Konverter til LiFePo4-batterier

Lesetid 7 minutter

Oppdatert - 3. januar 2025

Det lønner seg å gå over til LiFePo4-batterier av to grunner: Vektbesparelse og lengre levetid. Begge deler er gode grunner til å bytte ut de gamle AGM-batteriene i bobiler.

Et AGM-batteri bør lades opp igjen etter 60% utladning. Et LiFePo4-batteri varer faktisk i 100% av sin nominelle kapasitet. I tillegg krever et AGM-batteri gjenopprettingsfaser hvis det kontinuerlig kreves høye strømmer, f.eks. i inverterdrift.
I testen holdt et 120 Ah AGM-batteri i 31 timer med et definert permanent strømtrekk, mens LifePo4-batteriet med 110 Ah holdt i 54 timer.
De to batteritypene skiller seg også fra hverandre når det gjelder ladeatferd: AGM-batteriet trenger 12 timer, mens LiFePo4-batteriet trenger 6 timer for å fylle opp energien som er brukt.
Når det gjelder vekt: AGM-batteriet veier rundt 26 kg, LiFePo4-batteriet 10 kg.

Ikke alle er kjent med denne teknikken, og det er derfor folk ofte kvier seg for å ta dette skrittet. Men som alltid er nøkkelen til den antatte hemmeligheten bak det å vite hvordan.

Trinnvise instruksjoner skal hjelpe deg å miste hemningene dine og mestre utvekslingen med suksess.

Victron-enheter brukes til alle komponenter, med unntak av selve batteriene.

Handleliste

Avhengig av effektbehovet velges de nødvendige amperetimene (Ah), f.eks. 280 Ah fra EVE. Ettersom vi monterer batteriet selv og bruker et enkelt Battericelle 3,35 V, men vi trenger vanligvis 12 V strømforsyningsspenning om bord, legges fire av disse i handlekurven. For 24 V, f.eks. i bobiler basert på lastebilchassis, må det kjøpes 8 celler.

Hvis det er behov for høyere effekt, kan cellene også parallellkobles. For eksempel gir 2 x 280 Ah-celler koblet i parallell til 4 x 3,35 V en kapasitet på 2 x 280 Ah = 560 Ah.

LiFePo4-batterier krever et såkalt batteristyringssystem (BMS), som beskytter dem mot for høye eller for lave spenninger og - i tilfelle feil - kobler fra den negative linjen elektronisk i god tid.

Videre er en Balanser som sørger for at alle cellene alltid har omtrent samme spenning.

Lader / Ladeforsterker brukes til å lade LiFePo4-batteriet med landstrøm eller under kjøring via dynamoen.
Hvis slike enheter allerede er installert for AGM-batterier, bør de også være egnet for LiFePo4-batterier. De kan enten justeres manuelt eller automatisk gjenkjenne batteritypen og lade med tilsvarende ladekurve. Hvis laderen verken har den ene eller den andre funksjonen, må du kjøpe en ny, egnet enhet.

Hvis du har tenkt å bruke en vekselretter, er det ikke sikkert du trenger en separat 230 V-lader, ettersom de større vekselretterne, som Victron Multiplus II, allerede har en innebygd, svært kraftig lader.

Hold øye med dynamoens effekt i forhold til ladeforsterkerens effekt, og installer en kraftigere lader hvis det er nødvendig. En ladebooster med en ladestrøm på 30 A regnes som standard og kan vanligvis installeres uten en kraftigere dynamo.
For å minimere spenningsfall fra dynamoen til ladeforsterkeren og fra ladeforsterkeren til batteriet som skal lades, må det brukes tykke og korte kabler i samsvar med produsentens spesifikasjoner. Gode ladeboostere kompenserer for spenningsfall fra dynamoen til ladeboosteren ved automatisk å øke utgangsspenningen.

Et beregningsverktøy for kabeltverrsnitt finner du her her.

Sørg alltid for at alle skrue-, klemme- eller krympekoblinger er tette!
Løse tilkoblinger genererer høy motstand, noe som kan føre til overoppheting og til og med kabelbrann hvis tilsvarende strømmer er til stede!

