Umbau T6 Beach 2018 auf LiFePo4 mit Ladebooster und Solar

[skyme]

In diesem Jahr ist die auf 5 Jahre erweiterte Garantie unserer "Plötze" abgelaufen - endlich kann die Elektrik optimiert werden!

Der Plan: Eine Lithium-Bordbatterie (genauer: LiFePo4 oder auch LFP) soll die ab Werk verbaute 75AH AGM ersetzen. Dazu natürlich ein Ladebooster, um die Batterie schnell und passend zu laden - bei einer LFP sowieso Pflicht, bei der serienmäßigen AGM haben wir uns immer mit dem Einschalten der Sitzheizung beholfen. Und ein Laderegler für unsere 100W Solartasche wäre noch toll - natürlich gerne mit MPPT. Alles gerne noch mit Visualisierung, ich bin jemand der sich an Statistiken und Messwerten erfreuen kann.

 

Nun gehöre ich zu den Menschen, die zum "Overthinking" neigen, also: Länger über die optimale Lösung nachdenken, als man dann für die Umsetzung braucht. Die meisten Batterien auf dem Markt scheideten aus, weil sie in Länge, Breite oder Höhe größer sind als die originale AGM und somit nicht ohne mechanische Umbauten unter den Fahrersitz passten. Bei Renogy habe ich dann eine gefunden, die es sogar in 2 Ausführungen gibt: Ohne und mit Heizung (Oder auch "Polar" oder "Self-Heating"). Die Heizung braucht man nur, wenn man bei Batterietemperaturen von unter 1°C noch laden können möchte - war mir nicht so wichtig, aber für ein paar Euro mehr gerne genommen. Die Batterie hat eine RS485 Schnittstelle, für die es einen Umsetzer auf Bluetooth und eine App gibt. Dazu gibt es von Renogy einen Ladebooster in 2 Ausführungen (30A/50A), auch mit RS485, der 2 Eingänge hat (Lichtmaschine und Solar MPPT), die sich die Gesamtleistung teilen, wenn ein Solarmodul angeschlossen ist.

 

Ich habe dann mit ein paar Fragen den Renogy Support kontaktiert.

Das Positive: Sie haben immer innerhalb von 1-2 Tagen geantwortet, und das freundlich.

Das Negative: Alle ihre Antworten waren ausnahmslos falsch.

 

Und das zu ihrem Nachteil: Die Produkte sind in Wirklichkeit besser, als der eigene Support denkt. Beispiele:

 

• Batterie und Ladebooster lassen sich über ein Kabel verbinden und mit einem gemeinsamen Bluetooth-Modul abfragen.
• Man kann bedenkenlos den (nur etwas teureren) 50A Booster nehmen, denn der maximale Strom lässt sich über die App in 10A-Schritten einstellen
• Der Ladebooster hat nicht nur voreingestellte Batterietypen (AGM, Gel, LiFePo4 etc.), sondern auch ein einstellbares Profil, bei dem man die Ladespannungen selbst anpassen kann.
• Der Booster hat einen Temperatursensor für die Batterie, um bei tiefen Temperaturen das Laden von Lithium Batterien zu verhindern. Die Anleitung suggeriert, dass der Booster ohne angeschlossenen Sensor nicht läuft, und somit auch die tolle selbstheizende Batterie bei unter 1°C abschaltet. Der Support wusste keinen Rat, außer die Batterie bei tiefen Temperaturen mit einem AC-Ladegerät zu laden 8-/ . Viel einfacher: Den Temperatursensor einfach weglassen, der Booster "misst" dann immer 25°C in der Batterie und sie kann sich selbst um alles kümmern.    

