Nachrüstung LiFePO4 als weitere Bordbatterie - Idee zur Diskussion

[Marc_K]

Hier noch das Bild vom Kabelsalat:

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[ufo61]

Hallo,

 

zu meiner in #6 vorgestellten Lösung kann ich noch folgende Erfahrung / Optimierung der Konfiguration teilen; vermutlich erstmal nur relevant bei Nutzung des Victron Orion Tr Smart 12/12 30 A Ladeboosters (spannungsgesteuert) für eine LiFePo4 Zweitbatterie. 

 

Zusammengefasst: Eine LiFePo4 Zweitbatterie lässt sich mit dem o.g. Victron Booster bei entsprechender Konfiguration (s.u.) ohne zusätzliches zweites Ladegerät für die LiFePo4 Batterie und ohne weiteren Umschalter / Relais / zweiten Solarregler in den Verbraucherstrang integrieren. Die Konfiguration ist dann recht einfach, kompakt und leicht, 100 AH LiFePo4 Kapazität lassen sich dann z.B. mit ca. 10 - 15 KG Gewicht im Technikschrank verbauen.    

 

Also, wie in #6 beschrieben hatte ich den Solarregler weiterhin an der AGM angeklemmt belassen, um über Solar die AGM und LiFePo4 (über den Orion Ladebooster) parallel laden zu können. Lösungen zur Steuerung der Solarladung von AGM und LiFePo4 Zweitbatterie über einen Solarregler mit manuellen Umschaltern oder Relais oder zwei Solarreglern mit Umschaltung o.ä. sind in verschiedenen Beiträgen hier im Forum beschrieben worden.  

 

Meine Hoffnung war, dass sich die Spannungssteuerung des Boosters so einstellen lässt, dass sich die Kombination "LiFePo4 + Booster" beim Laden im Idealfall ähnlich verhält wie die AGM und sich dann AGM und LiFePo4 + Booster parallel mit einem Solarregler (und am besten auch mit dem verbauten original 15 A Landstromladegerät) laden lassen - also die Kombi "LifePo4 + Booster" verhält sich beim Laden ähnlich wie die zweite AGM in der snuggles  Standardlösung zur Verdoppelung der Batteriekapazität mit einer zweiten AGM.  Beim Gewicht, Lebensdauer und der nutzbaren Kapazität hat die LiFePo4 dann die bekannten Vorteile ... 

 

In der Praxis stellte sich allerdings zunächst heraus, dass es beim Betrieb des Boosters mit den Standardeinstellungen zu heftigen "Pendelbewegungen" der Ladeströme und -Spannungen kommt (siehe #6 und weitere Erläuterungen in anderen Beiträgen), d.h. der Solarregler lädt die AGM bis zur Einschaltspannung des Boosters, der schaltet sich ein und zieht die vollen 30 A, da der Solarregler und/oder das verbaute 15 A Landstromladegerät die 30 A nicht liefern, beteiligt sich die AGM an der Ladung der LiFePo4 über den Booster, die AGM Spannung = Eingangsspannung Booster (+ Spannungsabfall bis zum Technikschrank) bricht ein, der Booster schaltet ab ... der Solarregler lädt wieder die AGM und das ganze Spiel beginnt von vorne ... die AGM ist dann zwar immer voll, aber die LiFePo4 wurde nach meiner Beobachtung über einige Wochen vom Solarregler nur äußert langsam geladen.

 

Habe dann versucht, die diversen Parameter der Spannungssteuerung des Boosters mehr oder weniger systematisch so durchzuprobieren, dass sich das "Pendeln" reduziert oder ganz abstellt.

Der Orion Booster hat unter "Einstellungen" wohl zwei Funktionen, um die Spannungssteuerung zu konfigurieren; "Erkennung des Motorabschaltens" und "Sperrung der Eingangsspannung" 

 

Ergebnis meines weder wissenschaftlich dokumentierten noch "Anspruch auf Vollständigkeit" oder "ultimativer Wahrheit" erhebenden "trail and error" Probierens war, dass über den Parameter "Sperrung der Eingangsspannung" das Verhalten der Einschaltsteuerung zwischen - ich würde mal sagen - strom- und spannungsgesteuert umschalten lässt.  

