Bleisäure-Batterien über Batteriekoppler mit LiFePo-Akku erweitern, geht das ohne Probleme

  • Hallo, dies ist mein erster Beitrag in diesem Forum.

    Ich habe einen VW T4 als Camper ausgebaut und möchte dem jetzt eine LiFePo4-Batterie gönnen.


    Bisher habe ich als Bordbatterie zwei parallel geschaltete Bleisäure-Akkus mit jeweils 63 Ah. Diese werden von der Lichtmaschine und parallel einem 100-A-Solarmodul mit einem MPPT-Regler (epever Tracer A) geladen. Die Verbindung zur Lima wird über ein Trennrelais hergestellt, das über den L-Anschluss der Lima angesteuert wird (das ist originale VW-Technik).


    Ich überlege, diese Bleisäure-Batterien zu behalten und die LiFePo4 über einen ‚intelligenten‘ Batteriekoppler (Victron Cyrix-ct 120) parallel an die Bleisäure-Batterien anzuschließen, Dieser Koppler verbindet die Batterien, wenn an einer der beiden Batterien ein Strom > 13 V anliegt. Wäre dies auf Seiten der Bleisäure-Batterien der Fall, würde der Strom aus der Lichtmaschine an die LiFePo4 durchgereicht und diese laden Sollte umgekehrt das Solarpanel die LiFePo4 laden und hier die Spannung auf > 13 V ansteigen, würden auch die Bleisäure-Batterien Sonnenstrom abbekommen.


    Spricht etwas gegen so eine Konfiguration? Habe ich etwas übersehen? Muss ich auf etwas achten? Z.B. auch bei der Konfiguration vom BMS und Solarregler.

    Nachdem ich ein wenig in diesem Forum gestöbert habe, bin ich überzeugt, hier kundigen Rat zu bekommen. Dafür möchte ich mich schon mal bedanken.

  • Hallo und willkommen im Forum.


    Von der Verwendung des erwähnten Cyrix ct für LiFePO4-Batterien muss ich abraten, denn es handelt sich dabei um ein spannungsgesteuertes Trenn-Relais ohne die Möglichkeit, Umladeströme zu begrenzen.


    Kurze Erklärung:


    Schon zu Zeiten der seligen Bleibatterie wurde darüber nachgedacht, ob es vielleicht schädlich sein könnte, volle und leere Batterien parallel zu schalten, weil man hohe Ausgleichsströme befürchtete, die Trennrelais oder Batterien schädigen. Bei Bleibatterien ist das jedoch unkritisch, weil diese unter Last in der Spannung relativ weich sind, so dass mangels ausreichendem Potentialunterschied nach dem Zusammenschalten gar keine hohen Ströme entsehen können. Und falls doch, brechen sie nach sehr kurzer Zeit wieder zusammen, bevor Schäden entstehen können.


    Bei Lithium-Batterien ist das jedoch anders, weil Lithium-Batterien eine knallharte Spannungslage selbst unter hoher Last besitzen. D.h. sie steigen bei anlegen eines Ladestroms nicht so schnell in der Spannung an, wie Bleibatterien das tun. Folglich bleibt beim Zusammenschalten von vollen und leeren Lithium-Batterien ein erheblicher Potentialunterschied bestehen, der nun zwangsläufig einen ebenso hohen Ausgleichsstrom zur Folge hat. Dieser kann insbesondere Lithium-Batterien beschädigen, die auf überhöhte Ströme, besonders bei Kälte, zuweilen empfindlich reagieren. Ebenso kann es sein, dass das BMS der Lithium-Batterie den Überstrom erkennt und die Batterie abschaltet, was dann das Zustandekommen eines Ladestrom sofort verhindert. Beides spricht gegen eine Verwendung von Schaltern, Relais oder auch Trenn-MOSFETs zur Verbindung von (Blei und) Lithium-Batterien, wenn diese unterschiedliche Ladezustände aufweisen können.


