leidiges Thema 1:1 Tausch AGM gegen LiFeP04 - habe ich alles richtig verstanden ?

  • Hallo Zusammen,


    ich überlege von 2 AGMs auf eine LiFePO4 umzusteigen. Ich möchte hier gerne die Ausgangssituation darstellen und mich nochmal vergewissern, ob ich das, was ich unter anderem hier alles so gelesen habe richtig verstanden habe.


    IST Zustand in meinem Wohnmobil (so gekauft)

    - 2 x 95 Ah AGM

    - Schaudt EBL 119

    - Schaudt Booster WA 121525

    - 120 Watt Solarpaneel

    - Victron MPPT 75/15


    Jetzt soll eine 200 Ah LiFePO4 die beiden 95 Ah AGMs ersetzen (irgendwann vielleicht mal ein Wechselrichter, das ist jetzt aber nicht Thema).


    Was ich auf jeden Fall machen sollte, ist in den jeweiligen Ladegeräten eine Anpassung an den neuen Batterietyp vorzunehmen:


    Der EBL hat als Batterie Wahl nur AGM / Blei-Gel zu bieten. Einige behaupten, Blei-Gel wäre dann die Qual der Wahl, andere sagen einfach auf AGM lassen, was ist hier richtig ?


    Der Booster verfügt über folgende Batterietypen: Gel/Säure - AGM - Lithium also hier ist wohl klar, dass ich dann Lithium wählen würde.


    Der MPPT bieten in der App ebenfalls die Möglichkeit die Batterie auf Lithium umzustellen. Sind hier weitere manuelle Werte nötig ? Oder reichen "Standardwerte", die bei der Auswahl des Lithium Profils vorgegeben sind ?



    Weitere Fragen sind:


    Kabelquerschnitt Ladung über Lichtmaschine

    Ich weiß leider nicht mehr in welchem Zusammenhang ich das gelesen habe, aber auf Grund der hohen Stromstärke, mit der die LiFEPO4 laden kann und will, sollte man die Querschnitte der Verkabelung prüfen. Das war aber glaube ich nur bei ohne Ladebooster der Fall, da der Ladebooster eine, in meinem Fall, maximale Stromstärke von 25 Ampere (so steht es in der Wohnmobilkaufbeschreibung) abgibt. Da der Ladebooster so für 25 Ampere ausgelegt verbaut wurde, sind meines Verständnisses nach auch schon die richtigen Querschnitte für eben diese 25 A gelegt und mehr lässt der Booster ja nicht zu. Gibt es zu anderen Kabelquerschnitten noch Handlungsbedarf ?


    Dauerladung, z.B. weil dauerhaft an Landstrom angeschlossen

    Ist die dauerhafte (wenn das Wohnmobil im Carport steht und das tut es bis auf weiteres mind. 5 Tage die Woche) 230 V Ladung über den EBL, der keine spezielle Lithiumladekennlinie hat, für die geplante LiFeP04 ein Problem ? Auch hier liest man zwei Meinungen.


    Beste Ladungsvariante

    Für die LiFeP04 wäre es sicher am besten, wenn sie von dem Ladebooster und/oder Solar geladen wird, da diese "spezielle Lithiumprogramme" (die im wesentlichen einfach nur laden ohne den Schnickschnack für AGM Batterien) haben, korrekt ?


    BMS doch nicht so toll

    Die LiFeP04s haben ja alle ein BMS. Das soll ja eigentlich eben genau dafür sorgen, dass die Batterie nur das tut oder bekommt, was gut für sie ist. Wieso muss man sich dann überhaupt über irgendwelche Ladevorgänge Gedanken machen ? Sollte das BMS nicht alle von außen sagen wir mal "schlechte Gegebenheiten" in für die Batterie "gute Gegebenheiten" "umwandeln" ?