 

Fall A)  Ist der Parameter aktiviert, zieht der Booster die 30 A (komme was wolle) bis die Abschaltspannung am Eingang erreicht wird ... was in unserer GC Konfiguration mit Solar oder 15 A Landstromversorgung die AGM bemüht, die dann auch in die Knie geht oder halt leergesaugt wird (je nachdem, was da als Abschaltspannung eingestellt wird)

 

Fall B) Ist der Parameter deaktiviert, dann steuert der Booster seinen Ausgangs-Ladestrom so (herunter), dass die Eingangsspannung möglichst lange über der Abschaltspannung (eingestellt in "Erkennung der Motorabschaltung") bleibt. Das ist dann genau das, was man für diese o.g. Konfiguration gut nutzen kann. Eine Abschaltspannung von z.B. 12.65 V entspricht etwa einem Wert von ca. 80% AGM Ladung (laut Anzeige in der CU).  Egal ob dann der 15 A Standard-Landstrom und/oder Solar anliegen, der Booster "zieht" nur soviel Strom, dass die Booster Eingangsspannung (= AGM Spannung - Spannungsabfall über Leitung bis zum Technikschrank) nicht unter die Abschaltspannung fällt. 

 

Also: die AGM bleibt immer zu mindestens 80% geladen, alles was an Ladeleistungen von welcher Quelle auch immer über die hier 12.65 V / 80% der AGM verfügbar ist, wird vom Booster in die LiFePo4 geladen ... 

 

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PS: Ich hatte irgendwann bei dem ganzen Rumexperimentieren keine Lust mehr, die ganze Zeit im Fahrzeug zu verbringen, um über Bluetooth die Daten des Batterie-BMS und des Boosters zu tracken und zu optimieren. Habe dann ein zweites Smartphone ins Fahrzeug gelegt und das dann via Airdroid Fernsteuerung aus der Wohnung via Smartphone und PC bedient. Gibt ja diverse Tools, die das können. Wäre doch schön, wenn es eine Bluetooth Steuerung der CU gäbe ....

 

Viele Grüße

ufo61

 

           

 

 

 

    

[Gast]

Du könntest auch mit der Lifepo die hinteren Verbraucher versorgen und mit der AGM weiterhin die vorderen. Den Solarregler an die LiFePo hängen, denn die AGM wird kaum mehr belastet. Das Problem Landstromanschluss bleibt. Das zu lösen würde ein weiteres 230 V Ladegerät und ein 230 V Relais bedingen.

[ufo61]

Hallo Ernesto,

ja klar, die LiFePo4 versorgt hier nur die hinteren Verbraucher (das ist ja die Konfiguration, die in diesem Thread thematisiert wird). In der von mir beschriebenen und getesteten Konfiguration wird kein zweites 230 V Ladegerät für die LiFePo4 benötigt, da die Ladung der LiFePo4 immer über den Booster erfolgt - egal ob Ladung über Standard Solar oder Standard 230 V 15 A Ladegerät (immer an der AGM anliegend). Ich habe in meinem #6 beschriebenen Setup das Victron Easyplus verbaut, also eine Kombination aus Wechselrichter und zweitem Ladegerät, das ich für die hier beschriebenen Messungen ausgeschaltet habe. Also die Ladung der LiFePo4 im hier beschriebenen Setup erfolgt immer über den Victron Booster - egal ob über Standard Solar, 15 A Landstrom Ladegerät oder Lichtmaschine. 

VG

ufo61

      

[snuggles]

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Hallo @ufo61,

sehr interessant!

 

Ich habe mir gerade aus Neugier die Bedienungsanleitung des Orion Boosters durchgelesen, da wird das auch rudimentär beschrieben. Leider schweigt sich der Hersteller aus, in welchem Regelungsbereich die Ladeleistung reduziert wird.

 

Victron schreibt:

„Falls VIN ≤ Vshutdown ist, wird der Ladestrom reduziert, um zu verhindern, dass VIN unter Vshutdown fällt.“
 

„Falls VIN < Vshutdown für länger als 1 Min. (tshutdown) wird „Motor aus“ erkannt und der Ladevorgang wird deaktiviert. Falls VIN > Vshutdown ist, bevor tshutdown abläuft, bleibt das Laden aktiviert.“

 

Das deutet auf das von Dir beobachtete Verhalten hin:

Durch das Einschalten des Boosters und Ladung mit 30A bricht die Spannung zusammen und fällt unter die von dir eingestellten 12,65 Volt. Der Booster reduziert nun den Ladestrom und testet eine Minute lang, ob die Spannung so wieder über die 12,65 Volt steigt. Dann scheint er den gefundenen Kompromiss weiter zu verwenden.

Falls die Spannung für länger als 60 Sekunden trotz Ladestromreduktion unter den 12,65 Volt bleibt, wird die Ladung beendet.

