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Umbau von AGM auf LiFePo-24V 500Ah


Milton am 09 Jul 2018 09:09:12

Hallo zusammen,

gleich vorweg, ich habe kein Wohnmobil. Trotzdem habe ich mich hier angemeldet, weil man mit einem Boot häufig deckungsgleiche Problematiken hat. Besonders der Abschnitt in dem es um LIthium-Akku-Technologoe geht, hat es mir hier im Forum angetan. Da seid ihr wohl wirklich führend.

Aber nun gleich zu meiner Fragestellung. Ich habe an Bord ein 12V-Netz und ein 24V-Netz. das 24V-Netz dient zur Zwischenspeicherung größerer Energiemengen und lädt bei Bedarf das 12V-Netz nach. Ebenso versorgt es einen 3000W-Inverter "mit Saft". Nachgeladen wird es entweder über Landstrom oder mit einem 4Kw-24V-Generator von Fischer-Panda.
Bisher wird der Strom in einer 24V-Bank, bestehend aus 2 St. 12V 230 Ah AGM-Batterien zwischengespeichert. Sinkt der Ladezustand unter 70%, springt der Generator an.
Zusätzlich dient die 24V-Bank auch als Stromquelle einer USV. Geht der Landstrom verloren, schaltet sich der Inverter als USV ein und versorgt das bordeigene 230V-Netz mit Strom

Leider kann die gegebene Konfiguration nicht alle Vorteile dieser USV-Lösung ausreizen. Dazu ist einfach die zur Verfügung stehenden Strommenge zu gering. Und wird etwas 40A aus der 24V-Bank abgezogen, gehen die 1. relativ schnell in die Knie und 2. halbiert sich fast die zur Verfügung stehende Energiemenge (Peukert-Effekt). Außerdem ist die Stromaufnahme der 24V-Bank weit unter dem, was der Generator leisten könnte.

Ich plane daher einen Umbau. Orientiert habe ich mich jetzt in einem ersten Schritt mal am Gewicht (damit ist das Boot z.Zt. gut austariert). Die beidem AGM wiegen zusammen gut 120 kg. Dafür könnte ich folgende Konfiguration umsetzen

8 St. 500 Ah-Zellen -> 24V-Bank

Ich habe mich zwischenzeitlich schon eingehend mit den verschiedenen zur Verfügung stehenden Zellen beschäftigt. Wobei die Wahl wohl auf die Winston 400AHA oder ein optisch/technisch sehr ähnliches 500Ah-Modell fallen wird.
Womit ich noch ein bischen Probleme hab, ist, hierfür ein passendes BMS zuzuordnen. Alles was man hierzu findet operiert ja mit abenteuerlich geringen Kabelquerschnitten. Ich habe die Verkabelung zum GenSet (4KW) z.B. mit 95 mm², zum Inverter (3KW) mit 75mm² und zum DC-DC-Lader 24V-12V (1KW) mit 25 mm² ausgeführt. Alles separat, angepasst an die jeweiligen Maximalströme abgesichert. Als Batteriemonitor ist z.Zt. ein Philippi BCM-2 mit einem 500A-Shunt an der Masse der Batteriebank eingesetzt. Das könnte alles so bleiben. Was ich aber dazu benötige ist ein BMS. Und hier liegt für mich de rHund begraben. Die BMS, die man findet, operieren aber weitgehend mit Kabelchen von 10-20mm². Das ist doch den auftretenden Stromstärken in keinem Fall angemessen.

Hierzu nun meine Frage. Gibt es speziell für größere Batteriebanken BMS, die auch mal mit Strömen von mehreren kw auf 24V umgehen können? Auch sind Balancer mit 2A wohl dem ganzen nicht ganz angemessen. Gibte es hier auch "stärkere".
Am liebsten wäre es mir, wenn man so eine Set komplett kaufen könnte, in dem, der Größe der Bank angemessen, alle benötigte Bauteile enthalten sind.

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Sunti am 09 Jul 2018 10:05:14

Hallo miteinander,

ät Milton - schau mal bei ECS - der greenswitch kann 500A und den gibts in 12 und 24 Volt

--> Link

Gruss SunTi

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Hier findest Du vielleicht schon, was Du suchst: --->Link

Milton am 09 Jul 2018 10:30:28

Danke,

so eine Leistungsschalter habe ich (manuelle Version) sowieso schon verbaut. Muss man halt den vom BMS geschalteten davorlegen. Soweit kein Problem.

Ich glaube aber, es tut sich ein prinzipielles Problem auf. Meine USV (Kombi inverter/Ladegerät mit USV-Funktionalität) nimmt es mir EXTREM übel, wenn sie eingeschalteterweise vom 24V-Netz getrennt wird. Die stürtzt dann ab und selbst bei angelegtem Landstrom ist dann das ganze 230V-Netz an Bord tot. Im ungünsigsten Fall, wenn gleichzeitig bei der Abschaltung hohe Lasten angeschlossen sind, kann man das System sogar bei so einer Nummer himmeln.

