42V Powerbank Eigenbau für E-Bikes - möglich? Welche Elektronik?


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Autor: Peter (Gast)
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Hallo,

vorab: Bin in der Marterie nicht all zu sehr bewandert, kenne aber 
durchaus Leute "vom Fach", die mir weiterhelfen könnten. Doch möchte ich 
mich im Vorfeld mal ein wenig informieren, welche Möglichkeiten es denn 
gäbe.

Mich treibt aktuell die Idee um, eine Powerbank für E-Bikes im Eigenbau 
zu erstellen. Mein E-Bike Akku besteht aus 40 x 18650 Zellen und liefert 
36V. Die Ladespannung liegt bei 42V. Könnte mir eine kleinere 
Powerbank-Lösung aus 10 x 18650ern vorstellen, quasi als Range Extender. 
Doch würde man ja sicher eine Lade/Entlade-Elektronik benötigen, damit 
vor allem beim Entladen die 42V aufrechterhalten werden, richtig?

Hätte jemand denn ein paar Tipps für mich? Also klingt die Idee sehr 
hahnebüchen oder ließe sich so etwas mit handelsüblicher Elektronik 
umsetzen?

Viele Grüße

Autor: holger (Gast)
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>Bin in der Marterie nicht all zu sehr bewandert,

Das ist schon mal ganz schlecht.

>kenne aber durchaus Leute "vom Fach", die mir weiterhelfen könnten.

Was haben die gesagt?

Autor: Harald (Gast)
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10 Zellen in Reihe sind doch 36V (mit Ladeschlussspannung 42V). Was 
würde man da umsetzen wollen, warum 42V halten?

Wie möchtest du den Range Extender anschließen, direkt parallel? Keine 
gute Idee, du bräuchtest eine harte Umschaltung oder eine Hilfsschaltung 
namens „ideale Diode“

Mit handelsüblicher Elektronik (sprich Bauteile) umsetzbar: ja, aber 
nicht ohne fundierte Kenntnisse

Baue Dir einen rein mechanischen Batteriehalter, in dem Du zwei 
handelsübliche Werkzeugakkus aus dem 18V System einbaust (Makita, Ryobi, 
Bosch), dann hast du nichts mit Elektronik am Hut. Und du hast den 
gewünschten Range Extender, sogar beliebig skalierbar durch die Anzahl 
mitgenommener Akkus.

Autor: Peter (Gast)
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Noch haben die nichts gesagt, ich wollte mich wie gesagt erstmal vorab 
informieren, bevor ich die Pferde scheu mache. Und ok, das eine oder 
andere Semester Elektrotechnik liegt zwar hinter mir, ist aber schon ne 
Weile her ;-)

Autor: Peter (Gast)
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@Harald: Naja, eine einzelne 18650er liefert doch im geladenen Zustand 
4.2V, mit abnehmender Restkapazität dann weniger. Oder täusche ich mich? 
Und da ich mit 42 V laden müsste... Oder Denkfehler?

Autor: Harald (Gast)
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Peter schrieb:
> @Harald: Naja, eine einzelne 18650er liefert doch im geladenen
> Zustand
> 4.2V, mit abnehmender Restkapazität dann weniger. Oder täusche ich mich?
> Und da ich mit 42 V laden müsste... Oder Denkfehler?

Ja, Denkfehler, oder besser gesagt mangelnde Kenntnisse. Nimm es mir 
nicht übel.

Autor: Peter (Gast)
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Ein Nachtrag: Ich würde den Range Extender eben über die normale 
Ladebuchse des originalen Akkus anschließen wollen.

Autor: Peter (Gast)
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Harald schrieb:
> Peter schrieb:
>> @Harald: Naja, eine einzelne 18650er liefert doch im geladenen
>> Zustand
>> 4.2V, mit abnehmender Restkapazität dann weniger. Oder täusche ich mich?
>> Und da ich mit 42 V laden müsste... Oder Denkfehler?
>
> Ja, Denkfehler, oder besser gesagt mangelnde Kenntnisse. Nimm es mir
> nicht übel.

