Second Life LiFeYPO4 WoMo 13,2V 250Ah Speicherbatterie

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Second Life LiFeYPO4 WoMo 13,2V 250Ah Speicherbatterie

Beitrag von MEroller »

In direkter Fortsetzung meines Fury-Thunder mit neuer bunt-Batterie Themas möchte hier beschreiben, wie ich zusammen mit einem guten Kumpel daraus eine Speicherbatterie für seinen Pickup-Camperaufsatz bauen.

Lastenheft:
- Muss in der Lage sein, ca. 1,3kW Maximalleistung zu erbringen für eine 230V~ Kaffeemaschine, und ca. 300W intermittiernde Dauerleistung für eine kleine Klimaanlage über die Nachtstunden zu liefern
- Arbeitet zusammen mit einem 1,5kW Tausendsassa von einem Wechsel-/Gleichrichter/DC-DC-MPPT Solarregler / Batterielader, der mit maximal 20A eine "12V" Speicherbatterie aufladen kann, und mit 2 bis 3 350Wp Solarpanels auf dem WoMo Dach 230V~ für Kaffemaschine und Klimaanlage bereitstellen kann
- Muss kompaktmöglichst, und ohne unnötig zusätzlichen SEHR beengten Wohnraum zu verbrauchen, in den Wohnaufsatz integriert werden

Erster Gedanke war, einen minimal 70mm dicken Zwischenraum zwischen Aufsatz und Fahrerkabine über die Bettbreite des Pickups zu nutzen. 1,4m war die maximale Höhe.
Ein erster Entwurf sah daher vor, die 24-zellige 4s6p Batterie mit hochkant liegenden Zellen auszuführen, auf Regalbrettern gestapelt. Parallelschaltung in Querrichtung mittels je 2 Anreihungen von 20x3 mm Cu ETP Stromschienen, Reihenschaltung von oben minus bis unten plus mittig über kurze 25x3 Cu ETP Stromschienen:
Second-Life-LiFeYPO4-13,2V-190Ah-WoMo-Batterie-Entwurf1.gif
Das haben wir dann bis zur Version 3.1 weiter optimiert, indem wir die Reglabretter abschafften, mit jeweils 4 Zellreihen direkt aufeinader gestapelt. Zum Kupfer sparen die Zellen ganz rechts gespiegelt eingebaut, und die Reihenschaltung durch gemeinsame 70x1 Kupferschienen zu realisieren, und die Batterie Minus- und Plusschiene auf 20x2mm abzuspecken:
Second-Life-LiFeYPO4-13,2V-190Ah-WoMo-Batterie-Entwurf3.1.gif
Doch es war uns klar, dass dies eine denkbar ungünstige Gestaltung mit enormem Kupferverbrauch war. Außerdem wollte mein Kumpel diese Lücke zwischen Aufbau und Fahrerhaus lieber für einen Frischwasser-Zusatztank nutzen.

Erneutes Ausmessen des origianlen Batteriekastens mit der Bleibatterie des Wohnaufbaus und viel Luft darüber hat aber ergeben, dass genügend Platz darin sein sollte, die 24 Zellen in weit kompakterer Form darin unter zu bringen, mit einem zusätzlichen 30mm hohen Zusatzrahmen und Trittstufe oben drauf in den Alkoven überm Fahrhaus. Die originale Bleibatterie sollte sollte für das 12V Netz des Womos erhalten bleiben, muss also in eine zusätzliche viel niedrigere Kiste direkt vor dem großen Batteriekasten umziehen. So entsteht eine zusätzliche niedrigere Trittstufe in Richtung Alkoven.
Schlussendlich führte das zu einem "Design Freeze" mit der jetzt sehr kompakten V5:
Second-Life-LiFeYPO4-13,2V-190Ah-WoMo-Batterie-Entwurf5.gif
Die 6p Schaltung ist nun senkrecht, die 4s von links nach rechts. Das XiaoXian LiFePO4 4s 150A BMS findet unter dem Trittblech direkt über der Batterie Platz, wie auch der Sicherungsautomat aus meinem Fury, und eine einfache manuelle Vorladeschaltung für die Eingangskondensatoren des Wechselrichters, der über je zwei 16mm² Leitungen gespeist werden bzw Laden will. Die Hauptverkabelung intern erfolgt mit den 35mm² Kabeln aus meinem verblichenen E-Pferdchen.
Nicht dargestellt ist der 5-fache Kabelschwanz vom BMS, welches die vier Zellverbünde sensiert oder mit seinen paar mA balanciert.
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Re: Second Life LiFeYPO4 WoMo 13,2V 190Ah Speicherbatterie

