Nachrüstung LiFePO4 als weitere Bordbatterie - Idee zur Diskussion

[OPAWIT]

Hallo zusammen.

Ich weiß, dass dieses Thema schon das ein oder andere Mal behandelt wurde, habe mich aber trotzdem dazu entschlossen einen neuen Thread zu eröffnen.
Ich möchte hier meine Gedanken dazu aufschreiben und euch darum bitten, mir zu sagen, ob  und welche Gedankenfehler ich da mache.
 

Status: (Fast) alles in Auslieferungszustand incl. 174Wp Solaranlage. Einzige Änderung: Hauptschalter aus Technikschrank in unteren Kleiderschrank verlegt und Zusatzsicherungskasten für weitere Geräte im Technikschrank verbaut.

Ziel: Vergrößerung der Batteriekapazität zwecks Erhöhung der Autarkie

 

Idee / Plan:
- Einbau einer 200Ah LiFePO4 im hinteren Schrank neben dem Technikschrank
- Erhalt der AGM-Bordbatterie
- Versorgung der LiFePO4 über die vorhandene 16mm²-Zuleitung von der AGM-Bordbatterie über einen Ladebooster (z.B. Votronic VCC 1212-30), Schaltung des Bossters über das D+-Signal vom Trennrelais.
- Haupt-Ausgang Solarladeregler auf LiFePO4 umschalten.
- Versorgung des Technikschranks (Hauptschalters) über die LiFePO4

Fragen:
- Das D+-Signal am Trennrelais liegt auch an, wenn das Fzg. am Landstrom hängt, weil es vom KFG kommt?
- Der Ladebooster regelt auch zu hohe Spannungen runter? Deswegen kann das vorhandene Ladegerät verbleiben und muss nicht ersetzt werden?
  Durchgeschaltet wird die Ladung ja, wenn das Fzg. am Landstrom hängt, weil das Ladegerät auch D+ "erzeugt"? (s.o.)

- Macht es Sinn die AGM-Bordbatterie an den Starterbatterie-Ausgang des Solaladereglers zu hängen, um zumindest diese Stützladung der AGM über Solar zu haben?
  Dieser wird ja z.Zt. nicht benutzt und der Umbau ist ja kein Ding.
  Oder macht es eher Sinn, die Solarladung von LiFePO4 und AGM umschaltbar zu machen?
  Und kann man das evtl. automatisieren? (Wenn LiFePO4 voll, Umschaltung auf AGM. Wenn LiFePO4 Schwelle X unterschreitet, erfolgt Rückschaltung auf FiFePO4)

 

Ich freue mich auf eure Gedanken und Anregungen.

[Gast]

Wenn Du die Versorgung hinten über die LiFePo machst, brauchst Du dir über die Ladung der AGM vorne keine Gedanken mehr zu machen, die ist kaum mehr gefordert. Somit reicht es. Solar auf die LiFePo zu schalten. Ich habe den Umschalter für den Fall, dass ich schnell den Original VW Zustand wieder herstellen möchte.

 

EIn D+ Signal haben wir (drei unterschiedlich forschende Umbauer) nicht gefunden. Ich habe mir einen D+ Simulator von Votronic verbaut und zwar jenen, der auf einen Spannungsrange reagiert. Ein anderer Umbau wollte auf jenen D+ Simulator setzen, der auf Vibrationen reagiert, hat nicht sauber funktioniert. Da der D+ Simulator bei mir hinten eingebaut ist und auf die Spannung an der 16mm2 Leitung reagiert, ist es egal, dass wir Euro 6 Fahrzeuge haben.

 

Ansonsten siehe meinen Bericht und die Blockzeichnung zum LPS 1512 Einbau.

[snuggles]

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Hallo @OPAWIT,

 

1) D+

Es existiert kein D+ Signal im GC. Der von Dir eingeplante Ladebooster Votronic VCC 1212-30 kann auch spannungsgesteuert arbeiten, passt daher. Es ist aber noch der Landstromfall zu berücksichtigen, siehe 2)

 

2) Ladebooster und vorhandenes Ladegerät

Der Ladebooster regelt hohe Eingangsspannungen passend herunter, ja. 