 

Es scheint nicht notwendig zu sein, auf die Funktion „Sperrung der Eingangsspannung“ komplett zu verzichten - Victron schreibt:

 

„Eine intelligente Lichtmaschine kann bei sehr niedriger Lichtmaschinenspannung (<12,5 V) arbeiten, z. B. wenn das Fahrzeug beschleunigt. Diese niedrige Spannung ist während des tshutdown erlaubt, wie in der „Motorabschaltungserkennungssequenz“ 3→4 gezeigt. Wenn das Laden während dieses Zeitraums aktiviert bleiben muss, muss das Sperrniveau mindestens unterhalb der Mindestspannung der Lichtmaschine eingestellt werden.“

 

Du könntest messen, wo diese Mindestspannung bei dir liegt und den Wert darauf einstellen. Das böte eine zusätzliche Absicherung gegen eine entladene AGM. 

 

Wie schon geschrieben, sehr interessant. Durch diesen Trick scheint man bei diesem Booster auf ein extra Ladegerät verzichten zu können. 

 

Danke fürs Teilen!

 

Viele Grüße

snuggles

 

 

 

 

 

 

[Gast]

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Sorry, stimmt, hast Du in #6 beschrieben, hatte ich falsch in Erinnerung. Es hilft, wenn man wieder mal nachliest, was alles in dem Thread steht.

[ufo61]

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Hallo @snuggles,

 

vielen Dank für die Erläuterungen und Ergänzungen. Ja, die Mindestspannung in "Sperrung der Eingangsspannung" kann man soweit runter nehmen, dass beim Einschalten des Boosters die am Eingang des Boosters anliegende Spannung nicht darunter fällt (und den Booster damit nicht sofort wieder ausschaltet würde).

Ich hatte allerdings beim Einschalten des Boosters über den Solarregler bisweilen für einige Sekunden sehr niedrige Spannungswerte am Booster-Eingang gesehen; um und unter 12 V, was nachvollziehbar ist, da der Booster die bis zu 35 A in dieser Situation fast voll aus der AGM zieht (alleine der Spannungsabfall am Kabel von der AGM im Motorraum bis zum Technikschrank dürfte bei 35 A ca. 0,5 V betragen).  Die Mindestspannung müsste man dann so bei z.B. 11,5 V einstellen - ist sicherlich immer noch eine weitere Absicherung für die AGM, auch wenn in den von mir bisher beobachteten "normalen" Betriebssituationen ( .... freies Stehen, Sonne geht unter ...) immer die eingestellte Abschaltspannung von 12,65 V in der "Erkennung des Motorabschaltens" gegriffen hat.  Werde das mal weiter verfolgen, wenn die Sonne wieder scheint ...

 

Viele Grüße

ufo61

 

[candylo]

Hallo Zusammen,

 

ich schalte den Orion aus (per App) wenn Landstrom anliegt und lade die LiFePo dann mit sep Victron Lader. 

ist etwas teurer und umständlicher, aber funktioniert für mich simpel, schnell und immer kontrolliert.

 

LG Kurt

 

 

Bearbeitet 23. Dezember 2021 von candylo

[cmmeissner]

hallo, verbaut VW inzwischen in eigener Werkstatt von AMG auf LiFePo4 Batterien bzw. baut um? 

[Steffmuc]

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Also, ich denke nicht dass VW einen AMG umbaut... 

Der Typo hat mich jetzt schon schmunzelnlassen. 

 

Also mein California Profi Partner hat mir gesagt, dass sie keine Änderungen an der Stromversorgung vornehmen, wie ich nach dem Einbau eine LPS gefragt hatte. 

[cmmeissner]

Oh man! Ja, AGM Batterie meinte ich natürlich.

lol

[Bart7974]

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Hallo Grandolf,

Interessante Lösung.

Was für’n  AGM hast du da verbaut (Ah, Marke/Model )?

 

gruß Bart

 

 

Bearbeitet 6. November 2022 von Bart7974

[Gast]

Hallo,

 

hier meine Lösung zur Nachrüstung einer 100Ah Lifepo4 Batterie parallel zur originalen AGM Batterie.

Verschaltet wurde die LifePo4 Batterie wie von @snuggles in diesem Thread  beschrieben durch Austausch des Orginal Hauptschalters durch einen 1-2-both Schalter.
Als Massepunkt für den LiFePo4 Akku habe ich den Zurranker im hinteren Stauraum verwendet.
Ich hab mich für einen RENOGY Akku entschieden, weil dieser über Ebay mit ca. 410€ sehr günstig war und sich zusätzlich über Bluetooth  und die Renogy App alle wichtigen Daten zum Akku abfragen lassen.

 

Zwischen BAT1 und BAT2 am Hauptschalter hängt ein Victron Orion Tr Smart 12/12 30 A Ladebooster. 
Die Einstellung des Ladeboosters habe ich von @ufo61wie hier beschrieben  übernommen.
Dadurch entleert der Booster bei Landstrom oder Solarladung nach Überschreiten der Triggerspannung nicht die AGM Batterie.