Beitrag von MEroller »

Zwischenzeitlich war mein Kumpel sehr fleißig, und hat mithilfe nicht Gamberts, sondern Jevers (BMS => Bier Mit Spirit :lol: ) schon einen ersten Zellpassungstest in seinem Blechrahmen gemacht, mittels dem der Zellverbund mechanisch fixiert und in den Kasten abgelassen und auch wieder herausgeholt werden kann:
Second-Life-LiFeYPO4-13,2V-190Ah-WoMo-Batterie-erste-Passung.JPG
Oben drüber liegt schon einer der Mega-Kabelbinder, mittels dessen je zwei Zellen an der Deckplatte (im Bild unten, später vorn) verspannt werden.

Jetzt sind die Zellen in meiner originalen Reihenfolge (ich hatte sie dem Alter/Seriennummer nach sortiert, 1 die erste, 24 die neueste, alle innerhalb etwa eines Monats) eingebaut, mittels Kabelbinder verzurrt, und mit den Stromschienen verbunden. Mit 13,13V sehr nah am 13,2V Zielwert dran, bei ca. 60% Ladestand :-) Hier dank der anderen Verschaltung gut durchmischt, um möglichst ähnliche 4 Zellblöcke zu erhalten.
Second-Life-LiFeYPO4-13,2V-190Ah-WoMo-Batterie-mechanisch-und-elektrisch-vormontiert.JPG
Morgen werde ich mich an den BMS Kabelbaum machen, M6 Ringkabelschuhe daran festcrimpen. Und SEHR sorgfältig beschriften, denn bei Fehlanschlüssen sind XiaoXian BMSe sofort zerschossen...
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Re: Second Life LiFeYPO4 WoMo 13,2V 190Ah Speicherbatterie

Beitrag von MEroller »

Heute habe ich den BMS Kabelbaum mit 5 Stück M6 Ringkabelschuhen verkrimpt und ganz eindeutig entsprechend Zellennummer und Polung beschriftet, und mehrfach von mir durchgepiept und auf Richtigkeit kontrolliert:
Second-Life-LiFeYPO4-13,2V-190Ah-WoMo-Batterie-BMS-Kabelbaum.JPG
Denn wenn DA was schiefgeht ist das BMS hinüber...

Mein Kumpel hat ihn vorhin abgeholt, samt dem BMS und weiteren Stücken 35mm² Kabel, um einen ersten Laboraufbau in der Scheune anzugehen, um in einem ersten Schritt den Akku von derzeit ca. 60% Ladezustand möglichst nahe an 100% aufzuladen mit den 20A des Tausendsassa Wechselrichters. Der noch mit einer handelsüblichen 230V~ Schuko-Steckdose verbunden ist.

Es ist im übrigen dieses Teil, im Falle es interessiert: https://www.autobatterienbilliger.de/EC ... ichter-12V

Wenn das gelungen ist müssen wir die 4 einzelnen Zellverbünde vollends mit dem Modellbaulader ganz vollladen, um den Pack vollständig in die Balance zu bekommen.
Dann wird mit ca. 1,4kW über den Wechselrichter einmal komplett entladen, um das BMS zu kalibrieren (zwei Heizlüfter werden ca. 1,5h lang daran zu knabbern haben), dann wieder komplett aufgeladen, was wohl gute 9,5h dauern wird. Somit wäre ein kompletter Zyklus abgeschlossen, und uns hoffentlich die erwarteten 190Ah Nutzkapa bestätigen.