 

Verbaut habe ich:

• RBT100LFP12SH 100AH LiFePo4 Batterie mit Heizung
• RDC50D1S 50A Ladebooster mit Solar Mppt Eingang
• BT-2 Bluetooth Modul

Kosten: 509.- Euro zusammen, dank einiger Rabattaktionen, die es bei Renogy anscheinend immer wieder mal gibt.
Dazu kommen noch Kleinteile, wie ca. 2m 16mm² Kabel in rot und schwarz, Ringkabelschuhe M8, etwas Schrumpfschlauch, etc. Ich glaube, viel günstiger kann man so ein Setup nicht bauen.

Hier ein paar Bilder zum Einbau:

 

Test im Trockenen:

 

Ein Kritikpunkt an dem Renogy-Booster sind die Abdeckungen der Anschlüsse, die nur eine Kabelführung nach oben oder unten erlauben. Also fix neue Abdeckungen gezeichnet und gedruckt, bei denen die Kabel auch seitlich rauskönnen:

 

Vor dem Umbau: Zum größten Teil original, nur ein zusätzlicher kleiner Sicherungshalter für ein paar zusätzliche Steckdosen:

 

 

Erstmal die Batterie raus und etwas aufräumen:

 

 

Nach viel Überlegen entscheide ich mich, einen sauberen Cut zu machen und die Halterung für das Trennrelais 100 und die 80A Sicherung zu entfernen:

 

 

Ich habe mir eine völlig überdimensionierte Crimpzange von einem Freund geliehen, die kann von 16mm² bis 300mm²:

 

 

Und so sieht dann ein sauber gecrimpter Stecker aus:

 

 

Die beiden vorhandenen Kabel (Plus von der Starterbatterie und die Masseleitung) sind in 10mm², ich hatte aber nur Werkzeug und Ringkabelschuhe für 16mm². Also, zu dem 10mm² Kabel noch ein 6mm² mit in den Kabelschuh, damit er sauber gequetscht wird. Das überflüssige Kabel abgeschnitten und dann verschrumpft, fertig.

 

Jetzt habe ich ein 4x2,5mm² Kabel vom Fahrersitz in den Motorraum gezogen, damit ich dort einen Stecker für meine Solartasche anbringen kann.

 

 

 

Um den Ladebooster zu befestigen, habe ich ein 40cm Stück eines 2020 Aluminiumprofils abgesägt und an beiden Enden mit einem M6 Geiwnde versehen:

 

 

Und das dann in der Sitzkonsole verschraubt:

 

 

 

Und so siehts fertig aus:

 

 

Das Batterie Gehäuse ist genau so hoch wie das der Originalen, allerdings kommen bei der neuen die beiden Anschlüsse noch oben drauf, so dass der ganze Aufbau trotzdem ca. 1cm höher geworden ist. Zum Glück passt trotzdem alles, auch das Drehen des Sitzes geht noch.

 

Hier noch ein paar Beispiel-Bilder aus der App:

 

 

Nächstes Wochenende komme ich hoffentlich dazu, das Ganze einmal zu Testen.

Falls Fragen sind, immer her damit!

[Tim_Jochen]

Hallo @skyme,

hat dein Beach Landstrom und wenn ja, hast du den originalen Lader beibehalten?

Viele Grüße, Jochen 

[skyme]

Hallo @Tim_Jochen,

Nein, ab Werk hat mein Beach keinen Landstrom. Ich werde noch den Tipp aus einem Forum probieren,  an den MPPT Eingang ein normales 19V Notebook Netzteil zu hängen, das soll gut funktionieren. Aber eigentlich brauche ich das nicht, meine Kompressor Kühlbox (Indel tb18) hält anscheinend 3-4 Tage mit der neuen Lifepo4 Batterie - mit Solar noch länger. So lange stehen wir selten an einem Ort. 😃

[Eisudo]

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Hallo. Ich plane einen identischen Umbau. Mein T6 Beach hat einen Landstromanschluß. Meines Wissens kann/soll über die Landstrom Ladeeinrichtung von VW eine Lifepo4 Batterie nicht geladen werden. Weiß jemand welche Zuleitungen zur Batterie von der Landstrom Ladeeinrichtung stammen oder wie das VW Ladegerät deaktiviert werden kann?

