LiFeYPO4 am Segelboot und einige Fragen

Hallo,

auch wenn das Thema ein wenig am Wohnmobil vorbei geht, hoffe ich, dass ich von euren Erfahrungen profitieren kann und man einiges auch auf das Segelboot übergtragen kann. Vorab ich habe inzwischen schon einiges gelesen und vieles verstanden :-). Aber halt noch nicht alles. Vor allem beim Punkt OVP und wie oft der in der Praxis eintritt bin ich noch immer im unklaren.

Ich würde gerne die 300 AH AGM Batterien durch LiFeYPO4 ersetzen, da diese bereits nach 3 Jahren merklich an Kapazität verloren haben. Zum einen wurden diese einmal zu tief entladen zum anderen dürfte ihnen auch der Inverter Betrieb (wenn auch nur kurz für den täglichen Espresso) nicht so gut getan haben. In jedem Fall geht mittlerweile die Spannung jede Nacht deutlich unter 12V runter, womit die Batterien nicht mehr lange mitspielen werden.
Ersetzen möchte ich diese durch 200 AH LiFeYPO4. Als BMS würde ich gerne das REC BMS einsetzen, weil dieses zum einen gekapselt ist und zum anderen eine serielle Schnittstelle für die Verbindung zum bestehenden Bord PC besitzt (Raspberry PI, der inzwischen von Wasserstand in den Tanks über Temperatur und Luftdruck auch jetzt schon die Batteriespannung anzeigt).

An Ladeeinrichtungen ist folgendes vorhanden und sollte zumindest für den Anfang auch so bleiben:
* Eine Standart Lichtmaschine mit 60A
* Eine Bleiladegerät mit 2 separaten Ausgängen für Starterbatterie (diese bleibt auf Bleibasis) und Verbraucherbatterie
* Eine Solarzelle mit Solarlader

Sämtliches Equipment ist aus dem Jahr 2002 und wurde von mir beim Kauf des Bootes übernommen. Technische Unterlagen dazu konnte ich bis dato nicht auftreiben. Einzig zum Solarladeregler konnte ich die Spannungswerte in Erfahrung bringen:
* Ausgleichsladung 14,7V bei Spannung unter 11,7V
* Zyklisches Laden 14,4V bei Spannung unter 12,4V
* Ladeendspannung 13,7V
D.h. eine OVP Abschaltung sollte im Normalfall durch den Solarladeregler nicht erfolgen. Wenn das passiert, dann sind die Zellen ziemlich auseinandergedriftet. So weit so gut.

Die Frage ist, wird OVP durch die beiden anderen Ladeeinrichtungen erreicht, oder nicht (also im Normalbetrieb, bei balancierten Zellen).
Dazu habe ich jetzt mal die Spannung bei Landstrom und bei laufendem Motor betrachtet. Ich konnte keine Spannung größer 13,7 Volt ablesen, wobei die Batterien dabei wohl nie wirklich leer waren (Messungen waren leider nur am WE möglich).

Die große Frage für die Auslegung meines Systems ist nun, werde ich OVP regelmäßig erreichen, oder nicht? Wenn ich von obigen Werten ausgehe und OVP bei 3,65 Volt setzen möchte, dann wohl nicht, oder? Nun habe ich in einem anderen Forum gelesen, dass es für die Haltbarkeit der Zellen besser wäre, OVP auf 3,45V / Zelle zu setzen. Aber selbst damit wäre eine OVP Abschaltung erst bei Spannungen größer 13,8V ein Thema. Auch die würde ich nach obigen Messungen nie erreichen. Nun habe ich aber gelesen, dass eine Lichtmaschine bis zu 15V liefern kann, je nach Ladestand des Akkus. Hab ich also Mist gemessen, weil die Batterie schon voll war? Kann es sein, dass Lichtmaschine oder Bleiladegerät bei LiFeYPO4s doch eine höhere Spannung liefern werden und OVP doch erreicht wird?

Warum ich das so genau wissen will? Zur Trennung der beiden Batteriekreise dient ein Sterling Ladelastverteiler, der sicher stellt, dass über die Lichtmaschine beides geladen wird, aber kein Rückfluß von der Starterbatterie zur Versorgerbatterie statt finden kann. Dieser mag es allerdings nicht so gerne, wenn man die Last (Verbraucherbatterie) weg schaltet. Also zumindest nicht andauernd, wenn es im Notfall mal passiert, dann sollte es kurzfristig kein Problem sein. Daher möchte ich einfach wissen, ob ich OVP ständig erreichen werde, oder nicht. Auch die Betrachtung ob 3,45 oder 3,65 V / Zelle würde mich da interessieren.