Nein, nehme ich dir nicht übel. Aber ich meine, "blöd fragen" darf man 
doch ;-) Kenne Elektroingenieure, die ich damit mal behelligen würde. 
Bin aber eben vorab selbst neugierig, das ist alles. Würde mich mit 
meinem aktuellen Halbwissen natürlich nicht selbst ans Basteln machen...

Autor: Harald (Gast)
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Peter schrieb:
> Ein Nachtrag: Ich würde den Range Extender eben über die normale
> Ladebuchse des originalen Akkus anschließen wollen.

Ah, deshalb die 42V... die mir bekannten Systeme können nicht 
gleichzeitig laden und entladen. Auch wenn das funktionieren würde: 
Gesamtwirkungsgrad der ganzen Anordnung wäre lausig.

Autor: nur zufällig hier (Gast)
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Kann das Rad geladen werden während es fährt (der Motor läuft)?

Und wenn ja, das Laden wird langsamer laufen als das Verbrauchen. Sehr 
Blöde Situation, kenne ich von meiner E-Zigarette wenn der Akku leer 
ist. Nen Zug nehmen und ungeduldig warten bis genug Ladung für den 
nächsten Zug drin ist ;-) So ähnlich unpraktisch dürfte die eBike 
Notladung während der Fart sein, drei Minuten fahren und dann 15 Minuten 
stehen bis genug Ladung für die nächsten 3 Minuten Fahrt drin ist ;-)

Autor: Peter (Gast)
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Harald schrieb:
> Peter schrieb:
>> Ein Nachtrag: Ich würde den Range Extender eben über die normale
>> Ladebuchse des originalen Akkus anschließen wollen.
>
> Ah, deshalb die 42V... die mir bekannten Systeme können nicht
> gleichzeitig laden und entladen. Auch wenn das funktionieren würde:
> Gesamtwirkungsgrad der ganzen Anordnung wäre lausig.

Das stimmt wohl. Insofern ist "Range Extender" möglicherweise auch der 
falsche Ausdruck. "Powerbank" trifft es dann doch eher. Also es geht 
darum, unterwegs (aber eben nicht während der Fahrt) nachladen zu 
können.

Autor: nur zufällig hier (Gast)
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Und was spricht dagegen einfach die Akkus zu tauschen? Also Akku 
abziehen und Ersatzakku dranstecken.

Autor: Harald (Gast)
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Dann würde das Konzept funktionieren, allerdings ist das Ladegerät nicht 
nur eine konstante Spannungsquelle sondern eine strombegrenzte 
Spannungsquelle, das ist das Ladeverfahren für Li-Ion Zellen. Google mal 
nach CCCV.

Geht ne Menge Arbeit rein, bis das sauber läuft. Deine Kumpels werden 
sich richtig freuen... ich würde es lassen, das bringt wenig. Dann 
vielleicht besser nen Honda EU 10i nebst Original-Ladegerät auf den 
Gepäckträger. Alles sehr kompakt und effizient.

Autor: Harald (Gast)
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Denk nochmal über mein oben vorgeschlagenes rein mechanisches Konzept 
nach. Unter Verwendung von zwei BL1850 Akkus von Makita kommst du auf 
eine Zusatzkapazität von 180Wh. Das ist angesichts der heute üblichen 
500Wh Standardakkus schon ne ordentliche Zusatzkapazität, Gewicht pro 
Akku nur 625 Gramm, das Makita-Ladegerät prügelt die in 45min wieder 
voll.

Autor: 60/40 (Gast)
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Harald schrieb:
> Unter Verwendung von zwei BL1850 Akkus von Makita kommst du auf
> eine Zusatzkapazität von 180Wh

Diese sind aber nicht gegen Tiefentladen geschützt.