Jedesmal, wenn also das BMS dem Switch einen Befehl gibt, stürzt meine USV ab. Und auch der Generator nommt es einem übel, wenn er im Betrieb von der 24V-Bank getrennt wird. Die Bedienungsanleitung warnt eindringlich vor dieser Aktion mit Hinweis auf die Zerstörung der Dioden im internen Inverter.

Gibt es für mich dann überhaupt eine Möglichkeit, eine LiFePo-Bank einzusetzen? Es müsste zumindest auf eine automatische Abschaltung verzichtet werden.

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lisunenergy am 09 Jul 2018 11:12:36

Der Kabelquerschnitt richtet sich nach vielen Dingen . Der Ausgleich für den Spannungsabfall hat bei LiFePo4 einen anderen Stellenwert wie bei Blei . (Höhere Spannungslage bei über 90 %)
Ein 2-3 A Balancer bei vorher ausbalancierten Zellen reicht dicke aus !
Hat man Angst, das bei Abschaltung des Systems die Komponenten dies nicht vertragen, kann man sich mittels kleinem Bleiakku parallel als Puffer helfen.
Im maritimen Bereich ist Korrosion das wichtigste Thema überhaupt!

geralds am 09 Jul 2018 11:17:28

Hallo,

ich hatte vor Jahren mal ein ähnliches Problem. Eine Maschine durfte nicht in vollem Lauf vom Netz getrennt werden.
Ich habe einfach 2 Batterien 12V 6Ah parallel zum 24V Netzgerät (für die Steuerspannung) geschaltet und bei Ausfall vom Netz die Maschine gezielt heruntergefahren. Die Batterien mussten die 24V nur für ca. 10s bereitstellen. (Die kinetische Energie der Maschine wurde über Regler in Widerständen verheizt.)

Vielleicht lässt sich bei Abschaltung durch das BMS etwas ähnliches realisieren, sprich USV und Generator gezielt abschalten.
Danach könnte die "Stützbatterie" über ein Zeitrelais oder über Unterspannung abgeschaltet werden.
Kleine Gel-Batterien können durchaus zu LI-Batterien parallel betrieben werden.

Gruß Gerald

Oh, Lars war schneller

Milton am 09 Jul 2018 12:03:32

Das Projekt beginnt an Größe zu gewinnen :-)

Hab mal kurz nachgerechnet. Bei C1 wären wohl zwei 12V125Ah Gel die benötigte Puffer-Batterie der Wahl. Denkfehler?

Stocki333 am 09 Jul 2018 14:28:24

Hallo
Bei meinem WOMO ist Service- und Starterbatterie eins. Sollte das BMS abschalten verliert der Regler der LM seine Spannungsreferenz. Die Betriebsspg würde in so einem Fall jenseits von 50 Volt ansteigen. Die Elektronischen Komponenten des Fzg würden sagen , "DAS WARS" Um das zu verhindern wird eine 32 Ah AGM, Starterbatterie für Schwere Motorräder, mit der Zündung paralell geschaltet. Die AGM ist eine reine Starterbatterie, und kann jede auftretene Strom.- und Spannungspitze aufnehmen. Gewicht nur 9.5 Kg. und kostet an Schaß. Wird einfach nach 5 Jahren ausgetauscht.
Ist vieleicht ein Denkanstoss wie du aus deiner Problemmatik rauskommst. Die Anlage ist eine 300 AH Winston Lifeypo4 Sytem Sonnentau (Lisunenergie) in der 250 Ampere Variante. Es gibt von Ihm auch eine Schaltung mit 500 Ampere Relais.

LG Franz

Stocki333 am 09 Jul 2018 14:33:35

Nachtrag
Eine Abschaltung gabs noch nie in 3 Jahren ,trotz bis Startströmen von 450 A und einem 2,5 kw Wechselrichter.
LG Franz

Immer eine Handbreit Wasser unterm Kiel

Milton am 09 Jul 2018 15:32:40

Eine sagen wir mal 24V 50Ah-AGM würde doch innerhalb von 10 Sekunden zusammenbrechen, wenn der Inverter 125A saugt. Wenn dann eine Gel, die sollte zumindest ein paar Minuten C0,4 aushalten. Müsste ich mich nur darum kümmern, daß der Inverter in dieser Zeit die Lasten abschmeisst und sich selbst ausschaltet. Der Generstor würde es wohl selbst erkennen und den Ladestrom entsprechend herunterfahren.

