Lima-Spannung für Lifepos zu gering?

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Lima-Spannung für Lifepos zu gering?

Beitragvon restler » So 20 Mai 2018 20:52

Im anderen Thread bemühe ich mich gerade, die zu erwartenden riesigen Lima-Ladeströme etwas zu verringern, die üblicherweise komplett von den Lithiumzellen geschluckt werden.
Für diesen Aspekt mache ich hier bewusst ein neues Thema auf, weil ich Teilaspekte gerne separat diskutiere und es sonst wie schon häufig einen unübersehbaren großen Themenhaufen gibt.

Heute ist mir die Ladekurve meiner Lichtmaschine in die Hand gefallen und hat mich irritiert.
Meine Lima ist mit 150 A an gegeben.
150 A leistet sie beispielsweise bei ca 1500 U/min (Motor) bei 27°C Limatemperatur. Dann hat sie 13,8 V
142 A liefert sie noch bei 60°C Limatemperatur. Das aber nur noch bei 13,5 V.
124 A kommen noch bei 93°C Limatemperatur. Die Spannung schrumpft auf 13,1 V!
123 A ebenfalls bei 115°C Limatemperatur. Es bleiben nur 12,9 V!

Aber was passiert in der Praxis?
Ich messe irgendwann vor der Haustür die Lichtmaschinenspannung. Die Akkus sind von Solar gefüllt, der Motor (und die Lichtmaschine) sind kalt. Ergebnis beispielsweise 13,8 V. Ich bin halbwegs zufrieden (mussich demnächst wirklich mal messen).

Im Urlaub sieht das anders aus. Die Lithiumzellen sind leer, ich möchte auf Strecke laden. Der Motor (und die Lima) erwärmt sich. Im Sommer wird man leicht 80°C Limatemperatur erreichen. Die Lichtmaschine ist aber wegen der leeren Lithiumzellen an ihrer Leistungsgrenze. Da können wir mindestens 10° Eigenerwärmung drauf legen. Dann sind wir bei ca 90°C, entspricht obigen 13,1 V. Vermutlich kommen die aber nicht an den Zellen an, denn bei solch hohen Strömen (und wahrscheinlich einem Serienkabel zwschen Lima und Akkus) schätze ich einmal 0,2V Spannungsverlust.
Damit lägen wir dann bei echten 12,9V an den Zellen!!!
12,9V / 4 = 3,23V Zellspannung
Wenn ich mir nun die Ladekurven von Winston an sehe, dann spielen die Zellen bei diesen geringen Spannungen eigentlich noch gar nicht mit.
http://en.winston-battery.com/index.php ... ory_id=176

Meine Rechnung scheint mir nicht exotisch oder manipuliert. Das halte ich (je nach Anwender) für ein relativ normales Szenario.

Bisher sind alle Anwender mit Ihren Akkus sehr zufrieden bzw haben noch nichts in dieser Richtung bemerkt. Wo ist also jetzt mein Denkfehler?
Haben alle anderen höhere Limaspannungen (meine ist von Bosch)?
Sind alle überwiegend bei kühlen Temperaturen gefahren?
Beziehen sich die bisherigen guten Erfahrungen in erster Linie auf die Zusammenarbeit mit Solar im Stand?
Nehmen sich die Zellen zu Anfang der Fahrt Solange noch nicht alles heiß ist) bereits so viel, dass es nicht auffällt?
Erledigt Solar den Rest? Fährt überhaupt jemand ohne Solar?
Hat der eine oder andere einen Booster drin (ich habe noch Euro 4 und kein Lima-Management) und somit das Problem nicht?
Sind die Kurven von Winston falsch?
Interpretiere ich die Kurven von Winston falsch?

Fragen über Fragen. Macht mich doch bitte mal schlau.
Gruß Restler
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Re: Lima-Spannung für Lifepos zu gering?

Beitragvon Steff66 » So 20 Mai 2018 21:37

Guten Abend,
ich denke Du macht Dir unnötig Gedanken.
Ich finde die Spannung Deiner Lichtmaschine zwar ein wenig niedrig, heute sind >14V üblich, aber...

So lange die Spannung der Lichtmaschine höher als die der Batterien ist, fließt Strom.
„Ladeschlussspannung“ bedeutet, dass man deren erreichen dieLadung beenden sollte, sonst hat sie wenig Aussagekraft.
Bei Bleiakkus ist das nicht ganz so einfach, aber auch da weniger problematisch als häufig dargestellt.