[toulouse]

Hallo,  ich kann dir nur sagen wie es im Cali t6.1 ist: unter den Fahrersitz rotes Kabel 6mm2 mit  30A Sicherung. Sicherung ziehen und gut ist es, noch besser via 30A Sicherung an die Motor Batterie anbinden (kannst du die mit Landstromladen wenn nötig).

Sonnst in ERWIN schauen.

Paul

[kijan]

@skyme  toller Bericht. Gibt es vielleicht irgendwo einen Schaltplan? Mir ist nicht klar wie der booster verschaltet werden muss...

[redone]

Hallo Kijan,

was hast du bitte für einen Cali?  Hat dieser Landstromanschluss?

Bei T6 ohne Landstromanschluss, kann ich gerne behilflich sein.

Gruß

Charly

[kijan]

@redoneich habe einen T6 california beach 2018 ohne Landstrom. Mit einem vitronic mppt 75/15 regler und solar auf dem Dach an der Zweitbatterie... die wird langsam schwach

[Tim_Jochen]

Hallo @kijan,

dann ist es aber eine einfache Sache: das Trennrelais wird ersetzt durch den Ladebooster. Fertig. Der hat einen Eingang (Starterbatterie), einen Ausgang (Bordbatterie) und einen Masseanschluss (unter dem Teppich vor der Batteriehalterung). 

2018 hatte die Verbindung zwischen Starter- und Bordbatterie noch 16 qmm, glaube ich, solltest du prüfen. Ab 6.1 dann erst 25 qmm. Du wirst vermutlich das Kabel von der Starterbatterie zum Ladebooster verlängern müssen, die bestehende Verbindung zum Trennrelais ist ziemlich kurz. 

Falls du den Solarlader auch schaltbar auf Bord- und Starterbatterie hast, musst du nach dem Umbau aufpassen, welche Ladekennlinie du auswählst, wenn sie nur auf die Bordbatterie geht, dann musst du die der neuen Batterie wählen. 

Viele Grüße, Jochen 

[redone]

Hallo kijan,

ich vermute du wolltest schreiben Victron Laderegler 75 15. Das ist kein Ladebooster.

Es gibt von verschiedenen Herstellern Ladebooster in Kombination mit Solarladeregler oder Ladebooster, Solarladeregler und Landstromladegerät.

Einen LiFePo4-Akku ohne LiFePo4-fähigen Ladebooster zu betreiben halte ich für nicht gut. Bei Ladebooster kann das Trennrelais entfernt werden.

Der Umbau ist nichts für ungeübte Hobbybastler.!

Nebenbei:

Es gibt Leute die betreiben den LiFePo4 mit dem Trennrelais. Aber da bin ich raus.

Gruß

Charly

 

[Berkano]

Die Thematik bei den LiFePo4 Batterien ist eigentlich immer gleich, wenn man die Arbeitsweise und Funktion verstanden hat. Eine Batterie besteht aus mehreren Einzelzellen. Bei einer 12V Batterie benötigt man 4 LiFePo4-Zellen. Die Nominalspannung einer LiFePo4-Zelle ist 3,2V. Bei den „fertigen“ Batterien hat man ein Gehäuse, in welchem 4 LiFePo4-Zellen sowie ein BMS verbaut sind.

Das BMS (BatteryManagementSystem) ist dafür zuständig jede einzelne Spannung einer Zelle, sowie die Gesamtspannung des Packs zu überwachen, die Temperaturen, die Lade- und Entladeströme zu überwachen und ggf. zu begrenzen. Bei Über- oder Unterspannung trennt das BMS die Verbindung, um die Batterie zu schützen. Genauso wie bei Überstrom…

Das was man dann mit verschiedenen Apps oder RS485-Schnittstellen auslesen kann, sind die Daten vom BMS.