 

Ziel war, den Zusatzakku im Technikschrank zu platzieren um im Stauschrank keinen Platz zu verlieren.
Damit trotzdem noch die Klappe für die Entwässerungsventile aufgeht, habe ich aus 12mm Siebdruckplatten einen Sockel gebastelt, der an 3 Seiten über Alu-L Profile mit dem Schrank verschraubt ist und sich über eine U-Konstruktion am Boden abstützt.
Der Akku selbst ist mit Klettband für KFZ Nummernschilder auf den Sockel befestigt und hält bombenfest.
Zur Sicherheit bei versehentlichem Schalten auf "both" bei sehr unterschiedlichen Ladezuständen der Akkus hab ich den LiFePo noch mit einer 150A Automatik Sicherung gesichert.

Der Hauptschalter wird nun noch mechanisch über einen 3d gedruckten Adapter und ein 10mm Alu Vierkant verlängert, so daß man die Akkus umschalten kann ohne den Technikschrank zu öffnen. Mehr dazu bald im 3d Thread.

 

Falls das jemand nachbasteln will, hier die Einkaufsliste:
 - LiFePo4 Akku 12V/100Ah mit Bluetooth,

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.

- 1-2-both Hauptschalter,

- Victron Orion Tr Smart 12/12 30 A Ladebooster

- 1,5m 16mm2 schwarzes ( Akku minus - Zurranker)

- 1m 16mm2 rotes Batteriekabel mit beidseitig M8 Kabelschuh ( Akku plus  - Hauptschalter Bat 2)
- 2m 10mm2 rotes , das Kabel wird dann halbiert ( Orion In- Hauptschalter Bat 1, Orion OUT - Hauptschalter Bat 2, Kabel entsprechend von der Länge anpassen).
- 1m 10mm2 schwarzes Batteriekabel mit einseitig M8 Kabelschuh ( Orion Masse - Akku minus)
- 16mm2 bzw. 10mm2 Adernhülsen Incl. passender Crimpzange (für die Anschlüsse am Ladebooster und an der 150A Sicherung).
- 150A automatische Sicherung, - wird direkt nach dem M8 Kabelschuh am Akku eingeschleift.

- Klettband, z.b.

- 12mm Siebdruckplatten nach Bedarf

- 1m Alu Winkel zum Befestigen des Akku Podests nach Bedarf

Gesamtkosten ca. 750-800€

Grüße Hans-Peter

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Bearbeitet 14. November 2022 von hpzimmer

[kuestensturm]

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Hallo Hans-Peter,

vielen Dank für deine ausführlichen Beschreibungen inkl Fotos und „Einkaufsliste“ 😃👍

 

Eine Verständnisfrage konnte ich mir noch nicht selbst beantworten: In welchen Fällen / Situationen muss denn zwischen den beiden Batterien umgeschaltet werden. Bzw. kann der Schalter nicht dauerhaft auf „both“ stehen?

[Gast]

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Hallo,

 

die Schaltstellung „Both“  macht nur bei Erweiterung mit einer 2. AGM Batterie Sinn.

Bei der Kombination AGM mit LiFePo sollte diese Stellung aus mehreren Gründen vermieden werden.

• Durch die unterschiedlichen Ladungskurven und Innenwiderstände würde die Lichtmaschine mit ihrer vollen Leistung (150A) zuerst die LiFePo laden. Diese ist aber nur für 50A Ladestrom zugelassen.
• Bei unterschiedlichen Ladezuständen der Batterien fließen sehr hohe Ausgleichsströme. Die LiFePo liefert bis zu 1000A bevor das BMS einschreitet. Das ist zu viel für ein 16mm2 Kabel - es sei denn, man will den Technikschrank mit alter Glühbirnentechnik beleuchten 😉. 
• In der Schaltstellung Both ist der Orion Booster ja außer Kraft gesetzt, damit kein Spannungsgesteuertes Laden des LiFePo. 
   

Bei der mechanischen Verlängerung des Hauptschalters werde ich deshalb diese Schaltstellung sperren.

 

Wenn der Hauptschalter auf Bat2 steht, versorgt die LiFePo die Hauptverbraucher Kühlschrank und Heizung, die AGM dann noch Licht.

D.h. In der Praxis wird immer zuerst die LiFePo leer sein. Dies lässt sich aber nur über die Batterie App ablesen und nicht mehr über die CU.

 

Wenn der Hauptschalter auf Bat1 steht läuft alles wie bisher, die CU zeigt den richtigen Zustand der AGM an. Die LiFePo dient als Reserve.

Ich werde diese Schaltstellung nutzen

 

Grüsse Hans-Peter

Bearbeitet 15. November 2022 von hpzimmer