Autor: Peter (Gast)
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Danke Harald. Das mit den zwei (z.B. Makita) Akkus müsstest du mir aber 
nochmal etwas näher erläutern. Du meinst ja offenbar dann nicht, die 
Dinger parallel zu schalten und an die Ladebuchse des originalen Akkus 
zu packen, sehe ich das richtig? Meinst du damit eher, diese zwei Akkus 
parallel zusammengeschaltet als Akku-Ersatz zu nutzen? Wenn ja... 
interessante Idee, auf die ich noch nicht gekommen bin! :-)

Autor: Peter (Gast)
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*sollte natürlich Reihenschaltung heißen, nicht parallel ;-)

Autor: Harald (Gast)
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60/40 schrieb:
> Harald schrieb:
>> Unter Verwendung von zwei BL1850 Akkus von Makita kommst du auf
>> eine Zusatzkapazität von 180Wh
>
> Diese sind aber nicht gegen Tiefentladen geschützt.

Ich weiß, was Du meinst. In Werkzeugen erfolgt die Abschaltung meist 
durch das Tool, nicht durch den Akku.

Aber so ist es hier auch, beim Fahrrad schaltet der Motor ab, jedenfalls 
bei den Antrieben, die ich bisher gesehen habe. Wenn ich Fahrradakkus 
mit einer elektronischen Last auf Kapazität teste, kann ich diese 
jedenfalls weiter entladen als es das Fahrrad im laufenden Betrieb tut.

Die BL1850 haben eine Elektronik, die schützt ebenfalls vor gröbster 
Misshandlung.

Autor: Harald (Gast)
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@Peter: nix parallel zum Original-Akku (könnte man aber auch machen, 
siehe Stichwort ideale Diode, z.B. hiermit 
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/4357fd.pdf).
Anstelle:
Einfach den originalen Akku mit Anschluss nachbilden (3D Drucker?) und 
an die Kontakte zwei Werkzeug-Akkus in Reihe. Wo du diese Akkus 
unterbringst bleibt deiner Fantasie überlassen. Wenn du es so baust, 
dass du die Makitas schnell tauschen kannst, hast du ein Konzept für 
beliebige Reichweite.

Autor: Peter (Gast)
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Harald schrieb:
> @Peter: nix parallel zum Original-Akku (könnte man aber auch
> machen,
> siehe Stichwort ideale Diode, z.B. hiermit
> http://www.analog.com/media/en/technical-documenta...).
> Anstelle:
> Einfach den originalen Akku mit Anschluss nachbilden (3D Drucker?) und
> an die Kontakte zwei Werkzeug-Akkus in Reihe. Wo du diese Akkus
> unterbringst bleibt deiner Fantasie überlassen. Wenn du es so baust,
> dass du die Makitas schnell tauschen kannst, hast du ein Konzept für
> beliebige Reichweite.

Da haben wir uns dann doch schon richtig verstanden. Also deine zweite 
Variante. Statt dem Originalen also einfach zwei der Werkzeugakkus... 
finde diese Idee wirklich sehr sehr kreativ und interessant! Danke für 
diesen Tipp!

Autor: Harald (Gast)
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Nur zur Vorsicht:
Bei den meisten Systemen kann man einfach Spannung einspeisen uns es 
geht los, ganz primitiv. Es soll aber auch schon Systeme geben, wo der 
Akku und der Motor etwas kommunizieren, bevor alles freigechaltet wird. 
Ob das bei dir der Fall ist, müsste man testen. Vielleicht per Netzteil, 
aber Vorsicht, damit nichts abraucht.

Autor: Harald (Gast)
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Autor: Peter (Gast)
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Harald schrieb:
> Nur zur Vorsicht:
> Bei den meisten Systemen kann man einfach Spannung einspeisen uns es
> geht los, ganz primitiv. Es soll aber auch schon Systeme geben, wo der
> Akku und der Motor etwas kommunizieren, bevor alles freigechaltet wird.
> Ob das bei dir der Fall ist, müsste man testen. Vielleicht per Netzteil,
> aber Vorsicht, damit nichts abraucht.


Guter Einwand. Glaube, mein Noname-China Bike ist da aber noch nicht so 
fortgeschritten ;-) Besteht aus recht offenen Komponenten, die auch 
gerne zum Nachrüsten verwendet werden.

Autor: Harald (Gast)
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Autor: Walta S. (walta)
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Die hier glieferten Ideen wurden alle schon mal im Pedelecforum 
durchgetestet.