Danke für euer Feedback und eure Hilfe,
Gernot

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Hallo,
da werden Begriffe/Bezeichnungen verwechselt.
OVP/UVP sind Grenzen die nur im Fehlerfall erreicht werden sollten und beziehen sich jeweils auf eine Zelle: max. 4V bzw min. 2,5V. Ausserhalb der Grenzen erleiden diese Schaden.
Vier Zellen a 3,65V ergeben ca. 14,7V die als Ladeschlussspg. Angepeilt werden sollten (ich habe 14,4V eingestellt, solange sich die Zellen noch nicht perfekt angepasst haben, aus Sicherheitsgründen).
Das BMS überwacht die einzelnen Zellspannungen und führt Ausgleichsladungen durch, das Ladegrät begrenzt die max. Ladespannung. Ein zusätzliches Überwachungsgerät schaltet die Verbraucher bei z.B. 11,6V ( entspricht 4x2,9V pro Zelle ) ab.
Lg

Durch das Beenden der Ladung bei z. B. 14,4V sinkt die Gesamtspg. auf ca. 13,6V.
Bei normalen Temperaturen und Entladung verweilt die Spannung dann sehr lange auf ca. 13V bis 13,2V.

Ich hatte vor kurzen den Fall das eine Zelle in einem 24 Volt System trotzt Inizialisierung auf 3,9 Volt hochgeschossen ist. Das war bei 28 Volt und 100A Ladestrom. Dieses Phänomen dauert nicht einmal 30 Sekunden bis diese Zelle davon rennt. Nach mehrmaligem Laden passiert es aktuell nicht mehr. Dort wäre ohne Ovp die Zelle davon geflogen ! Nicht die gesamte Spannung ist entscheidend sondern die einzelne. Auf einem Schiff ist auf verzinnte Kabel und Schrumpfschlauchverbinder zu achten. Sicherungen sollten für den Yachtbereich sein . Z.B MRBF

suennele hat geschrieben:Hallo,
da werden Begriffe/Bezeichnungen verwechselt.
OVP/UVP sind Grenzen die nur im Fehlerfall erreicht werden sollten und beziehen sich jeweils auf eine Zelle: max. 4V bzw min. 2,5V.

Nönö, da wird nichts verwechselt, vielleicht hab ich es nur falsch beschrieben. Da ich weder am LiMa Regler noch an meinem Bleiladegerät für Landstrom irgendetwas einstellen kann, wollte ich nur wissen, ob ich damit regelmäßig OVP auslöse, weil der Ladestrang nix von LiFePOs weiß.

lisunenergy hat geschrieben:Ich hatte vor kurzen den Fall das eine Zelle in einem 24 Volt System trotzt Inizialisierung auf 3,9 Volt hochgeschossen ist. Das war bei 28 Volt und 100A Ladestrom. Dieses Phänomen dauert nicht einmal 30 Sekunden bis diese Zelle davon rennt.

Danke, ich sehe schon ich hab mich wirklich falsch ausgedrückt. Ich will definitiv nicht ein System ohne OVP Abschaltung betreiben. D.h. im Fehlerfall soll die Ladung gekappt werden - klar. Mir ging es mehr darum, ob es wirklich nur im Fehlerfall ist, oder ob ich bspw. mit der LiMa auch ohne Zellenfehler / drift über die OVP Grenze rauskomme. Wenn Flaute herrscht, kann es schon sein, dass wir mal 5 Stunden unter Motor fahren. Also mir geht es wirklich darum, ob ich regelmäßig mit OVP Abschaltungen rechnen muss.

Sorry, hatte es falsch verstanden. Bei mir lade ich mit ca. 60A (für 4x a 3x90Ah= 270Ah), wobei dann eine schwankende Zellendifferenz von ca. 30 bis 150mV angezeigt wird. Gegen Ende des Ladevorgangs reduziert das Ladegerät auf ca. 6..2A wodurch sich die Differenz dann reduziert. Wird nun von Ladung zu Ladung besser (kleiner).
Ohne Laderegler würdest du eventuell OVP auslösen sofern gr. 16V, bei 15V nicht - würde ich trotzdem nicht machen.
Lg

Es kommt manchmal ganz auf die Zellen an. Ich gehe davon aus, das bei häufiger starker Ladung und Entladung bei älter werdenden Zellen dies auftreten kann.
In der Regel sollten die Zellen mit 14-14,4 Volt geladen werden, und nach Volladung schnell auf Fload gehen.Dies liegt bei 13,4-13,6 Volt. Zellschutz und gut ! Auf lifepo4 eingestellte Geräte sind immer zu bevorzugen.

