Ladestrombegrenzung bei Lithiumakkus?

  • Hallo Leute
    Ich hatte bereits in Wolfgangs Thema diesbezüglich eine Frage gestellt, aber ich denke, ich mach mal ein eigenes Thema auf. Erst wenn man sich damit befasst merkt man, dass man keine Ahnung hat. Trifft zumindest auf mich zu.

    Es wird zwar immer erwähnt, dass die Akkus sehr sehr viel Ladetrom aufnehmen können, aber wieviel ist denn nun sehr sehr viel?
    Bei den Herstellerangaben ist von "Maximalem Ladestrom" die Rede. Bei Victron ist das für die blauen, vorkonfektionierten LiFePO4-Kisten 2,5 CA, bei Winston 3 CA.
    Erste Frage: Ist das jeweils der maximal zulässige Strom, den man der Batterie bieten darf, oder ist das der maximale Strom, den die Batterie von sich aus maximal aufnemen kann? Ich vermute mal das erstere. Ich habe auch noch nie eine Kurve gesehen, wieviel Strom ein Lithiumakku abhängig von seinem Ladezustand aufnehmen kann.

    Zweite Frage: Bei Lithiumakkus, die eine STARTERBATTERIE ersetzen, gibt es meiner Meinung nach weder irgendeine Ladestrombegrenzung noch einen Hinweis darauf, dass die Verkabelung zwar für Bleiakkus gut war, aber dass bei leerer Lithium- Starterbatterie viel höhere Ströme zur Batterie fließen. Bei Bleiakkus mögen das vielleicht kurz 40 A oder 50 A sein, bei Lithium reden wir dauerhaft von der kompletten Limaleistung!
    Wenn der Akku "nahezu unbegrenzt" aufnehmen könnte, dann liefe das ja in Richtung Kurzschluss?! Was passiert denn mit dem kompletten Fahrzeugnetz, wenn dort ein "Fastkurzschluss" von der Lichtmaschine bedient werden muss?

    Der "maximale Ladestrom" beträgt also bei einem 100 AH Lithiumakku von Winston satte 300 A, die das Teil wohl dann auch aufnehmen können wird! Andererseits wird eine Ladung mit 50 A empfohlen. Alleine das bedeutet, dass der Aufnahmestrom dringend begrenzt werden sollte.

    Damit zur dritten Frage: Welche grundsätzlichen Möglichkeiten gibt es, dies zu tun?
    Holger hatte bereits 2 Möglichkeiten genannt.
    Möglichkeit 1: Umwandlung von 12 V in 220 V und damit ein herkömmliches Ladegerät betreiben. Mag für Absetzkabinen Vorteile bieten, gefällt mir aber nicht (nachdem mir auf der Fahrt nach Bodenheim mein Wechselrichter verreckt ist, erst recht nicht) und verschenkt die Möglichkeiten von Lithiumakkus für schnelle Ladung.
    Möglichkeit 2: Ladebooster. Ist im Grunde nichts anderes, als ein mit 12 V betriebenes Ladegerät, das die 12 V so weit anhebt, dass die Akkus (ursprünglich entwickelt für Bleiakkus) schön mit korrekter Ladekennlinie geladen werden können. In diesem Fall bräuchten wir aber eher das Gegenteil von einem Booster. Zudem werden die Dinger in dem A-Bereich, in dem man die hohe Stromaufnahmefähigkeit der Lithiumakkus ausnutzen wollte, richtig teuer.
    Ich würde mir einen "Apparat" wünschen, der leicht auf die gewünschte Stromaufnahme eingestellt werden kann (nicht über Servicecomputer, sondern anwenderfreundlich, z.B. mit Drehschalter :D ). Dann könnte man für den Normalfall die Einstellung 0,5CA wählen, in diesem Beispiel 50 A, und für den Fall der "Notaufladung" durch Lichtmaschine -zack- auf 150 A oder was auch immer umstellen. So gehört das.
    Vielleicht gibt es so etwas ja schon? Oder andere Alternativen? Ich kenne keine. Aber wie gesagt, ich hab keine Ahnung und irgendwas gibt es sicher.
    Gruß Restler

  • Zitat von JStefan

    Wenn Deine LiMa 50 A liefern kann, dann nimmt Sie der Accu, woher sollen die weitern 250A kommen?