    Ich empfehle zur Lösung des Problem Ladewandler, auch Ladebooster genannt. Diese haben den Vorteil, dass sie an ihrem Ausgang nicht nur eine brauchbare Ladespannung für Lithium-Batterien zur Verfügung stellen, sondern, was hier besonders willkommen ist, sie den maximalen Ladestrom aktiv begrenzen. So kann ein 60A Ladebooster z.B. keine höheren Ströme als 60A liefern, ganz gleich wie hoch der Potentialunterschied zwischen Eingang und Ausgang auch immer sein mag, weil der integrierte Gleichspannungswandler den Strom aktiv begrenzt. Genau dieses Verhalten kommt uns bei LiFePo4-Batterien sehr gelegen, weil auf diese Weise die wertvollen Batterien optimal vor überhöhten Ladeströmen geschützt werden.


    Oder man schaltet Blei- und LiFePO4-Batetrien direkt parallel - natürlich nachdem man beide etwa auf dieselbe Spannung gebracht hat. Das habe ich auch schon gesehen. Das ist zwar eine etwas krude Lösung, funktioniert in der Praxis aber durchaus und hat den Vorteil, dass man die (bezahlte) Kapazität der Bleibatterien nach dem zusätzlichen Einbau einer Lithium-Batterie noch weiter nutzen kann. Aber auch dann muss zwischen dem primären Bordnetz des Fahrzeugs (Lichtmaschine und Starterbatterie) und der Lithium-Batterie zwingend ein strombegrenzender Ladewandler verbaut werden. Man kommt bei LiFePO4-Batterien im Fahrzeug also so oder so nicht um die Verwendung von Ladewandlern herum, wenn man den Ladestrom aus der Lichtmaschine auch zum Laden der LiFePO4-Batterien nutzen möchte.


    Grüße, Tom

  • Hallo Tom,


    erst mal danke für die prompte Antwort, das ist echt super.


    Aber natürlich habe ich Nachfragen, insbesondere weil so ein Ladebooster mit 260.- oder 300.- ganz schön ins Kontor haut. Und wenn schon denn schon, sollte ich vielleicht den mit kombiniertem Laderegler für 300.- resp. 360.- nehmen, ein Gerät gespart und den epever könnte ich gebraucht verkaufen. Wäre schon eine schicke Lösung, aber man kann ja leider jeden Euro nur einmal ausgeben. Und 300.- ausgeben, um zwei Bleibatterien zu erhalten, die ich ohnehin eher als Sicherheitsreserve für die Starterbatterie sehe, scheint mir nicht so sinnvoll. Ich möchte mir 176 Ah - LiFePo-Zellen selber zusammenbauen (mit einem 100 A Daly-BMS). Für meine Verbraucher (Kompressorkühlbox, selten genutzter 300 W-Wechselrichter, ein paar LED-Lämpchen) ist das mehr als reichlich, da überstehe ich einige sonnenlose Tage.


    Also meine Nachfragen:


    Der Batteriekoppler/Trennrelais würde doch die Blei- und die LifePo nur dann zusammenschalten, wenn die Lima Strom liefert, denn die Bleibatterien werden ohne Lima-Strom nicht über 13 V kommen 13 V ist die Schaltschwelle des Relais. Bei 13 V wird aber nur geschaltet, wenn die mindestens 10 Minuten überschritten werden, bei 13,6 Volt schaltet das Relais nach 4 sek.

    Zu gekoppelten Batterien die von einer Lima mit Strom beliefert werden lese ich in dem von dir verlinkten Beitrag: "Zumal bei Anlegen einer Ladestromquelle (z.B. der Lichtmaschine) gar kein Ausgleichsstrom fließt, sondern sich statt dessen nur der Ladestrom entsprechend der Ladezustände auf beide Batterien verteilt." Das gilt doch sicherlich auch für eine Kopplung von Blei mit LifePo). D.h. dann müsste die LiFePo nur den Strom der Lichtmaschine verkraften.


    Und dann kann man doch - wenn ich das richtig verstanden habe - LifePo mit bis zu 4C laden. das hieße doch, dass die geplante 176 Ah-LiFePo bis zu 800 A verkraftet, ohne Schaden zu nehmen. Das müsste sie aber nicht, denn es gibt ja noch die Ladebegrenzung durch das BMS, die man vielleicht auf 1-2 C konfigurieren könnte. Dann würde zwar, falls der eingestellte Wert überschritten wird, gar nicht geladen, aber a) wird sagen wir mal Strom > 230 A nicht so lange fließen (wenn überhaupt), denn da machen die Blei-Batterien schnell schlapp (Edit: das ist natürlich Unsinn, denn der würde ja dann nicht fließen), und b) ist da ja noch das Solarpanel.


