LiFePo4 (LiFeYPo4) anstelle von Blei Akkus


(Trilobyte) #1

Hat sich schon jemand gedanken gemacht seine Bleiakkus (starter und oder 2t batterie) durch ein LiFePo4 System zu ersetzen?
Leichter und vor allem bei Tieferer entladung sehr viel langlebiger.
Preislich ca 1.3$ pro Wattstunde bei 3.2V. Also bei 4*3.2= 12.8V kostet die AH ca 5.2$

Empfehlen würde ich die Winston (Früher Thundersky) Zellen.
z.b hier:
litrade.de/shop/Akkus-Zubehoer/L … y-Winston/

was erschwerend hinzukommt ist dass ein balancer notwendig ist um die zellen ausbalanciert zu halten.
die zellen sind nicht zu vergleichen mit den Lipo’s aus den handy’s oder modellbau.

mehr dazu z.b bei wiki:
de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Ei … kkumulator

oder bei google einfach mal nach LiFepo4 oder LiFeYPo4 suchen.

Falls genügend interesse da ist könnte man sich mal gedanken machen wegen einer sammelbestellung!
Um das Elektronische könnte ich mich kümmern. Sei es eine Eigenentwicklung oder eine empfehlung für ein käufliches Produkt.

gruss
siegi


Sammelbestellung: Optima YellowTop
Verbraucherbatterie
(Trilobyte) #2

hier mal ein paar links zum thema:

wohnmobilforum.de/w-t70514.html

wohnwagen-forum.net/index.ph … adID=49503

wohnmobilforum.de/w-t69310.html

bitte lesen! würd mich nicht wundern wenn danach das interesse steigt ,-)

gruss
siegi


(Roger Bernhard) #3

hoi sigi
hört sich sehr interssant an… da ich vorhabe nächstes jahr auf solar zu setzen, würde sowas auch sinn machen…
wenn du kapazität hast um das elektronische zu kümmern und wie das preislich aussieht wäre dies mega. dann bräuchte ich wahrscheinlich auch kein relais und könnte die gel batterie als starter gebrauchen, oder würde dies in einem gehen? habe keine ahnung davon.
grüessli roger


#4

Habe auch ein Interesse daran. Ob ich mir so etwas anschaffe hängt momentan halt voll davon ab wie teuer es wird…

Aber sicher eine spannende Sache neue Wege aufzuzeigen!

Gruss


(Bullifahrer) #5

[quote=“Trilobyte”]

bitte lesen! würd mich nicht wundern wenn danach das interesse steigt ,-)[/quote]

hab versucht mich reinzulesen… ist mir aber zu kompliziert -verstehe das nicht mehr…
aber interesse an einer (für mich) einfachen lösung mit diesen batterien habe ich schon :top :top

ich möchte im frühling ein gescheites solarpanel aufs dach kleben und eine neue verbraucherbatterie brauch ich auch.


(Trilobyte) #6

am günstigsten habe ich die akku’s hier gefunden:

3xe-electric-cars.com/lithium-ba … on-battery

es gibt sie aber auch hier:
ev-power.eu/Winston-40Ah-200Ah/

oder hier:
litrade.de/shop/Akkus-Zubehoer/T … -LiFeYPo4/

direktimport ist schwierig weil einzelne Lithium akkus als gefahrengut gelten.
hier könnte man allenfalls was machen mit einer containerlieferung (zusammen mit einer firma eine lieferung teilen)

grob geschätzt bis die akku’s hier sind würd ich mal mit ca 1.2-1.5Fr pro Ah und Zelle rechnen.
also bei 40Ah und 4 Zellen (brauchts für die 12V) gibt das ca 192-240.- + elektronik
(bei 100Ah 480-600.- usw)
ein schlauer balancer der immer aktiv ist kostet ca 45euro.
je nachdem was noch gewünscht ist (last bei bestimmter spannung abschalten, alarmton bei unterschreiten oder was auch immer)
kommt noch was dazu im bereich von ein paar 10 franken.

