Stromspeicherung mit Blei und LiFe(Y)PO4
Der Terri hat Platz für 2 Standartakkus im beheizten Zwischenboden. Gewicht zusammen 54 kg
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Zwei DETA DG 80 Gel Akkus versorgten das Wohnmobil mit Strom bis zum 14.01.2014. |
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Daten des Herstellers für DETA DG 80 Nennspannung: 12V Kapazität C20: 80Ah Kapazität C100: 90Ah 700 Zyklen (60-%ige Entladetiefe) 40% entnommen Abmaße (LxBxH): 353x175x190mm Gewicht: 27kg je Akku Ladegerätespannung 14,1 bis 14,4 V Solarpanelspannung 14,2 V konstant |
Den Platz haben seit dem 15.09.2020 ein 240 Ah LiFePO4 Selbstbauakku und der vor 2 1/2 Jahren gekaufte 100 Ah LiFePO4-Fertigakku eingenommen. Gesammtgewicht zusammen ca. 37 kg.
Der neuer 240 Ah LiFePO4-Akku steht neben den 2 1/2 Jahre älteren 100 Ah LiFePO4 Akku.
Rohrkabelschuhe M8, Gewindestifte M8, Sechskantmuttern mit Flansch und Sperrverzahnung, Kupferschiene als Verbinder und ein BMS von JBD mit Bluetooth.
Ein Aktivbalancer mit 1,2 A Leistung sorgt an den ersten Tagen für einen schnellen Zellenausgleich
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JBD smart BMS 4S 12V 120A mit Bluetooth |
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xiaoxiang app dashboard alle Daten im Griff |
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Spannungsbereich sind die Zellen immer ausgeglichen |
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Ab 13,4V werden die Balancer aktiv |
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Ist der Akku voll, wird das Laden unterbrochen |
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Alle Werte sind im App einstell- und kontrollierbar |
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98 score? Es bedeutet die Zellen sind in Balanceinnere und der Widerstand ist fast 100% derselbe. |
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Welche Funktionen man nutzen will, kann man hier festlegen. Bei Abweichungen kann die Kapazität zurück gesetzt werden. |
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Das Xiaoxiang app bietet eine tolle Übersicht. |
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Grüne Ladekurve, 3.00 Uhr sind 100% erreicht |
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Das Liontron-App bietet keine Möglichkeiten das BMS für den Akku zu konfigurieren!
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Den Temperaturverlauf kann man dafür sehr gut mitloggen, wichtig wenn der Akku keinen Frost verträgt. |
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Aktivbalancer mit 1,2A Leistung, Spannungsbereich 2,2 bis 4,5V.
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Aktivbalancer Ist die Spannungsdifferenz >0,1V zwischen zwei benachbarten Zellen beginnt der Zellausgleich und endet, wenn 0,03V erreicht sind. |
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Der 60 Ah LiFeYPO4 Winston-Akku wird die Gel-Akkus bis zum Ableben unterstützen. Preis: 450 € für 60 Ah, entspricht ca. 90 Ah eines Bleiakku bei 100% oder 2 Stück bei 50% Entnahme. Gewicht 8,5 Kg |
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Die Spannung der LiFeYPO4 Zellen pendelt zwischen 14,4 am Tag (mit Solar) und 13,2 V nachts. Für den Spannungsausgleich sorgen 4 Balancer. Zur Überwachung reicht z.Z. der CellLog 8S. |
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Kältetest -17°C: max. Ladespannung beträgt jetzt 14,8 V vom Solarregler. |
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Ich wollte wissen, ob die EV-Balancer mit nur 0,8 A bei 14,8 V Probleme bekommen. NEIN! Alles OK. |
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Die Spannung steigt beim Laden über 14,6 V schnell an. Balancebetriebsstrom 1 mA (~ 3-5 mA bei 3,3 V). |
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Die Zelle, die zu erst 4 V erreicht, schalten den Ladestrom aus (grüne LED ist aus). |
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In den letzten 2 Tagen hat die Solaranlage ca. 110 Ah nachgeladen. Das ist der Strom , der in den 4 autarken Nächten verbraucht und durch Lichtmaschine und Solar nicht nachgeladen wurde. Gestern lag die Spannung um 16.00 Uhr bei 14,2 V und sank nach 90 min auf 13,7 V. 5 Ah war der Tagesertrag, ob ihn die Balancer verbraucht haben, konnte ich nicht kontrollieren. Heute hatten die Akkus 14,4 V, voll und kaum noch Stromaufnahme. Mit einbrechender Dunkelheit fällt die Spannung unter 13,8 V und dann auf die Leerlaufspannung von 13,2 V. Link aus Wiki „Die längste Lebensdauer erreicht man für Zellen, die mit niedrigen Stromspitzen und in einem schmalen Bereich des SOC (State of Charge ist ein Kennwert für den Ladezustand von Akkus. Der SOC-Wert kennzeichnet die noch verfügbare Kapazität eines Akkus im Verhältnis zum Nominalwert.) genutzt werden. Darüber hinaus beeinträchtigen hohe Ladeströme die Lebensdauer sehr stark. Im Gegensatz dazu hat eine mäßige Temperaturerhöhung nicht zu einer kürzeren Lebensdauer geführt.“. |
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Die Balancer gleichen die Spannung der einzelnen Zellen an.