LiFePos werden mit IU Kennlinie geladen, das ist in etwa das, was die Lichtmaschine liefert.
IU bedeutet, man läd zunächst mit konstantem (vom Kadegerät geregeltem) Strom, bei der Lima liegt der dann irgendwo im Maximalen Leistungsbereich der Lichtmaschine abzüglich Bordnetzbedarf.
Wenn der Akku gegen Vollladung geht, läd man mit U Kennline (geregelte Spannung) bis der Strom auf einen definierten Wert fällt. Ein Balancer/BMS verhindert lediglich, dass einzelne Zellen überladen werden.
Lädst Du mit zu geringer Spannung passiert erst mal gar nichts, die Ströme werden etwas kleiner sein, die Ladezeit etwas länger. LiFePos müssen nicht zwingend immer voll geladen sein, also ist die geringe Ladespannung nicht das große Problem, zumal die Ladung mit der Lima immer ein Zufallsprodukt ist, abhängig von der Fahrzeit.

Grüße
Stephan
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Re: Lima-Spannung für Lifepos zu gering?

Beitragvon restler » So 20 Mai 2018 23:06

Steff66 hat geschrieben:heute sind >14V üblich, aber...
Hatte ich sogar von früher so in Erinnerung. Mein Fahrzeug ist von 2011.

Mein zentraler Stolperpunkt ist eigentlich die Ladekurve des Herstellers. Also interpretiere ich diese lediglich falsch?

Ich deute die Kurve so, dass ich die Zellen mit 3,2V nicht laden kann. Das reicht gerade mal für 5%.
Wie muss man die Kurve sonst lesen?
Gruß Restler
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Re: Lima-Spannung für Lifepos zu gering?

Beitragvon Steff66 » Mo 21 Mai 2018 07:54

Morgen,
woher stammen du Werte der Lichtmaschine, ist das gemessen?
ich denke,Du interpretierst die Kennlinie schon richtig.
Wenn die Spannung von Lichtmaschine/Bordnetz nierdriger als die Batteriespannung ist, wird nicht geladen, sondern entladen. Das ist bei einem Bleiakku nicht anders.
Du wirst die LFPs vermutlich nicht direkt ohne jegliches Lagemanagemt anschließen. Ein BMS für den LiFePo sollte ohnehin vorhanden sein, sonst machst Du ihn kaputt, er sollte innerhalb 20-30 und 100% Ladezustand betrieben werden. Welche Ströme dabei tatsächlich fließen, hängt von vielen Faktoren ab, von Potentialunterschied zwischen Batterie und Bordnetz, von den Widerständen im System und einer evtl. vorhandenen Strombegrenzung eines BMS. Davon hängt wiederum die Spannung im Bordnetz ab. Es wird sich ein Betriebspunkt einstellen, der kaum vorhersagbar ist, Du wirst messen müssen.
Im schlimmsten Fall bricht die Bordnetzspannung ein, das Lademanagent trennt, die Spannung der Lima steigt, das Lademanagemet schaltet wieder durch, etc. Im Idealfall ist die Spannung hoch genügend die Batterie wird bis in die Nähe der Ladeschlussspannung geladen.
Grüße Stephan
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Re: Lima-Spannung für Lifepos zu gering?

Beitragvon restler » Di 22 Mai 2018 18:57

Steff66 hat geschrieben:Morgen,
woher stammen du Werte der Lichtmaschine, ist das gemessen?
ich denke,Du interpretierst die Kennlinie schon richtig.
Das sind offizielle Kurven von Ford an die Werkstätten. Eine schöne exakte Kurvenschar für verschiedene Lima-Temperaturen. Die Kurven sind natürlich Leistungskurven, aber die jeweiligen Spannungen stehen dabei.
Ich hatte ja bereits geschrieben, dass ich das mal messen müsste. Habe ich heute gemacht. Meine Schlussfolgerung: Hätten sie besser keine Spannungen angegeben. Angegebene Spannung bei 27°C Limatemperatur 13,8V. Gemessen bei 25°C Außenluft 14,56 V. Das sind Welten. Problem gelöst. Wenn die Angaben nämlich gestimmt hätten, hätte man wohl tatsächlich ein Problem gehabt.
Gruß Restler
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Re: Lima-Spannung für Lifepos zu gering?

