Konverter til LiFePo4-batterier

Læsetid 7 minutter

Opdateret - 3. januar 2025

Det kan betale sig at skifte til LiFePo4-batterier af to grunde: Vægtbesparelse og levetid. Begge dele er gode grunde til at udskifte de gamle AGM-batterier i autocampere.

Et AGM-batteri skal genoplades efter 60% afladning. Et LiFePo4-batteri holder faktisk til 100% af dets nominelle kapacitet. Derudover kræver et AGM-batteri genoprettelsesfaser, hvis der kontinuerligt kræves høje strømme, f.eks. i inverterdrift.
I testen holdt et 120 Ah AGM-batteri i 31 timer med et defineret permanent strømforbrug, mens LifePo4-batteriet med 110 Ah holdt i 54 timer.
De to typer adskiller sig også i deres opladningsadfærd: AGM-batteriet kræver 12 timer, LiFePo4-batteriet 6 timer, for at genopfylde den brugte energi.
Med hensyn til vægten: AGM-batteriet vejer omkring 26 kg, LiFePo4-batteriet 10 kg.

Det er ikke alle, der er fortrolige med denne teknik, og derfor er folk ofte tilbageholdende med at tage dette skridt. Men som altid er nøglen til den formodede hemmelighed bagved at vide hvordan.

Trinvise instruktioner skal hjælpe dig med at miste dine hæmninger og mestre udvekslingen med succes.

Victron-enheder bruges til alle komponenter med undtagelse af selve batterierne.

Indkøbsliste

Afhængigt af effektbehovet vælges de nødvendige amperetimer (Ah), f.eks. 280 Ah fra EVE. Da vi selv samler batteriet og bruger et enkelt Battericelle 3,35 V, men vi har normalt brug for 12 V strømforsyningsspænding om bord, fire af disse lægges i indkøbskurven. Til 24 V, f.eks. i autocampere baseret på lastbilchassis, skal der købes 8 celler.

Hvis der er behov for højere output, kan cellerne også forbindes parallelt. For eksempel giver 2 x 280 Ah-celler, der er forbundet parallelt med 4 x 3,35 V, en kapacitet på 2 x 280 Ah = 560 Ah.

LiFePo4-batterier kræver et såkaldt batteristyringssystem (BMS), som beskytter dem mod for høje eller for lave spændinger og - i tilfælde af en fejl - afbryder den negative linje elektronisk i god tid.

Desuden er en Afbalancering hvilket sikrer, at alle celler altid har nogenlunde samme spænding.

Oplader / opladningsforstærker bruges til at oplade LiFePo4-batteriet med landstrøm eller via generatoren under kørsel.
Hvis sådanne enheder allerede er installeret til AGM-batteriet, bør de også være egnede til LiFePo4-batterier. De er enten manuelt justerbare eller genkender automatisk batteritypen og oplader med den tilsvarende opladningskurve. Hvis opladeren hverken har den ene eller den anden funktion, er det nødvendigt med en passende ny enhed.

Hvis du vil bruge en inverter, behøver du måske ikke en separat 230 V-oplader, da de større invertere, som Victron Multiplus II, allerede har en indbygget, meget kraftig oplader.

Hold øje med generatorens effekt i forhold til ladeforstærkerens effekt, og installer en kraftigere, hvis det er nødvendigt. En opladningsbooster med en ladestrøm på 30 A betragtes som standard og kan generelt installeres uden en kraftigere generator.
Brug af tykke og korte kabler i overensstemmelse med producentens specifikationer skal overholdes for at minimere spændingsfald fra generatoren til ladeforstærkeren og fra ladeforstærkeren til det batteri, der skal oplades. Gode ladeboostere kompenserer for spændingstab fra generatoren til ladeboosteren ved automatisk at øge udgangsspændingen.

Du kan finde et beregningsværktøj til kabeltværsnit her.

Sørg altid for, at alle skrue-, klemme- eller crimpforbindelser er tætte!
Løse forbindelser genererer høj modstand, som kan føre til overdreven opvarmning og endda kabelbrand, hvis de tilsvarende strømme er til stede!

Valgmuligheder

Hvis du ikke bare vil kontrollere batteriernes opladningsstatus via Bluetooth-grænsefladen ved hjælp af appen, men også konstant vil være informeret om indkommende solenergi, opladningsstatus og forbrugsværdier, kan du f.eks. bruge Victron Cerbo GX med Touch 70 Monitor til at vise alle relevante værdier, konfigurere enheder osv.

