LFP im Stauschrank mit spannungsgesteuertem Ladebooster

[Dusty]

Hallo Zusammen

 

In Absprache mit Moderator @snuggles hab ich hier meinen Umbau zur Kapazitätserweiterung in einem neuen Thread dargestellt. Die Grundidee stammt ursprünglich von @ufo61 und ist in diesem thread und anderen bereits diskutiert. Die Beiträge dazu ziehen sich (der Zeit geschuldet) aber leider über mehrere Seiten und sind durchmischt mit anderen Varianten. Deshalb hier eine hoffentlich gut nachvollziehbare Dokumentation von mir dazu.

 

An erster Stelle möchte ich mich beim Board und den Usern (explizit bei @snuggles und @ufo61 ) für die tollen Inputs und Beantwortung von Fragen bedanken!

 

Weshalb diese Variante?

-          Umbau relativ einfach und je nach Ausführung schnell wieder auf original zurückgebaut.

-          Klar definierte Ströme an der LFP (und auch deren Kabel)

-          Saubere LFP-Ladekennlinie

-          Kein zusätzliches Land-Ladegerät notwendig

-          Einbauort für die LFP wohlwollend

-          Absolut freie Wahl der LFP (kein „Arctic“ Ausführung oder hohe Ströme notwendig)

-          Das BMS der LFP wird bei dieser Variante nicht belastet (Abschaltung bei zb zu hohen Strömen)

 

Nachteile dieser Variante:

-          Die AGM bleibt im Motorraum, deshalb hohes Gewicht.

-          Neben der LFP braucht es auch einen Booster (ca 200 Euro)

 

Elektroschema:
( Vorlage von snuggles geklaut)

 

 

 

 

Bilder Umbau:

Bild 1; Blick in den Technikschrank :
Der Ladebooster ist im Gegensatz zu vielen anderen Usern nicht seitlich an die Schrankwände geschraubt, sondern über einen Befestigungsadapter (aus 12mm MDF gefertigt) montiert. Angeschraubt in den bereits vorhanden Schraubenlöcher vom Regalzwischenboden. Dadurch kommt man gut an den Batteriehauptschalter und allen Sicherungen.

 

 

Bild 2: Vorbereitung Befestigung LFP im Stauschrank:

Bodenplatte in den bereits vorhandenen Schraubenlöcher verschraubt. Auf der Bodenplatte Aluwinkel für die Aufnahme der LFP angebracht und unten durch 2 Spanngurte durchgeführt.
Hinten die 2 Massekabel (eines vom Booster, eines von der Batterie) zu sehen, welche unter die Schraube der Verzurröse mit Kabelschuhen angebracht wurden.
Plus-Kabel geht hinten in den Technikschrank rüber.

 

 

Bild 3; eingebaute LFP im Stauschrank
LFP mit den Spanngurten gehalten
vorne zu sehen Sicherung „2“
Pluspol der Batterie wurde natürlich noch abgedeckt

 

 

Bild 4; alternativer Einbauort der LFP im Stauschrank
Im Nachhinein würde ich diesen Ort bevorzugen, da die LFP perfekt rein passt.
Zugang zu den Entwässerungsventilen unter der Batterie gibt es ja genug Ideen diesen zu realisieren.

 

 

Hauptschalter/Batteriwahlschalter:

Es wurde absichtlich, und meiner Meinung nach auch erforderlich, KEIN 1-2-both-off-Schalter verwendet, sondern den originalen beibehalten. Bei einem 1-2-both-off Schalter müsste man die Stellung „both“ sperren, da es sonst zu unkontrolliert hohen ausgleichsströmen zwischen LFP und AGM kommen könnte.

Der Hauptschalter wurde auf eine Adapterplatte geschraubt und seitlich etwas versetzt, damit die Kabelführung gut realisierbar ist. Die Adapterplatte wurde an den 4 Schraubenlöcher befestigt wo ursprünglich der Batterieschalter war.
Nebenbemerkung: Leider mussten dort zuerst Inserts eingefügt werden, weil die Schrauben ab Werk total im Holz überdreht waren und der Batterieschalter eigentlich gar nicht durch die Schrauben sondern durch die Kabel an Position gehalten wurde.

Kommt es zu einer Situation in der die LFP leer sein sollte und man Strom von der AGM beziehen möchte, kann man dies problemlos (mit etwas Wandlungsverlust) über den Ladebooster machen. Der Ladebooster hat eine Einstellung konstante „Spannungsversogung“  welche man dann z.B. auf 13 V stellen kann.