wenn die LIfePo4 akkus genügend gross sind kann man auch direkt von denen starten und somit den starter bleiakku auch noch weglassen. ab wieviel Ah kann ich ja mal messen. bzw ich mess mal wenn’s richtig kalt ist bei meinem bus den strom
vom anlasser. das ist dann zumindest für einen benziner ein worst case.
gruss
Siegi


(Trilobyte) #7

zu dem worst case wollte ich noch dazuschreiben:
(2.1l, hohe kompression, kalter motor)

das geht aber nicht in dem obigen post?

dann kommt die meldung:
"Forbidden

You don’t have permission to access /posting.php on this server."

ich hab jetzt zeile um zeile reinkopiert und dann mit edit die nächste bis es nicht mehr ging. komische geschichte…

gruss
siegi


(Michi Osann) #8

Hatte ich auch schon bei Klammern mit Punkt… Dann ging es aber auch wieder.


#9

Habe nun noch ein bisschen mehr gelesen, habe noch nicht überall den Durchblick aber das Interesse steigt 8)

[quote=“Trilobyte”]
wenn die LIfePo4 akkus genügend gross sind kann man auch direkt von denen starten und somit den starter bleiakku auch noch weglassen. ab wieviel Ah kann ich ja mal messen. bzw ich mess mal wenn’s richtig kalt ist bei meinem bus den strom
vom anlasser. das ist dann zumindest für einen benziner ein worst case.
gruss
Siegi[/quote]

Das wäre Super! Meinst Du mit Direktimport direkt aus China?


(Trilobyte) #10

ja, ich würde die winston LiFeYPo4 vorschlagen. diese können auch bei minustemperaturen ge und entladen werden.

gruss
siegi


(Michi Osann) #11

Hallo Siegi

Ich schaue noch nicht ganz durch was es noch braucht, um vom “normalen” Trennrelais auf die sehr schöne Lithium-Geschichte zu wechseln.

So wie ich das verstanden haben

  • ein paar LiFePo4-Zellen
  • irgend was, was diese Zellen überwacht (Zellen-Balancer)
  • ein schlaues Ladegerät
  • ???

Die Frage ist wie kriege ich da noch meinen Solarlader dazwischen, davor, dahinter oder wo auch immer ??

Wenn ich jetzt gern 60Ah ersetzen möchte (idealerweise mit ein bisschen mehr), hast Du eine Idee, was ein rundum sorglos Paket etwa kosten würde.


(Trilobyte) #12

ich für mich würde alles alte zeugs wegschmeissen.
dann ca 100AH LiFeYPo4 akkus rein- kosten ca 1.354100=540.-
ein balancer der die zellen immer im gleichgewicht hält :
akkumatik.de/balancer.htm - ca 45euro

den solarladeregler kannst du weiterverwenden wenns ein anständiges produkt ist was nicht mehr als 14.4v abgibt

ladegeräte für blei akku’s können auch funktionieren, das müsste im einzelfall geprüft werden.

gruss
siegi


(Fabrizio) #13

Hey Leute!
"Der Lipo Alarm 2-6S (LED & 2 Sirenen) dient zur Überwachung Ihres wertvollen Lipo Flug-Akkus im Betrieb. "
Ich weiss ja nicht wie Ihr eure Busse pimpt, aber vom Fliegen ist meiner noch weit entfernt! :mrgreen:
Gruss Fabrizio


(Rafael) #14

Ich finde das Thema sehr interessant und durchaus sinnvoll. Die LiFePO4 haben für den Einsatz als Versorgerbatterie durchwegs Vorteile und haben glücklicherweise Eigenschaften, die eine Umrüstung mit überschaubaren Massnahmen ermöglichen. Ich habe im Moment in meinem Multivan nicht wirklich Bedarf für eine Versorgerbatterie und habe deshalb keine Absichten für eine Anschaffung (zumindest solange die Starterbatterie noch in Ordnung ist).

