Batterie Aufrüstung, LiFeYPo4 Akku mit Balancer in Bus eingebaut

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  • Hallo,


    -ich wollte mal über meinen LiFeYPo4 Akku Einbau/Zusammenbau berichten. Dies ist keine Einbauanleitung sondern nur ein Blick auf meinen Akku-Einbau mit einigen Anmerkungen dazu.
    Für die, die sich dafür auch interessieren könnte es allerdings sehr hilfreich sein.


    Dies soll kein Thread zum Thema pro und contra Akkutypen werden.


    Also alles fing damit an das der einstmals so tolle AGM Akku schon nach 2 Jahren ich schätze ca 1/4 seiner Leistungsfähigkeit verlor (wahrscheinlich war ich auch selbst mit Schuld daran, denn Tiefentladungen mögen die gar nicht), deshalb entschied ich mich für den Wechsel auf eine andere unempfindlichere Akkutechnik.


    Ich habe vorher viel gelesen und aufgrund der Recherche wurde klar dass das momentan beste an Akku-Technik wohl ein LiFeYPo4 Akku bestehend aus 4 einzelnen Winston Zellen mit einem Balancer Protect Modul sein würde. Mir war klar das es etwas teurer sein würde aber die zu erwartenden Vorteile gleichen das meiner Ansicht nach wieder aus.


    Außerdem mußte ich vorher noch wissen wie ich meinen Solarladeregler dazu bekomme ständig mit ca. 14,7V zu laden (normal macht der nur 14,4V). Dieses bekam ich dadurch hin dass ich einen Potentiometer mit 2 KOhm an den Temperaturfühlerausgang des Solarladereglers anschloß. Das Ergebnis, -nach einigem drehen am Potentiometer ist es nun so dass der Regler meint es ist -43 Grad kalt im Batteriekasten und er deshalb die Ladespannung auf 14,7V anhebt :).


    Jetzt also geschaut was ich denn noch brauche, ich hätte gerne 160Ah Winston LifeYPo4 Akkus, davon brauche ich dann 4 Stück um auf die entsprechende Spannung zu kommen (ich merke nun schon das wird nicht wirklich billig).


    Da ich die einzelnen Winston Zellen auch ordentlich pflegen und schützen wollte mußte ein Batterie-Schutz und Pflege-System dazu angeschafft werden, ich fand dass tauglichste war der Balancer/Eqalizer Protect V3.1, auch nicht gerade billig aber der kann viel, er passt darauf auf das meine Akkus immer schön ausbalanciert sind und die einzelnen Zellen nicht zu weit voneinander abdriften, und die Ladespannung bei Überspannung abgeschaltet wird. Außerdem schaltet er bei Unterspannung die angeschlossenen Verbraucher ab, so dass die Batterie nie wirklich tiefentladen werden kann (idiotensicher dachte ich mir ;)).


    Um dafür zu sorgen dass die Funktionen wie Oberspannung und Unterspannung geschaltet werden können mußten noch 2 Relais her, die an den Balancer angeschlossen werden müssen. Ich weiß die verlinkten Relais haben AC, aber laut Aussage eines Elektrikers schalten die auch DC, dann zwar nicht so oft wegen des anderen/längeren Lichtbogens beim Schaltvorgang.


    Dann noch ein paar Kleinteile wie Polverbinder, Ringkabelschuhe und die Technik wäre komplett.


    Nun kommt der Zusammenbau des System an die Reihe, für jemanden der das noch nicht gemacht hat und die Technik nicht wirklich versteht nicht so einfach, ich stelle hier mal einige Bilder von meinem Aufbau, meiner "Verdrahtung" zur Veranschaulichung ein.


    Hier erstmal nur die 4 Winston Akkus aneinandergereiht: 160Ah nackt (Groß).JPG
    dann ein Bild vom Balancer Protect V3.1 und dem Montagematerial, Relais: balancer protect (Groß).JPG
    und nun ein Bild der Verkabelung und Belegung an den Polen: Anschlussbelegung Akku (Groß).JPG


    -wichtig dabei ist die Polverbinder so anzubringen dass der Pluspol (links unten) und der Minus Pol (links oben) frei bleiben. Die Minus Leitungen habe ich beim endgültigen Einbau vor den Meßshunt angeschlossen damit auch der Stromverbrauch des Balancers vom BMV-600S mit gemessen werden kann.


