Bei welcher Spannung Hybrid parallel schalten

Hallo,

kommende Woche wird es also so weit sein. Ich möchte meine neue Versorger-Blei und meine neue Lifepo4 Batterie als Hybrid parallel zusammen schalten.

An dieser Stelle nochmal 1000 Dank an Franz (stocki333) für seine Hilfe per PN und seiner Geduld bei der Planung. :top:
Ohne ihn hätte ich das Projekt vermutlich irgendwann eingestellt.

Mit seiner Hilfe werde ich es nach diesem Plan zusammen bauen:



Jetzt habe ich noch eine Frage:

Wie bereite ich beide Batterien zur Parallelschaltung vor?

Lade ich beide (Blei+Lifepo) komplett voll und schließe sie dann parallel oder versuche ich bei beiden Batterien ein ähnlich hohes Spannungsniveau zu erreichen, also die Blei komplett vollgeladen und die Lifepo4 eher relativ leer, sodass beide auf ca. 12,7v kommen?

Was meint Ihr?

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Genauso als wenn die Lima beginnt zu laden und Aufbau- und Starterbatterie zusammen geschalten werden.

biauwe hat geschrieben:Genauso als wenn die Lima beginnt zu laden und Aufbau- und Starterbatterie zusammen geschalten werden.

Das kann bei unterschiedlichsten Ausgangslagen der Fall sein...
Zum Beispiel, wenn die Lifepo noch 20% SOC und die Blei noch 50% SOC hat...
Oder wenn die Lifepo noch 70%SOC hat und die Blei noch 100% SOC.
Oder,oder, oder...

Wolltest Du genau das zum Ausdruck bringen?

Es spricht aber einiges dafür, erst beide Akkus zu laden und anschließend zu verbinden.

Ich meine, mich zu erinnern, dass Franz sowas mal erwähnt hat, dass ich beide Batterien bis zur Ladeschlussspannung laden soll vor dem Verbinden, ich bin aber nicht mehr ganz sicher.

Und Acki hats wohl in seinem legendären Hybridtest auch so gemacht, wenn ich das richtig deute:

Acki hat geschrieben:



Beide Akkus wurden mit einem CTEK XS 7000 aufgeladen und dann verbunden.

Zu deinem Schaltbild: Wenn WR=Wechselrichter, WB=deine Bleibatterie und Li=deine LFP ist, dann sieht es so aus, als würde eine Plus-Leitung ohne Leitungsschutz von der WB zu dem "4fach-Verteiler + Innenraum" gehen.
Für die du 6-18mm² eingeplant hast. Ab dem Verteiler geht es dann weiter zum WR mit 34mm² und direkt vor dem Wechselrichter sitzt eine 100A Sicherung.
Das erschließt sich mir jetzt erstmal nicht, was steckt denn dahinter?

ulfertg hat geschrieben:Zu deinem Schaltbild: Wenn WR=Wechselrichter, WB=deine Bleibatterie und Li=deine LFP ist, dann sieht es so aus, als würde eine Plus-Leitung ohne Leitungsschutz von der WB zu dem "4fach-Verteiler + Innenraum" gehen.

So weit, so richtig.
Und von dort aus auf den Sicherungskasten der Verbraucher.
So ists geplant. Fehlt das was?

ulfertg hat geschrieben:Ab dem Verteiler geht es dann weiter zum WR mit 34mm² und direkt vor dem Wechselrichter sitzt eine 100A Sicherung.
Das erschließt sich mir jetzt erstmal nicht, was steckt denn dahinter?

Liegt daran, dass da bereits 34mm2 liegen. Das wäre so natürlich nicht nötig, es sei denn, ich würde einen stärkeren WR einbauen und mit den 34mm2 direkt auf die LFP gehen. Momentan hängt da nur ein 300W WR dran.

Dieses Schaltbild ist eine Projektidee.
Ich bleibe nach wie vor offen für andere Ideen oder Verbesserungen.

Noch was: Was hat es denn mit den beiden >=70A Relais auf sich? Die scheinen ja komplett parallel geschaltet zu sein, sind aber einmal mit 50A und einmal mit 40A abgesichert.

ulfertg hat geschrieben:Noch was: Was hat es denn mit den beiden >=70A Relais auf sich? Die scheinen ja komplett parallel geschaltet zu sein, sind aber einmal mit 50A und einmal mit 40A abgesichert.

