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Grundlagen LiFeYPO4 und LiFePo4
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Diese Thema soll dazu beitragen , diese Technik besser zu verstehen. Alles was Ihr dazu findet kann hier veröffentlicht werden. Sehr wichtig sind Aussagen die in englischer Sprache verfasst wurden. Wer also was dazu findet und es übersetzt dem Danke ich sehr ! Je mehr sich daran beteiligen desto interessanter kann es werden . Durch die Rubriken ist es jetzt möglich sehr konkret zu suchen. Also ran an die Arbeit !!! Es lohnt sich ! Ich fang mal an: es gibt unterschiedliche Lithiumakkus, die durch verschiedene Zusammensetzungen Eigenschaften besitzen, die mit Blei oder einer anderen Sorte nicht zu erreichen sind. In der Vergangenheit gab es LiIon Akkus, die aus Elementen bestanden, wie wir sie aus dem Handy oder Modellbau kennen. Das gefährliche bei diesen Akkus ist,werden sie überladen oder zu stark entladen, können diese Akkus anfangen zu brennen. Im Wohnmobil hat sich dieser Akkutyp daher nicht durchgesetzt. Eine neue Lithiumchemie ist die hier bekannte Lithiumeisenposphatbatterie. Der Anteil an Lithium konnte stark gesenkt werden. Das andere Material Eisenphosphat reagiert im Ernstfall nicht so stark und es wird kein Sauerstoff freigesetzt. Nachteil dieser Technologie ist, das diese Akkus schwerer sind wie LiIon . Natürlich stört das uns nicht, weil es immer noch viel leichter ist wie Blei . Bei einem Bleiakku sind 6 Zellen notwendig, um auf eine Spannung von 12 Volt zu kommen. Bei Lifepo4 ist die Spannung pro Zelle etwas höher, so das wir nur 4 Zellen benötigen. Bei kleinen Akkus, wie im Wohnmobil sind diese Zellen schon in einem Gehäuse verbaut. Bei Lithium ist es ähnlich. Als Zellen werden kleine Rundzellen z.B. 18650 verwendet. Diese Zellen werden in hoher Stückzahl produziert. Wenn Zellen größer werden, gibt es auch einzelne Zellen im Industriebereich um schnell größere Systeme zusammenzubauen. Diese Zellen sind für den Selbstbauer sehr interessant ,da mit 4 Zellen schnell ein fertiger Pack entstehen kann. Auch sind Einzelzellen im Industriebereich auf stärke Beanspruchung ausgelegt. Der Nachteil dieses Akkus ist,das dieser nicht durch Gasung einzelner Zellen ausgeglichen werden kann. Dafür wird eine Elektronik benötigt,die über ein Heizwiederstand den Strom verbrät oder durch Spulentrafos die Energie von einer zur anderen Zelle umgeleitet wird.Diese Elektronik wird kuz BMS genannt. (Batteriemanagement) Fortsetzung folgt. Hallo Sonnentau, Ein guter Anfang so kommt vielleicht auch für mich Licht ins Dunkel. Das BMS System hat die Aufgabe jede einzelne Zelle genau zu überwachen. Die Aufgaben die es erfüllt sind : Ausgleich jeder Zelle (aktives Balancing oder pasives Balancing) auf einen festgelegten Spannungswert z.B. 3,4-3,65 Volt. OVP und 2,7-3,0 Volt LVP (Über und Unterspannungsschutz) Überwachung der Zelltemperatur, Schalthysterese ( vorgegebene Zeit des Zurückschaltens) , Erkennung defekte Zelle, Da wir verschiedene Ladequellen haben und die Ladequellen (solar, Netz, Notstromer,Brennstoffzelle, Wind, Lima,u.s.w.) nur eine gesammte Spannung messen können ist die Elektronik notwendig. Bei der Entladung ist das selbe : Lifepo4 Akkus haben die Eigenschaft bei unterschiedlich starker Entladung am Tiefentladepunkt plötzlich zu driften. Je älter die Zelle wird desto stärker wird dieser Effekt auftreten. Daher hat auch hier das BMS die Aufgabe eine zu schnelle Zelle einzufangen. Bei ganz neuen Systemen wird ein neuer Lösungsansatz verwendet,der aber nach meinem heutigen Kenntnisstand für Womos noch nicht so interessant ist. Durch einen aktiven Ladungsausgleich wird die schlechteste Zelle von den guten gestützt und bekommt so viel Energie ab,das die gesunden Zellen tiefer entladen werden können. Um ein System sehr genau zu steuern ist es notwendig Ladequellen und Stromverbraucher zu selektieren. Das hat den Vorteil,das Ladequellen mit automatischer Systemeinstellung (12 volt oder 24 Volt ) bei Unterbruch OVP oder LVP den Referenzwert nicht verlieren. Leider ist diese Variante sehr aufwendig,so das Systeme mit Mischvarianten den Vorteil haben ( z.B.  ) Hier ist ein Selbseinbau viel leichter da kritsche Ladequellen wie Solarladeregler auf MPP Basis weiterhin ihre Systemeinstellung nicht verlieren. Sollte der Tiefentladeschutz anspringen schaltet sich das System weiterhin vollautomatisch zurück. Eine dritte Variante ist das OVP und LVP überwacht werden und bei Auslösung per Hand das System reaktiviert werden muß. Hier verlieren aber die Ladequellen ihre Referenzeinstellung) Diese Syteme werden auch Eindraht Systeme genannt. Ganz wichtig ist hier,das die Schalthysteresen im Balancer selbst oder in der Abschaltelektronik verbaut wurden. Wird ein Balancer ohne diese Funktion verwendet fängt die Abschaltung an zu flattern ( sehr schnelles Ein und Aus schalten). Dies halten mechanische Relais nicht aus.! Zu den Unterschieden von Blei und Lithium: Blei ist ein Akku der sehr billig hergestellt wird und wo immer mehr asiatische Billigprodukte auf den Markt kommen. Dieser Akku ist sehr schwer und benötigt eine sehr genaue Ladekennline . Wird dieser Akku entladen muß er wieder vollständig aufgeladen werden , was sehr viel Zeit in Anspruch nimmt. Durch immer größere Verbraucher werden diese Akkus enorm strapaziert. Ein ganz großer Nachteil ist der sogenannte Peukertwert. Dieser ist notwendigt um zu sehen, was ein Akku an Ah zur Verfügung stellt in Verbindung der Entladestromstärke. Dies bedeudet ,das nach 4 Kaffe schon Schluß sein kann, wärend eine kleine Lampe mit 10 Watt viele Stunden leuchtet. Lithiumakkus sind noch sehr teuer haben aber im mobilen Bereich einen enormen Vorteil : sie sind sehr leicht,benötigen weniger Platz, haben keinen Peukertwert, können im Schwebezustand bleiben (halbe Entladung über Wochen und Monate) vertragen ohne Probleme Wechselrichterströme, benötigen kein kompliziertes Ladeverfahren, extrem hohe Zyklenzahl, wartungsfrei, spritsparend,da sehr schnell voll, so das Lima nicht so belastet wird. Hohe Ladeströme werden extrem schnell aufgenommen (Ladewirkungsgrad) Akku kann bis zu 90 % entladen werden ohne das dabei dieser kaputt geht.Wer also viel frei stehen möchte schafft dies nur mit einem solchen Akku.  viele denken das der Lifepo4 so harmlos ist, das eine Überwachung nicht notwendig erscheint. Hier mal eine aktuelle Darstellung in der Photovoltaik Quelle : photovoltaik
So kann es nicht stimmen, denn ein idealer Akku hat einen Peukertwert von 1. LiFeYPo4-Akkus = 1,1 (Handbuch Victron BMV 700)
Woher kommt den die Energie wenn die LiMa nicht so belastet wird? Glaube nicht das es hier ein Perpetuum-Mobile ist, siehe Energieerhaltungssatz. Der Peukert Wert zählt nur für Bleiakku. Beim Bmv 600 gab es lifepo4 noch nicht. Beim 700 gibt es die Empfehlung von Victron. Ist aber auf ihr lifepo4 System abgestimmt. Durch Verluste und Eigenverbrauch Bms ist dieser Wert als Empfehlung. Bei der Ladung mit der Lima kommt sehr schnell und viel Energie in kürzester Zeit in den Akku. Es ist wie mit einem Generator unter Volllast. Je voller der Akku um so weniger Kraft wird benötigt.
Wo kommt den diese Energie her? In welcher Zeit ist erst mal Wurscht, das sagt nur was über Leistung aus. Wir reden hier über Energiemenge. Wenn die LiMa nur 30A kann, was ist dann? Auch schnell geladen? Wohl kaum, woher und wodurch? Die Energie kommt immer noch von dem Motor der dabei auch mehr Sprit verbraucht.