    Gruß

    Ralf



  • Hallo Ralf,


    im Grunde muss man bei der Umstellung auf LiFePO4 nicht allzu viel beachten, denn, HarryHase schrieb es schon, das geht größtenteils 1.1. Auch der "Batterietyp" spielt bei LiFePO4 nur eine eher untergeordnete Rolle. Wesentlich sind dagegen Ladespannung und Ladestrom. Nur lassen sich diese bei den im Womo-Bereich üblichen Ladestromquellen kaum direkt auswählen, sondern sind dort in "Ladekurven" oder "Ladeprogrammen" versteckt. Allerdings sollte sich durch Blick in die Betriebsanleitungen der Ladestromquellen herausfinden lassen, welche Ladeschlussspannungen die verschiedenen Ladeprogramme vorsehen und dann für 12V-LiFePO4-Batterien 14,3 bis 14,6V wählen. Ein wenig niedrigere oder höhere Spannungen schaden Lithium-Batterien nicht, können aber zu Schwierigkeiten mit dem BMS der Batterien führen, so dass z.B. die Ladezustandsanzeige nicht optimal funktioniert, oder dass das BMS die Batterie unerwünscht abschaltet. Die Abschaltung an sich ist nicht schädlich für die Batterie ist, kann aber zu Schwierigkeiten im Zusammenspiel mit den verschiedenen Ladestromquellen (Ladewandler/Booster, Solarregler, Ladegerät), oder bei der Verwendung der Batterie führen.


    Zitat

    Weitere Fragen sind:


    Kabelquerschnitt Ladung über Lichtmaschine

    Ich weiß leider nicht mehr in welchem Zusammenhang ich das gelesen habe, aber auf Grund der hohen Stromstärke, mit der die LiFEPO4 laden kann und will, sollte man die Querschnitte der Verkabelung prüfen. Das war aber glaube ich nur bei ohne Ladebooster der Fall, da der Ladebooster eine, in meinem Fall, maximale Stromstärke von 25 Ampere (so steht es in der Wohnmobilkaufbeschreibung) abgibt. Da der Ladebooster so für 25 Ampere ausgelegt verbaut wurde, sind meines Verständnisses nach auch schon die richtigen Querschnitte für eben diese 25 A gelegt und mehr lässt der Booster ja nicht zu. Gibt es zu anderen Kabelquerschnitten noch Handlungsbedarf ?

    Sehe ich ebenso: Zwar sparen Womo-Hersteller und Einbaubetriebe gern am Leitungsquerschnitt, weil Kupfer Geld kostet und dicke Kabel die Verlegung erschweren, aber wenn bisher mit Bleibatterien alles einwandfrei funktioniert hat, spricht zunächst nichts dagegen, es so zu belassen wie es ist. Erst wenn sich überraschend zu geringe Ladeströme einstellen, könnte man durch Einsatz dickerer Kabel die Spannungsabfälle unter Last verringern und auf diese Weise bessere Ladebedingungen und eine schnellere Aufladung unterstützen.


    Zitat

    Dauerladung, z.B. weil dauerhaft an Landstrom angeschlossen

    Ist die dauerhafte (wenn das Wohnmobil im Carport steht und das tut es bis auf weiteres mind. 5 Tage die Woche) 230 V Ladung über den EBL, der keine spezielle Lithiumladekennlinie hat, für die geplante LiFeP04 ein Problem ? Auch hier liest man zwei Meinungen.

    Speziell zu diesem Thema wird wahnsinnig viel geschrieben und erzählt, obwohl das eigentlich die kleinsten Probleme sind, denn anders als Bleibatterien (AGM- und Gel-Batterien sind übrigens auch Bleibatterien...) vertragen LiFePO4-Batterien es klaglos, wenn sie auch längerfristig mit hohen Ladespannungen beaufschlagt werden. Das Thema Lebensdauerverkürzung durch hohe Ladespannungen spielt bei LiFePO4 meiner Erfahrung nach erst bei sehr langem Ladephasen (im Bereich von Jahren) eine größere Rolle und das auch erst nach Ablauf von mindestens 10 Jahren. Also ein Thema, dass eher akademischer Natur ist.


    Zitat

    Beste Ladungsvariante

    Für die LiFeP04 wäre es sicher am besten, wenn sie von dem Ladebooster und/oder Solar geladen wird, da diese "spezielle Lithiumprogramme" (die im wesentlichen einfach nur laden ohne den Schnickschnack für AGM Batterien) haben, korrekt ?

