Laden eines LiFePo-Blocks bei niedrigen Temperaturen und "gepolstert, fest und sicher montieren"

Bei einem Ladestrom von nur 30A, also C10 bei einer Kapazität von 300Ah, braucht man sich wegen der Temperaturen keine allzu großen Gedanken machen. Ladung bei Kälte ist eigentlich nur bei grimmiger Kälte (weit unter 0°C) und hohen Ladeströmen (oberhalb C2) ein Problem. Das BMS wird von mir aber so konfiguriert, dass unterhalb 0°C nicht geladen wird. Man braucht also keine weiteren Vorkehrungen zu treffen, um die Batterie nicht zu beschädigen.

Die Batterie mit warmer Luft aus der Heizung anzublasen wird durchaus öfter versucht. Man kann das auch so machen. Allerdings darf die Luft nicht zu heiß sein, denn oberhalb von 50°C mögen es die LiFePO4-Zellen auch nicht so gern.

Wichtig ist wie beschrieben, dass man die Blöcke nicht einfach irgendwo auf die Ladefläche eines Wohnmobils stellt, die erstens uneben ist und zweitens im Fahrbetrieb dynamischen Kräften ausgesetzt ist. Weshalb ich hierfür eine Unterlage aus Gummiplatten empfehle. Dieses weit verbreitete "Youtube-Zusammenpressen" erscheint mir aber entbehrlich. Gewindestangen führen nur zu Kurzschlüssen, weil sie Kabelisolierungen durchscheuern und Holz- oder Siebdruckplatten sind unnötig schwer. Ich empfehle popeliges glasfaserverstärktes Klebeband, um die Zellen bombenfest zusammenzufassen. Da bewegt sich hinterher nichts mehr und es ist bedeutend leichter als diese fetten Siebdruckplatten mit Gewindestangen. Dann noch mittels Gurt sichern und es kann losgehen.

Grüße, Tom

OK, wie es mit dem Kleber nach 20 Jahren aussieht, erst recht nach 20 Jahren harter Beanspruchung durch stark schwankende Temperaturen zwischen -25 und +80°C und teilweise hoher Luftfeuchtigkeit, weiß ich natürlich nicht. Aber Deine Holzkiste mit den Gewindestangen wäre dann sicher auch schon mürbe. Ich habe dieses Klebeband zum Beispiel schon für Dachfenster-Reparaturen im Außenbereich verwendet, wo es ständiger UV-Strahlung ausgesetzt ist und da hat es sich jahrelang gut bewährt. Das Band ebenso wie der Kleber.

Die Zellen einzupacken, damit sie nicht kalt werden, wird überbewertet. Die sind nach spätestens 24h in kalter Umgebung ebenso kalt. Ich war bei dem Thema Kaltladung anfangs auch sehr kritisch und habe einige Versuche mit einer gekühlten LiFePO4-Zelle bei hohen Ladeströmen vorgenommen, aber keine weltbewegenden Veränderungen festgestellt. Statt dessen unerwartet hohen Verschleiß bei ganz normaler Zyklisierung ohne Kühlung. Na wie auch immer, bei den aktuellen Preisen für LiFePO4-Batterien tritt das Thema Lebensdauer sowieso eher in den Hintergrund, wenn 100Ah nicht mehr 1.800,- Euro kosten, sondern nur noch 500,-, zuweilen noch weniger.

Aber was ich stottern wollte: Bei Kälte hilft nur beheizen oder mit den Folgen leben. Beides kostet bei Eigenbau-Batterien wohl annähernd dasselbe, allerdings ergeben sich zusätzlichen Gefahren durch die Eigenbau-Heizanlagen. Da wird man nämlich feststellen, dass die im Betrieb durchaus tückisch sein können, was dann schon mal zu Beschädigungen von Batterien oder Umgebung führt. Deshalb rate ich bei Lösungen mit einer Batterie-Heizung generell zu Fertig-Batterien, aber auch die haben Nachteile im Betrieb, die man als "Kosten" in Form geringerer Nutzbarkeit verbuchen muss (z.B. die Wartezeit bis zur beginnenden Ladung nach dem Angebot von Ladestrom). Daher würde ich bei einer Eigenbau-Batterie, zumindest bis hinunter zu -10°C, die Ladung zulassen, aber den Ladestrom auf Werte unterhalb von C10 begrenzen. Damit wird natürlich ein *"Verlust an Lebensdauer" einhergehen, aber der ist m.E. zu verschmerzen.

* Äh - damit geht natürlich auch ein Garantieverlust bei den Zellen einher. Nur damit das klar ist...

Eins noch zur Erwärmung von LiFePO4-Akkuzellen im Gebrauch: Bei kleinen Strömen unter C5 tut sich da nicht viel. Bei größeren schon, aber die müssten dann natürlich auch dauerhaft fließen, um auch dauerhaft Wärme zu erzeugen. Bei jeweils nur kurz und intermittierend fließenden Strömen, wie sie typischerweise im Wohnmobil vorkommen, wird man strommäßig schon ziemlich weit oben ins Regal greifen müssen, also bei 1C und darüber, um eine merkliche Erwärmung festzustellen. Also Wasser erhitzen, längere Zeit Heizlüfter über 230V-Wechselrichter betreiben, oder mehrflammig elektrisch Mittagessen kochen. Aber des nächtens kühlt der Block dann natürlich wieder aus.