Milton am 09 Jul 2018 16:00:50

Ich habe mir einmal die Bedienungsanleitung meiner Inverter/Ladegerät-Kombi mit USV-Funktionalität durchgelesen.

Für den Inverter lässt sich eine Abschaltspannung einstellen, bei deren Erreichen der Inverter alle Lasten abwirft, sich aber nicht abschaltet.
Ebenso hat das integrierte Ladegerät eine IOUO-Kennlinie, die bei Erreichen der Volladung auf Erhaltungsladung umspringt.

Gleiches gilt für den Generator. Der schaltet sich auch bei Erreichen einer definierten Spannung ab und bei Unterscheiten einer definierten Spannung wieder ein.

Und der DC-DC-Lader hat auch einen Unterspannungsschutz, bei dessen Erreichen er sich abschaltwet.

Abgesichert sind sowohl Batteriebank, Inverter, Generator und DC-DC-Ladegerät über separate Sicherungsautomaten.

Und jetzt die Preisfrage. Bei dieser Konfiguration kann es gar nicht zu Zuständen kommen, in denen ein BMS eine Zwangsabschaltung ausführen muß. Benötige ich dann überhaupt ein BMS, oder reicht es nur Balancer einzusetzen.

Gast am 09 Jul 2018 16:06:49

Milton hat geschrieben:Und jetzt die Preisfrage. Bei dieser Konfiguration kann es gar nicht zu Zuständen kommen, in denen ein BMS eine Zwangsabschaltung ausführen muß. Benötige ich dann überhaupt ein BMS, oder reicht es nur Balancer einzusetzen.


Brauchen tust du es natürlich nicht. :?

Ist aber sehr empfehlenswert, weil es dein System bei einer Unbalance bei Einzelzellen-Fehler abschaltet, sowohl für UVP als auch OVP. :wink:

Einige Systeme hier im Forum sind für UVP und für OVP getrennt abgesichert. Schau dir mal die entsprechenden Schaltungen im Sonnentau-Hauptthread an.

Grüße, Alf

lisunenergy am 09 Jul 2018 16:14:23

Es wird bei einem Computer. Dieser läuft auch ohne Virenschutz, und es passiert nichts, wenn kein Virus einen Angriff startet. Bei einem Lifepo4 verändert sich die Spannungslage extrem bei Wärme und Kälte. Dazu kommt noch die einzelne Kapazität der 8 Zellen. Selbst bei einer Spannung die noch über 24 Volt liegt sinkt eine Zelle unter ihren gesunden Wert . Die Abschaltung über die gesammte Spannung macht also keinen Sinn. Bei Überladung einer Zelle muss dringend abgeschaltet werden. Ursachen gibt einige. Dieser Fall tritt sehr selten ein, kann aber mit den Jahren häufiger werden. Im Netz bei YouTube gibt es Fälle , wo die Zellen mit reinen Lastbalancer ohne Abschaltung kaputt gegangen sind.

Milton am 09 Jul 2018 16:29:31

Also doch eine 24V 50Ah -Gelbatterie mit trennendem BMS und Balancern.
Ich seh schon, das wird was Größeres.

Leider habe ich im Inverer keine Schnittstelle, die ein kontrolliertes Abwerfen der Last auslösen kann. Bleibt als nur ein Not-Aus, Das die ganze Inverter-Ladegerät-Kombi ausschaltet. Das könnte ich in das Bedienpanel der Inverter-Ladegerät-Kombi einlöten. Den Komnakt bekäme cih ja wohl vom BMS. Das müsste aber erst den Not-Aus absetzen und dann DANACH den Batterie-Pack vom Netz trennen. Gibt es sowas überhaupt?

Stocki333 am 09 Jul 2018 17:00:13

Hi..
Generator: Schaltet bei einer definierten Spannung ein. Wenn der so gesteuert, wirst du eine Überraschung erleben. Über die Spg. kannst du sehr schlecht auf die Restkapazität eines Lifeypo4 Accus schliessen.
Eine normale AGM Starterbatterie ca. 90 Ah dreht dir einen Anlasser einer 2,0l Dieselmaschine minimum eine Minute bei ca. 300 Ampere durch . die ist günstiger im Einkauf durch riesige Stückzahlen und weltweit verfügbar. Ob eine Gel für hohe Ströme die richtige Wahl ist.....!!!
Das Risiko ohne komplettes BMS zu arbeiten macht keinen Sinn. die Kosten dafür sind doch gerade bei so einer potenten Anlage gering. Bei kleinen Anlagen , wie bei unseren WOMO ist das Verhältnis viel schlechter.
Lg Franz