Im Schiff gibt es noch weitere Punkte.
Wo sind die Batterien verbaut?
Im Kiel oder in dessen Naehe?
Wenn ja, muss eine Stabilitaetsueberpruefung erfolgen und ggf. der Ballast angepasst werden!

Na, die werden doch weniger wiegen als die Blei/Säure Batterien und so groß ist der Unterschied auch nicht...

OVP ist nur eine "Sicherung", das sollte im Normalbetrieb nie vorkommen, auch UVP sollte normal nie eintreten,
denn dann hast Du auf dem Boot ein Problem (Ausfall Navigation, Funk, Beleuchtung für Lichterführung, Horn).

Besser wäre, wenn das BMS oder der Batteriemonitor rechtzeitig warnt, damit man Gegenmaßnahmen ergreifen
kann bevor die Anlage ausgeschaltet wird.

Der Regler macht einen guten Eindruck, vor allem das aktive Balancen beim Laden und beim Entladen.
Schade nur, dass der Strom auf 2A begrenzt ist, bei größeren Batterien kann das ewig dauern. Auch sind
die Balancer-Sicherungen, die theoretisch durchbrennen können, eventuell problematisch, vor allem wenn
man es gar nicht erwartet - jedenfalls hab ich so das Handbuch verstanden. Trotzden, eine schöne kompakte
Einheit in einem ordentlichen Gehäuse. Gefällt mir sehr gut.

xbmcg hat geschrieben:OVP ist nur eine "Sicherung", das sollte im Normalbetrieb nie vorkommen, auch UVP sollte normal nie eintreten,
denn dann hast Du auf dem Boot ein Problem (Ausfall Navigation, Funk, Beleuchtung für Lichterführung, Horn).

Danke das hilft. Das im Notfall abgeschaltet werden sollte passt. Solange es bei gegebenem Ladeequipment nicht permanent der Fall ist, weil die Ladespannung zu hoch ist, bin ich mehr als zu frieden. Das macht die Installation deutlich einfacher. UVP sollte wohl kein Problem darstellen. Unsere aktuellen AGM Batterien haben theoretisch 300AH (3 x 100 Ah) sind aber schon ziemlich in die Jahre gekommen. Gefühlt werden die wohl inzwischen nicht mehr als 60 - 90 Ah hergeben. Da sollten 200 Ah LiFeYPO4 eine deutliche Besserung darstellen. Hinsichtlich Gewicht und Platzierung mach ich mir wenig Sorgen. Die Lifepos sind definitv leichter und wir reden hier auch von einer 11m Yacht, da ist schon ein bisserl Platz.

Danke und lg
Gernot

Genau das ist der Punkt, die Li's haben weniger Gewicht und das aufrichtende Moment ist damit geringer falls die Batterien zum Ballast gerechnet worden waren.
Dann muss der Ballast ergaenzt werden, um das Gewicht der entfernten Bleibatterien.
Mag auf den ersten Blick nicht so wichtig erscheinen, ist es aber doch.

Off topic:
Auf der BSU Homepage gibt es immer wieder Unfallberichte von gekenterten Fischkuttern deren Aufrichtmoment aufgrund unqualifizierter Decksaufbauten verringert oder sogar aufgehoben wurde.