Für die weitere Montage muss der Pack dann wieder auf ca. 60% entladen werden, da das noch einige Zeit in Anspruch nehmen wird. Es wird jetzt wirklich spannend, nach guten 2 Monaten Entwicklungszeit :D
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Re: Second Life LiFeYPO4 WoMo 13,2V 190Ah Speicherbatterie

Beitrag von MEroller »

Heute Nachmittag ist es ernst geworden - erste Inbetriebnahme, Leistungstests, Ladetest :D Hier das Test-Setup im Überblick:
Second-Life-LiFeYPO4-13,2V-190Ah-WoMo-Batterie-Versuchsaufbau.JPG
Im Vordergrund die Second-Life Batterie in 4s6p Konfiguration, mit BMS Peitsche korrekt verbunden (unbedingt korrekt um Zellspannung aufsteigende Spannung achten am BMS Stecker!), daneben meine DC-fähige Strommesszange, um den Primärstrom der Batterie im Vergleich zur XiaoXian-App Anzeige zu bekommen. Dahinter in der schwarzen "Krippe" (zur Isolierung) liegt das Xiaoxian BMS, welches sofort mit Anschluss des Peitschenteckers seine Minus-MOSFETs durchgeschaltet hat zum Inverter. Dahinter eine Schachtel, um das BMS gegen die störrischen 35mm² Hauptstromkabel zu stemmen, so dass die dünnen BMS Peitschenkäbelchen nicht überspannt werden und Schaden nehmen.
Ganz hinten ist der Ective Tausendsassa, mit meinem Energiemeter im 230V/1,5kW max. Schukoausgang des Wechselreichters, um die Sekundärleistung gegenüber der Primärleistungsanzeige in der App zu erhalten, und um Blindleistung / CosPhi im Auge zu behalten.
Links hinter der Batterie unsichtbar ist mein 80A CHint Sicherungsautomat aus dem E-Pferdchen im Pluskabel, von dort geht es zum Inverter. Vor erster Inbetriebnahme haben wir die Eingangskondensatoren des Ective Inverters vorgeladen, doch statt schonend mit der vorbereiten 12V/35W Glühbirne versehentlich gleich direkt per Funken :twisted:
Auf dem Stuhl steht der voraussichtlich leistungshungrigste Verbraucher, eine Kaffemaschine, die auch eingesteckt ist.

Hier das BMS in seiner Isolierkrippe:
Second-Life-LiFeYPO4-13,2V-190Ah-WoMo-Batterie-Xiaxian-BMS-im-Amt.JPG
Unten ist direkt Batterie-Minus, oben geht es zum Inverter/Lader. Oben rechts der BMS-Peitschenstecker mit der Balancerschaltung und den kleinen Balancing Widerständchen, die hoffentlich überhaupt keine Arbeit haben werden mit den monströsen 190Ah Zellen.
Rechts unten der Kommunikationsstecker, in dem normalerweise der Bluetooth Dongle stecken wird. Aber auch bei Bedarf der UART USB Anschluss für die BMS Programmierung mit dem Laptop.

Hier die App-Anzeige, endlich mit einer echten Batterie konfrontiert:
Second-Life-LiFeYPO4-13,2V-190Ah-WoMo-Batterie-XiaXian-App-am-Leben.JPG
Batterie- und Zellspannung passt, die Füllstandsschätzung ohne Last, rein aufgrund des von mir eingegebenen sehr flachen Entladespannungsverlaufs der Winston Zellen, trifft den ca. 60%igen Ladestand recht gut. Die Primästromanzeige der App stimmte erstaunlich genau mit der Strommesszange überein, die Spannungen mit meinem Multimeter. Seitens BMS also alles i.O. :D

Die Kaffeemaschine braucht zum Wasser erhitzen genau die 1500W Maximalleistung, die der Inverter dauerhaft auszugeben bereit ist, 145A fließen primär maximal von der Batterie in den Inverter, so dass das BMS als 150A Version exakt passend gewählt wurde. Für die Zellen sind das Second-Life rentnerdaseinskonform extrem zahme 0,7 reale C als Maximalwert :D

Großes Manko des Ective Tausendsassas ist ein extrem lauter Lüfter, der bei voller Belastung sofort lautstark mit Blasen anfängt. Während dem Kaffee Kochen noch ganz erträglich, wäre das nachts mit laufender Klimaanlage im WoMo schlafraubend. Also haben wir als nächsten Schritt die Leistung sukzessive hoch geschraubt, um den Einschaltpunkt zu ermitteln. Die Klima mit ihren 320W Maximalleistung wurde vom Inverter noch schweigend erduldet, erst ab 500W ging der Lüfter an. Das wäre also potentiell nachttauglich.