Da die Gesammtspannung nie größer als 14,7 V ist (das sind kalte Tage im Winter, ohne dass das Womo beheizt wird), kann ein Überladen einer einzelnen Zelle praktisch nicht erfolgen. Dazu bräuchte man eine Zellspannungsdifferenz von mehreren zehntel Volt. Dennoch habe ich ein Trennrelais zur Sicherheit mit verschalten. |
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4 x 60 Ah LiFeYPO4 Zellen 4 x Balancer CM60 1 x CellLog 8S USB Kabel für Logdaten vom CellLog 8S 1 x mini Vorschaltrelais 1x Relais 160A 1 x Masseschalter 1 x Sicherung 150 A und Kabel und Ösen Der Junsi CellLog 8S trennte per Relais bei > 14,7 V bzw. < 12,0 V Packspannung oder dV 200mV oder > 4,0 V bzw < 3,0 V einer Zelle die LiFeYPO4 Akkus von den Gel-Akkus oder man trennte manuell über den Masseschalter. |
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Den Batteriewächter Victron Battery Protect BP200 konnte ich günstig ersteigern. Dieser ersetzt den Junsi und das Trennrelais. Die Abschaltung bei Über- oder Unterspannung erfolgt jetzt bei 13,8 V bzw. 11,5 V. |
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Die Idealespannung (grün ca. 13,23 V) passt genau zur den Verbrauchern im Wohnmobil. Zwischen 3,65 V und 4.00 V nehmen die Zellen nur noch ca. 3% mehr Energie auf, aber die Lebenserwartung fällt rapide. |
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Die Passivbalancer mit nur 0,8 A Shunt reichen völlig aus, so lange die Differen der Zellspannung klein genug (< 100mV) ist und keine Ladetechnik bis 16 V verwendet wird. |
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Die Zyklenanzahl der LiFeYPO4-Akkus muß erst noch bewiesen werden. Quelle www.balqon.com |
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Das Yttrium im Akku soll geringere Leitfähigkeit und verbessern zyklische Leistung sorgen. |
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Die "wartungsfreien" Gel-Akkus waren nach 15 Monaten ausgetrocknet, nur durch Nachfüllen von destillierten Wasser liefen sie noch 2 Jahre. |
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So sieht ein Exide Equipment Gel-Akku ES900 80Ah nach 4 Wochen Nutzung aus. Man sieht die Trockenrisse im Elektrolyt. Zum Glück haben wir rechtzeitig destilliertes Wasser nachgefüllt. Es waren ca. 400 ml die fehlten. |
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Der 20 Ah LiFePO4 Akku und ein Balance Ladegerät/Entlader vor dem Einbau. |
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Auf der Rückseite des 20 Ah Li-Akkus ist eine BMS/PCB/PCM Lifepo4 4S 15A Platine, für ca. 15€, mit verbaut. |
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Der 20 Ah LiFePO4 A123-Akku ist mit einem BMS/PCB/PCM Lifepo4 4S 15A ausgestattet. |
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Ich balanciere den 20 Ah LiFePO4 Akku zusätzlich mit diesem Teil. Für kleine Ströme völlig ausreichend. |
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CBE Ladegerät CB-516 schaltet nach 8 Stunden runter auf 13,8 V, obwohl die Akkus mindesten 12 Stunden lang bei 14,1 V geladen werden müssen. |
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Das Aufladesystem arbeitet in 4 Zyklen: 1. Aufladen der Batterie mit Strommaximum bis zum Erreichen der Ladeschlussspannung. Die wird nur erreicht, wenn die Batterie richtig funktioniert. 2. Wenn die Ladeschlussspannung erreicht ist, lädt das Batterieladegerät 90 Minuten lang weiter 14,1 V (Nass-Batterie) oder 8 Stunden 14,3 V (Gel-Batterie), bei konstanter Spannung. 3. Erhaltungsladespannung von 13,8V (Gel-Batterie) oder 13,5V (Nass-Batterie), bei konstanter Spannung. 4. Nach 10 Stunden geht das Batterieladegerät in die Erhaltungsladespannung über und beginnt erst wieder aufzuladen, wenn die Spannung der Batterie unter 13V sinkt. |
So sollte es sein:
Die richtige Ladetechnik
Kennlinie IU oder IUoU1, d.h. „I“-Phase mit mindestens 1/10 der Batteriekapazität als Ladestrom (z.B. 8 A bei DG 80).