Hallo Jobe!
Ich bin selbst Segler und kenne das Problem.
Es ist sehr ähnlich jenem, welches bei Wohnmobilen, vor allem jetzt bei Euro 6, auftritt. Die Ladung der Bordbatterie ist abhängig von der Ladung der Starterbatterie: wenn diese voll ist, kommt nur wenig an der Bordbatterie an.
Bei einer alten Lichtmaschine mit den üblicherweise verbauten Reglern wird die Bordbatterie nie nicht richtig vollgeladen, auch nicht mit den älteren Solarreglern.
Ferner kommt noch das Revier hinzu: In den Tropen und auch im Mittelmeer wird es unter Deck schon sehr heiß, was weder Gel- noch AGMs richtig guttut. Tropensegler haben da schon viel geflucht und den schlechten Batterien die Schuld gegeben. In Wirklichkeit ist es die Ladeinfrastruktur. Und Hitze ist für alle Batterien noch schlechter als Kälte.
Ergo:
zuerst um wenig Geld den vorhandenen Lichtmaschinenregler (nicht die Lichtmaschine!) gegen einen Hochleistungsregler tauschen.
Dann B2B/Lade-Booster sowie Solarregler Marine!!- und !! LifePO4tauglich und LiFePo4 einbauen, aber unbedingt nur temperaturgesteuert laden. SO steht einer Umrüstung, die ich aus eigener Erfahrung nur gutheißen kann, nichts mehr im Wege. OVP und UVP ist in diesem Fall nicht mehr vorrangig, denn in modernen Boostern(Ladern) oft schon verbaut.
Ich habe mein Boot so umgerüstet, sogar mit geringerer Kapazität ( 300 anstatt 400 AH), und bin hoch zufrieden, da ich, Revier Mittelmeer, kaum noch Landstrom benötige. Für alle Fälle habe ich noch eine EFOY an Bord, welche im Notfall NAVI, Kühlschrank und Autopilot über die Batterie versorgen kann. Fehlt mir nur noch der Wassermacher, dann wäre ich wirklich autark.
Immer eine Handbreit Wasser unter`m Kiel - und genug Bier in der Bilge!

es ist egal, wer die Einzelzellüberwachung macht, nur sollte sie vorhanden sein und effektiv abschalten im
Fall einer Störung um vor Überladung oder Tiefentladung zu schützen. Es geht nicht nur um die teure Batterie
sondern auch um mögliche Schäden am Boot (Brandgefahr, Vergiftungsgefahr durch die Dämpfe aus den
Überdruckventilen etc.)

Hallo Jobe
Hast du eigentlich ein Bugstrahlruder verbaut. Die Frage stellt sich mir weil du 3 Servicebatterien verbaut hast. In einem Punkt hast du sicher Recht. Bleibatterien sind nach 3 Jahren in Südlichen Gefielden am Ende. Zu Deinen Bedenken bezüglich der Ladung mit der LM kann ich dich beruhigen. die LM auf der SY läuft normalerweise ab 1100 RPM auf Vollast von ca. 60 Ampere. und das über Stunden um Bleibatterien vollzuladen. Bei LiFePO4 passiert das selbe in Gelb. In meinem WOMO sind 300AH System linsunenenergie verbaut. Darüber wird auch gestartet. Die LM Leistung ist 95 A. Die geamte Ladeleistung geht direkt in die LiFePO4 . Es gab nach 30 000 Km weder OVP bzw LVP Abschaltung. die Ladespannung der LM ist in Sommer ca. 14,1 - 14,2 Im Winter liegt sie höher bei bis jetzt max 14,5 volt gemessen. So lange dein Lm Regler korrekt arbeitet löst dir weder OVP/UVP aus. Auserdem wird der Accu durch die Schutzeinrichtung von Lars innerhalb seiner GRENZEN GESCHÜTZT. Du brauchst eigentlich nur ein zusätzliches Ladegerät für LiFePO4 kleiner Leistung damit die Balancer die Zellen ausgleichen können. Wenn es im WOMO funktioniert lauft das auch auf der SY.
Zur Warnung vor einer leeren Servicebatterie kannst du den BMV 701 verwenden. Er hat einen Relaisausgang der Programmierbar ist. zb. 80% Entladung wird ein Pieper angesteurt der dich warnt.Idee dazu ist nicht von Mir sondern von Lars. das ist vor allem ein Sicherheitsaspekt wenn du unter Autopilot und Segel fahrst und gerade deinen " Mittagsschlaf " hälst!!!!!
Zu deiner Sorge Wegen OVP fält mir noch ein du hast sicher einen Ladestromverteiler verbaut zur Trennung von Starter und Sevicebatterie. Der verursacht auch einigen Spannungsabfall.
Dadurch kommst auch nicht auf die Ladespg der LM

Immer eine Handbreit Kiel unterm Wasser ??