    Hallo Stefan, da musst du meinen Text aber schon seehr flüchtig überflogen haben, wenn du das herausgelesen hast :wink: .
    Mir geht es um verschiedene Punkte. Eines ist die Belastung der Verkabelung zwischen Lima und Batterie. Da wird bereits bei kleiner Lithiumkapazität bei nahezu jedem Fahrzeug die komplette Limaleistung abgezogen. Bei mir wären das z.B. 150 A, bei anderen auch mehr. Aber kaum jemand sieht sich das Serienkabel zwischen Lima und Akkus an, obwohl da unter Umständen ein Mehrfaches an Strom fließt wie bei Bleiakkus, und das auch noch länger.
    Das Weitere ist der Schutz der Akkus, deren Ladestrom laut Hersteller einen Maximalwert nicht überschreiten soll. Zusätzlich gibt es eine Empfehlung für einen "Normalladestrom". Da stellen sich doch automatisch die Fragen, wieviel solch ein Lithiumakku aufzunehmen in der Lage ist und wie man den Strom begrenzt.
    Und dann gab es noch (meinen individuellen) Wunsch, die Begrenzung je nach Erfordernis zwischen "Normalladung" und z.B. "Schnelladung" umzustellen.
    Noch ein Wort zu deinem (fehlinterpretierten) Beispiel mit den 50 A Limastrom und wo denn da der restliche Strom herkommen soll. Es soll Fahrzeuge mit leistungsstarken Solarkraftwerken auf dem Dach geben. Je nach installierter Leistung und verbauten Akkus wird auch bei denen die Aufnahmebereitschaft der Akkus und die eventuelle Begrenzung ein paaar Überlegungen wert sein.

    Freki
    Danke, kannte ich noch nicht. Wäre aber nicht meine Wunschoption, weil nicht variabel veränderbar. Bei jeder individuellen Anlage entspricht die empfohlene "Normalladung" einem anderen Wert.
    Man könnte 2 von den Dingern umschaltbar verbauen. Wären noch 30 % billiger als ein Booster in der Leistungsklasse. Und der Booster hätte nur EINEN Fixwert.
    Aber ich bin davon überzeugt, dass es noch andere Varianten gibt, die ich nicht kenne.

    Gruß Restler

  • Ich denke mal den Aufwand zwischen Schnell- und Normalladung wird sich nicht lohnen, weil sich die Ströme doch arg in Grenzen halten werden.
    Ich denke mal mehr als 1/3 der Lichtmaschinenleistung wirst du nicht zum laden zur Verfügung haben.
    Und die Ströme bei einer Solarzelle sind auch nicht sooo Riesig. Wenn man mal annimmt ein 130W-Panel hat um die 8A(max.), dann wäre man bei 5 Stück schon bei maximal 40A.

    Und wenn man die Datenblätter liest, wird ab einem gewissen Ladestrom halt eine Temperaturüberwachung empfohlen. zb hier:
    http://www.faktor.de/out/media/BAT/LFYP100AHA.pdf
    Die ist in manchen BMS schon integriert, bzw. mit nem Sensor nutzbar.

    Ich hoffe mal das benatwortet deine Frage. Ansonsten würde ich einfach mal einen von den Händlern anrufen und nachfragen.


    Zu deine Frage der Strombegrenzung: Such einfach mal nach Konstantstromquelle. Je nach Ausführung kann man die Variabel aufbauen.
    Bleibt bei so Sachen halt immer die Frage wie groß die Verlustleistung wird.