    Natürlich muß da nun noch ein Gehäuse drum in dem die 4 Zellen und die Elektronik untergebracht werden. Ich habe das (pressbare) Gehäuse aus Resten einer Siebdruckplatte gebaut. Dazu noch 4 Stück M10 Gewindestangen um die Zellen im Gehäuse etwas zwingen zu können. Dies darum damit die Zellen bei zu starker Erwärmung nicht bauchig werden können. Achtung nicht zu stark zwingen sondern nur mit der bloßen Hand festdrehen und evtl noch eine halbe Umdrehung mit dem Ringschlüssel nachziehen (die Zellen sollen am Ende nicht platzen).


    Hier mal einige Fotos vom Gehäuse:


    Akku in Gehäuse 1 (Groß).JPG Akku in Gehäuse 2 (Groß).JPGBalancer Anzeige (Groß).JPG Akku in Gehäuse 4 (Groß).JPG Akku in Gehäuse 5 (Groß).JPG Akku in Gehäuse 6 (Groß).JPG


    -das Gehäuse wiegt inkl der 160Ah LiFeYPo4 Technik etwa 28,5 kg, der vorherige AGM 200Ah Akku wiegt 57,4 kg also etwas über doppelt so schwer.


    Zur Erläuterung des Leistungsvermögens:


    -aus einem 200Ah AGM Akku sollte man am besten immer nur um die 30% entnehmen um die Batterie zu schonen (man kann natürlich auch bis zu 50% aus den Batterien entnehmen nur wenn man AGM Akkus immer oder öfter bis zur Hälfte also 50% entlädt, reduziert sich die Anzahl der möglichen Ladezyklen erheblich), dies entspricht etwa 60Ah, bei einem Winston LiFeYPo4 Akku hingegen kann ich bis zu 80 % (bei 5000 Ladezyklen) entnehmen ohne dass er Schaden nimmt, wären dann wie in meinem Fall bei einem 160Ah LiFeYPo4 Akku etwa 128Ah. Also erziele ich am Ende durch den Austausch des Akkus ca. die doppelte Leitungsentnahme bei längerer Haltbarkeit des Akkus.


    Zusatz am 06.06.2015: Nur zur Veranschaulichung um 128Ah bei schonender Entnahme (also ca. 30%) aus einem AGM Akku zu entnehmen müßte dieser eine Kapazität von etwa 427Ah haben, zudem würde dieser etwa geschätzte 130kg wiegen und einen erheblich größeren Platzbedarf benötigen.


    Ich hoffe natürlich dass in der Realität die LiFeYPo4 Akkus auch die versprochenen Werte und Haltbarkeit erreichen.


    Zum Abschluß noch ein Bild vom verbauten Akku im Bus: Eingebaut in Batteriekasten (Groß).JPG

    25 Mal editiert, zuletzt von Bulli for Fun () aus folgendem Grund: Nachtrag, Berichtigung, Zusatz, veränderten link berichtigt,

  • Mit dem Thema LIFePo muss man sich glaub ich ernsthaft beschäftigen . Habe mir jetzt eine LiFEYPo 90 AH gegönnt die ist aber ohne Balancer .
    Hätte ich mich vorher damit beschäftigt hätte ich die Wohl nicht genommen .
    Die LiFEPo ohne Y sollen aber Kälte nicht so vertragen .
    Also da gibt es viel was zu beachten ist . Da ich kein Elektriker bin und mich vorher nicht genau Informiert habe . Habe ich mich erst wo ich angefangen habe die Batterie einzubauen ein bisschen eingelesen . Hatte in meinem anderen Auto auch eine Gel Batterie , habe aber aus Gewichtsgründen mich dann für diese entschieden .
    Aber ist schon ein Interessantes Thema .
    MFg Gmog421