Liegt daran, dass eines der Kabel dünner ist als das andere.
Die Idee dahinter ist, den Ladestrom per Widerstand des Kabels und der sonstigen Bauelemente zu "regulieren".
So läßt sich dann die LFP mit wenig Stromstärke, mehr Stromstärke oder "voller" Stromstärke laden.
Die beiden Relais können manuell zu und abgeschaltet werden oder als frei wählbarer Unterspannungsschutz durch den BMV komplett abgeschaltet werden (in diesem Plan bei 20% SOC der LFP)

Lakritz hat geschrieben:So weit, so richtig.
Und von dort aus auf den Sicherungskasten der Verbraucher.
So ists geplant. Fehlt das was?

Ich würde eine passende Sicherung direkt an der Batterie als Leitungsschutz verbauen.
Die 100A Sicherung vor dem WR ist dagegen überflüssig.

Hast du für die Abgänge der + Verteiler keine Sicherungen eingeplant?
Dann müsstest du die Hauptsicherung an den Batterien nach dem Kabel ausrichten, dass den geringsten Strom verkraftet.
Im Fehlerfall trennt diese Sicherung dann aber auch alle Geräte, die hinter ihr hängen.

Lakritz hat geschrieben:Liegt daran, dass da bereits 34mm2 liegen. Das wäre so natürlich nicht nötig, es sei denn, ich würde einen stärkeren WR einbauen und mit den 34mm2 direkt auf die LFP gehen. Momentan hängt da nur ein 300W WR dran.

Verstehe - ich habe bei den 34mm² fälschlicherweise angenommen, dass sie passend zum WR wären.

Lakritz hat geschrieben:Die Idee dahinter ist, den Ladestrom per Widerstand des Kabels und der sonstigen Bauelemente zu "regulieren".

Jetzt wo du es schreibst erinnere ich mich wieder, das Franz das so vorgeschlagen hat.

Wenn du das so verbaust, berichte bitte darüber.
Hast du den Spannungsabfall der beiden Varianten und die resultierenden Ströme berechnet?
Probleme mit Überhitzung der Kabel gibt es bei genügend effektiver Drossel keine?

ulfertg hat geschrieben:Hast du für die Abgänge der + Verteiler keine Sicherungen eingeplant?

Da gibts nur 1 Abgang, das ist der zum Sicherungskasten der Verbraucher (Licht, Heizung, Zigarettenanzünderbuchsen, Wasserpumpe, usw.). Und die sind dann alle wieder einzeln je nach Belastung abgesichert.

ulfertg hat geschrieben:1.Hast du den Spannungsabfall der beiden Varianten und die resultierenden Ströme berechnet?
2.Probleme mit Überhitzung der Kabel gibt es bei genügend effektiver Drossel keine?

zu 1. Nein, da ist nichts berechnet. So wie ich Franz verstanden habe, wird das empirisch ermittelt.
zu 2. Das ist auch meine Frage, die ich hier gerne in den Raum stelle, da ich hierauf (auch von Franz) keine Antwort bekommen habe.

Zu 2, da es sich auf den Kabeln um Spannungsabfälle von ein paar hundert Millivolt handelt, und um ein paar 10 A, ergibt sich eine Verlustleistung auf den Kabeln von paar mal paar mal 1 Watt.
Also zb 200 mV mal 20 A wären 4 Watt. Genug um etwas warm zu werden, um Größenordnungen Zuwenig, um ein Problem zu sein.

rolfk hat geschrieben:Zu 2, da es sich auf den Kabeln um Spannungsabfälle von ein paar hundert Millivolt handelt, und um ein paar 10 A, ergibt sich eine Verlustleistung auf den Kabeln von paar mal paar mal 1 Watt.
Also zb 200 mV mal 20 A wären 4 Watt. Genug um etwas warm zu werden, um Größenordnungen Zuwenig, um ein Problem zu sein.

Würdest du dazu deinen Rechenweg erklären?

Meine Überlegung:
Wenn ich die Schaltung richtig verstehe, sollen die Leitungen den Strom begrenzen, der von der Lichtmaschine zur LFP fließt.
Also wird der Querschnitt nicht nach dem Stromfluss berechnet, sondern er muss nach dem gewünschten Spannungsabfall ausgelegt werden.