 

 

Sicherungen:
Da ich ein grosses Sicherheitsbedürfnis bei solchen Umbauten habe, wurden zwei Sicherungen verbaut:

„Sicherung 1“: zu sehen in „Bild 1“ direkt neben dem Hauptschalter
Das Kabel, welches von vorne kommt, und an den Ladebooster muss, ist zu kurz um direkt den Booster anschliessen zu können. Das heisst, es braucht sowieso irgend eine Möglichkeit ein Kabel zum Booster zu befestigen. Ich hab dies mit dem Sicherungskasten gelöst und somit auch gleich noch abgesichert, dass sicher kein zu grosser Strom über dieses Kabel fliessen kann wenn z.B. irgendwas beim Booster falsch verkabelt wird.

 

Sicherungshalter: https://www.amazon.de/gp/product/B09F2QGY6N/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o07_s01?ie=UTF8&th=1

Sicherung (50A): https://www.amazon.de/gp/product/B09F2QGY6N/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o07_s01?ie=UTF8&th=1

 

„Sicherung 2“:

Direkt an der LFP (siehe Bild 3) auch mit 50A abgesichert (reicht für meine Bedürfnisse).

 

 

Ladebooster:
Victron Energy Orion-Tr Smart 12/12-Volt 30 Amp
https://www.amazon.de/gp/product/B086Q8YNJZ/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o07_s00?ie=UTF8&psc=1

An den vorher bereits erwähnten Holzwinkel befestigt. Kabel zusätzlich mit Zugentlastung versehen.

 

 

LFP:

Da war ich am Anfang ziemlich gefordert mir der Auswahl, bzw bis ich mich mal durch die sehr vielen Anbietern und Ausführungen gearbeitet habe.
Es gibt von (verhältnissmässig) wirklich günstigen bis zu sehr teuren Modellen so ziemlich alles in diversen Kapazitäten, Optionen, Bauformen etc.

Für mich wichtig bei der Auswahl: bluetooth, ein on/off Schalter, und Display falls BT mal nicht geht

 

Diverse Anbieter habe ich kontaktiert bezüglich technischen Datenblättern und auch anderen Fragen wie z.B. Rückerstattung der Mehrwertsteuer bei export aus Deutschland.

Von den meisten Anbietern kam überhaupt kein Feedback, von einigen irgendein Standard Mail, welches kein Bezug zu meinen Fragen hatte bzw marketing-blabla.

Vom Hersteller Creabest sind handschriftlich klare Antworten in Deutsch gekommen, meistens innerhalb wenigen Stunden (max 24). Auch bei nervigen Nachfragen meinerseits wurde immer geantwortet. Da ich die Batterien von Creabest im Vorfeld bereits durch ihre technischen Daten und sauberer Webseite in die engere Wahl genommen habe, habe ich dann dort auch schlussendlich bestellt und bin bis anhin zufrieden damit. Alles funktioniert einwandfrei, die App geht auf Anhieb, die Batterie sieht wertig verarbeitet aus und die Lieferung war 48h nach Bestellung.

Batterie habe ich diese genommen: 150 Ah, BT, on/off-Knopf, Display

https://www.creabest.de/products/creabest-lifepo4-akku-150ah-12-8v-fur-wohnmobil-camping-solaranlagen-boot

 

 

Einstellung vom Ladebooster:

Wird der Ladebooster nicht korrekt konfiguriert, kann es dazu kommen, dass er Strom von der AGM zieht um die LFP zu Laden. Oder ein extra Landladegerät bzw „Motorerkennung“ notwendig ist.

Mit dem Ladebooster „Victron Energy Orion-Tr Smart 12/12-Volt 30 Amp“ ist es möglich auf zusätzliche Einbauten für die „motor Läuft“-erkennung sowie zusätzlichem Land-Ladegerät zu verzichten.
Wie bereits erwähnt, hat dies ufo61 bereits in vorherigen Beschreibungen erläutert wie das geht. Hier nochmals damit alles an einem Ort zusammengefasst ist.

Wird der Ladebooster korrekt eingestellt, passt er den Ladestrom so an, dass kein Strom von der AGM für die LFP gezogen wird. Auch dann nicht, wenn das Landstromladegerät mit nur 15A aktiv ist und der Booster eigentlich mit 30A die LFP laden möchte. Der Ladebooster reduziert den Strom soweit runter (bis 0A) dass die 15A vom Landladegerät sicher immer ausreichen.