  • Ich denke, so einfach ist das nicht. Moderne Generatoren (Lichtmaschinen) haben Multifunktionsladeregler, die nach komplizierten Regeln (z.B. wird der Generator beim Starten abgeschaltet, um den Motor nicht zu belasten) die Erregerspannung und damit die Generatorleistung steuern. Da gibts Sensoren, die den Ladezustand der Batterie (Starterbatterie!! nicht der Versorgerbatterie...was ist, wenn die Starterbatterie voll ist, aber die Versorgerbatterie nicht? oder, was wesentlich wahrscheinlicher ist, beide sehr unterschiedliche Kapazitäten haben (Starter z.B. 88Ah, Versorger 200Ah). Leider weiss ich auch nicht mehr (bzw. hab auch nix gefunden), wie sich solche Laderegler bei einfacher Parallel-Schaltung von Versorgerbatterien (Blei oder gar LiFePo...) verhalten. Die saubere Lösung wäre wohl, mit einem B2B-Ladegerät die beiden Batterien zu verbinden (das managed den Strom, aber trennt auch die Batterien im Stand...). Ich werde wohl das Bordnetz gar nicht mit dem Aufbau verbinden, weil meine Solarzelle genug Strom (rund 20A) fürs Wiederaufladen liefert (und auch beim wohl nächstes Jahr erfolgenden Wechsel auf LiFeYPo sind das noch mit konventionellen Kabeln beherrschbare Stromstärken).
    Aber spannender Thread...

  • Hier meine Praxiserfahrung.
    400Ah 24V LiPo ( Winston)
    MAN Bj 2009 110A Lima und 90mm² Kabel von Lima zur Batterie.
    kommen ca. 70A bei der Batterie an bei ~ 28,8V an der Batterie.

    Bei Sonnenstrom holt sich die Batterie das was sie bekommt,
    bleibt bis kurz vor dem Ladeende auf dem hohen Strom Level.
    Man kann am Ende sehen wie innerhalb von ca. 5 Min der Strom runter geht da Zielspannung erreicht.
    Bedeutet Sonnenstrom wird besser genutzt als vorher mit 480Ah AGM, da hat es noch Stunden auf ein paar Ampere gedauert bis er meinte voll zu sein.

    Gruß
    Mike

    Träume nicht dein Leben, sondern lebe deinen Traum

  • Also die Angabe 3C Ladestrom bezieht sich auf das Maximum was die Batterie verträgt.
    Bei einer 100Ah Starterbatterie wären das also 300A. Vermutlich begrenzt die Verkabelung den Strom schonmal etwas.
    Die Lima bring vielleicht 150A, mehr geht dann auch nicht in die Batterie. Das geht also gut.
    Auch wird der Ladestrom nicht so ewig lange fließen, weil die entnommene Energiemenge beim starten garnicht so groß ist. Es fließt zwar ein hoher Strom, aber nur für ein Paar Sekunden.
    Was passiert wenn die Batterie wirklich mal relativ leer ist und der 150A Ladestrom über längere Zeit in die Batterie fließt? Jetzt macht einer noch Licht und Heckscheibenheizung an! Dann kann die Lima den Strom nicht liefern, die Spannung sackt ab, z.B. auf 12,7V, der Ladestrom in die Batterie geht zurück und die Verbraucher schlucken die Energie. Also klappt das alles schon.

    Bei den modernen Autos misst vielleicht das Auto den Ladestrom und begrenzt ihn dadurch dass die Spannung runter gedreht wird. Das passiert vielleicht auch wenn der Generator zu heiß wird.... Aber das weis nur der Autohersteller :roll:

    Gruß, Holger

  • Um die Anlage ordentlich und sicher zu betreiben muss man nach meinen Erfahrungen folgendes beachten. Ein normales Trennrelais ist meistens zu schwach und bei Verbindung beider Akkus über d+ oder Klemme 15 fließt in Verbindung mir Solar der Strom Richtung StarterAkku bis ein Ausgleich stattfindet . Um dies zu verhindern hat Victron das cyrix li ct auf dem Markt. Eine andere Möglichkeit ist der Ladewandler auf Li Programmierung. Ist sehr wichtig bei Euro 6 !!!!! Dann gibt es noch das BMS 200 von Victron. Dort kann man mittels Mega Sicherung den Strom begrenzen. Bei dieser Variante muss man aber extrem genau schauen,das kein Massekabel vergessen wurde !!! Sonst ist der Akku hinüber.