Was macht den ein Generator unter Vollast anders als sonst? Produziert garantiert keine Energie aus dem Äther. Und bei einem ganz vollem Akku wird gar keine Energie mehr benötigt, oder? Wenn der Innenwiderstand wie bei lifepo4 so gering ist saugt dieser die zur Verfügung stehende Energie voll auf. In dieser Zeit leistet die Lima ganze Arbeit. Beim Bleiakku ist der Widerstand sehr viel höher. Beim Generator ist es so: bis 70 % lädt dieser je nach Laderegler den Akku. Danach dauert es ewig bis der Akku voll ist damit dieser abschalten kann.Also verbraucht der Generator viel Treibstoff ohne das die Energie eingelagert wird.
Wo bleibt den die Energie die der Generator "zu viel" produziert bei einem Bleiakku? Ist es nicht so das eine LiMa so viel Energie produziert wie gerade benötigt wird, abhängig vom Widerstand der Quelle und natürlich der maximaler Leistung die die LiMa bringen kann?
Mir nicht bekannt das die LiMa konstante Energiemenge produziert und wenn gerade nur kleine Verbraucher dran sind, den Überschuß verpulvert. Wie können 90A, die z.B meine LiMa bringen kann, verpulvert werden? Es gib welche die 150 A bringen, aber nur wenn sein muß. Wenn Dir bekannt ist welcher Peukertwert für die Berechnung der Kapazität für Calb,Sinopoly,Winston,Victron, Innopower,Gaia,GBS, vorliegen so würde ich Dich bitten diese Werte zu veröffendlichen. Der Wert 1,1 ist ein von Victron ermittelter Wert für ihr eigenes System. !!
Und deswegen soll er falsch sein? Oder wie soll ich das verstehen? Peukert-Wert = 1,0 ist ein idealer Akku und den gibt es bekanntlich nicht. Machen Hersteller so eine Angabe, dann lügen die. Deshalb muß ich mich auch nicht durch die ganzen Hersteller "durchlesen", was für einen Wert hätte diese Information? . Jeder Hersteller hat eine andere Zusammensetzung der Zellchemie. Daher kann man nicht sagen ob 1.0-1.1 . Alle Parameter sind in Abhängigkeit . Wieviel Kapazität ist wirklich drin wie verhält sich der einzelne Akku Typ. Bei Litrade gab es schöne Entladekurven die dies verdeutlichen. Ein Servus in die Technik Runde Jetzt bin ich auch ein wenig verunsichert bezüglich der Einstellung des Peukert Wertes. In der Beschreibung von Victron Energie steht für den BMV 700 auf Seite 40 Nachzulesen, Originaltext von Victron: (Wenn der Batterie-Lieferant nichts Anderes empfiehlt, dann empfehlen wir, den Peukert-Exponenten auf 1,10 einzustellen.) Was stimmt jetzt wirklich, und was Passiert wen der falsche Wert eingestellt wurde. Herwig Da passiert nix, nur die angezeigten Werte für die Kapazität stimmen u.U. nicht mit der tatsächlichen Kapazität überein. 1,1 ist aber ein guter Schätzwert für einen Akku, also passt so weit. Hallo Herwig, ich selbst habe bei mir noch 1,0 eingestellt, weil es beim BMV 600 noch keine Angabe gab. Passieren kann überhaupt nichts ! Viele haben bei Blei auch nur Standartwerte weil der genaue Wert des verwendeten Akku nicht bekannt ist. Die Leute die ich kenne mit einem BMV 700 stellen jetzt einfach 1,1 ein. In der Literatur finde ich außer bei Victron keine Angabe. Ein Servus in die Technik Runde Danke für eure Antworten, welche mich das ganze jetzt etwas Etntspannter betrachten lassen. Herwig Hallo, habe auch 1,1 eingestellt. Nachdem was ich nachgerechnet habe, kommt es gut hin. (Verbraucher zur Anzeige am BMS 700) Wie sieht denn die Formel aus ? Hallo Sonnentau, keine Formel ;-) Wenn ich aber den Verbraucher kenne, und weiß welche Leistungen er dem Akku entnimmt und es mit den angezeigten Werten vergleiche, dann kann ich auch abschätzen, ob die Anzeigen in etwa Stimmen können.