    Die einfachste heute gebräuchliche Ladekennlinie ist IU (im Englischen auch CCCV genannt): Hier wird zuerst mit begrenztem Strom (I) geladen und wenn dieser durch den steigenden Ladezustand der Batterie nicht mehr erreicht wird, auf spannungsbegrenzte (U) Ladung umgeschaltet. Das war es schon, mehr wird für LiFePO4 nicht benötigt.


    Allerdings halte ich es für wichtig, darauf hinzuweisen, dass "Lithium" eine ziemlich unscharfe Bezeichnung für Batterien und Akkus auf Lithiumbasis ist: Denn es gibt Lithium-Ionen-Akkus (LiIon), Lithium-Polymer-Akkus (LiPo) und Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus (LiFePO4). Die ersten beiden unterscheiden sich in der Spannungslage sehr stark von LiFePO4-Akkus:


    • LiIon und LiPo überstreichen einen Spannungsbereich von etwa 2,5 bis 4,2V,
    • LiFePO4 liegen im Bereich von 2,2 bis 3,65V.


    Bei Systemen, die mit einer Nennspannung von fahrzeugüblichen 12V arbeiten, werden normalerweise nur Blei- oder LiFePO4-Batterien verwendet, weil man mit LiIon- und LiPo-Akkus nicht in den benötigten Spannungsbereich kommt (dort liegt er je nach Zellenzahl entweder zu tief oder zu hoch). Es ist aber nicht sicher, dass die Ladeeinstellung "Lithium" von Ladestromquellen sich immer korrekt auf LiFePO4 bezieht. Deshalb bitte vor der Verwendung dieser Ladestufe beim Händler oder Hersteller der betreffenden Geräte zuerst nachfragen.


    Zitat

    BMS doch nicht so toll

    Die LiFeP04s haben ja alle ein BMS. Das soll ja eigentlich eben genau dafür sorgen, dass die Batterie nur das tut oder bekommt, was gut für sie ist. Wieso muss man sich dann überhaupt über irgendwelche Ladevorgänge Gedanken machen ? Sollte das BMS nicht alle von außen sagen wir mal "schlechte Gegebenheiten" in für die Batterie "gute Gegebenheiten" "umwandeln" ?


    Gruß

    Ralf

    So ist es.


    Jedoch können BMS den Ladestrom nicht auf einen Maximalwert "abregeln", sondern nur bei drohender Überschreitung dieses Maximalwertes hart abschalten, weil zur Regelung eine deutlich aufwendigere Elektronik erforderlich ist, wie man am komplizierten Aufbau von Ladewandlern/Ladeboostern erkennen kann. Diese regeln die Ladespannung so, dass der resultierende Ladestrom möglichst im gewünschten Bereich liegt und hierfür bringen sie den erforderlichen Hochleistungs-Gleichspannungswandler mit. Solche Geräte benötigen wegen der bei der Wandlung zwangsläufig als Wärme anfallenden Leistung immer ein Kühlgebläse und deutlich mehr räumlichen Platz für die erforderlichen Transformatoren, als in BMS vorhanden ist.


    Daher merke man sich: BMS schalten den Strom nur ein oder aus, während Ladewandler/Ladebooster die Spannung so regeln können, dass sich der gewünschte Strom einstellt. Letzteres können BMS allein nicht, weshalb man für diesen Zweck eben Ladewandler oder Ladebooster benötigt (Ladewandler und Ladebooster sind übrigens zwei Namen für ein und dasselbe).


    Grüße, Tom

  • Hallo Tom, vielen lieben Dank für Deine ausführliche und sehr hilfreiche Antwort!!