  • Zitat von holger4x4

    Also die Angabe 3C Ladestrom bezieht sich auf das Maximum was die Batterie verträgt.
    Bei einer 100Ah Starterbatterie wären das also 300A. Vermutlich begrenzt die Verkabelung den Strom schonmal etwas.
    Die Lima bring vielleicht 150A, mehr geht dann auch nicht in die Batterie. Das geht also gut.
    Auch wird der Ladestrom nicht so ewig lange fließen, weil die entnommene Energiemenge beim starten garnicht so groß ist. Es fließt zwar ein hoher Strom, aber nur für ein Paar Sekunden.
    Was passiert wenn die Batterie wirklich mal relativ leer ist und der 150A Ladestrom über längere Zeit in die Batterie fließt? Jetzt macht einer noch Licht und Heckscheibenheizung an! Dann kann die Lima den Strom nicht liefern, die Spannung sackt ab, z.B. auf 12,7V, der Ladestrom in die Batterie geht zurück und die Verbraucher schlucken die Energie. Also klappt das alles schon.

    Bei den modernen Autos misst vielleicht das Auto den Ladestrom und begrenzt ihn dadurch dass die Spannung runter gedreht wird. Das passiert vielleicht auch wenn der Generator zu heiß wird.... Aber das weiß nur der Autohersteller :roll:

    Laut Aussage bei Victron, kann man LiFePO4 bis etwa c1 laden.
    Also 100A lade Strom für eine 100Ah Lipo Batterie. Ob es gut ist, nein. Besser ist das vom Lipo Hersteller empfohlene Lademaximum nicht zu überschreiten. (Holger 300A ist ein Schreibfehler bei C3?)

    Zum Thema Begrenzung der Lima Strom. Ja es stimmt das fast alle Lichtmaschinen relativ dünne Kabel haben. (und öfter jetzt auch eine eingebundene Sicherung) Daher werden in der anfangsfase wo bei leere Batterien Große Ströme fliesen der Durchgang begrenzt (Verlust von bis zu 1 Volt) Nachher wen die Batterie voller kommt nimmt diesen Spannungsverlust dann weiter ab bis er so gut wie weg ist.

    Bei Victron, mit ein 2te Lipo Batterie wird aus Sicherheitsgründe (unter und Überspannungsschutz auf alle potentielle Strom Lieferanten (auch solar) entweder mit Relais und externer BMS gearbeitet
    https://www.victronenergy.com/upload/documen…on-230-A-DE.pdf
    https://www.victronenergy.com/upload/documen…-Bus-BMS-DE.pdf

    oder mit BMS 12/200
    https://www.victronenergy.com/upload/documen…S-12-200-DE.pdf
    (sehe ganz unten Schemata und 80A Begrenzung)

    Zitat von mike13

    Hier meine Praxiserfahrung.
    400Ah 24V LiPo ( Winston)
    MAN Bj 2009 110A Lima und 90mm² Kabel von Lima zur Batterie.
    kommen ca. 70A bei der Batterie an bei ~ 28,8V an der Batterie.

    Hierunter ein Bild von das gelben Lima Kabelchen bei dein ? MAN TGM Lkw von nur 25² wo der Kabel vom Anlasser zur Start Batterie lustige 70² ? ist. (Mike13 es kann doch nicht stimmen das du hier 90² anstatt der 25² Begrenzer Kabel eingesetzt hast?)
    Aber mit deiner Messung bestätigst du eigentlich dass es keine Gefahr gibt. Von die 110 A theoretisch verfügbar kommen nur 70A an.

    Also was ich gesehen habe bei 12V Sprinter mit 220A Lima und leere 200Ah Lipo sind kurz bis 180A gelaufen. Also keine 220A oder 250A !