 

Parameter in der Booster-App:

 

Erläuterungen Screen 1:

Funktion „Ladegerät“: hier kann wie vorher bereits erwähnt in Ausnahmefällen auch auf eine „konstante Spannung“ umgestellt werden. Im normalfall aber immer auf „ladegerät“ belassen.
 

Batterieeinstellungen: dahinter verbergen sich die Parameter für die Ladekennlinie der LFP. Die Standardwerte haben für meine LFP gepasst.

Erkennung des Motorabschaltens: hier öffnet sich „Screen 2“ wo die relevanten Parameter eingegeben werden können.

Sperrung der Eingangsspannung: würde ich deaktivieren, weil es sonst zu komischen verhalten des Booster kommt, wenn sich diese Werte mit jenen von „Erkennung des Motorabschaltens“ überschneiden.
Ausnahme: Wird der Booster in der Option „konstante Spannung“ anstelle von „Ladegerät“ verwendet, sollte man hier Werte eingeben, damit sich der Booster sicher abschaltet wenn die AGM 50% leer ist. Also zb. 11V Abschaltung.

 

Erläuterung Screen 2:

Startspannung: Wert bei dem der Booster sofort mit Laden beginnt

Verzögerte Startspannung: wert bei dem der Booster erst nach einiger Zeit mit Laden beginnt.

Verzögerte Startspannungsverzögerung: Zeit welche verstreicht bis der Booster zu laden beginnt wenn die verzögerte Startspannung erreicht wurde.

 

Abschaltspannung: Sobald die Eingangsspannung unter diesen Wert fällt, fängt der Booster an den Ladestrom soweit zu reduzieren, bis die Eingangsspannung wieder über die Abschaltspannung steigt. Fällt die Eingangsspannung auch mit 0A Ladeleistung unter diesen Wert, schaltet der Booster komplett ab. Einschaltung ist dann wieder bei (verzögerter)Startspannung.

 

Auszug aus der Bedienungsanleitung:

 

 

Mögliche Parametrisierung:

 

 

@ufo61 hat die Abschaltspannung auf 12.65V gelegt was in etwa eine 80% Ladung der AGM bedeutet. Das heisst, wenn die AGM 100% gefüllt ist und ca eine Spannung von 13V hat, kann unter Umständen die LFP mit Strom aus der AGM geladen werden. Vorteil jedoch ist, es braucht während der Fahrt keine manuelle Aktivierung des Booster über die Ladetaste, da die LiMa die AGM selbständig immer auf 80% oder eben 12.65 V lädt und somit auch der Booster aktiviert wird.
Am Landstrom zieht der Booster jedoch immer so viel Strom, bis die Eingangsspannung unter diesen Wert fällt. Das heisst es gibt ein leichtes pendeln von Laden/Entladen der AGM wenn sie 80% voll ist bis auch die LFP voll ist und erst dann wird sie auf 100% geladen.

 

Alternativ können z.B. meine Parameter verwendet werden.

Die Abschaltspannung wurde absichtlich über die Spannung der AGM gelegt wenn diese voll geladen ist. Somit wird nie Strom von der AGM gezogen und es gibt auch kein Pendeln laden/entladen. Nachteil ist klar, ist die AGM über 80% voll und die LiMa liefert keine Ladespannung (oder nur sporadisch), so aktivert sich der Booster nicht automatisch und die Ladetaste muss gedrückt werden.

 

 

Fazit:

Einfacher Umbau, welcher aus meiner Sicht nicht nur funktioniert, sondern auch Kostengünstig und vor allem eine hohe Sicherheit bietet.

Hinweise zu Anregungen, Ergänzungen, Fehler nehme ich gerne entgegen 😉

 

Grüsse

Dusty

 

[Dusty]

Fehlerkorrekturen (kann den Eintrag oben nicht mehr editieren):

 

Link "Sicherung" korrekt:

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[Monstercali]

Hallo Dusty, 

vielen Dank für diese tolle Zusammenfassung.
Ich benutze @ufo61 Parametrisierung und bin damit sehr zufrieden.
Allerdings sehe ich auch ein leichtes Schwingen, wenn der Booster bei Landstrom einschaltet.
Da ich aber selten an Landstrom hänge, stört es mich nicht.