    Fahrzeuge mit 4X4 :
    Vw T4 Doka syncro 2,5 TDI : Steigfähigkeit 60% / 30,96 Grad
    Unimog 421 : Steigfähigkeit 100% / 45 Grad
    Mercedes Sprinter Iglhaut : Theoretische Steigfähigkeit 150 % /56,31 Grad

  • hallo!



    schöne Doku und auch wirklich tolle Technologie. Allerdings vergleichst du äpfel mit birnen. Richtig ist: eine AGM darf nicht unter 50% entladen werden. Wenn man diese dann auch wie deine neue mit einem Tiefenentadeschutz versieht und mit einem geeigneten Ladegerät läd, halten diese auch ewig.


    Ich habe 300AH AGM verbaut, welche Dank Solarzelle noch NIE weniger als 12,6V gesehen hat. Die ist auch noch TOP-FIT. OK, ist alles etwas schwerer aber dafür auch deutlich günstiger.


    Aber ich bin mir sicher, dass LiFeYPo4 die Zukunft ist. Sobald die Technologie bezahlbar ist, werde ich bestimmt auch wechseln. :thumbsup:

  • Die LiFEPo ohne Y sollen aber Kälte nicht so vertragen


    genau so ist es, die mit Yttrium kann man laden und entladen bis -45 Grad. Kalt haben die es am liebsten, und am besten immer nur halb voll.......


    Die fertigen 12V Lithium Akkus (die mit kompletten Plastikummantelung) kann man aber wenn man will auch sehr einfach auseinander nehmen um evtl. defekte Zellen zu ersetzen.

  • Wenn man diese dann auch wie deine neue mit einem Tiefenentadeschutz versieht und mit einem geeigneten Ladegerät läd, halten diese auch ewig.


    -aber leider auch nur dann, beim meiner ersten Tiefentladung war dummerweise der Tiefentladeschutz meiner AGM deaktiviert (die Funktion konnte man doofer weise an- und ausstellen, sowie die Parameter verändern). Dann noch einmal im Winter das nachladen vergessen und da hatte die schon einen Hau weg.


    Die LiFeYPo4 stellst Du im Winter einfach am besten nur halbleer ab (ist bei mir nur ein Sommerfahrzeug), machst die letzten Verbraucher ab und gut ist, da muß man auch gar nicht mehr nachladen, weil die haben sehr wenig Selbstentladung. Im Frühjahr Kabel wieder dran und los gehts. Das gute an der Schutzfunktion des Balancers ist auch das man die nicht abstellen kann oder gar die Werte verändern, so ist wirklich sichergestellt das nichts passieren kann (auch vielleicht ausversehen wenn man mal den falschen Knopf drückt).

  • Hallo Bulli for Fun,


    vielen Dank für deine Dokumentation. Ich habe mittlerweile auch eine 100AH LiFePo4 hier liegen der gerade noch unter den Fahrersitz passt. Was mir noch nicht ganz klar ist, wie lädst du deine Batterie?


    Ich habe eine 2. Batterie die serienmäßig verbaut war, diese soll nun ersetzt werden. Was mir Sorgen breitet sind die Kabel an der 2. Batterie die nicht gerade üppig sind. Wenn der Lifepo ziemlich leer ist fließen erhebliche Ladeströme, im Prinzip nimmt sich der Akku was er von der LIMA kriegen kann!


    Kann das zum Problem werden oder ist das System entsprechend abgesichert? Hast du die Ströme irgendwie begrenzt?


    Danke für eine kurze Info.


    VG


    Frank

  • wie lädst du deine Batterie?


    -die Batterie wird bei mir nur und ausschliesslich per Solaranlage geladen.


    was mir Sorgen breitet sind die Kabel an der 2. Batterie die nicht gerade üppig sind. Wenn der Lifepo ziemlich leer ist fließen erhebliche Ladeströme, im Prinzip nimmt sich der Akku was er von der LIMA kriegen kann!