    Auf Opel Movano/R. Master mit 180A Lima und 200Ah Lipo sogar nur 100-120A. Hier gab’s Problemen mit die Cyrix ct Li Relais. Schalten sich offen weil der Fzg Batterie Management der Lima Lade Spannung so niedrig setzt weil der Start Batterie bereits voll war. Der sekundär Lipo Batterie war aber noch leer. Problem das man zB mit ein Buck Boost (=B2B) losen kann.

    Auch haben die Lima interne Systeme mit Temperatur Begrenzung so dass die nicht lange so viel geben wie darauf geschrieben steht.

    Jetzt Iveco Daily 4x4 7T, vorher TGM 13290 4x4

  • Hallo Campo,

    Thema 90mm²
    Besser ausgedrückt das Kabel vom Motor zur Batterie habe ich ab Werk mit 90mm² wegen Kabellänge verbauen lassen,
    ob das an der Lima auch so dick ist habe ich nicht geprüft, werde ich aber bei Gelegenheit mal prüfen.
    Meine Batterien sitzen ja nicht an der ursprünglichen Stelle, sondern weiter weg.

    Danke wieder mal für deinen input.

    Gruß

    Mike

    Träume nicht dein Leben, sondern lebe deinen Traum

  • Campo,

    das mit den max 3C steht im Winston Datenblatt. Victron verwendet soweit ich weis andere Zellen. Kann schon sein, dass dort der max. Strom anders spezifiziert ist.

    Gruß, Holger

  • Hallo zusammen,

    ich vermisse bei der ganzen Diskussion eines: Die Spannungsverluste im Kabel.
    Strom ist nicht digital, sondern analog und an jedem Punkt im System besteht eine andere Spannung und auch der Strom ist nicht (ganz) gleich.
    Während man bei Gleichstrom die Unterschiede im Strom praktisch vernachlässigen kann (ändert sich mit zunehmender Frequenz) ist doch
    die Spannung bei nur 12V ganz erheblich. So können im Kabel bei den Stromstärken schon mal 2V Verlust anstehen. Damit begrenzt sich
    der Ladestrom ganz automatisch, zumindest so lange das Kabel nicht überdimmensioniert ist.

    Nimmt man z.B. ein Kupferkabel 16mm² und hat 2x10 Meter Kabellänge (hin und rück), so ist der Spannungsabfall im Kabel bei 50A immerhin 1,8V.
    Von 14,8V am Generator (oder Starterbatterie) kommen bei 50A also nur noch 13V an der Versorgungsbatterie an.

    Der Spannungsabfall wäre übrigens bei 200V Systemspannung der selbe: 1,8V.

    Mit zunehmenden Strömen wird der Wert größer -> es regelt sich also selbst ein.

    Meine ich zumindest ;)

    Kleiner Tipp: Gleichstrom-Solarkabel sind kurzschlussfest, da kann man nix falsch machen.


    Beste Grüße
    ufi

  • Morgen,

    ich glaube nicht dass dem Ersteller eine rein physikalische Lösung vorschwebt.

    Was mir aber noch einfällt: Frag doch mal Leab an ob man bei dem CDR mit 100A den Massenanschluss (ohne dem das Gerät ausgeschaltet ist) dazu missbrauchen kann mit einem Microcontroller Pulsweitenmoduliert anzusteuern. dann hättest du eine stufenlose Drosselung. Und da der CDR meines verständnisses nach keine mechanische Bauteile hat könnte das funktionieren.
    zusätzlich müsstest du das alles natürlich noch über einen kondensator glätten, um nicht dauern 0A-100A-0A-100A zu haben.

    Oder alternativ ausrechnen ob die Kapazität der dicken Leitung schon ausreicht um einen Glättungseffekt zu haben.

    Nicht vergessen, das Ergebnis eines Spannungsabfalls ist der Anstieg des Stromes :wink:

    Und Solarkabel sind wirklich eine gute Alternative, da diese relativ günstig und einen vor allem auch einen robusten Mantel haben.