    Wie wäre das denn, wenn ich die beiden 63 Ah Bleisäure-Batterien doch rausnehme (der Schaden ist verkraftbar, die waren nicht so teuer) und die LiFePo direkt an das originale VW-Trennrelais hänge, dass ja zuverlässig nur verbindet, wenn die Lima-Strom liefert und der Anlasser nicht mehr läuft (so hat VW das realisiert)? Siehst du da dasselbe Problem?


    Bin gespannt auf deine Antwort, und noch mal danke für die Unterstützung. Echt klasse.


    HG

    Jürgen

  • Ja klar, die Ausgaben summieren sich bei Umrüstung auf LiFePo4,m einerseits die Batterie, andererseits die Lade-Infrastruktur. Mehr braucht es zum Glück nicht. Reicht aber schon, um ein ordentliches Loch ins Budget zu hauen.


    Aber Trennrelais gehen generell nicht bei der Verbindung des primären Fahrzeugnetzes mit der LiFePO4-Batterie, wenn keine strombegrenzenden Maßnahmen ergriffen werden. Als ersatzweise billigste Maßnahme könnte man vielleicht ein deutlich zu dünnes Kabel ausreichender Länge verwenden, so dass kaum noch ein zu hoher Ladestrom entstehen kann, nur sind dann die Ladeströme insgesamt viel zu niedrig, jedenfalls dauert die Aufladung der LiFePO4-Batterie über die Lichtmaschine dann viel länger als nötig. Die zweitbilligste Maßnahme wäre vermutlich der kleine 30A-Plastebooster von Votronic VCC 1212-30 für 165,- Euro.


    Grüße, Tom

  • Das gilt dann nicht: "Zumal bei Anlegen einer Ladestromquelle (z.B. der Lichtmaschine) gar kein Ausgleichsstrom fließt, sondern sich statt dessen nur der Ladestrom entsprechend der Ladezustände auf beide Batterien verteilt."

  • Doch, natürlich. Bei Bleiakkus! Weil die in der Spannung sofort hochkommen, wenn man einen starken Ladestrom anlegt. Ganz anders LiFePO4-Akkus, die rühren sich in der Spannung fast gar nicht, wenn man einen starken Ladestrom anlegt. Das ist doch gerade das Problem! Drum steht im Beitrag darunter ja auch ganz groß:


    ACHTUNG bei LITHIUM-Batterien (LFP, LiFePO4, LiFeYPO4 usw.)


    Grüße, Tom

  • Hallo Tom,


    das ist ja alles ganz schön kompliziert wenn man sich mit der Materie nicht auskennt.


    Ich habe jetzt viel gesucht und gelesen und dabei auch das Batterietrennrelais 120A 12/24V Cyrix-Li-ct für Lithiumbatterien gefunden, das ja scheinbar genau tut, was ich gerne hätte. Hah, habe ich gedacht, gibt ja doch ein Trennrelais mit dem man Bleisäure und LifePo4 parallel schalten kann. Aber das geht wohl nur wenn man das mit dem Anschluss Charge Disconnect eines Victron VE.BMS verbindet. Wobei ich nicht genau verstehe, was das Victron VE.BMS genau bewirkt, Vermutlich sorgt es für die "strombegrenzenden Maßnahmen", von denen du gesprochen hast, Und da ich keine Ahnung hab, ob so ein Daly BMS einen vergleichbaren Anschluss hat, scheidet für mich diese Lösung auch aus.