So würde ich es auch machen. - Batterie vollladen (Kapazität notieren) - alle Lader ausschalten (Solar, Landstrom, Lichtmaschine, ...) - Einen normalen Tag im Wohnmobil verbringen (Kaffee trinken, Fernsehen, alles wie gehabt ...), dabei Einschaltdauer und Verbrauch notieren. - wer es wissenschaftlich machen möchte, nimmt Verbraucher mit genauen feststehenden Verbrauch (1000 W Heizstrahler anstelle Kaffeemaschine, 50 W Glühbirne für Lichtsimulation, ... 8) ) - Anfangskapazität - Verbrauch = Restkapazität und diese mit Restkapazität des Batteriecomputer vergleichen, die Differenz ergibt den Korrekturfaktor (Peukert-Wert). Das dürfte aber nicht so einfach sein! Je nach Stromstärke und Dauer verändert sich der Wert. Ich werde mich mal genauer damit beschäftigen. Hallo Sonnentau, ja einfach ist es nicht. Aber in Ermangelung von besseren Vorgaben ein pragmatischer Weg. Würde mich freuen, wenn Du für unsere Akkus einen genaueren Wert hättest. Ein Servus in die Technik Runde Bei Victron gibt es einen Peukert Rechner, vielleicht schafft der Klarheit in dieser Sache, auf der verlinkten Seite nach unten Scrollen, fast bis zum ende der Seite. --> Link Herwig Bin mir nicht ganz sicher ob dieser Calculator für Lifepo4 funktioniert,da diese Formel für Blei ist. ok, also jetzt muss ich hierzu auch mal was schreiben, bin hier gerade durch Zufall drauf gelandet... LiFepO hat faktisch keinen Peukert Effekt! Was natürlich nicht bedeutet gar keinen, aber nahezu vernachlässigbar, daher auch der von Victron niedrige Wert 1,1!! Der Lichtmaschine ist es völlig wurscht! ob die nun mit einem LIFEPo Akku kurz stark und danach nur noch schwach belastet wird (Licht, Radio, Klima, Zündung, Steuergerät etc) oder mit Blei erst sehr stark und dann noch länger mit 5-10A bis sie wirklich voll ist. Vom Verbrauch her wird hier niemanden was auffallen, denn in der Phase wo der Akku kaum noch was aufnimmt bei Blei, verbraucht die Lichtmaschine natürlich auch kaum Leistung vom Motor, wie hier ja bereits von jemand anderen klar gemacht! Die Lichtmaschine abschalten???!?...ts...würde wohl nur nennenswert was bringen wenn da eine Kupplunk wie bei der Klima dran währe, der Mehrverbrauch der Kupplung durch Gewicht und Stromverbrauch würde das ganze aber ziemlich ins Absurde führen --> Link Generatormanagement Euro-6 bei Daimler... Mehr sag ich nicht.
--> Link Seite 17: --> Link Ja, in meinen Augen ein Kernproblem bei der wirtschaftlichen Entscheidung: Alte Chassis, alte Limas, = toller Grund um auf Lithium aufzurüsten, aber dann hohe Kosten bei altem Chassis neues Chassis, große Lima, gutes Motor/Lima-Management = wenig Grund und viel Expertise notwendig um Umrüstung durchzuführen. Hobbybastler und Technikfreaks sind von dieser Problematik aber nicht betroffen, denn es macht ja Spass. Meine Meinung, Andreas "Generatormanagement Euro-6 bei Daimler... Mehr sag ich nicht." und?!? Wieviele der Leute betrifft hier? Beim 3l Lupo hättest Du ebenfalls recht auch bei A2 3L aber das betrift hier genau wieviel %?!? Und auch bei Deinem Beispiel wird die Ersparnis die man bemerkt eher durch die Effiziens des Generator kommen! und nicht durch eine Bedarfsregelung ,-) Wobei die vermutlich eher mit einem hocheffizienten Generator arbeiten, daher trifft meine Aussage auch da zu. Der Wirkungsgrad einer Standardlichtmaschine beträgt k.a. 50-70% der einer Hocheffiziente 90%, da wird also also nicht so irre viel durch bedarfsgerechter Regelung zu spüren sein ;-) So oder so...war die Kernaussage..Du wirst es nicht merken...und das lasse ich auch weiterhin so stehen, denn das trifft auch auf Dein beispiel des Daimlers zu Denn die Sachen die wirklich deutlich was bringen sind in der Liste ebenfalls aufgeführt...