Das Problem ist ein anderes: Das von VW verbaute Ladegerät liefert maximal 15A. Der Booster zieht zur Ladung der LifePo4 aber 30A +Verlustleistung (10%?), also rund 33A aus dem AGM-Stromkreis. Das bedeutet, die AGM würde bei Ladung der LifePo4-Batterie zunächst entladen, und dann wieder geladen, wenn die Ladung der LifePo4-Batterie abgeschlossen ist. 

Ich sehe zwei Lösungen

a) Verwendung eines kleineres Ladeboosters (dann dauert die Ladung aber sehr lange).

b) Verbau eines zusätzlichen Ladegeräts für die LifePo4-Batterie *und* Verbau eines Relais, dass auf Landstrom reagiert und den Ladebooster (hat dafür einen Schalteingang) abschaltet, um das skizzierte Verhalten zu verhindern.

@Tom50354 hat das mit dem Relais umgesetzt, such einfach mal den entsprechenden Beitrag.

 

3) AGM-Batterie an Starterbatterie-Ausgang des Solarreglers

Könnte man so machen, dann ergibt sich aber u. U. wieder das Problem der unerwünschten Aktivierung des Boosters.

Automatisierung ist schwierig, da der Ladebooster auf die jeweils passende Ladekennlinie für die Ladung einer AGM bzw. LifePo4-Batterie eingestellt werden muss.

 

Wie @Ernesto schon schrieb, die AGM hält eine Weile, außer Du lässt jeden Abend sehr lange die indirekte Beleuchtung im GC brennen, die verbraucht 4Ah und hängt über das KFG weiterhin an der AGM.

 

Viele Grüße

snuggles

 

[OPAWIT]

@snuggles
Das Trennrelais wird ja vom KFG sowohl bei laufendem Motor / stromerzeugender LiMa (das "echte D+-Signal) als auch bei anliegendem Landstrom vom KFG geschaltet.
Wenn ich dieses vom KFG geschaltete Signal an D+ vom Booster verwende, sollte das doch funktionieren.
Um den Booster bei Landstrom abgeschaltet zu lassen, müsste ich doch nur die dort ankommende Leitung mit einem 230V-Relais am Öffner-Kontakt auftrennen.
Damit wäre doch das Problem mit der Ladung über das werkseitig verbaute Ladegerät gelöst. Oder sehe ich das falsch?

Alternativ habe ich da noch ein anderes Gerät gefunden, das Votronic VBCS 60/40/430 Triple-CI
Das ist in sofern sinnvoll, da ich ja sowieso noch ein anderes Ladegerät benötige.
Außerdem hat es einen größeren integrierten MPP-Solarregler, was ganz interessant ist, wenn man noch eine Solartasche parallel betreiben möchte.
Und das Teilchen hat am Ausgang "TR-OK" die Möglichkeit dort ein Schaltsignal (12V) abzugreifen, wenn Landstrom anliegt. Darüber könnte man dann den D+-Zweig via Relais öffnen.

Alternativ zum D+-Signal käme evtl. auch noch die Steuerung über Kl.15 in Betracht

Bearbeitet 26. August 2021 von OPAWIT
Ergänzung:

[snuggles]

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Ja, so würde das funktionieren. Ich verstehe aber noch nicht, warum du dann den Aufwand betreiben möchtest, das Trennrelais-Signal (ist kein D+) nach hinten zu ziehen. Bei laufendem Motor und erfolgender Ladung erhöht sich die Ladespannung auf >13,5 Volt, bei gedrückter Booster-Taste auf >14 Volt. Die Spannungsschwelle reicht doch aus, um den Booster schalten zu lassen. Daher kann man sich m. E. den Aufwand mit dem Abgreifen des Trennrelais-Signals sparen.

Das Relais zur Blockierung des Boosters bei Anliegen von Landstrom benötigst du in jedem Fall.