Nach Erreichen der Ladespannung von 14,1–14,4 V erfolgt die Umschaltung auf die „U“-Phase (Hauptladephase) von 14,1–14,4 V. Die gesamte Ladezeit muss mindestens 12 Stunden betragen, auch wenn die Batterie nur wenig entladen worden ist. Danach kann das Ladegerät abgeschaltet werden (=IU-Kennlinie) oder auf Erhaltungsladen umschalten (IUoU1).
Das bedeutet, der Akku muß bei täglichem Gebrauch, 12 Stunden mit 14,1 bis 14,4 V geladen werden!
Stromverbräuche pro Stunde:
Abzugshaube 0,4 A
Autoradio ca. 1,3 A
Badbeleuchtung 0,4 A
Deckenlüfter im Bad 2,0 A
Dieselheizung ca. 10,0 A, beim Start bis 20 A
Zusatzwärmetauscher, Lüfter 2,0 A
EBL 0,1 bis 0,4 Ah stand-by
Gasheizung ca. 1,0 A
Küchen LEDs 0,3 A
Kühlschrank 15,0 A
Kühlschrankinbetriebnahme (innen 7°C bzw. -11°C) mit Solarstrom, Verbrauch ca. 2500 Wh im Sommer bei 32°C
LED/SMD Spot je Birne ca. 0,2 A
Staubsauger 46 A für ca. 10min
Toaster 65 A für x min
Truma Wärmetauscher 15 A für bis zu 6 Stunden
Wechselrichter 1000 W stand by ca. 1,5 A
Wechselrichter 150 W stand by ca. 0,2 A
Wasserpumpe 2,6 A
Sog 0,1 A
Der Tagesverbrauch liegt zwischen 35 Sommer bis 60 Ah im Winter und 60 - 370 Ah im Sommer mit Trumawärmetauscher und Kühlschrank auf 12 V.
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Spannung |
Gel-Akku |
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LiFe(Y)PO4 |
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14,4 V |
Ausgleich |
100% |
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13,7 V |
Erhaltung |
80% |
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13,3 V |
100% |
60% |
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13,2 V |
100% |
40% |
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> 12,8 V |
100% |
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12,55 V |
75% |
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12,30 V |
50% |
20% |
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12,20 V |
25% |
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< 12,0 V |
0% |
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Das "Leben" unser Gelakkus und der LiFe(Y)PO4-Akkus
- Start Ende April 2010
- Herstellerdatum und Lagerung der Akkus unbekannt
- Erste Anzeichen von Schwäche im Winter 2011
- Grund zu wenig Wasser
- Ursache falsche Ladetechnik und Solaranlage ohne Temperatursensor
- Destilliertes Wasser nachgefüllt, neue Solarladetechnik mit Temperatursensor eingebaut
- Von da an regelmäßig Wasser kontrolliert und nachgefüllt
- 2x tiefenentladen, Sommer 2012 und 2013 bis auf 9,7 V?
- Entladen im Normalbetrieb bis 12,2 - 12,4 V
- Bis heute 5/2014 haben die Akkus über 500 Zyklen, bei Entladetiefen von 40 bis 80% erreicht
Hybrid-Batteriesystem Blei und LiFe(Y)PO4 parallel
- 15.01.2014 Akkukapazität um 60 Ah mit LiFeYPO4 Akkus erweitert
- Lebenserwartung der parallel geschalteten Gelakkus sollte sich dadurch um ein Vielfaches erhöhen.
- Da die Sulfatierung hauptsächlich durch unvollständige Ladung entsteht oder lange Pausen vor der vollständigen Ladung.
- Systemspannung liegt jetzt bei ca. 13,1 bis 13,3 V
- Bei LiFeYPO4 bleibt die Spannung lange bei ca 13,2 V, das sind ca 20% - 80% der Gesammtkapazität im gleichen Spannungsniveau
- Fällt die Spannung unter 13,0 V wird die Kapazität der Gelakkus mit verbraucht und die LiFeYPO4 verbrauchen ihre letzten 10%
- bei 12,0 V schaltet die LiFeYPO4 ab und der Gel-Akku gibt sein Letztes.