    -ich kann mir auch vorstellen das die Originalkabel da je nach Ladeleistung schwächeln/abrauchen könnten, -ich würde falls ich die Winston über die Lima laden lassen wollte wahrscheinlich ein zweites Massekabel von der Batterie zur Kararosserie ziehen und ebenso ein 25mm² +Kabel zur Zweitbatterie ziehen, ich denke wenn man das mit 60A absichert sollte da nichts mehr schiefgehen dürfen.


    Auf der anderen Seite weiß ich nicht wirklich wie sich die Ladeströme bei den unterschiedlichen Batterietypen verteilen werden.


    Bin nun allerdings kein Elektriker, -das sind eher zur Sicherheit beitragende Erfahrungswerte. Vielleicht ginge es tatsächlich auch mit den originalen Kabeln.


    Ich verweise für solche Fragen gerne auf das Photvoltaikforum, da haben die viel Erfahrung und können gute Tips geben.

  • Guter Tipp, da muß ich mal reinschauen.


    Grundsätzlich passt die Spannung der LIMA, durch das Trennrelais gibt es ja dann auch keinen Ausgleich zwischen den Batterie. Wenn man andere Beträge ließt dann scheinen auch die originalen Kabel kein Problem zu sein, durch geringen Leitungsquerschnitte reguliert sich das System selbst.


    Die alternative Lösung ist dann wie von dir beschrieben mit richtig ordentlichen Querschnitten.


    Irgendwie bin ich da noch unschlüssig.


    VG


    Frank

  • durch das Trennrelais gibt es ja dann auch keinen Ausgleich zwischen den Batterie


    -solange der Motor nicht läuft stimmt das schon, aber während des ladens, also wenn der Motor an ist sind die Batterien/Akkus ja miteinander verbunden.


    Ich weiß nun auch gar nicht wie, und ob die Originalkabel abgesichert sind, wenn abgesichert wäre das schlimmste was momentan passieren könnte ja nur eine geflogene Sicherung, -d.h. ein Mißerfolg wäre nicht wirklich schlimm.


    Du solltest dir bei Lima-Ladung auch sicher sein das die Lima niemals über 14,8V kommt, das wäre sonst dem Winston Akku sein tot, habe mal gelesen das defekte Lima-Regler auch darüber liegen können. Also vorher lieber nochmal nachmessen.

  • Ich habe den Thread leider erst jetzt entdeckt und mich schon lange gewundert, dass es hier um Forum um das Thema LiFePo4 so ruhig ist. Als ich einmal das Thema bei einer Batteriediskussion einwarf, konnte sich keiner wirklich dafür begeistern. Bulli for Fun : danke für deine ausführliche Dokumentation! Deine Ausführung hat Hand und Fuss! Der gewählte Balancer ist zwar nicht ganz günstig, bietet aber einen umfassenden Schutz für die Zellen. Ich vermute, die Anhebung der Ladespannung wäre nicht zwingend nötig gewesen. Wenn man die Ladekurve der LiFePo4-Zellen betrachtet, ist der Kapazitätszuwachs durch die Spannungserhöhung minimal.


    Ich würde in meinem Multivan sogar so weit gehen, dass ich das Zwei-Batterie-Konzept komplett über Board werfen würde. Wenn eh ein zuverlässiger Tiefentladeschutz erforderlich ist, der am besten bei 30% Restkapazität unkritische Verbraucher bereits abschaltet, sollten ja immer genügend Reserven zum Starten vorhanden sein. Das Erkennen des tatsächlichen Ladezustands ist bei den LiFePo4 aber leider nicht so einfach, da die Spannung nur bei ganz voll und ganz leer wirklich aussagekräftig ist. Kann dein Balancer die Kapazität schätzen, oder reagiert er erst, wenn eine Schädigung der Zellen droht?