Die Akkuspannung der LiFePo4-Zellen von 3.2V passt glücklicherweise, dass man mit vier Zellen auf 12.8V kommt und somit im Bereich der Blei-Akkus liegt. Sogar die Ladeschlussspannung von 3.6-3.9V pro Zelle passt ziemlich gut zu unseren Ladereglern, die bis 14.5V gehen.
Man muss lediglich dafür sorgen, dass die einzelnen Zellen nicht auseinander driften (Balancer) und dass keine der Zellen zu tief entladen wird (Unterspannungsschutz). Dies zwei Hürden sind beide mit vertretbarem Aufwand lösbar.

Für einen Schutz gegen Tiefentladung müssen die Zellen einzeln überwacht werden. Bei Unterspannung soll ein Alarm ausgelöst werden, der dem Benutzer singalisiert, dass er alle Verbraucher ausschalten muss. Radikaler aber sicherer wäre eine Schutzschaltung, die bei Unterspannung automatisch alle Verbraucher trennt. Der mündige Benutzer könnte sich aber dadurch bevormundet fühlen. :stuck_out_tongue:

Der Schutz vor dem Auseinanderdriften ist etwas aufwändiger. Angenehm wäre ein konstanter Ausgleich der einelnen Zellen untereinander. Durch die flache Spannungskurve der LiFePO4 ist das aber schwer möglich. Die Spannung müsste mit entsprechend aufwändigen Schaltungen sehr präzise gemessen werden, um kleine Abweichungen feststellen und korrigieren zu können. Darum funktionieren die meisten Balancer-Schaltungen nach dem Prinzip, dass sie lediglich die Zellen gegen Ladeschluss vor Überspannung schützen und gegebenenfalls den Strom an der Zelle vorbeiführen und Leistung verheizen. Eine solche Schaltung kann relativ einfach und günstig realisiert werden. Der Nachteil liegt aber darin, dass der Ausgleich erst am Ende des Ladevorgangs stattfindet (also nur bei Vollladung). Zudem müssen die Spannungsschwellen der Balancer an die Ladeschlussspannung des Ladegeräts angepasst sein, denn sonst läuft man Gefahr, dass entweder kein ausreichender Ausgleich stattfindet, oder aber bei vollgeladenem Akku der komplette Ladestrom in den Balancern verheizt wird. Hier muss man wohl einen Kompromiss zwischen Alternator-Spannung und 230V-Ladegerät finden (bzw. von der höheren ausgehen). Während dem Ausgleichsvorgang fliesst der Ladestrom über die Balancer der bereits vollgeladenen Zellen. Da im reinen Fahrbetrieb die Zeit zum Ausgleichsvorgang relativ kurz ist, sollte der Ausgleich entsprechend schnell möglich sein. Also sollten die Balancer auch einige Ampere Ausgleichsstrom fliessen lassen. Zudem ist es wohl sinnvoll, den Akku ab und zu per Ladegerät für einige Stunden aufzuladen, um dem Ausgleichsvorgang genügend Zeit zu geben.

@Sigi
Der Balancer, den du oben verlinkt hast, ist nach meinem Verständnis nur eine Erweiterung zum Ladegerät “Akkumatik”, das die Seite behandelt. Ich habe hier und hier Balancer-Schaltungen für unseren Zweck gefunden. Diese Schaltungen ermöglichen Ausgleichsströme bis 2A. Ich hätte nach Gefühl noch grössere Ausgleichsströme angestrebt. Mangels anderer Angebote gehe ich aber davon aus, dass kein Bedarf für grössere Ausgleichsströme besteht.

Wie ich deine Beiträge verstanden habe, möchtest du das Prinzip mit getrennter Starter- und Versorgerbatterie über Bord werfen und nur einen einzigen Akku verbauen. Unsere Anlasser haben Nennleistungen in der Grössenordnung von 2kW, was einem Strom von ca. 170A entspricht. Die LiFePO4-Zellen können kurzzeitig bis 20C abgeben. Ein Akku in der Grössenordnung von 60-100Ah hätte also keine Probleme mit dem Anlasserstrom.
Probleme sehe ich aber bei der Kapazitätsüberwachung. Bei nur einem Akku möchtest du ja sicherstellen, dass du immer genügend Restkapazität zum Starten hast, und einen Tiefentladeschutz entsprechend früh ansprechen lassen. Durch die flache Spannungskurve ist aber eine Abschätzung der Restkapazität anhander der Spannung nicht möglich. Für eine halbwegs zuverlässige Aussage über den Ladezustand wäre ein Batterie-Management nötig, das anhand des Stromflusses eine Kapazität errechnet.