Udligning af celler

På grund af produktions- og materialetolerancer er en celles egenskaber aldrig helt identiske. Da en BMS antager, at en celle er afladet, når en bestemt cellespænding er nået, og slukker for hele batteriet, selv om de resterende celler endnu ikke er afladet, er det vigtigt at holde alle celler på et ideelt identisk spændingsniveau.

Det tager tid at udligne cellerne. Det skader ikke at placere cellerne i en række parallelt umiddelbart efter levering, forbinde alle negative poler med de medfølgende samleskinner og gøre det samme med alle positive poler. På den måde kan en celle med en lavere opladning overtage opladningen fra en anden celle i løbet af natten og dermed opnå et afbalanceret spændingspotentiale på tværs af alle celler.

Batteriet

Måling af spænding

I eksemplet ovenfor er der udlignet 16 celler, som nu kontrolleres for deres respektive spændinger. Til dette bør man bruge et digitalt multimeter med en opløsning på 0,001 V ±0,03 % eller bedre. En max/min-funktion gør det lettere at registrere spændingsafvigelsen for en række målinger, som vist her for 16 celler.

Når alle celler med stort set identiske spændinger er blevet bekræftet som udlignede, kan cellerne arrangeres efter behov. Her skal fire gange fire 3,35 V-celler forbindes parallelt (hvilket giver 4 x 280 Ah = 1.120 Ah), og derefter skal de resulterende fire pakker med 3,35 V hver forbindes i serie for at danne et 13,4 V-batteri.

Struktur

Her blev blokkene på fire, som i sidste ende hver repræsenterer EN 3,35 V-celle, forbundet i serie for at give i alt 4 x 3,35 V = 13,4 V.

De pinkfarvede skumindsatser tjener til at dæmpe vibrationer. Samlet vægt inkl. hus 96 kg. Vægtbesparelse i forhold til 4x AGM DeepCycle-batteri 222 kg! Mål (B) 619 x (H) 407 x (D) 283 mm.

BMS-forbindelse

BMS'en har to tykke kabelforbindelser, P- og B-. B- er forbundet til batteriets minuspol, P- fører til forbrugernes minustilslutning. Dette kabeltværsnit skal også bruges til det positive kabel til batteriet og bør ikke være mindre end dette.

De to 35 mm² De tykke sorte kabler (øverst) er forbundet til jordskinnen (-) på Lynx-shunten, de blå kabler (nederst) til batteriets minuspol.
Normalt findes der kun et sort og et blåt 35 mm kabel til BMS mindre end 400A.² Kabel. Fra 400 A skal to ensfarvede 35 mm² kabler er forbundet parallelt for at gøre kabeldiameteren fysisk tilstrækkelig fleksibel, men elektrisk dobbelt så modstandsdygtig.

BMS'en aktiveres ved at tilføre en ekstern ladespænding. Dette tænder først for BMS'en. Instruktioner er tilgængelige her Download tilgængelig.

XENES-BMS har en integreret afbalancering.

SOC-værdien for 64% (anden kolonne fra venstre, tredje værdi fra bunden) repræsenterer den aktuelle opladningstilstand og bør IKKE justeres manuelt for at undgå forkerte værdier.

De eneste værdier, der skal justeres, er den nominelle kapacitet og, hvis det er relevant, værdierne for maksimal opladnings-/afladningsstrøm og opladningsbeskyttelse ved lave temperaturer (0 °C), da LiFePo4-batterier ikke må oplades under 0 °C, fordi litiumioner så kan aflejres på elektroderne og skade batteriet på lang sigt.

Afladning kan også finde sted ved temperaturer under -20 °C, men ved sådanne temperaturer bør den samlede kapacitet reduceres til omkring 70% sammenlignet med de sædvanlige 100 %.

Balancer-forbindelse

Der er fire celler pr. batteri. Enten har en celle faktisk kun EN 3,35 V-celle eller flere (fire i dette tilfælde), som igen hver især har en (i dette tilfælde fælles) negativ og positiv terminal.