Beitragvon Steff66 » Di 22 Mai 2018 20:29

Hm, Ford...
Du hast nicht zufällig das Smart-Charge System im Auto?
Ich bin nicht der ausgewiesene Ford Spezialist, und habe überhaupt keine Ahnung, ob Ford das nicht nur in PKWs verbaut hat, da gab es das aber schon lange vor der Einführung der Euro 6-Limaregelung und hat die Welt mit einer dynamischen Ladspannung zwischen 12,5 und 16,5V bereichert.
Die gemessenen (wo genau?) Werte sind ziemlich hoch. Du solltest das auf jeden Fall nochmal prüfen und klären, ab welchem Wert die Balancer ausgleichen und welche Spamnung sie auf Dauer vertragen. Andernfalls überlädst Du die LFPs
oder grillst die Balancer. Da ist Unterlagen noch besser. :D
Grüße Stephan
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Re: Lima-Spannung für Lifepos zu gering?

Beitragvon Urs » Mi 23 Mai 2018 00:55

restler hat geschrieben:Meine Schlussfolgerung: Hätten sie besser keine Spannungen angegeben. Angegebene Spannung bei 27°C Limatemperatur 13,8V. Gemessen bei 25°C Außenluft 14,56 V. Das sind Welten. Problem gelöst. Wenn die Angaben nämlich gestimmt hätten, hätte man wohl tatsächlich ein Problem gehabt.
Gruß Restler

Die Spannungen welche Du im Anfangsthread in die Runde geworfen hattest erschienen mir auf den ersten Blick auch etwas tief, aber grundsätzlich nicht unmöglich.
Die 14.56V sind bei welcher Drehzahl und noch viel wichtiger bei welcher Last an der Lima, und wo gemessen?

Steff66 hat geschrieben:da gab es das aber schon lange vor der Einführung der Euro 6-Limaregelung und hat die Welt mit einer dynamischen Ladspannung zwischen 12,5 und 16,5V bereichert.

Waren das theoretische Werte oder wurden die auch in der Praxis gefahren? Bei meinem Chevy gibt es auch verschiedene aktiv geregelte Ladespannungen, theoretisch zwischen 12.5 und 15.5V. In der Praxis hab ich am Voltmeter (hab eins im Armaturenbrett) Spannungen zwischen 13.5V und knapp über 14V.
12.5V soll angeblich nur eingestellt werden wenn die Batterie voll ist, der Stromverbrauch für eine Gewisse Zeit unter glaub 5A liegt, kein Licht, keine Scheibenwischer, kein Gebläse eingeschalten ist usw...also faktisch ein Zustand der vielleicht auf dem Prüfstand aber eher nie in der Realität auftreten wird.

Restler, was Deine obigen Zahlen auch schön zeigen ist dass die 150A-Lima nicht dauernd 150A liefern kann. Das wird wohl auch keine Lima. Bei meiner 160A Lima hab ich mal was gelesen von dauerhaft etwa 100A. Zieht man mehr wird wohl die Lima überhitzen. Ob das dann vom Fahrzeughersteller irgendwie überwacht wird und der Regler zurückgefahren wird oder ob die Lima dann einfach früher oder später fritiert wird, wird von Hersteller zu Hersteller und von Modell zu Modell unterschiedlich sein. Auf jeden Fall sind die meisten Limas nicht für Temperaturen jenseits von 100-110 Grad ausgelegt (es gibt Ausnahmen) und die Temperatur ist relativ schnell erreicht. Mein BtoB hat einen optionalen Lima-Temperatursensor. Bei Vollast, also 50A am Ausgang, ungefähr 60A am Eingang vom BtoB plus Versorgung der paar Fahrzeugverbraucher, also insgesammt eine Last von vielleicht 80-90A an der Lima steigt dessen Temperatur innert kürzester Zeit auf 85-90 Grad. Glaub ab ca. 95 Grad Lima-Temperatur würde der BtoB den Ausgangsstrom (und somit die Belastung der Lima) runterregeln.

Angesichts der vielen nicht so richtig definierbaren Parameter würde ich gerade Lifepos daher nur mit entsprechender separater Regelung betreiben, sprich wir sind wieder bei den BtoB (oder alternativ mit Wechselrichter und 230V, aber da bin ich ehrlich gesagt bis auf einige Spezialfälle nicht Fan davon). Weiterer angenehmer Nebeneffekt eines BtoB wäre dass fahrzeugseitige Verseuchungen wie Spannungsspitzen beim Schalten von Verbraucher nicht ins Womo-Netz und damit zu den Lifepos gelangen.

Gruss
Urs
In der Theorie entspricht die Praxis der Theorie...
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Re: Lima-Spannung für Lifepos zu gering?

Beitragvon Steff66 » Mi 23 Mai 2018 06:29

Hallo Urs,
es gibt moderne Lichtmaschinenregelungen, die erkennen, ob die Batterie voll ist und fahren die Spannnung zurück.
Die Erkennung muss über den Strom direkt an der Lichtmaschine geschehen, sonst klappt das nicht.
Da sitzt dann ein Sensor an der Minusklemme.
Die anderen Systeme regeln nach den Wünschen des Motormanagements, so z.B. das Smartcharge von Ford.
Grüße Stephan
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Re: Lima-Spannung für Lifepos zu gering?