Würde aber trotzdem zu einem 1-2-both Schalter raten, der mich schon ein paar mal "gerettet hat". 
Z.B. wenn das BMS wegen Untertemperatur abschaltet hast du zum Starten der Truma Heizung noch die AGM Batterie als Reserve. Oder wenn man vergisst, den Kühlschrank nach dem Wochenende abzuschalten ....
Eine ganz gute Lösung zum Sperren der Both Position ist hier dargestellt:

Grüße Kai

Bearbeitet 11. März von Monstercali

[Dusty]

Danke für den Hinweis zu dieser Idee mit gesperrtem 1-2-both-schalter👍

 

Den Ladebooster kann ja auf "konstante spannung" umgestellt werden und so zur Not die AGM auch ohne 1-2-both-schalter für die Verbraucher nutzen. Geht gemütlich am Handy per BT...

Ein Verlust am Booster ist dann vorhanden, aber da diese Situation vermutlich nicht sehr oft oder sehr lange eintrifft, für mich verkraftbar.

Bearbeitet 11. März von Dusty

[Tiffi79]

Mir erschliesst sich nicht, was an dieser Umsetzung so sehr abweicht, dass sich ein neuer Faden lohnt. Einen spannungssgesteuerten Booster haben ja viele verbaut. 

[Monstercali]

Hallo Tiffi79,

im Parallel Thread „Nachrüstung LiFePO4 als weitere Bordbatterie - Idee zur Diskussion“ gehen die meisten Posts drum, wie man ein D+ Signal für den Booster bekommt. Ufo61‘s Idee mit dem Victron Booster geht da ein wenig unter.

Grüsse Kai

[Tiffi79]

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Das würde ich nicht so sehen. Das Video hier wurde vor 3 Jahren gepostet.

 

Ernesto hatte seine LPS ebenfalls mit einem D+ Simulator welcher spannungsgesteuert signalisiert beschrieben. Die Installation welche hier beschrieben wurde ist meiner Meinung nach nicht abweichend. Wir bekommen dann halt wieder mehrere Threads zum gleichen Thema.

[snuggles]

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Darüber hab ich mit Dusty auch vor der Veröffentlichung gesprochen.

Die anderen Batterieausbauvarianten habe ich inzwischen aufgeräumt, bei den Boostervarianten bin ich leider noch nicht so weit. Im Moment ist das noch ein ziemliches Durcheinander.

 

Wir waren so verblieben, dass er den Thread zunächst eröffnet, ggf. sortiere ich später nochmal um.

Das Wissen ist aktuell zu verteilt, es existieren >10 Threads, in denen Boosterausbauvarianten behandelt werden. 

 

Zwei getrennte Threads für Spannungs- vs. D+- gesteuert machen aber vmtl. Sinn, kann man aber auch anders sehen.

 

Grüße

snuggles

 

[Tiffi79]

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Das kann schon Sinn machen.

Ich hatte einfach den dreijahre alten Beitrag mit dem Video von Philipp Kötter im Kopf als ich diesen neuen hier sah. Da ist meiner Meinung nach nichts neues dabei. Bin mir auch nicht sicher ob die Verkabelung wie aufgezeigt so korrekt ist. Bei der Booster Lösung sollte ja die vorne sitzende AGM nicht auch noch mit den Verbrauchern verbunden sein. Gemäss der Skizze ist das jedoch der Fall. Oder ich übersehe da etwas.

Bearbeitet 12. März von Tiffi79

[Michael66]

Victron Energy Orion-Tr Smart DC/DC Wandler 12/12 30A Ladebooster Batterie

 

Hab dann mal eine Frage zum Booster allgemein !

Fließt der Strom auch in die andere Richtung wenn zb. LiPO Voll in die AGM? 

Will ich nicht aber nur zum Verständnis ! 

Und über den Eingang kann dann der Booster über ein Relais zb bei Landstrom abgeschaltet werden ?

Überlege halt einen noch nachzurüsten . Zur Zeit lade ich nicht über die Lichtmaschine .

 

Gruß Micha

[Dusty]

nur kurz, weil unterwegs.

 

Der Ladebooster hat einen schaltbaren eingang. (siehe manual vom booster)

 

und nein, von der LFP fliesst in keinem Fall Strom zurück in den Booster zur AGM. Wäre so nicht im Sinn des Erfinderes und trotzdem selbst getestet mit leere AGM.

[fschneider63]

Einbauort Technikschrank, weiß jemand was sich hinter der Abkastung  befindet ? Frage weil ich überlege an die untere Wand Winkel für eine Halterung zu befestigen. 

[Dusty]

bild hab ich hier auf dem board gefunden, ist nicht von mir aber so sieht das etwa aus...

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[Tiffi79]

Kann das gerne noch ergänzen. Das ist die 230 V Versorgung des GC.

 

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Bearbeitet 13. März von Tiffi79

[fschneider63]

Top, Dankeschön