Det sorte kabel på det hvide stik (-) nederst til venstre er forbundet med den negative pol på den første (her fælles) celle, og de fire røde kabler (+) er hver især forbundet med den positive pol på den første (dette er den celle/cellegruppe, som set fra BMS'ens synspunkt er den første, der er forbundet med den negative pol). B- (i frontbilledet ovenfor er det celleblokken øverst til højre), anden, tredje og fjerde celle(r).

Hvis kablerne er for korte, kan de forlænges. Det er dog vigtigt at sikre, at ALLE fem kabler har samme længde for at undgå at forfalske måleresultaterne!

Stikkene på den nederste lange side af BMS'en, mærket NTC og UART bruges til at forbinde temperatursensoren (NTC) og Bluetooth-modulet (UART), som bruges til at etablere forbindelsen til BMS-appen.

Tilslutning af batteri og fordeler

Med Victron Lynx Shunt og Distributor gør Victron det muligt at måle indgående og udgående strømme op til 1 kA samt at forsikre tilsluttede belastningsstrenge.

De indsamlede data vises på berøringspanelet via Cerbo GX.

Batteriet forbindes til Lynx-shuntens indgange med korte, tykke og korte kabler, der er designet til de forventede strømme.

Alle M8-skrueforbindelser skal spændes med 14 Nm.

Lynx shunt og fordeler vejer tilsammen 3,6 kg.

Tilslutning af MPPT-controller

MPPT-controllerens udgang er forbundet med en af fordelerens udgange. Hvis der er flere MPPT-controllere i brug, kan de kombineres på en terminal på fordeleren.

MPPT-controlleren vejer 4,5 kg.

Tilslutning af opladningsbooster/oplader

Udgangene fra ladeforstærkeren og opladeren er forbundet direkte til en af fordelerens udgange.

Ladeforstærkeren vejer 1,8 kg, opladeren 1,3 kg.

Forbrugerforbindelse

Summen af alle strømme i en forsyningslinje ganget med 1,35 giver størrelsen på den backup-sikring, der skal bruges. Hvis der forventes 105 A, er sikringen 105 x 1,35 = 148 med 150 A.

Forbrugere er altid sikret individuelt via passende beregnede sikringer.

Tilslutning af Cerbo GX og GX Touch

Cerbo GX-"dataopsamleren" tilsluttes GX Touch Panel ved hjælp af det medfølgende tilslutningskabel. Enheder, der kommunikerer med Cerbo GX, forbindes til den via et VE.direkt-kabel eller via en USB-til-VE-adapter. Begge dele skal bestilles separat, hvis det er nødvendigt.

Tilslutning af eksternt batteri

En ekstern batteriforbindelse kan f.eks. bruges til at forbinde to køretøjer, som begge har solcellemoduler og en batteripakke, for at udnytte energi, der ikke er brug for i et af køretøjerne, til det andet køretøj med et højere forbrug.

En yderligere, ekstern MPPT-controller-PV-tilslutning kan bruges til at tilslutte yderligere eksterne PV-moduler til MPPT-controllerens indgang for at opnå et højere soludbytte og større effektparametre. Forudsat at den installerede MPPT-controller har de tilsvarende effektreserver.

Her er den Victron Smartsolar MPPT controller 250/100 Tr VE.Can som genererer en ladestrøm på op til 100 A ved 12 V DC. Ifølge databladet er den maksimale PV-åbenkredsløbsspænding 250 V.

En sikring på 80 A skal sløjfes ind i den respektive plusledning i det eksterne tilslutningsstik i begge køretøjer for på den ene side at opfange for store strømme og på den anden side give kortslutningsbeskyttelse. En afbryder i plusledningen anbefales også for at kunne slukke for de eksterne batteritilslutningsstik, når de ikke er i brug.

Konklusion

En solid enhed, der indeholder alle komponenter i én blok, giver i sidste ende 1.120 Ah, vejer omkring 145 kg og giver på trods af sin kompakthed adgang til alle forbindelser til alle komponenter uden at afmontere individuelle enheder.

Hint

Alt elektrisk installationsarbejde skal udføres af kvalificeret personale i overensstemmelse med de gældende regler. Når der arbejdes på elektriske installationer, skal de altid være sikkert spændingsløse!
For at informere uindblandede tredjeparter skal der sættes passende skilte på slukningsanordningerne, så længe arbejdet står på.

p.s. Hvis du har brug for personlig støtte til realiseringen mod betaling, er du velkommen til at sende en Booking Lav!