Beitragvon Varaderorist » Mi 23 Mai 2018 06:41

Ich denke, man sollte LiFePO4-Speicher ohnehin nicht ohne BMS und entsprechende Trennrelais einsetzen. Dafür sind sie einfach zu teuer (und empfindlich gegen Über- und Unterspannung).
Gruß vom Niederrhein
Michael
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Re: Lima-Spannung für Lifepos zu gering?

Beitragvon restler » Fr 25 Mai 2018 16:08

Ohne die falschen Lima Ladekurven von Ford hätte es dieses Thema gar nicht gegeben. Schön, dass sie falsch waren, sonst wäre meine Sorge gerechtferigt gewesen.
Um dennoch einige Infos zu geben, schreibe ich ein paar gemessene Werte von meinem Fahrzeug. Ich denke, das wird tendenzmäßig auch bei anderen Fahrzeugen ähnlich sein.
Fahrzeug Euro 4, meines Wissens keine Super-Sonder Soft-Smart- oder Sonstwie- Regelung der Lima. Starterbatterie 72Ah, Aufbaubatterie 3x100Ah Nassblei.
- Im Leerlauf ist die Limaspannung nur wenige Hundertstel Volt geringer als mit etwas Drehzahl: 14,56V (alle Akkus voll)
- An drei Punkten wurde gemessen Plus-Stützpunkt im Motorraum 14,5V, Starterbatterie 14,5V, Zusatzbatterie 14,5V (Lima 25°C, alle Akkus voll, keine Last).
- Die gleichen Messpunkte, Akkus wieder voll, aber mit ca 35A Last): Motor 14,2V, Starterbatterie 14,08V, Zusatzbatterie 13,8V. Die Verbindungskabel sind üppig dimensioniert, es gibt aber einen manuellen Umschalter (statt Trennrelais) und natürlich weitere Verbindungsstellen.
- Bei 100A Belastung ging die Spannung (im Motorraum gemessen) auf 13,76V zurück, rappelte sich im laufe von ca 2 Minuten aber wieder bis auf 14,1V hoch.

Fazit: Geschätztes Spannungsspektrum AN DEN AUFBAUBATTERIEN über den Daumen von ca 14,6V (kalt, alle Akkus voll, ohne Last) bis hinunter zu 13,1V (heiß, ca 100A Last). Überwiegende Spannng wird irgendwo mittendrin liegen. Also alles gut, passt.
Gruß Restler
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Re: Lima-Spannung für Lifepos zu gering?

Beitragvon Steff66 » Fr 25 Mai 2018 22:12

Hallo Restler,
schön, das Du Dir die Arbeit gemacht hast. Unter Realbedingungen messen ist immer besser als alle Theorie.
Das Sytem verhält sich dynamisch.
Man sieht schön, wie die Spannungrregelung einer normalen Lichtmaschine funktioniert.
Wenn die Ströme sehr hoch und die Lima sehr heiß sind, kann der Regler die Spannung nicht auf dem Sollwert halten, zumal die Spannungsfälle auf den Leitungen ja in der Regel nicht ausgeglichen werden können.
Ich denke, in der Praxis würde auch ein direktes anschalten der LFPs funktionieren, müsste man mal messen. Oder halt auch nicht, aus verschiedenen Gründen würd ich das eh nicht machen.
Grüße
Stephan
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Re: Lima-Spannung für Lifepos zu gering?

Beitragvon holger4x4 » Fr 08 Jun 2018 19:50

Hi Restler,

was du gemessen hast ist doch ok. 14,4V oder 14,6V ist prima für die LifeYpo4.
Bei direkter Ladung aus der Lima kannst du nur den Strom nicht genau bestimmen. Ich lade ja per HWK Prinzip, da bestimmt das Ladegerät den maximalen Strom und verhindert so auch eine Überlastung der Lima.
Gruß, Holger

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Re: Lima-Spannung für Lifepos zu gering?

Beitragvon campo » Sa 09 Jun 2018 08:05

Hallo Restler !
Wir haben uns in BK getroffen was immer sehr net ist.
Um dein thread und feststellungen zu erweiteren habe ich ein paar Messungen Lima durchgefuhrt.
Um es hier sauber zu halten ofne ich ein eigenen thread daruber:

"Lima Ladung bei AGM Batteriepack"
viewtopic.php?f=2&t=9515

Gruesse Campo
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