Alternativer

Hvis du ikke bare ønsker å sjekke batterienes ladestatus via Bluetooth-grensesnittet ved hjelp av appen, men også ønsker å være konstant informert om innkommende solenergi, ladestatus og forbruksverdier, kan du for eksempel bruke Victron Cerbo GX med Touch 70 Monitor til å vise alle relevante verdier, konfigurere enheter osv.

Utjevning av celler

På grunn av produksjons- og materialtoleranser er egenskapene til en celle aldri helt identiske. Ettersom en BMS antar at en celle er utladet når en viss cellespenning er nådd og slår av hele batteriet, selv om de gjenværende cellene ennå ikke er utladet, er det viktig å holde alle cellene på et ideelt sett identisk spenningsnivå.

Det tar tid å utjevne cellene. Det skader ikke å plassere cellene på rad i parallell umiddelbart etter levering, koble alle minuspolene med de medfølgende samleskinnene og gjøre det samme med alle plusspolene. På denne måten kan en celle med lavere ladning ta over ladningen fra en annen celle over natten og dermed oppnå et balansert spenningspotensial på tvers av alle cellene.

Batteriet

Spenningsmåling

I eksemplet ovenfor har 16 celler blitt utjevnet, og nå kontrolleres det at de har riktig spenning. Til dette bør man bruke et digitalt multimeter med en oppløsning på 0,001 V ±0,03 % eller bedre. En maks/min-funksjon gjør det enklere å registrere spenningsavviket i en måleserie, som vist her for 16 celler.

Når alle cellene med stort sett identiske spenninger er bekreftet utjevnet, kan cellene ordnes etter behov. Her skal fire ganger fire 3,35 V-celler parallellkobles (gir 4 x 280 Ah = 1120 Ah), og deretter skal de fire batteripakkene på 3,35 V hver kobles i serie for å danne et 13,4 V-batteri.

Struktur

Her ble blokkene på fire, som hver representerer EN 3,35 V-celle, koblet i serie for å gi totalt 4 x 3,35 V = 13,4 V.

De rosa skumplastinnsatsene demper vibrasjoner. Totalvekt inkl. hus 96 kg. Vektbesparelse sammenlignet med 4x AGM DeepCycle-batteri 222 kg! Mål (B) 619 x (H) 407 x (D) 283 mm.

BMS-tilkobling

BMS har to tykke kabeltilkoblinger, P- og B-. B- er koblet til batteriets minuspol, mens P- fører til forbrukernes minuspol. Dette kabeltverrsnittet bør også brukes til plusskabelen til batteriet, og bør ikke være mindre enn dette.

De to 35 mm² De tykke, svarte kablene (øverst) er koblet til jordskinnen (-) på Lynx-shunten, de blå kablene (nederst) til batteriets minuspol.
Normalt finnes det bare en svart og en blå 35 mm kabel for BMS mindre enn 400 A.² Kabel. Fra 400 A, to identisk fargede 35 mm² kablene er parallellkoblet for å gjøre kabeldiameteren fysisk tilstrekkelig fleksibel, men elektrisk dobbelt så elastisk.

BMS aktiveres ved å tilføre en ekstern ladespenning. Dette slår først på BMS-enheten. Instruksjoner er tilgjengelige her nedlasting tilgjengelig.

XENES-BMS har en integrert balanser.

SOC-verdien til 64% (andre kolonne fra venstre, tredje verdi fra bunnen) representerer den nåværende ladetilstanden og skal IKKE justeres manuelt for å unngå feil verdier.

De eneste verdiene som skal justeres, er den nominelle kapasiteten og eventuelt verdiene for maksimal lade-/utladestrøm og ladebeskyttelse ved lave temperaturer (0 °C), ettersom LiFePo4-batterier ikke må lades under 0 °C fordi litiumioner da kan avsettes på elektrodene og skade batteriet på lang sikt.

Utladning kan også skje ned til under -20 °C, men ved slike temperaturer må den totale kapasiteten antas å være redusert til rundt 70% sammenlignet med de vanlige 100 %.

Balansertilkobling

Det er fire celler per batteri. Enten har en celle faktisk bare EN 3,35 V-celle eller flere (fire i dette tilfellet), som i sin tur har hver sin (i dette tilfellet felles) minus- og plusspol.