Walta

Autor: Harald (Gast)
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Walta S. schrieb:
> Die hier glieferten Ideen wurden alle schon mal im Pedelecforum
> durchgetestet.
>
> Walta

Die Idee ist ja auch naheliegend - ich wusste es nicht, da ich selbst 
kein Pedelec fahre und daher das Forum nicht kenne.

Mit welchem Erfolg wurde es denn getestet?

Autor: Harald (Gast)
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Autor: Peter (Gast)
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Hmmm... für Bosch Akkus scheint es keinen Adapter auf 2 x 18V = 36V zu 
geben, jedenfalls habe ich keinen ergoogeln können. Davon hätte ich 
nämlich zwei Stück. Schade.

Daher nochmal ganz kurz ein Ausflug in eine etwas abgewandelte Idee: 
Wenn man nun 10 x 18650er Zellen zusammenschalten würde, wäre das ja 
eigentlich ein recht kompakter Akku. Mein Bike hat soweit ich weiß am 
Akkuhalter nur einen Plus und Minuspol, sonst wird da nichts weiter 
kommuniziert. Also einfach zwei Klemmen an den Selbstbau-Akkupack und 
schon wärs das, oder nicht? Zum Aufladen dann vielleicht einfach die 
gleiche Buchse verbauen wie beim Originalakku vom Bike, damit ich diesen 
auch über das originale Ladegerät laden kann.

Passt? Oder hat da noch jemand Anmerkungen? Müsste ja günstiger sein, 
als jetzt extra zwei Makita Akkus zu kaufen plus Zubehör. Habe das 
gestern mal einem Ingenieur-Kumpel geschildert, der meinte nur "sollte 
kein Thema sein". Aber vielleicht hat ja hier jemand noch eine 
Zusatzidee oder auch einen Einwand ;-)

Autor: Harald (Gast)
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1. Der Ladestrom des Originalladers könnte für einfach nur 10 Zellen in 
Reihe zu hoch sein. Im Akkupack sind ja durchaus 5 Zellen parallel, da 
kann der Strom höher sein.

2. Die meisten Li-Ion Batterien brauchen einen Balancer. Konion-Zellen 
von Sony sollen da eine Ausnahme sein, gibt aber viele Kritiker dieser 
These.

Wenn Du die beiden Punkte geklärt hast dann geht das.

Bzgl. Akkuhalter Bosch: Schau mal auf Thingiverse, vlt hat da schon 
jemand eine Druckvorlage erstellt.

Autor: Peter (Gast)
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Danke dir, Harald!

Und stimmt, du das ja das mit dem 3D-Drucker bereits zuvor fallen 
lassen. Wäre natürlich ein Ansatzpunkt!

Mein Ladegerät liefert 2A. Spontan klingt das für mich noch gar nicht so 
arg hoch, oder?

Könntest du den Punkt mit dem Balancer vielleicht noch kurz ausführen? 
Das sagt mir leider gerade so gar nichts.

Autor: Peter (Gast)
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Nachtrag: Dank Wikipedia hat sich das mit dem Balancer geklärt ;-)

Autor: Harald (Gast)
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Peter schrieb:
> Mein Ladegerät liefert 2A. Spontan klingt das für mich noch gar nicht so
> arg hoch, oder?

Dazu kann nur das Datenblatt der Zellen Auskunft geben, oder zumindest 
mal aus vergleichbaren Zellen-Datenblättern einen maximalen Ladestrom 
abschätzen.

Autor: Peter (Gast)
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Harald schrieb:
> Peter schrieb:
>> Mein Ladegerät liefert 2A. Spontan klingt das für mich noch gar nicht so
>> arg hoch, oder?
>
> Dazu kann nur das Datenblatt der Zellen Auskunft geben, oder zumindest
> mal aus vergleichbaren Zellen-Datenblättern einen maximalen Ladestrom
> abschätzen.