    Hallo Ralf,


    im Grunde muss man bei der Umstellung auf LiFePO4 nicht allzu viel beachten, denn, HarryHase schrieb es schon, das geht größtenteils 1.1. Auch der "Batterietyp" spielt bei LiFePO4 nur eine eher untergeordnete Rolle. Wesentlich sind dagegen Ladespannung und Ladestrom. Nur lassen sich diese bei den im Womo-Bereich üblichen Ladestromquellen kaum direkt auswählen, sondern sind dort in "Ladekurven" oder "Ladeprogrammen" versteckt. Allerdings sollte sich durch Blick in die Betriebsanleitungen der Ladestromquellen herausfinden lassen, welche Ladeschlussspannungen die verschiedenen Ladeprogramme vorsehen und dann für 12V-LiFePO4-Batterien 14,3 bis 14,6V wählen. Ein wenig niedrigere oder höhere Spannungen schaden Lithium-Batterien nicht, können aber zu Schwierigkeiten mit dem BMS der Batterien führen, so dass z.B. die Ladezustandsanzeige nicht optimal funktioniert, oder dass das BMS die Batterie unerwünscht abschaltet. Die Abschaltung an sich ist nicht schädlich für die Batterie ist, kann aber zu Schwierigkeiten im Zusammenspiel mit den verschiedenen Ladestromquellen (Ladewandler/Booster, Solarregler, Ladegerät), oder bei der Verwendung der Batterie führen.

    Ok verstanden. In der Bedienungsanleitung des EBL 119 steht die Aufschlüsselung, was die beiden Ladeprogramme AGM / Blei-Gel machen, der einzige Unterschied ist die Ladeschluss-Spannung, bei AGM 14,4 V / 16 h und bei Blei-Gel 14,7 V / 4h.

    Wenn 14,6 V das Maximum ist, dann muss ich AGM lassen, also nichts tun ;)


    In der Bedienungsanleitung des Boosters WA121525 steht bei den Kennlinien: Lithium Batterie 14,4 V / konstant (bei AGM steht da 14,7 V / 13,7 V - darf also nicht so bleiben)


    Und beim Solarregler gibt es eine LiFePO4 Einstellung mit konstant 14,2 V


    Die einfachste heute gebräuchliche Ladekennlinie ist IU (im Englischen auch CCCV genannt): Hier wird zuerst mit begrenztem Strom (I) geladen und wenn dieser durch den steigenden Ladezustand der Batterie nicht mehr erreicht wird, auf spannungsbegrenzte (U) Ladung umgeschaltet. Das war es schon, mehr wird für LiFePO4 nicht benötigt.


    Allerdings halte ich es für wichtig, darauf hinzuweisen, dass "Lithium" eine ziemlich unscharfe Bezeichnung für Batterien und Akkus auf Lithiumbasis ist: Denn es gibt Lithium-Ionen-Akkus (LiIon), Lithium-Polymer-Akkus (LiPo) und Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus (LiFePO4). Die ersten beiden unterscheiden sich in der Spannungslage sehr stark von LiFePO4-Akkus:

    Entschuldigung, ich meinte in dem Zusammenhang natürlich immer LiFePO4, wenn ich also Lithiumprogramm geschrieben habe, meinte ich eigentlich ein LiFePO4 Programm ;)


    Jedoch können BMS den Ladestrom nicht auf einen Maximalwert "abregeln", sondern nur bei drohender Überschreitung dieses Maximalwertes hart abschalten, weil zur Regelung eine deutlich aufwendigere Elektronik erforderlich ist, wie man am komplizierten Aufbau von Ladewandlern/Ladeboostern erkennen kann. Diese regeln die Ladespannung so, dass der resultierende Ladestrom möglichst im gewünschten Bereich liegt und hierfür bringen sie den erforderlichen Hochleistungs-Gleichspannungswandler mit. Solche Geräte benötigen wegen der bei der Wandlung zwangsläufig als Wärme anfallenden Leistung immer ein Kühlgebläse und deutlich mehr räumlichen Platz für die erforderlichen Transformatoren, als in BMS vorhanden ist.


    Daher merke man sich: BMS schalten den Strom nur ein oder aus, während Ladewandler/Ladebooster die Spannung so regeln können, dass sich der gewünschte Strom einstellt. Letzteres können BMS allein nicht, weshalb man für diesen Zweck eben Ladewandler oder Ladebooster benötigt (Ladewandler und Ladebooster sind übrigens zwei Namen für ein und dasselbe).


    Grüße, Tom

    Auch verstanden. Das BMS schützt die Batterie nur, kann aber selber nix. Lade ich mit zu viel Spannung, schaltet das BMS einfach ab, kann also nichts regeln und daher macht es Sinn, direkt die richtigen Spannungen reinzugeben, damit überhaupt eine Ladung stattfindet.

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