Meiner Meinung nach, spricht nichts gegen die neue Technolgie. Allerdings müssen bei der Umrüstung einige Dinge bedacht und entsprechend eingestellt werden. Um einen ausreichenden Ausgleich der Zellen zu gewährleisten, müssen die Balancer exakt auf die Alternator-Spannung bzw. die verwendeten 230V-Ladegeräte angepasst werden. Zudem sollten die Leitungen zur Zweitbatterie so dimensioniert sein, dass die Ausgleichsströme bewältigt werden können (nicht möglichst gross).

Gruss Rafael

PS: Die Forbidden-Meldung hier ist tatsächlich sehr komisch. Offenbar ist entscheidend, was vor der Klammer steht. Ich musste daher die Klammer im Satz verschieben (“in” darf nicht vor der Klammer stehen). :gruebel:


(Trilobyte) #15

die von dir genannten “balancer” sind meiner meinung nach käse!
die tun nichts anderes als ab einer bestimmten spannung einen bypass zu öffnen. das balncieren geschieht also nur in dem kurzen moment vor dem abschalten wenn die ladeschlussspannung erreicht wird.

der balancer vom akkumatik (der unabhängig vom ladegerät eingesetzt werden kann) arbeitet dauernd, also beim laden, beim entladen, immer.
der stromverbrauch ist sehr gering wenn alle zellen ausgeglichen sind.
schau dir mal das bild hier an:
http://www.akkumatik.de/Ambal_v4_oben.jpg

der balancer hat einen chip von linear (ltc6802) der auf wenige millivolt genau die spannung misst. der 2te kleinere chip weiter links ist ein atmel prozessor der das ausgleichen steuert.

ich behaupte so ein balancer der die ganze zeit aktiv ist bringt mehr als die bypass module die du genannt hast, auch wenn die mehr bypassstrom haben!

noch schlauer wäre ein aktiver balancer der nicht nur strom verheizt um die zellen ausgleicht, sondern aktiv ladung zwischen den zellen übertragen kann. das ist aber dann ein wenig overkill für diese anwendung.

gruss
siegi


(Rafael) #16

An einen unabhängigen Einsatz des Akkumatik-Balancers habe ich nicht gedacht. Du hast natürlich recht, so wäre er für unseren Zweck geeignet. Hast du mehr Informationen zum Balancer oder hattest du ev. Kontakt mit dem Entwickler? Ich finde die Beschreibung auf der Seite relativ knapp.
Bist du dir sicher, dass dieser Balancer einen kontinuierlichen Ausgleich ermöglicht? Ich habe leider auf der Seite und in der Bedienungsanleitung keine genauere Informationen gefunden. Zur Funktion steht nur, dass der Balancer dem Ladegerät die einzelnen Spannungswerte mitteilt, damit dieses gegebenenfalls den Ladestrom reduziert, um die Balancer nicht zu überlasten. Der LTC6802 ist tatsächlich in der Lage, die Spannungen ausreichend präzise zu messen, um auch kleinste Abweichungen festzustellen. Ich vermute aber, dass nicht der ATMEL-Chip den Ausgleich steuert, sondern, dass der LTC6802 diese Aufgabe übernimmt. Der verbaute ATTiny44 hat mit seinen 14Pins (2 davon Spannungsversorgung) zu wenig Pins für die Kommunikation mit dem LTC6802 und die Ansteuerung von 12 Transistoren. Einen externen I/O-Port kann ich auch nirgends finden. Daher vermute ich, dass die integrierte Funktion des LTC6802 zum Balancing verwendet wird. Den folgenden Satz im Datenblatt interpretiere ich aber so, dass der Ausgleich auch nur am Ladeende passiert, indem die einzelnen Zellen vor dem überladen geschützt werden.