Doch zuletzt mussten wir noch das Laden der Batterie durch den Tausendsassa von Netzspannung testen. 305W zieht er vom Netz, und liefert knapp 20A an die Batterie. Bei den vorherrschenden 13,3V entspricht das nur noch um die 260W, was gute 15% Verlustleistung im Inverter verursacht, so dass der laute Lüfter länger läuft, als dass er schweigt. Da dies dem normalen Vorgang bei der Übernachtung auf einem Campingplatz entspricht wird sich mein Kumpel jetzt nach einem leisen Papst Lüfter umschauen müssen...

4..5h hat die App als Voll-Ladezeit prognostiziert. Danach werden die 4 Zellblöcke mit meinem Modellbaulader im LiFe 5A Ladeprogramm einzeln auf 3,65V gebracht. Morgen oder Montag wird dann eine komplett- Entladung mit zwei Heizlüftern bis Abschaltung durchs BMS erfolgen (habe erst mal 2,7V abschalt-Zellspannung unter Last einprogrammiert), um das BMS kapamäßig vollends zu eichen.

Insgesamt ein zu 100% erfolgreicher Bastel- und Versuchsnachmittag :mrgreen:
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Re: Second Life LiFeYPO4 WoMo 13,2V 190Ah Speicherbatterie

Beitrag von Tommmi »

Bei Lifepo4 ist es etwas blöde korrekten Mppt Lader zu finden mit passenden Ladeeinstellungen.
hab ne Weile gebraucht um das vernünftig einzustellen.
Deine App sieht anders aus, hab eben auch noch mal die aktuellste installiert, trotzdem anders😀
Screenshot_20200711_225652_com.jiabaida.xiaoxiang.jpg
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Re: Second Life LiFeYPO4 WoMo 13,2V 190Ah Speicherbatterie

Beitrag von MEroller »

Die App-Aufnahme ist von einem Android Smartphone. Meine iOS Apps sehen auch anders aus...

Dieser MPPT Tausendsassa lässt nur Lithium Akkus in Verbindung mit einem BMS zu. Nur so wird vermutlich dessen Erhaltungspulsen seines Bleiprogramms unterbunden werden. Im Moment lädt er nach Rückmeldung von meinem Kumpel immer noch mit vollen 19,8A, Batterie hat erst 13,34V. Bei 14,4V wird er erst Schluss machen mit einer CV Phase, was wohl heute nicht mehr der Fall sein wird. Wird wohl erst morgen vollends vollgeladen, denn unüberwacht lassen wir den nicht über Nacht dran...

20 / 6 = 3,33A ist halt nur "trickle charging" für diese noch ca. 35Ah Zellen :lol:
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Re: Second Life LiFeYPO4 WoMo 13,2V 190Ah Speicherbatterie

Beitrag von Tommmi »

Hab auch Android.
Hab die Lifepos aus Sony 26650er zusammengeschweißt für meine Hobbyinsel. Ist schon der Hammer, ich krieg die Dinger nicht leer obwohl 2 Laptops fast ununterbrochen dran laufen, lade da noch so alle Powerbanks, Lampen, Dampfe und so dran auf.
Bei mir ist es ein 4S 40P Akku.
Pv 600Wp und ein Windrad mit 150W versorgen die.
Wenn ich nicht 2016 den Heimspeicher als Bleier neu gekauft hätte dann würde ich sofort morgen loslegen und 30kwh Lithiumspeicher bauen. Einfach genial wenn die scheiß Ausgleichsladungen und Peukert Effekte wegfallen.

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Re: Second Life LiFeYPO4 WoMo 13,2V 190Ah Speicherbatterie

Beitrag von MEroller »

Der erste Dämpfer kam bei Ladeende: scheinbar ist das XiaoXian BMS komplett ausgestiegen, hat neben Trennung des Minuskabels sich aber auch selber rausgekegelt und brauchte einen Reset durch Zellspannungspeitsche aus und und wieder einstecken. Das darf nicht dauernd passieren in Zukunft!
Derzeit wird mit meinem Modelllader Zelle für Zelle bis zur 3,65V Abschaltgrenze vollgeladen.