Den svarte kabelen på den hvite pluggen (-) nederst til venstre er koblet til den negative polen på den første (her felles) cellen, og de fire røde kablene (+) er hver koblet til den positive polen på den første (dette er den cellen/cellegruppen som, sett fra BMS-ens synspunkt, er den første som kobles til den negative polen). B- (i forfrabildet ovenfor, celleblokken øverst til høyre), andre, tredje og fjerde celle(r).

Hvis kablene er for korte, kan de forlenges. Det er imidlertid viktig å sørge for at ALLE fem kablene er like lange for å unngå at måleresultatene blir forfalsket!

Kontaktene på den nedre langsiden av BMS, merket NTC og UART brukes til å koble til temperatursensoren (NTC) og Bluetooth-modulen (UART), som brukes til å opprette forbindelsen til BMS-appen.

Tilkobling av batteri og fordeler

Med Victron Lynx Shunt og Distributor gjør Victron det mulig å måle innkommende og utgående strømmer opp til 1 kA, samt forhåndssikring av tilkoblede laststrenger.

De innsamlede dataene vises på berøringspanelet via Cerbo GX.

Batteriet kobles til inngangene på Lynx-shunten ved hjelp av korte, tykke og korte kabler som er dimensjonert for de forventede strømmene.

Alle M8-skruekoblinger må trekkes til med 14 Nm.

Lynx Shunt og Distributor veier til sammen 3,6 kg.

Tilkobling av MPPT-kontroller

Utgangen fra MPPT-regulatoren kobles til en av utgangene på fordeleren. Hvis flere MPPT-kontrollere er i bruk, kan de kombineres på én terminal på fordeleren.

MPPT-kontrolleren veier 4,5 kg.

Ladeforsterker/ladertilkobling

Utgangene til ladeforsterkeren og laderen kobles direkte til en av fordelerens utganger.

Ladestarteren veier 1,8 kg, laderen 1,3 kg.

Forbrukertilkobling

Summen av alle strømmer i en tilførselsledning multiplisert med 1,35 gir størrelsen på reservesikringen som skal brukes. Hvis det forventes 105 A, er sikringen 105 x 1,35 = 148 med 150 A.

Forbrukerne er alltid sikret individuelt via passende beregnede sikringer.

Tilkobling av Cerbo GX og GX Touch

Cerbo GX "datainnsamleren" kobles til GX Touch Panel ved hjelp av den medfølgende tilkoblingskabelen. Enheter som kommuniserer med Cerbo GX, kobles til via en VE.direkt-kabel eller via en USB-til-VE-adapter. Begge må bestilles separat hvis det er nødvendig.

Ekstern batteritilkobling

En ekstern batteritilkobling kan for eksempel brukes til å koble sammen to kjøretøy som begge har solcellemoduler og en batteripakke, slik at energi som ikke trengs i ett av kjøretøyene, kan brukes i det andre kjøretøyet med høyere forbruk.

En ytterligere, ekstern MPPT-kontrollers PV-tilkobling kan brukes til å koble flere eksterne PV-moduler til inngangen til MPPT-kontrolleren for å oppnå et høyere solutbytte og større effektparametere. Forutsatt at den installerte MPPT-regulatoren har tilsvarende effektreserver.

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

En sikring på 80 A bør sløyfes inn i den positive ledningen til den eksterne batterikontakten i begge kjøretøyene for å fange opp for høye strømmer på den ene siden og for å beskytte mot kortslutning på den andre. Det anbefales også en strømbryter i plusskoblingen for å kunne slå av de eksterne batterikontaktene når de ikke er i bruk.

Konklusjon

En solid enhet, som inneholder alle komponenter i en blokk, gir til slutt 1 120 Ah, veier rundt 145 kg og gir, til tross for sin kompakthet, tilgang til alle tilkoblinger til alle komponenter uten å demontere individuelle enheter.

Hint

Alt elektrisk installasjonsarbeid må utføres av kvalifisert personell i samsvar med gjeldende forskrifter. Ved arbeid på elektriske installasjoner må disse alltid være spenningsløse!
For å informere uvedkommende tredjeparter må det settes opp passende skilt på utkoblingsanordningene så lenge arbeidet pågår.

p.s. Hvis du trenger personlig støtte i gjennomføringen mot betaling, er du velkommen til å sende en Booking Lag!