Wie gesagt, ist das nur meine Vermutung, da ich keine genaueren Informationen finden kann und die Leitungen auf der Platinenrückseite nicht verfolgen kann.

Die Vorteile eines kontinuierlichen Balancing-Vorgangs sind unumstritten. Ein ohne weiteres Zuntun stets ausgeglichener Akku wäre ideal für die Lebensdauer und die Nutzung der vollen Kapazität. Die Nachteile der Käse-Balancer habe ich bereits im oberen Posting erwähnt. Um einen Ausgleich zu ermöglichen, muss die Ladespannung auch noch einige Zeit nach dem Vollladen des Akkus anliegen (längere Fahrt oder Ladung an 230V). Zudem muss die Schwellspannung an die Ladespannung angepasst werden.

Hast du Informationen oder Erfahrungsberichte, wie gut ein kontinuierliches Balancing mit LiFePO4-Akkus funktioniert?
Ich habe die Befürchtung, dass die flache Spannungskurve der LiFePO4-Zellen ein kontinuierliches Balancing erschwert. Da die Spannung in einem breiten Bereich des Ladestandes kaum ändert, ist sie als Indikator für unterschiedliche Ladungen nur bedingt nutzbar. Ich befürchte sogar, dass ein kontinuierlicher Balancer wegen eines vermeindlichen Ladungsunterschieds aufgrund von leicht unterschiedlichen Spannung einen Ausgleich auslöst, obwohl die Zellen eigentlich in einem ausgeglichenen Zustand sind.
Wie diese Grafik zeigt, ist die Spannungslage während des Entladevorgangs temperaturabhängig. Wenn nun die einzelnen Zellen unterschiedliche Temperaturen aufweisen (z.B. innere Zellen stärker erwärmt), besitzen diese trotz gleicher Ladung unterschiedliche Spannungen, die ein Balancer versucht auszugleichen. Womöglich gibt es weitere Faktoren (Fertigungstoleranzen), die die Spannungslage der einzelnen Zellen untereinander variieren lassen.

Wie gesagt, sind das nur Befürchtungen meinerseits. Wenn du Informationsquellen hast, die Aussagen dazu machen, wäre ich sehr interessiert daran.

Wenn ein kontinuierliches Balancing möglich und mit vertretbarem Aufwand realisierbar ist, bin ich völlig einverstanden mit dir, dass dies die bessere Möglichkeit ist. Wenn ich aber auf ein nicht kontinuierliches Balancing zurückgreifen muss, wünsche ich mir einen hohen Ausgleichsstrom, damit die Zeit für den Ausgleich (der ja erst am Ende des Ladevorgangs stattfindet) möglichst kurz bleibt.

Gruss Rafael


(Trilobyte) #17

ich habe einen akkumatik lader und hab den balancer nachgerüstet, so bin ich auf das teil gekommen.
der atmel kommuniziert über spi mit dem ltc6802 und dieser steuert auch die mosfets an wenn’s mir recht ist.

ich hab 4 9Ah LiFePo4 zellen hier (headway) und hab versuche damit gemacht. beim laden an einem standardladegerät mit dem üblichen bypass balancer habe sich die zellen gegen das ladeende ziemlich auseinander bewegt. am schluss konnten die bypassdinger die zellen nicht ausgleichen bevor das ladegerät abgebrochen hat.

zum standalone betrieb vom akkumatik balancer steht was in der bedienungsanleitung:
“Tipp:
Der interne Balancer kann auch bei stromlosem Ladegerät zum Angleichen eines Akkupacks
verwendet werden. Dazu einfach den 14poligen Balancerstecker mit dem Akku verbinden. Solange die
Zellen angeglichen werden, blinkt eine grüne LED auf der Balancerplatine (sichtbar wenn man oben
bei der 3poligen Stiftleiste reinschaut). Sobald das Blinken aufhört, ist der Akku angeglichen und der
Balancer geht in einen stromsparenden Ruhemodus.”

ich lerne aber gerne bessere alternativen kennen, falls du was besseres findest nur her damit!

gruss
siegi


(Rafael) #18

Ich habe leider bisher keine bessere Alternative, als die bisher genannten. Ich möchte auch überhaupt nicht deinen Vorschlag schlecht reden, sondern lediglich versuchen Vor- und Nachteile zu ergründen, bzw. eine praktikable Lösung zu finden.