    Multi_Fan :
    VW hat die Leitungen zur Zweitbatterie so dimensionert, dass sich über den Widerstand der Leitung und den Innenwiderstand der Batterie ein vertretbarer Ladestrom einstellt. Für die Verkabelung im Multivan wurde das hier nachgerechnet: http://www.t4-wiki.de/wiki/Bor….C3.BCr_die_Zweitbatterie
    Beim Wechsel auf LiFePo4 wird der Innenwiderstand und die Spannungslage der Batterie verändert, was natürlich bedeutet, dass die Dimensionierung der Leitung nachgerechnet werden muss. Leider wird man wohl kaum verlässliche Spannungs-Strom-Diagramme der verbauten Limas finden können, um eine genaue Berechnung durchführen zu können. Wenn man sich aber für die Maximalströme wappnet, baut man unnötig gross. Vielleicht findet man ja irgendwo Erfahrungswerte von jemandem, der die Ladeströme gemessen hat.


    Gruss Rafael

  • Wenn man die Ladekurve der LiFePo4-Zellen betrachtet, ist der Kapazitätszuwachs durch die Spannungserhöhung minimal.


    -stimmt, hast Recht, der Vorteil ist hauptsächlich die etwas schnellere Ladegeschwindigkeit.


    Kann dein Balancer die Kapazität schätzen, oder reagiert er erst, wenn eine Schädigung der Zellen droht?


    -der Balancer richtet sich hier nach der Voltzahl, d.h. er schaltet den kompletten Akku per Unterspannungsschutz von den Verbrauchern ab sobald eine der Zellen unter einen bestimmten Wert fällt, hier 2,79V, also noch bevor eine Zelle geschädigt werden kann. Der normale Arbeitsbereich liegt zwischen 2.8V- und kurzzeitig bis zu 4.0V wobei die reguläre Ladespannung 3,65V nicht übersteigen sollte.


    Die Anzeigen des Balancers pendeln sich bei Vollladung bei 3,64V - 3,65V pro Zelle ein, d. h. die Voltanzeige des Solarladeregler der dann 14,7V anzeigt ist bei mir um 0,1V ungenau.


    Die Kapazitätsangaben liefert mir der BMV600 und der kann das soweit ich das beurteilen kann schon recht zuverlässig. Der Akku soll bei mir theoretisch höchstens bis zu 80% entladen werden, so das noch 20% Restkapazität besteht. Ist aber bisher noch nie soweit gekommen.

  • Ich hab diesen Fred auch eben erst entdeckt.
    Ich fahre ja nun schon das dritte Jahr mit einem 12V/90AH Block von Winsten unbalanciert rum.


    Bisher keine Probleme und immer genug Saft.
    Allerdings hab ich mich nun entschlossen Balancer nachzurüsten.
    Diese


    Den Block kann man einfach aufknacken und braucht die Balancer nur draufschrauben.



    Wenn ich den Block offen hab kann ich ja mal messen wie weit die einzelnen Zellen auseinander sind.


    Zur Zeit sind die Preise ja echt hoch 635 Teuro für den 90iger Block.
    Ich hatte 400 nochwas bezahlt.


    Die Ladetechnik hatte ich nicht verändert beim Tausch.
    Cetek Duo lädt mit Lichtmaschine und/oder Solar und zwar beide Akkus.
    Vorrangig natürlich den Versorgerakku.

  • Das hört sich gut an, endlich mal Langzeiterfahrungen. Was heisst du hast die Ladetechnik nicht verändert? Du lädst mit der originalen Konfiguration für die 2.Batterie? Hast du die Zellen stehen oder liegend verbaut?


    VG


    Frank

  • Hallo nobbe,


    -wir hatten uns da ja schon in Stove drüber ausgetauscht.


    Ich glaube deine Batterie wird dir den Einbau der Balancer mit längerer Lebenszeit danken, bin ja mal gespannt wie weit deine schon auseinander sind.

  • Die Herstellerempfehlung habe ich auch gelesen. Wenn möglich würde ich die auch immer befolgen. Aber es gibt immer wieder Einbausituationen wo es nicht anders geht. Daher wäre es gut zu wissen ob die Zellen die 3 Jahre vielleicht auch liegend gut überstanden haben.

