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.
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).