Grüße, Tom

An den Zellen selbst kann man es natürlich nicht anschrauben und leider sehe ich immer wieder, dass diesem Thema zu wenig Aufmerksamkeit gewidmet wird. Oft liegt das BMS einfach in der Gegend und poltert nicht selten im Fahrbetrieb herum. Und dann wundern sich die Leute, wenn so eine Batterie unzuverlässig arbeitet. Wenn man die Zellen einfach nur mit dem Glasfaser-Klebeband und Spannbändern befestigen möchte, könnte man sich im Baumarkt eine kleine Sperrholzplatte zuschneiden lassen, diese mit Klebeband seitlich an der Batterie befestigen und dort dann das BMS mit vier kleinen Schräubchen anschrauben. Dabei bitte aufpassen, dass die Schrauben nicht bis zu den Zellenbechern reichen... (Kurzschluss und Beschädigungsgefahr)

Grüße, Tom

Batteriekabel sind etwas, was in Länge und Ausführung individuell je nach persönlichem Bedarf ausgesucht werden sollte. Denn wenn ein Satz vernünftiger und 1m langer 35mm²-Kabel mit Ringkabelschuhen an den Enden schon rund EUR 70,- kosten*, eignen sie sich weniger, um pauschal allen Bausätzen beizuliegen. Das würde nur die Preise hochtreiben. Außer man verwendet in Ausführung, Länge und Querschnitt so rotzige Kabel, wie sie den meisten Wechselrichtern beiliegen. Dieser Dreck ist aber trotzdem rausgeschmissenes Geld, denn wenn man einen Wechselrichter "vernünftig" betreiben will, wird man kaum mit zwei nur 0,5m kurzen 10mm²-Käbelchen, die zudem noch plastikhart, unflexibel und mit viel zu dünnen Ringkabelschüchen ausgerüstet sind, auskommen. Aus diesem Grund liefere ich generell keine Batteriekabel mit meinen Batteriebausätzen mit, sondern überlasse es dem Kunden, diese bei Bedarf selbst in Länge und Ausführung auszusuchen und diese dann zu den Batterien und Bausätzen mit zu bestellen.

Bei meinen Bigblocks ist das anders, allerdings auch nur deshalb, weil ich dort bisher keine Möglichkeit für ausreichend stabile Klemm- oder Schraubanschlüsse gefunden habe, die direkt mit dem Gehäuse verbunden sind. Das kriege ich handwerklich nicht ausreichend belastbar hin und deshalb werden die Bigblocks immer mit Kabeln angeboten, die aber auch vom Kunden in Länge und Ausführung frei zu bestimmen sind. Wenn also jemand gern 10m lange 35mm² Anschlusskabel an seine Bigblocks montiert haben möchte, kann er die bei mir kriegen. Oder auch die Ausrüstung der Bigblocks mit Anderson-Steckern. Das Gegenstück hierzu mit Kabeln muss aber auch hier zugekauft werden.

Ein BMS hängt sich übrigens gar nicht auf, wenn es nicht defekt ist.

Allerdings treten öfter mal Probleme mit schlecht verarbeiteten Zellenverbindungen oder ungeschickter BMS-Konfiguration auf, die dann zu Fehlfunktionen des BMS und zu unerwünschten Abschaltungen führen. Da man aber nicht bei jedem (BMS-)Fehlerfall unmittelbar in der Lage ist, sogleich dessen Ursache zu erkennen und dieser abzuhelfen, helfen in solchen Fällen die Überbrückungsschalter weiter.

Grüße, Tom

* Ach, Sie denken: WOW - EUR 70,- für zwei gute 1m lange 35mm² Plus/Minus-Kabel wäre teuer?

Dann gucken Sie mal bei den Chinesen. Die nehmen über EUR 80,- dafür. Plus Versandkosten...

Glühlampen nehmen in etwa einen zehn Mal so hohen Strom im Kaltzustand auf wie bei normaler Betriebstemperatur. Das wären bei 70W Nennleistung und 12V Speisespannung 10 x 5,8A, also etwa 58A Kaltstrom. Das ist bei weitem noch kein Grund, dass ein 200A-BMS wegen Überstrom abschaltet. Es könnte natürlich sein, das eine Fehlkonfiguration des BMS bzgl. eines zu geringen Über- oder Kurzschlussstroms vorliegt und es deshalb zu diesem Verhalten kommt. Die Stromwerte für Überstrom- und Kurzschlussstrom-Abschaltung lassen sich allerdings nicht über die Smartfon-App kontrollieren oder verändern, sondern nur über BMS-Monitor.