Gruss Franz

Nachtrag
Habe ich übersehen: Du schreibst du hast an der Servicebatterie 13,7 Volt gemessen. Wenn du die Spg der Starterbatterie mißt ist die warscheinlich um 0,6-0,7 Volt höher. Darum werden Hochleistungsregler verbaut mit Senseleitung zur Servicebatterie. so werden die Verluste an Ladestromverteiler und Verkabelung egalisiert. Es gibt jedoch andere Möglichkeitn an Bord diesen Spannungsabfall zu umgehen. Die 0,6 Volt die die Servicebatterie weniger bekommt ist der Grund für lange Motorlaufzeiten (Sinnlosen) um die Batterien voll zubekommen.

Gruß Franz

Hallo, ich kann zwar technisch nicht viel beitragen, aber wir hatten LiFePo an Bord, alles von Viktron und verbaut von Christoph Stengel, den ich im Vorfeld damals mit tausend Fragen gelöchert habe und der alles unglaublich kompetent geplant und aufgesetzt hat. Den kann ich nur 100% empfehlen. Beste Zusammenarbeit ever.
Wir waren mit dem System total zufrieden und hatten zusätzlich Solar an Bord, das den kompletten Strombedarf abgedeckt hat. Wir haben keinen Landstrom benötigt und waren komplett autark.
Unten noch die Daten von Christoph.
Liebe Grüsse,
Achim

Christoph Stengel
preVent GmbH
Taunusstrasse 24a
63694 Limeshain/Himbach
Deutschland / Germany

Öffnungszeiten: Mo.-Fr. von 8 Uhr bis 17 Uhr

Telefon: 0049 (0)6048 –9600– 10 Herr Stengel
Telefon: 0049 (0)6048 - 9600 - 12 Herr Henrich / Herr Euler / Herr Arndt
Fax: 0049 (0)6048 - 9600 - 19
--> Link

So, kurz eine Off topic Info fuer den Kollegen, der glaubt mein Hinweis zur Schiffsstabilitaet sei Unfug.
Gerade bei Segelfahrzeugen koennen die Batterien durchaus zum Ballast bzw. dem Hebelmoment gerechnet sein.
Deswegen macht eine Ueberpruefung bei Umbauten durchaus Sinn wenn Standardmodellrechnungen zu Grunde gelegt waren.

Im Fall des Fischkutter Condor war das der entscheidende Grund fuer die Kenterung.
Siehe Unfallbericht der BSU vom 5.10.17

??? Unser Boot war eine 18 Tonnen Catana 50. Die Batterien wogen weniger als ich. Die einzige Gefahr war Brand, weil das Zeug nicht zu löschen ist, aber wir hatten nie Probleme und ich habe im Freundes- und Bekanntenkreis auch nie von Problemen gehört.
An Bord immer nur noch LiFePo.

Sorry, wenn ich mich länger nicht mehr gemeldet habe - aber danke für die Tips

*Offtopic*
Zum Thema Stabilität durch leichtere Batterien. Ich hab mir den BSU Bericht zu besagtem Fischkutter angesehen. Unfallursache war dort tatsächlich die Stabilität des Kutters, aber wegen geänderter Aufbauten, falsch verstauter Ladung, etc.
Wir reden hier von einer ca. 5 Tonnen Segelyacht, würde sich hier die Stabilität durch den Einbauort der Batterien ändern, dann dürften sich die 8 Personen, für die die Yacht zugelassen ist, eher wenig bewegen :-). Ganz zu schweigen von der Zuladung in der Backskiste, etc.
*/Offtopic*

lg
Jobe

Die Batterien koennten in den Kiel verlegt werden, fuers Displacement mit gerechnet sein,...
Kurz sie muessen nicht unbedingt wichtig sein, sie koennen!
Das muss man wissen bevor man beigeht!

Du kannst gerne bei deiner Meinung bleiben. Nur zur Veranschaulichung: Das Booterl hat 5 Tonnen. Die Batterien haben 30kg. Diese 30kg hätten maximal dann einen Einfluß auf das aufrichtende Moment, wenn die Batterien in der Kielbombe verbaut wären. Sollen die Batterien aber zugänglich und austauschbar bleiben, dann wäre der tiefste Punkt die Bilge. Dort sind wir aber schon weit weg von dem Punkt, wo diese 30kg noch eine Rolle spielen könnten.
Anders sieht es vielleicht bei einer Schwert-Jolle aus, aber dort wirst du Batterien ohnedies nur selten finden.

lg
Jobe