Ja, die Triple-Geräte sind halt nicht so günstig. Selbst das kleinere (Battery Charger VBCS 30/20/250 Triple-CI) liegt um die 600,- Euro. 

Die Kombination aus Booster (ca. 160,-) und Ladegerät (z. B. BlueSmart IP22, ca. 135,- Euro) liegt ein paar Hausnummern drunter. 

 

Nochmal zur Steuermöglichkeit des Boosters / Notwendigkeit von D+:

Votronic schreibt (

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) auf Seite 8, das sich der Booster in der Betriebsart "Spannungssteuerung" ab 13,3 Volt einschaltet. Nach meinen Erfahrungen liegt die Spannung im GC immer über dem Wert, wenn die AGM geladen wird. Dies kann über den Booster-Knopf erzwungen werden. Es ist m. E. eh sinnvoll, diesen Knopf bei Verbau einer LifePo4-Batterie, wie von dir beabsichtigt, zu benutzen, da ansonsten der Booster zunächst die 33A aus beiden AGMs entnehmen würde und erst, wenn die Ladung der AGMs auf unter 80% gefallen ist, die Ladesteuerung des GC die Ladung der AGMs wieder aktivieren würde. Dieser Ping-Pong Effekt auf die Ladung der AGM-Batterien geht zu Lasten der Lebensdauer. Ich halte es für besser, wenn der Booster nur dann schaltet, wenn auch die Lima des GC sich im Lademodus befindet, sprich eine Spannung >13,3 Volt liefert.

 

Die Aussage von Votronic, dass sich diese Betriebsart nicht für Euro6-Fahrzeuge eignet, passt aufgrund des vorhandenen Booster-Tasters nicht beim GC.

 

Klemme 15 würde ich nicht nehmen, hier besteht das Risiko, im Stand die AGM-Batterie zu leeren.

[ufo61]

Hallo @OPAWIT

 

ggf. interessant für deine Überlegungen. Ich habe jüngst meine ersten Lösungen für den Wechselrichter (Insellösung, Anforderung "Betrieb Nespresso Maschine")  und die Erweiterung der Batteriekapazität (selbstgebaute LiFePo4 als Verbraucher geschaltet, mit kleinem Booster gespeist) konsolidiert. Dabei habe ich einen 100 AH LiFePo4 Eigenbau, den Victron EasyPlus Compact (1600 VA Wechselrichter mit NVS, Sicherungen und Ladegerät) und den Victron  Orion-Tr Smart 30 A verbaut (alles im Technikschrank) und dabei die Lösungen und Erfahrungen von snuggels, Tom, Ernesto, calicalli, Flatlander et al genutzt, um insbesondere ...

 

# Wechselrichter über Winsta Stecker einfach in den 230 V Steckdosen-Strang einzuhängen (snuggels hat in seinem Post zum Einbau Wechselrichter den Link zu den vorkonfektionierten Kabeln geteilt) 

 

# Booster bei Landstrom abzuschalten mit Relais an Booster 12V Fernsteuerungseingang (das Zamel Relais PEP 01/230 hatte snuggels rausgesucht und hier gepostet)

 

# Booster spannungsgesteuert ohne D+ zu betreiben. Funktioniert bei mir auch mit den Standardeinstellungen für den Victron Booster, wenn man die Booster Taste drückt. Nimmt man die Schaltspannungen etwas runter, springt der Booster auch ohne gedrückte Booster Taste an

 

# den Hauptschalter auf 1-2-Off Schalter von Philippi umzurüsten (Tipp kam von calicalli) und weiter nach vorne zu verlegen, damit man leichter drankommt    

 

# den Solarregler habe ich noch an der AGM angeklemmt (habe aber auch Klemmen an der LiFePo4 installiert). Bei ausreichend Sonne wird die AGM schnell voll geladen (da ja keine große Last mehr drauf liegt) und die Spannung am Booster geht über die Booster Einschaltspannung. Dann macht der Booster auf (vorausgesetzt es liegt kein Landstrom an) und pumpt einen kräftigen 30A Schluck aus der AGM in die LiFePo4. Bei der Last geht die Spannung an der AGM sehr schnell in die Knie (der Solarregler kann die Spannung nicht halten). Der Booster schaltet wieder ab, die AGM wird vom Solarpanel wieder geladen und das Spiel beginnt von vorne. Im Endeffekt werden AGM und LiFePo4 geladen. Ist sicherlich nicht die effizienteste Lösung, aber es funktioniert.  