Stocki333 am 09 Jul 2018 17:47:19

Hi..
Du schreibst das beim einer einstelbaren Spg der Inverter alle Lasten abwirft, sich aber nicht abschaltet. Folgendes Zenario:
24V 500AH LI-Accu
2 x AGM 12V 32Ah = 24V 32 Ah Paralelverschaltet mit Li-Accu
Last 120 Ampere, nach 3 Std. Fehler im Li-Accu BMS trennt die Verbindung zu Inverter
Die Spg lag bis zum Fehlerfall um die 26 Volt + - 0,1 Volt
jetzt sichert dir die AGM eine unterbrechungsfreie Stromversorgung. Die AGM fällt rasch in der Spg. Bei 12,2 Volt schmeist der inverter die last Ab. Idealerweise sollte jetzt der Generator starten Eine perfekte Maschine schickt dir jetzt eine SMS .und teilt dir mit , das du das Geld nicht umsonst ausgegeben hast.
Ist nur ein theoretisches Szenario mit den Spannungen , aber vieleicht ein Lösungsweg für dich
Lg Franz

Milton am 09 Jul 2018 21:16:06

Machen die AGM das mit, wen sie mit Lifepo-Ladespannung mitgeladen werden? Trenndiode? Wird schon saumäßig aufwendig. Auf jeden Fall weit weg von keep it simple.

So langsam freunde ich mich wieder mit der Nicht-Lifepo Lösung an. 4 St. 200Ah C10 12V Gelbatterien. Die Lösung wiegt auch nur noch 80 kg mehr als Lifepo mit ZusatzAGM. St übrigens die Lösung, die der Inverterhersteller empfiehlt.

lisunenergy am 09 Jul 2018 22:43:43

Mach Dir nicht so viele Sorgen ! Ich kenne keine Anlage die Probleme macht ! Der Vorteil von Lifepo4 ist mit Blei nicht zu vergleichen. Wichtig sind ausbalancierte Zellen.
Den Rest macht das System!

Milton am 10 Jul 2018 07:29:49

Ich habe mir das auch so schön einfach vorgestellt. 8 Zellen kaufen, Kasten drum schweißen, BMS dran und gut is es.

Aber vor allem der Punkt, daß ein BMS den Pack offline nimmt, wenn irgendetwas nicht stimmt, macht mir richtig Probleme. Gibt es keine BMS, daß die Probleme löst, ohne den Pack offline zu schalten? Ich habe bei der Suche den Begriff aktives BMS gefunden. Soll ich in der Richtung weitersuchen

lisunenergy am 10 Jul 2018 10:39:43

Möglichkeiten gibt es viele. Ob aber der Aufwand zum Nutzen steht, bezweifle ich. Ach ein aktiver Balancer kann nicht zaubern. Mein Vorschlag ein echt simples System um unterwegs selbst reparieren zu können und 24 Volt 30 Ah Lifeline AGM dazu. Fertig !

Stocki333 am 10 Jul 2018 12:48:07

Ein BMS das zb. eine defekte Batteriezelle od einen defekten Balancer repariert, das wünschen sich alle Lifeypo4 User schon lange. Eine AGM bzw. Blei passt passt sehr gut für den Paralelleinsatz mit passenden Li- Zellen.
Denke nicht zu kompliziert und Bleib bei 99 % Absicherung und versuche nicht 110% zu finden. Sonst gehts dir wie mir. Irgendwan denkt man dann so komplizirt das man den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr sieht. Die Lösung liegt vor der Nase man muss Sie nur sehen "wollen, Können".

Warum Trenndiode: fragend
Das was dir Lars vorgeschlagen kann ich dir in 12 Volt Technik mit deinen 125 A auch die AGM Spg nach simulierten abschalten des BMS.
Franz

Milton am 10 Jul 2018 15:26:11

Also gut, ich sage erstmal herzlichen Dank.

Ich mach mich jetzt mal auf die Suche nach passenden Komponenten. Noch eine Frage. Auf Ali habe ich Lifepo-Packs gesehen, die ausehen wie "normale" Batterien, gleich mit integriertem BMS. Mit 24A und 200 Ah. Da könnte man doch auch 2 St. davon nehmen. Würde doch alles erheblich vereinfachen. Die würden sogar in meinen aktuellen Edelstahl-Kasten passen.

Alternativ eben Selbstbau:
*Edelstahlkasten schweißen
*8 St. Zellen 3,2V (400-500 Ah) / 16St. Zellen 200Ah (wurden mir für 129,- $ angeboten)
*Balancer 2A
*BMS (für bis zu 8 Zellen/16 Zellen)
*Hauptschalter 24V (von BMS gesteuert) (für bis zu 250A, der Generator bringt max. 160A, der Inverter saugt max. 135A)
*Kabel, Kabelschuhe, etc. (liegt sowieso in ausreichender Menge bei mir rum)
*AGM 24V 30Ah
geschätztes Gewicht: ca 110 kg

.




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