    Jedenfalls hast du mich überzeugt, dass ein Booster eine notwendige Ergänzung ist, wenn man über Lichtmaschine --> Starterbatterie --> LifePo laden will. Ich werde mir den "30A-Plastebooster von Votronic VCC 1212-30" zulegen.
    Außerdem sehe ich einen Zusatznutzen: Eine selbst montierte LiFePo-Batterie muss ja nachdem die Zellen ausbalanciert wurden, zuerst mit angeschlossenem BMS richtig vollgeladen werden. Ich habe hier ein 12 V-Schaltnetzteil mit 24 A Leistung. Indem ich den VCC 1212-Ladewandler an dieses Schaltnetzteil anschließe, müsste ich doch damit die LiFePo-Batterie initial vollladen können. Richtig?


    Wenn ich die LiFePo dann später in den Bus einbaue, könnte ich das vorhandene original VW-Trennrelais außer Betrieb nehmen. Meine Bleisäure-Batterien wären dann in Kombination eine mächtige Starterbatterie, das Koppeln der LiFePo4 würde dann das VCC 1212 übernehmen und ggf auch Sonnenstrom an die Starterbatterie weiterreicht, wenn die LiFePo4 voll ist. Richtig?


    Grüß

    Jürgen



    PS: Ich bin sehr angetan von der Bedienungsanleitung des Votronic. So ausführlich und verständlich sind wenige Anleitungen.

  • Ja, man kann auch mit einem Netzteil über einen Ladebooster eine Batterie aufladen, aber das ist natürlich ein etwas kruder Weg. Problematisch kann die Überlast-Sicherung mancher Schaltnetzteile sein, wenn diese bei drohender Überlast nicht auf Konstantstrom regelt, sondern abschaltet. Solarstrom wird aber üblicherweise über einen Solar-Laderegler auf die Batterie gegeben und nicht über einen Ladebooster. Denn der "wackelt" etwas zu sehr, um damit einen Ladebooster zu speisen, der darauf nicht eingerichtet ist.


    Grüße, Tom

  • "Solarstrom wird aber üblicherweise über einen Solar-Laderegler auf die Batterie gegeben und nicht über einen Ladebooster. Denn der "wackelt" etwas zu sehr, um damit einen Ladebooster zu speisen, der darauf nicht eingerichtet ist."


    Einen Solar-Laderegler habe ich ja, und der lässt sich auch ausreichend konfigurieren (epever Tracer A 20 Ah). Alles Konfetti.
    Den VCC 1212 habe ich gerade bestellt. Der Ladesregler in deinem Shop gefällt mir auch gut, aber der Votronic ist ja nun mal deutlich günstiger.

    Nochmal danke für die Unterstützung.


    Grüße

    Jürgen

  • Servus ,

    darf ich mich als Neuling hier mit einer ähnlichen Frage anhängen , nachdem die Suchfunktion keine weitere Erkenntnis gebracht hat .


    Ist-Situation :


    2 x 12V 225Ah Varta N9 Lkw-Starter-Batteriebank - 3 Jahre alt , aber schwächelnd .


    4x 12V 230Ah Versorgungsbatterien - 3 Jahre alt , mäßig gut .


    Führerhaus-Batterie über 24V 55Amp Lichtmaschine geladen


    Womo-Kabine über 1,4Kw Solar oder Generator oder Landstrom


    Beide über bidirektionales Relais Victron Energy Cyrix 400A verbunden ( die 120Amp-Versionen sind auch bei Bleibatterien regelmäßig durchgebrannt ! )


    Alle Batterien sind außen und müssen minus 20* Celsius regelhaft überstehen können .


    Ergo : vorne bleibt Blei !


    hinten hätte ich ein günstiges Ali-Angebot mit 2x 24V / 280Ah LIFEPO4 , aber ich sehe keine Möglichkeit der Kombination , da ich auf jeden Fall die Notfallkombination beider Bänke über das Cyrix-Relais erhalten will , falls meine Starterbatteriebank schlapp macht und ich wie schon gelegentlich den LKW über die Kabinenbank starte . ( Ich bin kein Batterie-Pflege-Freak ... daher nach 3 Jahren erste Probleme und die Angst vor LIFEPO4 ).

    Gibt es eine vernünftige Lösung , oder

    erneuere ich die 2 Starterbatterien vorne und gebe die alten zusätzlich (oder 2 neue ?) nach hinten , um den Stromhunger zu befriedigen . Gewicht ist hier kein Entscheidungskriterium .