Der max. Ladestrom für meine anvisierten Panasonic NCR18650B ist 
tatsächlich 2A :-)

Autor: Walter S. (avatar)
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Peter schrieb:
> Nachtrag: Dank Wikipedia hat sich das mit dem Balancer geklärt ;-)

den solltest du auf jeden Fall einbauen.
Ich denke nicht dass da ein Kasten Bier für deine Kumpels reicht
(oder er reicht und du kriegst Schrott)
Einen 360Wh Fahrradakku kriegst du für unter 250 Euro,
zähl mal deine Zellen, den Balancer, Gehäuse, und Mechanik zusammen

Autor: Peter (Gast)
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Walter S. schrieb:
> Peter schrieb:
>> Nachtrag: Dank Wikipedia hat sich das mit dem Balancer geklärt ;-)
>
> den solltest du auf jeden Fall einbauen.
> Ich denke nicht dass da ein Kasten Bier für deine Kumpels reicht
> (oder er reicht und du kriegst Schrott)
> Einen 360Wh Fahrradakku kriegst du für unter 250 Euro,
> zähl mal deine Zellen, den Balancer, Gehäuse, und Mechanik zusammen

Das Problem ist, bei meinem Rad ist der Controller im Akkuträger 
verbaut. Ich müsste mir schon den genau passenden Ersatzakku kaufen, 
sonst macht das wenig Sinn. Und dieser kostet 400 Euro.

Autor: Peter (Gast)
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... daher war die Idee, eben nur einen kleinen 10 Zellen Zusatzakku zu 
bauen, den man dann einfach irgendwo hinhängen kann, im Fall der Fälle.

Autor: Walta S. (walta)
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Theoretisch geht das so. Wie es praktisch ausschaut: kommt drauf an. 
Welcher Motor, welche Leistung, welche Zellen, welche Reichweite willst 
du, welche Geschwindigkeit usw, usf.

Walta

Autor: Peter (Gast)
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Walta S. schrieb:
> Theoretisch geht das so. Wie es praktisch ausschaut: kommt drauf
> an.
> Welcher Motor, welche Leistung, welche Zellen, welche Reichweite willst
> du, welche Geschwindigkeit usw, usf.
>
> Walta

Der 10 Zellen Akku wäre eher als Notlösung gedacht. Um einfach im Fall 
der Fälle noch gut nach Hause zu kommen ;-)

Habe aber gerade auch noch eine Rückmeldung von meinem Kumpel bekommen, 
der auch gerade sinngemäß meinte: "Alles kein Ding, aber normalerweise 
sollte jede Zelle noch überwacht werden, damit keine abraucht". Das 
dürfte in Richtung Balancer gehen, denke ich...

Mhhh zur Not müsste ich doch in den sauren Apfel mit dem Ersatzakku 
beißen. Fand die 10 Zellen Notlösung aber gerade wegen des geringen 
Gewichts so interessant.

Autor: Walta S. (walta)
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Als Notakku kannst du das so machen. Geht auch ohne BMS mit den 
richtigen Zellen. Wenn du unsicher bist, dann miss die Zellen manchmal 
einzeln nach ob sie auseinanderdriften.
Allerdings kostet ein BMS beim Chinesen nicht wirklich viel.

Walta

Autor: Walter S. (avatar)
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Peter schrieb:
> Das Problem ist, bei meinem Rad ist der Controller im Akkuträger
> verbaut. Ich müsste mir schon den genau passenden Ersatzakku kaufen,
> sonst macht das wenig Sinn.

meinst du den Motorcontroller?
Wenn das ein üblicher aus China ist, dann braucht er irgendeinen Akku 
der ca.34-42 Volt und den entsprechenden Strom liefert.
Das tut auch einer für 250 Euro

Autor: Peter (Gast)
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Walter S. schrieb:
> Peter schrieb:
>> Das Problem ist, bei meinem Rad ist der Controller im Akkuträger
>> verbaut. Ich müsste mir schon den genau passenden Ersatzakku kaufen,
>> sonst macht das wenig Sinn.
>
> meinst du den Motorcontroller?
> Wenn das ein üblicher aus China ist, dann braucht er irgendeinen Akku
> der ca.34-42 Volt und den entsprechenden Strom liefert.
> Das tut auch einer für 250 Euro

Nein meine in dem Fall den Controller für das eBike selber. Der ist bei 
mir direkt im Gehäuse vom Akku untergebracht. Bzw in dem Teil, der am 
Rad bleibt, auch wenn man den Akku selbst zum Laden herausnimmt. Wenn 
ich also schon einen Ersatzakku kaufen würde, müsste dieser da rein 
passen. Sonst hätte ich zwei ganz verschiedene Akkus mit 
unterschiedlichen Haltern und könnte nicht einfach so den Akku tauschen.