    Griasle

  • Moin Freki,

    es geht doch gar nicht um eine rein physikalische Lösung.

    Ich meinte lediglich, dass die Theorie allein sehr schmalspurig ist. In der Praxis kommen auch noch andere Effekte zum tragen,
    die das eine oder andere theoretische Problem einfach nicht entstehen lassen.

    Die volle Blei-Starterbatterie kann die Lithium praktisch nicht überfordern, zumindest nicht, wenn "normale" Querschnitte verbaut sind.

    Stell Dir mal vor: 200A Anfangsstrom über ein - sagen wir 35mm² -Kabel. (OK ist nicht viel). Trotzdem führt der Spannungsabfall
    dazu, dass die Stromaufnahme reduziert wird, was natürlich wieder weniger Spannungsabfall bedeutet. Dazu wird der Temperatursensor in der
    Lithium warm, der den Ladestrom begrenzt. Der Bleiakku kann das kurzzeitg liefern. No Problem. Dazu steigt der Widerstand im Kabel.
    Am Ende hat man eine Regelung, die viele Probleme gar nicht erst entstehen lässt.

    Meine Meinung: So lange der Generator läuft reicht der Spannungsabfall aus, die Starterbatterie vor Entladung zu schützen. Die hängt ja
    früher am Kabel.
    Da die meisten Bordsysteme eh' bei unter 11V abschalten dürfte der Lithium auch nicht ganz leer werden und falls doch: Bereits wenige
    Amperestunden genügen, um wieder ein auskömmliches Spannugnsniveau herszustellen. Das Verhältnis SOC-zu-Spannung ist nicht linear!

    Ich hab ein Jahr lang eine Lithium einfach parallel mit einer GEL-Batterie betrieben. Theoretisch geht das gar nicht.
    Praktisch war das aber recht gut. Der GEL hat es nicht geschadet die Lithium schützt sich selbst (zumindest bei entsprechendem BMS).

    Trotzdem ist die GEL aus Gewichtsgründen rausgeflogen. Nun sind es 2 x 100AH LiFePO4 mit integriertem BMS, von denen
    ich eine vermutlich doch wieder ausbauen werde, weil ich sie einfach nicht brauche. Ohne Solar komme ich mit einem Akku fast 4 Tage
    über die Runden, dazu 100Watt Solar - alles gut. Ist aber ein Standard-Wohnmobil, kein Expeditions-Fahrzeug ;)

    Gruß,

    ufi

  • Morgen,

    ich sagte ja nicht dass du nicht recht hast.

    Nur wollte der Herr der das Thema anstieß eine Möglichkeit den Ladestrom zu begrenzen. Seine Forderung war einen normalen Ladestrom <50A, sowie eine Schnellladung 100A zu bewerkstelligen. Und das vermutlich nicht damit dass er mit nem Wechsler zwei unterschiedliche Leitungsdurchmesser auswählt :wink:

    Mit so einer Drosselung wäre auch schon verhindert dass der Akku die Starterbatterie leer zieht. Und der CDR von Leab hätte schon wie andere Produkte für solche Anwendungen eine Vorrangsschaltung.

    Griasle

  • ;)

    Wäre vielleicht ne Lösung: 2 Relais, eines an 16mm² zieht so lange die Spannung im Aufbaubereich unter 13V ist, dann kommt eines an 90mm² dazu

    ;)

    ..... to confuse the russians ...... ;)

  • Hi Freki,

    gerade noch mal überlesen, muß ich nochmals meinen Senf dazu geben:

    Der Lithium zieht die Starterbatterie nicht leer, da er schon nach wenigen AH ein Spannungsniveau deutlich über 12 Volt erreicht (nicht lineare Kennlinie).
    Bei 12 Volt mag die Starterbatterie nicht mehr so viel Strom abgeben (Innenwiderstand beachten!). Und von der anderen Seite pulvert der Generator dagegen.

    Ich habs nicht gemessen, würde aber wetten, dass da kein Problem entsteht.

    Beste Grüße,

    ufi

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