- 11.01.2015 ein "mobiler" 20 Ah LiFePO4 Akku wurde eingebaut. Dieser kann bei Bedarf auch für ander Zwecke verwendet werden, z.B. für Zelttouren.
- 21.01.2015 die alten Gelakkus (ca. 650 Zyklen) wurden durch einen neuen Gelakku Exide Equipment Gel ES900 80Ah ersetzt. Er dient weiterhin als LVP für die LiFe(Y)PO4-Akkus.
- 01.08.2016 seit heute schützt der Victron Energy BP-200i die Li-Akkus vor Über- oder Unterspannung.
- 06.04.2017 ein weiter echter mobiler LiFePO4 mit 22 Ah ist dazu gekommen. Diesen können wir wirklich für den Zelturlaub nutzen und sonst außerhalb des Womos.
- 15.02.2018 Heute ist der 100 Ah LiFePO4 Akku aus China gekommen. Dieser hat die gleich Nutzleistung wie zwei ES900 80Ah und wiegt nur 13 kG gegenüber 54kg der ES900. Ein passendes Ladegerät mit 10 A und 14,6 V wurde auch geliefert.
- 25.08.2018 Der Gelakku Exide Equipment Gel ES900 80Ah hat seine Dienst quitiert (ca. 600 Zyklen). Eine Zelle hat Zellschluß. Er wird durch einen Panther tracline 12V 65Ah (C100) DC Pro Solar ersetzt. Er wiegt 9 kg weniger.
- Hauptladung von LiFe(Y)PO4 liegt bei ca. 13,45 V, danach steigt die Spannung schnell an
442 Ah LiFe(Y)PO4
- Seit dem 15.09.2020 liefern nur noch die 5 LiFe(Y)PO4-Akkus Strom im Womo
- Der neue LiFePO4 mit 240Ah hat heute am 22.10.2020 sein 120A JBD-BMS mit Bluetooth bekommen.
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Einen Beim Laden von LiFePO4 bleibt die Spannung lange fast konstant, eh sie weiter ansteigt. |
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Fast volle LiFePO4 erreichen schnell ihre 100%. |
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Einen Spannungsabfall zum Starterakkus ist nicht zu erkennen. Warum auch? LiFePO4 haben eine höhere Spannung als der Starterakku. |
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Den Spannungsabfall erkennt man nur beim vorglühen. Danach liefert die Lichtmaschine sofort eine höhere Spannunggegen über den Aufbauakkus! |
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Der Spannungsabfall bei einer Stromabnahme von ca. 1100 W läst die Spannung nur bis in die Nähe eines vollen Bleiakkus von 12,8 V abfallen. |
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Spannungskontrolle am 100 Ah LiFePO4-Akku . Ich logge Daten mit dem JMP-Batterie-Monitor. Kleine Auffälligkeiten im mV-Bereich kann ich so erkennen. |
- Ladewirkungsgrad, diesen Punkt hatte ich nur vermutet und auch nachgelesen. LiFe(Y)PO4-Akkus sind da ca. 20% besser als Bleiakkus, gerade beim Laden im oberen Spannungsbereich.
- Das ist auch der Grund, dass bei Batteriemonitor ein Peukertwert für Bleiakkus von 1,1 bis 1,3 eingestellt werden muß. Das sind 10 bis 30 % Ladeverlust!
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Ein mobiler 22 Ah LiFePO4 Akku. |
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Er verfügt über ein eigenes BMS. |
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LiFePO4 100 Ah Akku und baugleich mit dem Standartakku von Eura, siehe oben. Ladestrom 100 A Entladestrom 250 A Winterbetrieb des LiFePO4 100 Ah Akku Ladetemperatur 0 °C bis 45 °C Entladetemperatur -10 °C bis 55°C Sind die Bedingungen nicht erfüllt, schaltet der Akku über das eigene BMS ab! |
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LiFePO4 100 Ah Akku unterbricht das Laden bei >14,34 V. Bei 14,0 V wird wieder weiter geladen. |
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Das CBE Ladegerät CB-516 läd mit max. 14,2 V die Akkus voll. Zu wenig für LiFePO4-Akkus um die Spannung der Zellen auszubalancieren. |
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Das 20 A China-Ladegerät läd die Akkus bis zu einer Spannung von 14,7 V. So kann ich gezielt die LiFePO4-Zellen balancieren oder auf Drift überprüfen. |
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Die Ladespannung im Aufbau erreicht in der kühlen Jahreszeit von der Lichtmaschine 13,74 V und mehr. Genug die Akkus fast voll zuladen. |
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Den Zustand der Starterbatterie überwache ich mit dem IBScontrol von Hella. Wir wollen im Winter nicht plötzlich ohne Strom da stehen. |