Ich empfehle die Zellen ganz normal mit Lagerladung, das sind etwa 30% Ladezustand oder 3,0V Zellenspannung, zu montieren. Sie extra erst vollständig zu entladen macht sie auch nicht schmaler. Eher im Gegenteil. 100% Rechteckform ohne jeden Bauch gibt es bei prismatischen Zellen ohnehin nur selten. Besonders die kapazitätsgesteigerten Ausführungen der LF90 oder LF280-Zellentypen neigen etwas zur Ausbauchung, weil der Elektrodenwickel im Innern naturgemäß mehr Aktivmaterial enthält als bei der Zellengrundform. Wenn es im Einzelfall wichtig ist, dass die Zellenabmessungen genau eingehalten werden, empfiehlt der Hersteller im Datenblatt, diese bei einem seitlichen Pressdruck von "300kgf", was in unserem SI-System einer Kraft von etwa 3.000N entspricht, zusammenzupressen. Dann entspricht die Dicke intakter Zellen garantiert den im Datenblatt gemachten Angaben.

Grüße, Tom

Gut möglich dass die Lampen durch den Ladestrom kurzzeitig vorgeheizt wurden und deshalb nicht der volle Kaltstrom erreicht wurde und die Abschaltung dann ausgeblieben ist. Es ist aber momentan noch nicht erforderlich, den Grund für dieses Phänomen unbedingt zu ermitteln, da es ja eigentlich nicht um die Lösung dieses Rätsels geht, sondern darum zu klären, weshalb das BMS überhaupt beim Anschluss der Lampen abgeschaltet hat. Und das müsste bei Auftreten der oben genannten Statusmeldung ("Kurzschlussschutz") ja an einer Fehlkonfiguration der Abschaltschwelle gelegen haben, die beim 200A-BMS normalerweise bei 2kA liegt.

Das Balancing schaltet sich automatisch ein, wenn die hierfür erforderlichen Parameter zutreffen (Mindest-Zellenspannung 3,2V, Mindest-Differenzspannung 50mV zwischen den Zellen und fließender Ladestrom). Da wird nichts weiter ein- oder ausgeschaltet oder eingestellt.

Grüße, Tom

Vielen Dank für Deinen Bericht. Ich war mal so frech, Dein Klebeband-Lob gleich werbewirksam mit einem entsprechenden Shop-Link zu unterlegen.

An Probleme mit den Zellenverbindern oder Balancer-Leitungen hatte ich gleich zuerst gedacht, nur passt diese Fehlerursache nicht zur genannten Fehlermeldung, die auf Kurzschlussstrom hinwies. Aber möglicherweise ist der Fehler ja auch schon durch Lösen und Neuverschrauben der Zellenverbinder beseitigt worden. Man glaubt gar nicht, wie oft es an diesen Stellen zu Schwierigkeiten kommt, auch wenn man instinktiv meint, dort müsste doch alles in Ordnung sein, wenn sich die Metallteile nur berühren. Ich würde trotzdem zunächst abwarten, ob es erneut zu einem Fehler mit entsprechender Statusmeldung kommt. Sollte das der Fall sein, kann man sich immer noch mit der Überprüfung der Konfiguration befassen. Ich glaube auch eher nicht, dass der Fehler dort zu finden ist, da ich alle BMS, die bei mir rausgehen, eigenhändig mit vorbereiteten Konfigurationsdateien beschreibe. Was natürlich noch nichts heißen mag, weil sich beim Beschreiben des BMS über den UART-Port durchaus mal Fehler einschleichen können. Deshalb habe ich es mir auch zur Regel gemacht, nach dem Beschreiben die Daten nochmals auszulesen und auf Korrektheit zu überfliegen. Aber nunja, dabei kann natürlich auch mal etwas übersehen werden...

Grüße, Tom

Gute Idee, aber da ich keinen Weg kenne, wie man die Konfigurationsdaten des BMS ausliest und bisher auch keine Möglichkeit sehe, eine wie auch immer heruntergeladene Konfigurationsdatei mit der Originaldatei automatisiert zu vergleichen (außer z.B. über einen Editor wie Notepad++), werde ich es vermutlich noch länger so machen wie bisher. Hat eigentlich immer gut geklappt.

Lob wird immer sehr gerne genommen, besonders wenn er von echten Kunden kommt und nicht von gekauften.

Grüße, Tom

Zitat von Tom

keine Möglichkeit sehe, eine wie auch immer heruntergeladene Konfigurationsdatei mit der Originaldatei automatisiert zu vergleichen

Ich nehme an, diff https://www.gnu.org/software/diffutils/ meinst Du nicht? Sorry, falls ich die Aufgabenstellung falsch erkannt habe

OK, früher - naja, so in den 90ern - hab ich auch einiges mit Linux gemacht, aber da ich von Windows nie recht herunter kam, war ich des permanenten Umgangs mit diesen beiden unvermeidlich heterogenen System irgendwann leid und habe mich entnervt in die Windows-Welt zurückgezogen. Heute läuft sogar mein Webserver unter Windows. Da fange ich jetzt nicht ohne Not wieder was anderes an...

Grüße, Tom