 

Da es schon recht warm wird im kleinen Technikschrank wenn Booster, LiFePo4 Batterie und Wechselrichter arbeiten, habe ich die Tür durch eine mit Lüftungslöchern ersetzt. Bin beim Anblick immer irgendwie erschrocken: erinnert mich an Hannibal Lecter ... 

 

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Bearbeitet 26. August 2021 von ufo61

[snuggles]

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😉 Ich hoffe die Komponenten sind so leise, das die Lämmer noch schlafen können...

Die Tür erinnert ja wirklich an den Film 🙂Vielleicht solltest Du eine Tür aus Plexiglas in Erwägung ziehen, wäre noch authentischer.

 

Im Ernst: Bombastische Lösung, Danke für das Update und Teilen der Erfahrungswerte aus der Praxis.

[Gast]

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Ich würde beliebt machen, dass wir für diese Taste im GC den Begriff Ladetaste verwenden, denn Booster ist so verwirrend. 

[snuggles]

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Ja, stimmt.

[OPAWIT]

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Wenn ich ohne D+ arbeite, kann ich ja auch kein Signal blockieren bzw. muss ich den kompletten 16mm²-Strang trennen.
Das benötigt dann ja auch wieder zusätzliche Relaistechnik, z.B. ein Installationsschütz mit Öffner auf Hutschiene

[Gast]

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Doch, denn der Booster reagiert ja auf den Spannungsanstieg auf der 16mm2 Leitung. Daher musst Du den Booster bei Landstromanschluss ausser Betrieb nehmen.

Bearbeitet 26. August 2021 von Ernesto

[OPAWIT]

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Das ist schon klar. Daher will ich ja die 16mm² per Schütz trennen.
Der VCC 1212-30 hat IMHO keine Möglichkeit der Abschaltung.
Beim Victron, den Tom verwendet hat, mag das anders sein.

[ufo61]

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Das ist in der Tat ein Grund gewesen, warum ich meinen Votronic VCC 1212 20c durch den Victron ersetzt habe (neben der im Victron bereits eingebauten Bluetooth Steuerung und den Einstellmöglichkeit für die Schaltspannungen etc.). Nach meiner Beobachtung scheint das Votronic Gerät effizienter zu sein, der Booster wird weit weniger warm (es ist auch ein kleiner Lüfter eingebaut, der aber meist gar nicht anspringt). Der Victron 30A Booster heizt ordentlich (hat nur Kühlrippen) und am Ende kommen trotz 30 A Nennleitung und ganz kurzer recht dicker Kabel zur Batterie bei mir nur max. ca. 25 - 27 A in der Batterie an. Der 20 A Votronic hat auch ca. 20 A Ladestrom erzeugt und blieb immer recht kühl. Aber wenn die Lichtmaschine arbeitet ist ja genug Leistung vorhanden und da sind diese Verlustleistungen verschmerzbar ... (vermutlich noch nicht einmal im Spritverbrauch nachweisbar)

 

Viele Grüße

ufo61

      

[snuggles]

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Stimmt, sorry, hatte ich falsch im Kopf. Der Votronic hat keinen Schalteingang, da müsste man ein Lastrelais mit 30A Schaltleistung verbauen, oder doch einen vorgeschalteten spannungsgesteuerten D+ Simulator in Verbindung mit einem Relais verwenden. 

Alternativ: Wie ufo61 schrieb, statt den Votronic z. B. den Victron (Orion-Tr Smart 12/12-30A) verwenden, der hat einen Abschalteingang.

[gosswald]

Hallo,

@OPAWIT, sehr schön, dass du einen eigenen Faden aufgemacht hast. Genau deine Konfiguration interessiert mich auch.

LG

Günter