  • Bulli for Fun : Das stimmt, gegen Ladeschluss sorgt die höhere Spannung für eine schnellere Ladegeschwindigkeit. Wenn man den Umbau aber mit möglichst wenig Aufwand umsetzen will, würde ich diese Modifikation weglassen.
    Den Hinweis zum BMV600 habe ich in deinem Eingangspost versehentlich überlesen. Genau sowas habe ich mir vorgestellt. Wenn man damit die Verbraucher ab einer gewissen Restkapazität abschalten könnte, wäre mE eine separate Starterbatterie nicht mehr nötig. Der BMV600 dient aber wohl nur als Anzeige und bietet keine Möglichkeit zur automatischen Abschaltung.


    Multi_Fan : Das habe ich in meinem obigen Beitrag vergessen zu erwähnen. Wenn du einen elektronischen Ladewandler für Zweibatterie-Systeme (wie z.B. CTEK Dual) verwendest hast du einen definierten Ladestrom, mit dem du die Leitungen dimensionieren kannst. Je nach gewähltem Lader ist der Ladestrom beim Ladebeginn kleiner als bei einer simplen Relaisschaltung, bleibt dafür bis zum Ladeschluss konstant.


    Nobbe le fou : Interessanter als ein reiner Spannungsvergleich wäre die Zeit vom Moment, wenn der erste Balancer anschlägt, bis zum Ladeschluss (alle Balancer aktiv) bei konstantem Ladestrom. Wie erwähnt, sind die Spannungen im mittleren Ladezustand nicht wirklich aussagekräftig.
    Hast du gesehen, dass der von dir verlinkte Balancer als Teil eines BMS mit Über- und Unterspannungsschutz-Relais gedacht ist? Wenn du nur die Balancer-Funktion nutzen möchtest, geht das günstiger.


    Gruss Rafael

  • Daher wäre es gut zu wissen ob die Zellen die 3 Jahre vielleicht auch liegend gut überstanden haben


    -3 Jahre und auch mehr wird denke ich nicht das Problem sein, es gibt z.B. einige Normal-Auto zu Elektro-Auto Umbauer die einen Teil der verbauten Winston Akkus auch liegend einbauen. Würden die wahrscheinlich nicht machen wenn die Akkus dann nur noch 3 Jahre halten würden.


    Der stehend Hinweis ist halt nur dazu gedacht das dann eine längere Haltbarkeit möglich wäre. Bei liegenden Zellen sollen die dann entsprechend oberen (längs liegenden) Kapillaren eher austrocknen und damit ungenutzt bleiben was zu Leistungseinbußen und früherer Alterung führt.


  • Ne hab ich nicht gesehen. Ich hab ehrlich gesagt keine bzw. sehr wenig Ahnung von Elektrik und vieles angelesen.
    ZB im Womoforum da gibt es einen kilometerlangen Fred dazu.


    Ein Feuwehrkumpel der sich mit diesem Gedöns beschäftigt meinte die velinkten Teile wären ausreichend um ein Auseianderdriften zu vermeiden.
    Mehr brauchts nicht, da ich ja eh immer im Floatbetrieb bin.


    Ich hab den Block stehend verbaut und einfach gegen die alte Banner getauscht.
    Vorher hatte ich maximal 6 - 7 A Ladestrom jetzt mit dem LIFEPO gehen da 18 - 19 A rüber von der originalen Lichtmaschine.
    Allerdings ist das Cetek Duo auch so konzipiert den Ladestrom anzuheben. Wenn ichs richtig verstanden hab.
    Das Tiefste was mein Monitor je angezeigt hat waren 13,2V nach 3 Tagen ohne Sonne und nur wenn der Kompressor gearbeitet hat.


    Das schönste ist jedoch das der Akku innerhalb kürzester Zeit wieder voll ist wenn ich fahre.

  • Das ctek dual macht einen guten Eindruck, ist aber auch preislich vorne mit dabei.
    Ich werde es erstmal nur mit Balancer und ohne extra Laderegler probieren. Mal schauen was da für Ströme fliessen.


    VG Frank