An alle XiaoXian BMS Kollegen hier: bei balanciertem Pack sollte das BMS bei Lade- und Entladeende schlicht den Minuszweig kappen, aber doch nicht abstürzen, oder?
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Re: Second Life LiFeYPO4 WoMo 13,2V 190Ah Speicherbatterie

Beitrag von Tommmi »

Ein BMS was bei mir direkt an modifiziertem Pv Modul ohne Laderegler läuft stürzt auch nicht ab. Der Ladezweig wird deaktiviert wenn Zellen an Obergrenze kommen und es erscheint in der App ein roter Kreis mit OV
Wenn es bei Dir abstürtzt ist was faul.
Ich hab ein 72 Zellenmodul in der Mitte getrennt und parallel geschaltet, somit 8-10A bei Leerlaufspannung von 19v ca. Daher werden die 4s Li-ion am Ende schwach geladen und irgendwann kommen die in Überladung wo vorher das BMS trennt, der Entladezweig bleibt trotzdem offen.
Hier das Bild
Screenshot_20200712_163224_com.jiabaida.xiaoxiang.jpg
Mir kommt noch ein Gedanke, Du lädst nun extern über einen Lader, wenn da eine Zelle wegen Überladung abschaltet dann mußt Du Diesen reset machen.
Ebenso hatte ich mit dem Lifepo4 auch das Problem, da sich der Laderegler anfangs nicht genau für Lifepos konfigurieren ließ. Du mußt die Ladespannung etwas unterm maximum ansiedeln da Lifepos am Ende schon mal zügig nach oben wegdriften. Solange der also nicht perfekt balanciert ist eher die Endspannung auf 14,1-14,2 eventuell auch niedriger einstellen.
Ein Laderegler hat das Problem wenn ihm der Akku abhaut dann ist Feierabend, dann mußt reseten damit er wieder erkennt was er laden soll.

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Re: Second Life LiFeYPO4 WoMo 13,2V 190Ah Speicherbatterie

Beitrag von MEroller »

Tommmi hat geschrieben:
So 12. Jul 2020, 16:31
Mir kommt noch ein Gedanke, Du lädst nun extern über einen Lader, wenn da eine Zelle wegen Überladung abschaltet dann musst Du Diesen reset machen.
Ebenso hatte ich mit dem Lifepo4 auch das Problem, da sich der Laderegler anfangs nicht genau für Lifepos konfigurieren ließ. Du mußt die Ladespannung etwas unterm maximum ansiedeln da Lifepos am Ende schon mal zügig nach oben wegdriften. Solange der also nicht perfekt balanciert ist eher die Endspannung auf 14,1-14,2 eventuell auch niedriger einstellen.
DAS wird wohl das Problem gewesen sein. Heute Nachmittag hat mein Kumpel die Individual-Zellladungen gemacht mit dem Modellbaulader, so dass sie jetzt alle bei 3,55V lagen. XiaoXian ist der Meinung, dass jetzt etwas über 200Ah drin sein sollten, was das BMS natürlich noch nicht genau wissen kann, da jetzt erst die erste Voll-Entladung läuft. Die Entladeleistung musste dabei von sekundär 1400 auf 1000W reduziert werden, weil mein 80A AC CHiNT Sicherungsautomat nach 8 Minuten 130A DC thermisch abgeschaltet hat. D.h. mein Kumpel wird jetzt etwas länger dabeisitzen und Musikhören müssen. Bei jetzt um die 95A DC bleibt der CHiNT cool. Mal schauen, ob wir bei der Sicherung noch aufrüsten müssen...

Einstellen kann man die Ladeschlussspannung zumindest gemäß Anleitung nicht bei dem Ective Tausendsassa. Aber er behauptet, bei 14,4V Schluss zu machen. Das sollten die 4 Zellblöcke beim nächsten Vollladen problemlos gemeinsam erreichen, da die Winston Zellen bei dieser extrem geringen Laderate erst bei 3,5V langsam mit dem finalen Aufstieg beginnen. Bei 3,6V (14,4V gesamt) erreicht die Ladekurve knapp erst eine Steigung von 45°. So richtig nach oben abhauen tut die bei diesen LiFeYPO4 Zellen erst bei 4V.

Wir testen mal weiter :D
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