Grob überschlagen komme ich bei folgenden Annahmen:
-U_Generator = 14,1 V, freie Leistung > 80A
-U_LFP = 13,5 V
-R_LFP = 4 mOhm (hier sehe ich die größte Unsicherheit, schwankt je nach Ladezustand, Temperatur usw. und hat einen relativ großen Einfluss auf das Endergebnis)
-R_BMS = 1 mOhm (an meinem BMS (R = ca. 0,1mOhm , inkl. Verkabelung (provisorisch, daher ca. 0,9 mOhm) gemessen)
-R_Kupfer = 0,0171 Ohm*mm²/m
auf ein 1 m langes 2 mm² Kabel um die Stromstärke auf ca. 44 A zu begrenzen [(U_Generator - U_LFP) / R_gesamt].
Dabei verheizt das Kabel knapp 17 W.
Bei höherer Spannungsdifferenz wird das ganze deutlich ungünstiger für das Kabel als Strombegrenzer. Bei niedrigerem Innenwiderstand der Batterie auch.
Beispiel wie oben, aber U_Generator = 14,2 V & U_LPF 13,3 V bedeutet 1 mm² Querschnitt auf einen Meter um auf knapp 41 A zu regulieren. Dabei verheizt das Kabel über 28 W.
Selbst wenn die Leitung das so mitmacht, bei steigendendem Ladezustand und damit Spannung der LFP würde der Strom damit bei U_LFP 13,6 V z.B. auf 27 A sinken, die Regelung ist also nicht konstant.

Hab ich mich verrechnet? Oder einen groben Denkfehler?
Ich hab leider momentan keine Konstantspannungsquelle mit genügend hoher Leistung in meiner Werkstatt, um meine Annahme empirisch zu belegen.
Falls meine überschlägige Rechnung stimmt, stelle ich mir die Umsetzung in der Praxis aufwendig vor.
Die Erwärmung der Leitung pro Meter müsste z.B. über ein längeres Kabel mit entsprechend höherem Querschnitt auf einen gesunden Bereich reduziert werden.
Du könntest das doch vorher mal in deinem Fahrzeug ausprobieren, der Testaufbau ist ja relativ simpel.
Wenn möglich mit einem SOC von 20%-30% und einer Temperatur der Batterie von nicht weniger als 20°C, weil so die höchsten Ströme zu erwarten sind.

Lakritz hat geschrieben:Die Idee dahinter ist, den Ladestrom per Widerstand des Kabels und der sonstigen Bauelemente zu "regulieren".
So läßt sich dann die LFP mit wenig Stromstärke, mehr Stromstärke oder "voller" Stromstärke laden.

Was war noch mal der Grund dafür, dass du das regulieren möchtest? Ich glaube in dem anderen Thread wurde das diskutiert, aber ich finde es leider nicht mehr.
Und auf welche Stromstärken möchtest du regulieren?

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ulfertg hat geschrieben:Was war noch mal der Grund dafür, dass du das regulieren möchtest? Ich glaube in dem anderen Thread wurde das diskutiert, aber ich finde es leider nicht mehr.
Und auf welche Stromstärken möchtest du regulieren?

Hi Ulf,

der Grund war, dass ich den LFP bei Temperaturen unter 10 Grad nicht mit vollem Ladestrom laden möchte, weil das (angeblich) den Zellen nicht gut tut. Insgesamt möchte ich aber z.b. 50A laden können, wenn die Voraussetzungen dafür passen.

Ich habe mir Kabel in den Größen 4mm2, 6mm2, 8mm2 und 14 mm2 bestellt.

Ich würde gerne:

1. Stufe ca. 10-20 A
2. Stufe ca. 30-40 A

Und beide zusammen ca 50-60A.

Die Kabellänge von der LiMa zur LFP ist ca. 2,30m, wenn ich auf direktem Weg dorthin gehe. Ggf. ,muss ich eine Schlaufe ziehen, um das gewünschte Ergebnis zu erreichen.

ulfertg hat geschrieben:Du könntest das doch vorher mal in deinem Fahrzeug ausprobieren, der Testaufbau ist ja relativ simpel.
Wenn möglich mit einem SOC von 20%-30% und einer Temperatur der Batterie von nicht weniger als 20°C, weil so die höchsten Ströme zu erwarten sind.

Allerdings würde ich in der Realität bei 20 Grad beide Ladeleitungen "freischalten"... was zwar nichts daran ändert, dass die "dünne Leitung" den Strom ohne zu große erhizung vertragen können muss, aber dann eben nicht so lange, weil der LFP schneller wieder voll ist.

Ich hatte auch schonmal überlegt, ob ich zur Ladestrombegrenzung einen B2B Lader dieser Art hier dazwischen hängen soll. --> Link
Dann könnte ich ein dickeres kabel nehmen und würde trotzdem den Strom der einen Leitung auf 9A begrenzen (oder habe ich die Funktion dieses Teiles falsch verstanden?)