 

Nun zur Ladung/Entladung und auch die dazugehörige Spannung. Dir Frage ob man eine LiFePo4-Batterie direkt am VW-Ladegerät anschließen kann hängt von der Ladespannung ab. Das funktioniert bei LiFePo4-Batterien ziemlich einfach, da diese nur 2 Parameter benötigen. Spannung und Strom. Ansonsten gibts keine speziellen Ladekurven oder Ladeprogramme wie bei manchen AGM-Ladegeräten.

 

LFP-Zellen haben eine sehr flache Ladekurve. Die Zellspannung zwischen 20% und 80% Ladung unterscheiden sich nur wenige mV. Wenn die Batterien allerdings auf die 90-100% zugehen, dann steigt die Spannung flankenartig, extrem an. Dann weiß man, dass man jetzt in den Bereich kommt, wo die Batterie voll wird. Das ist in etwa 3,45V bis 3,6V. Allerdings tut man der Batterie etwas gutes, wenn man nicht bis 3,6V geht. 3,45V-3,5V sind vollkommen ausreichend und entsprechen dann etwa 99% Ladung. 4 Zellen mit 3,5V entsprechen also 14V. Das bedeutet, dass das Ladegerät 14V Ladespannung liefern muss. Liefert es weniger wird die Batterie nicht voll, liefert es mehr wird die Batterie ggf. überladen bzw. das BMS trennt die Batterie „hart“. Das schützt zwar die Batterie, ist aber tatsächlich eine Notabschaltung und sollte man nicht für die normale Ladereglung nutzen.

Ansonsten ist die Ladung relativ einfach. Solange die Ladespannung höher ist als die Spannung der Batterie fließt Strom vom Ladegerät zur Batterie. Je kleiner der Spannungsunterschied wird, desto kleiner wird der Strom.

 

Bei der Entladung ist es ähnlich. Auch hier gibt es eine sehr flache Entladekurve, welche dann bei etwa 3V flankenartig nach unten fällt. Bei 2,5V ist die Zelle dann maximal leer. Entladungen unter 2,5V machen die Zellen kaputt. Auch hier entspricht der Bereich 2,5V-3V in etwa 1-2% der Kapazität. Man sollte also die Entladung bei ca. 12V Gesamtspannung stoppen. Dann hat man am längsten was davon. Will man die Kapazität allerdings bis zum Letzten ausnutzen, dann schafft man das zu Lasten der Lebenserwartung, wenn man mit der Endspannung auf 11V runter geht. Das muss jeder individuell für sich entscheiden.

Laderegler/Ladebooster kann man in der Regel feiner auf genau diese Werte einstellen. Wenn die Werte des Ladegeräts oder der MPPT-Laderegler aber grundsätzlich passen, dann kann man die Batterien auch ohne Booster betreiben.

 

Was noch wichtig ist, dass die Einzelspannungen der Zellen ziemlich gleich sind. Das erreicht man durch Balancing. Viele BMS haben einen passiven Balancer verbaut. Sollte eine Zelle die Ladespannung früher erreichen als die Anderen, dann wird ein Widerstand aktiviert, welcher die Zellspannung der betroffenen Zelle senkt. Es wird also Energie vernichtet, während die anderen Zellen weiter geladen werden. Dadurch kann man die Zellspannungen angleichen. Da muss man auch immer drauf schauen, dass bei den „fertigen“ LiFePo4-Batterien ordentliche und qualitativ hochwertige Materialien verbaut sind. Gute Zellen laufen in der Regel kaum auseinander was die Spannung betrifft, trotzdem gibt es in der Regel immer einen leichten drift. Umso größer dieser ist, desto gefährlicher wird es, dass man die Batterien beschädigt. Sollte das BMS aus irgendwelchen Gründen versagen, dann kann man sich mit einer überladenen LiFePo4-Batterie auch das ganze Auto zerstören.

 

Also immer genau auf die Komponentenwahl schauen. „Billig“ ist auch oft tatsächlich billig und gefährlich, vor allem wenn man in dem Fahrzeug schläft.