Autor: Harald (Gast)
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Peter schrieb:
>
> Das Problem ist, bei meinem Rad ist der Controller im Akkuträger
> verbaut. Ich müsste mir schon den genau passenden Ersatzakku kaufen,
> sonst macht das wenig Sinn. Und dieser kostet 400 Euro.

Weiter oben hast du geschrieben:

> Mein Bike hat soweit ich weiß am
> Akkuhalter nur einen Plus und Minuspol, sonst wird da nichts weiter
> kommuniziert. Also einfach zwei Klemmen an den Selbstbau-Akkupack und
> schon wärs das, oder nicht? Zum Aufladen dann vielleicht einfach die
> gleiche Buchse

Also kommen da jetzt 2 Pole aus dem Akku? Dann dürfte die Platine im 
Akku, den du für den Controller hälst, in Wirklichkeit der Balancer 
sein.

Autor: Walter S. (avatar)
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Peter schrieb:
> Sonst hätte ich zwei ganz verschiedene Akkus mit
> unterschiedlichen Haltern

wenn du es schaffst deinen Selbstbauakku da anzuschließen dann wird dir 
das auch mit einem anderen Akku gelingen

Autor: Peter (Gast)
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Ja. Das sind aber zwei paar Schuhe.... sorry, falls ich mich nicht 
verständlich ausgedrückt habe.

Mein Selbstbauakku wäre ja ganz klein. Den kann ich ja zur Not sogar mit 
Klettband da hinbauen. Doch ein normaler Ersatzakku ist ja ein riesen 
Teil. Der passt da nicht einfach so in den bereits vorhandenen Halter. 
Und ich kaufe nicht für viel Geld einen anderen eBike Akku, um dann 
trotzdem noch heimwerken zu müssen, damit das Ding irgendwie da 
draufpasst. Dann doch lieber den originalen nachkaufen, der direkt 
eingeschoben werden kann in den Halter und alles ist gut :-)

Und nein, es ist nicht der Balancer, sondern wirklich der Controller vom 
Bike. Der Akku selbst kommuniziert nicht damit, doch eben der Rest vom 
Bike (LCD, Motor). Und deshalb muss der Halter dran bleiben.

Autor: Peter (Gast)
Datum:

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Nein nicht im Gehäuse vom Akku. Das war missverständlich. Im Gehäuse vom 
Akkuhalter, der am Bike verbleibt.

Autor: Walta S. (walta)
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So, und jetzt gehtst du mal an die frische Luft und machst ein paar 
Bildchen.
Ich kenn mich jetzt gar nicht mehr aus und nehme alles bisher gesagte 
zurück.

Walta

Autor: Peter (Gast)
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Sorry, kam noch nicht zum Foto-machen.

Aber ich hatte immerhin meine Bosch-Akkus mal in der Hand und bin nun 
doch davon überzeugt, dass das die coolste Lösung wäre. Denn mir ist 
aufgefallen, dass nur ein bißchen Kabel und ein paar passende Stecker 
bzw. Kabelschuhe benötige... hatte die Anschlüsse der Werkzeugakkus 
nicht mehr im Kopf. Aber ist ja easy anzuschließen! Auf irgendwelche 
Adapter oder Gehäuse kann ich da komplett verzichten. Ich habe eine 
kleine Rahmentasche fürs Rad... da kommen die dann einfach rein und 
fertig ;-)

Wenn ich mal dazu kommen sollte, das auszuprobieren, melde ich mich 
wieder.

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