Hallo Andreas, dein Gedankengänge kann ich an diesem Punkt nicht nachvollziehen. Der Unterschied zwischen Smartcharge und alter Technik ist für die Aufbaubatterie nur, dass nun ein Ladebooster zwingend benötigt wird. Das betrifft aber Bleibatterien genauso wie Lithium-Akkus. Es mag sein, dass WoMo-Eigner mit dem neuen Lademanagement bei dünnen Drähten und kleiner Batterie das Problem noch gar nicht realisiert haben. Aber wie gesagt: Bei Smartcharge Booster immer notwendig. Liebe , Alf
Hallo Alf, musst du ja auch nicht, ist nur meine Meinung. Aber zu dem Thema "Smart Carge", da bin ich anderer Meinung. Nur zur Klarheit meiner Aussage: Smart Carge ist ein Begriff für Lima-Steuerung über das Motormanagement (auch Motorendrehzahl). Es ist keine "dynamische Lichtmaschinenregelung" wie z.B. bei Euro6, die die Lima abschaltet/herunterregelt wenn kein Strom während der Fahrt benötigt wird. Bei meinem Ford ist das "Smart Charge System" über die Motorsteuerung realisiert. Die Lima Ausgangsspannung liegt zwischen 14 und 14,3V. Nur beim Starten bricht sie auf 12,4V ein. Darüber gibt es ein Messprotokoll über den Zeitraum von 6 Stunden Fahrt. Über die 0,3-0,4V, die für meine AGM2 Batterien aus der Lima fehlen kann man jetzt diskutieren wie man die bekommt. Über einen zusätzlichen B2B oder über den Solarregler. Da ich wenig fahre und viel stehe, habe ich mich für die Solaranlage entschieden. Also das "Immer" in deiner Aussage kann ich nicht nachvollziehen, aber es ist natürlich ein gangbarer Weg. Andreas Hallo Andreas, da reden wir von verschiedenen Dingen. Mit Smartcharge meine ich einen Steuerung (natürlich durch die ECU) des Spannungssollwerts des Lima-Reglers. So haben es die aktuellen Euro 6 Fahrzeuge. Hier --> Link unten ist es )auch für Ford) erklärt. Wenn in deinen Fall dein Auto nicht auf 12,5 Volt herunterregelt, dann hast du einen Verbraucher aktiviert, welcher das SmartCharge ausser Funktion setzt. Bei meinen Mitshubishis ist das zum Beispiel Scheibenwischer, Standlicht, Abblendlicht. Ist eines davon an, dann hält die Regelung (bei meinen Autos) immer über 13,7 Volt. Ansonsten gibt es 12,2 Volt, 13,7 Volt, 14,4 Volt. Je nach Fahrzustand Liebe , Alf
Sorry, und eben dies ist die Erklärung für Dinge, an denen wir vorbei reden. Der Link für Multifunktionsregler und "Smart Charge" ist die augenblickliche Technologie von Limas ab Einbaujahren ca. 2006. und hat mit der Euro6 Technik oder Notwendigkeit nur bedingt zu tun. Die Smart Charge Lima schaltet mit ihrem Multifunktionsregler im Standbetrieb Verbraucher ab oder im Startmoment die Erzeugerlast der Lima ab um Ruheströme zu sparen und Batteriekapazitäten (beim Start keine Last der Lima) zu verringern. Zusammen mit der Motorsteuerung wird eventuell die Motordrehzahl erhöht (Notarzt/Feuerwehr) um die Leistung im Standlauf zu erhöhen. Die Euro6 Technologie will den Verbrauch und damit den Schadstoffausstoss senken und muss dazu alle nicht benötigten Verbraucher von der Motorlast nehmen. Die Lima leistet ca. 1,2 kW, mit einem Wirkungsgrad von vielleicht 70% belastet sie den Motor mit ca. 1,5 kW, das sind ca 2 PS weniger Motorleistung auf die Räder oder rund 1l Treibstoff. Deshalb wird bei der "lastdynamischen Lichtmaschinenregelung" nicht die Spannung geändert, sondern die Lichtmaschinenlast teilweise von der Moterlast genommen. Die Lima wird quasi abgeschaltet und belastet den Motor nur noch mit ihrer Schwungmasse. Das sind zwei total unterschiedliche Ansätze, der eine (smartCharge) schaltet in Ruhe einige Verbraucher ab, hält aber die Lima-Spannung auf dem eingestellten Wert. Der ander Ansatz (lastdynamische Steuerung) schaltzet die gesamte Lima herunter wenn der Motor läuft und keine Verbraucher angeschaltet sind. Wenn die Lima aber Energie erzeugt ist die Spannung stabil. Sorry für die Ausführung, ist halt so, Andreas Hallo großer Meister Die Limavarianten sind immer komplexer. Victron hat z.B. eine Begrenzung ins Bms eingebaut da der Akku bei ordentlichen Kabelquerschnitt das nimmt was die Lima leistet. Bei den neuen Techniken kommt gar nichts mehr an. Daher hat ja Votronic den Ladewandler so konstruiert das überhaupt noch was ankommt. Natürlich ist das auch eine Notlösung weil der Lima ein leerer Akku vorgetäuscht wird. |
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Extrem Test lifepo4 nach 5 Jahren