Wie bereits erwähnt, haben die Bypass-Balancer den Nachteil, dass sie prinzipbedingt den Ausgleich erst am Ende des Ladevorgangs durchführen können. Dafür sind sie darauf angewiesen, dass die Ladeschlussspannung während der benötigten Zeit anliegt. Weiter muss die Schwellenspannung der Balancer an die Ladeschlussspannung angepasst werden. Hier sehe ich die Schwierigkeit für eine Plug&Play-Lösung.

Du hast den nachgerüsteten Balancer jetzt wohl im Gehäuse vom Akkumatik verbaut, so dass ein Blick auf die Rückseite der Platine nicht mehr möglich ist. Ich vermute nach wie vor, dass es sich auch um einen Bypass-Balancer handelt. Allerdings ist das Akkumatik-Ladegerät für den Balancer-Einsatz vorbereitet, damit der Balancing-Vorgang erfolgreich durchgeführt werden kann. Die Spannungen sind passend eingestellt, das Ladegerät gibt dem Balancer die benötigte Zeit und reduziert den Strom, damit der Balancer die Ausgleichsströme bewältigen kann. Interessant wäre, ob die Lastwiderstände bereits während des Ladevorgangs warm werden, oder wie lange die LED bei einem halbvollen Akku blinkt (ohne Ladegerät).

Zu meinen Befürchtungen, dass ein kontinuierliches Balancing anhand der Zellspannungen schwierig ist, habe ich folgendes Dokument von Texas Instruments gefunden: ti.com/lit/an/slyt322/slyt322.pdf
Im Abschnitt “Passive cell balancing” wird das Problem beschrieben. Um unnötige Ladungsausgleiche (ausgelöst durch unterschiedliche Zell-Spannungen) zu verhindern, wurde der Balancing-Vorgang auf das Ladeende beschränkt. Der aktuelle Stand der Technik für ein kontinuierliches Balancing ist offenbar, den Ladezustand der einzelnen Zellen anhand der Zell-Impedanz zu messen.

Gruss Rafael


(Trilobyte) #19

in dem artikel geht es um den vergleich zu aktivem zell balancing. das ist klar besser. aber da findest du noch viel weniger eine fertige lösung die für diesen doch ziemlich einfachen einsatz auch bezahlbar sein sollte.

ich hab von linear ein eval board hier (das DC2064a mit dem LTC3300-1 etc drauf)
das board kann aktiv ladung von einer zur andern zelle verschieben. so holt man auch mehr leistung aus einem akkupack bestehend aus mehreren zellen. hier wird aber auch die zellenspannung immer angeglichen. das schadet den zellen sicher nichts. ob das letzte quentchen ladung so nicht erreicht wird kann sein, tut aber wohl nichts zur sache. ob von einem akku im bus jetzt 59.5 oder 60.0Ah genutzt werden wird keine grosse rolle spielen?

ich werde mir jedenfalls sobald wieder kohle da ist mal einen akku bestellen und den mit dem akkumatik balancer betreiben

gruss
siegi


(Rafael) #20

Ich wollte nicht auf die Unterschiede zum aktiven Zell-Balancing verweisen. Natürlich wäre ein aktives Zell-Balancing schön, aber für unseren Zweck tatsächlich übertrieben.

Ich wollte nur die Aussagen im Abschnitt “Passive cell balancing” heranziehen (Quelle).

Darum bin ich immer noch unsicher, ob ein kontinuierliches Balancing anhand der Zellspannungen möglich ist. Ich habe Herrn Estner von Akkumatik per Mail nach der Funktionsweise seines Balancers gefragt. Ich hoffe auf eine klärende Antwort.

Ich sehe, dass du mit den LiFePO4-Akkus von den Gedankenexperimenten zum nächsten Schritt gegangen bist und bereits fleissig experimentierst. Für welchen Verwendungszweck nutzt du das 9Ah-Akkupack?

Gruss Rafael