    Ich tendiere zur weiterhin durchgehenden Bleilösung . zurecht ?

    Danke für aufklärende Antworten .

    Gruß

    Ralf

  • Mit LiFePO4 wirst Du bei -20°C nichts reißen können. Also Blei. Vorne bitte einmal neu und dann, wie DU selbst es auch schon erwogen hast, die alten mit nach hinten zur Verstärkung. Wenn Platz und Gewicht keine Rolle spielen, bietet sich das ja an.


    Aber eine Frage am Rande: Warum halten die Starterbatterien mit zusammen immerhin 450Ah nur drei Jahre? Außer hin und wieder mal den Motor zu starten sollten die sich doch zu Tode langweilen. Oder werden die blöderweise auch noch zyklisch belastet, obwohl hierfür doch extra Versorgungsbatterien vorhanden sind?


    Grüße, Tom

  • Servus Tom ,

    Danke für Deine Antwort und ganz besonders für die Unterstützung in Richtung Blei , was ja nicht mainstream ist .

    Bleibatterien sind schwer , 65kg ziehe ich nicht mehr zum testen ganz heraus - die letzten Zellen beißen die Hunde bzgl Wasser nachfüllen und leider hatte ich vor Corona ein med. Problem und konnte mich im Winter nicht um die neuen Batterien kümmern -

    8,9 Volt in beiden Bänken.... die Versorgerbatterien haben es besser überstanden als die Starterbatterien .


    Bitte noch eine Frage :

    ich habe noch eine Victron Energy Wechselrichter/Lade Combo mit ebenfalls 3,5KW , die aber evtl nicht mehr mit der gleichnamigen neueren kombinierbar ist .

    Jetzt meine Überlegung , die alten Starterbatterien einfach parallel anzuhängen und das 2. Victron 3,5KW Gerät nur als Lader ans andere Ende der 6 12V - Batterien zu hängen . Macht das Sinn ? Ich würde den Wechselrichterbetrieb nur nutzen , wenn das Originalgerät defekt wäre , um keine unnützen Phasenprobleme zu kreieren .

    Wenn die beiden "gleichen" Wechselrichter noch zusammen passen , schalte ich sie natürlich parallel , aber das erfahre ich erst später von Victron , wenn sie den alten reparieren oder gegen einen neuen austauschen.

    Macht es einen Unterschied zwei Ladegeräte an der gleichen Seite anzuschließen oder jeweils einen vom Anfang und den anderen vom Ende der parallel geschalteten Batterien zu betreiben .

    liebe Grüße und herzlichen Dank für die Hilfe

    Ralf

  • Kann man so machen, mit den Ladegeräten. Aber man sollte auf jeden Fall Kabel mit ausreichendem Querschnitt verwenden, damit auch alle genug abbekommen. Sind die Kabel zu dünn, ergeben sich unter Last sonst zwangsläufig Asymmetrien.


    Grüße, Tom

  • Zum besserem Verständnis hänge ich ein Bild an .

    Vorne werden die Bleibatterien ausgewechselt , die mittlere Bank bleibt und hinten kommen die Originalen Starterbatterien als zusätzliche Kabinenkapazität parallel geschaltet . Aus Redundanzgründen würde ich hinten den zweiten Victron Multi plus nur als Lader bei Landanschluss betreiben , bzw. im Notfall als Ausweichwechselrichter betreiben .

    Ich weiß , es ist überkandiddelt , da ein Generator vorhanden ist, aber wollten Sie mich als Nachbarn mit Generator ? eben . und alle , die mit 200Ah Batterie ohne Gas auskommen lügen , odrr soo

  • Herzlichen Dank Tom ,

    für die ca 5m zwischen den Batterien nehme ich entweder 50 quadrat Bw-Kabel oder Schweißkabel .

    Ich melde mich wieder , wenn ich die neuen Batterien installiert habe.

    LG

    Ralf


    edit

    schön , daß es so ein kompetentes Spezialforum gibt .

Jetzt mitmachen!

Sie haben noch kein Benutzerkonto auf unserer Seite? Registrieren Sie sich kostenlos und nehmen Sie an unserer Community teil!