LiFePo4 laden bei Minus-Temperaturen im kalten Winter?

Zitat von womo3

Meine eigene Anlage ist inzwischen 6 Jahre alt. Habe auch noch sechs weitere gebaut. Ich war damit ganzjährig unterwegs, immer in den Bergen zum Skifahren (außer jetzt bei Corona) und wie einige wissen, auch mehrere Wochen jenseits des Polarkreises. Meine Zellen sind in einem isolierten Unterflur-Staukasten ohne besondere Heizung. Die gesamte Heckgarage ist im Betrieb beheizt, aber nur wenig Wärme kommt in den Staukasten ganz unten. Solar läd immer ungehindert, der Ladebooster hat einen Temperatursensor an den Zellen und reduziert die nominalen 45A bei tiefen Temperaturen. Mehr Vorkehrungen, oder gar eine zusätzliche Heizung halte ich für völlig überflüssig.

Zitat von womo3

Liebe LiFe Freunde,

ich finde es einerseits gut und richtig technische Daten kritisch zu hinterfragen und Marketing getriebene Aussagen einem Realitätscheck zu unterwerfen. Andererseits habe ich den Eindruck, dass diejenigen mit der geringsten eigenen Erfahrung mit diesen Zellen zum Thema Betrieb bei Kälte Panik verbreiten, die in der Praxis bisher so nicht brechtigt ist.

Ich spreche hier ausschließlich über die gelben Winston Zellen, über alle anderen kann ich keine Aussagen machen. Die Winston Zellen sind nun über 10 Jahre auf dem Markt und genauso lange reicht die gemachte Erfahrung mit ihnen zurück. Ich würde meine Hand auch nicht ins Feuer legen, dass alle von den Chinesen gelisteten Parameter, speziell die -45 Grad, unter allen Bedingungen so zutreffen. Für unseren Einsatz im Womo hat sich das aber als irelevant erwiesen.

Es gibt inzwischen Erfahrungen und Langzeittests von Winston Zellen die nun über 10 Jahre in unseren Breiten bei Umgebungsthemperatur betrieben und mit Solar- und Bleiladetechnik geladen werden. Bisher sind keinerlei Kapazitätseinbußen dabei festzustellen.

Meine eigene Anlage ist inzwischen 6 Jahre alt. Habe auch noch sechs weitere gebaut. Ich war damit ganzjährig unterwegs, immer in den Bergen zum Skifahren (außer jetzt bei Corona) und wie einige wissen, auch mehrere Wochen jenseits des Polarkreises. Meine Zellen sind in einem isolierten Unterflur-Staukasten ohne besondere Heizung. Die gesamte Heckgarage ist im Betrieb beheizt, aber nur wenig Wärme kommt in den Staukasten ganz unten. Solar läd immer ungehindert, der Ladebooster hat einen Temperatursensor an den Zellen und reduziert die nominalen 45A bei tiefen Temperaturen. Mehr Vorkehrungen, oder gar eine zusätzliche Heizung halte ich für völlig überflüssig.

Die bisherigen Erfahrungen deuten darauf hin, dass die Zellen unter obigen Einstzbedingungen deutlich länger als 10 Jahre uneingeschränkt zu nutzen sind. Die Ladung mit sehr hohen Strömen bei tiefen Minustemperaturen verursacht sicherlich gewissen Stress für die Zellchemie. Die dadurch verursachte mögliche Degradation bewirkt jedoch offenbar keinen Kapazitätsverlust, sondern eine Erhöhung des Innenwiderstandes. Dies wiederum würde dann eine niedrigere Zellspannung bei sehr hoher Belastung bewirken.

Wer diesem möglichen Effekt im zweiten Betriebsjahrzehnt entgegenwirken möchte und seine Batterie vielleicht danach noch weitervererben will, der tu gut daran, sich mit allen Arten von Batterieheizungen zu beschäftigen. Alle anderen bauen sich ein Mal ein solches System und können es dann sich selbst überlassen.

LG Wolfgang

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Hallo Wolfgang.

Wie bzw. mit welchem Material hast Du den Unterflur-Staukasten für die Lithiumbatterien isoliert?

Eine Heizung möchte ich ungern verbauen.

Danke und Gruß, Holger

Hallo Holger,

ich habe mir bei Ormocar eine Leerkabine nach meiner Detailplanung bauen lassen (siehe Ormocar Kabine auf Daily) . Darin sind auch drei Unterflurstaukästen enthalten, zwei hinten und einen vorn rechts. Die bestehen aus dem selben Sandwichmaterial, wie die ganze Kabine, bei mir ca. 55mm gesamt. Die Kästen sind nach oben offen, bzw. auf Ebene der Bodenplatte mit einem abnehmbaren Deckel verschlossen.

Zu beachten ist noch, dass ich LiFeYPO4 Winston Zellen verwende, auf die sich die von dir zitierten Beiträge beziehen.

LG Wolfgang

PS: Gunther hier im Forum hat bei seinem Phönix einen Unterflurstaukasten für die Li-Batterie nachgerüstet.

Ich habe mir um das thema beim neubau auch lange gedanken gemacht, soll ich lifepo4 einbauen, oder wegen der mangelnden ladefähigkeit bei kälte lieber weiterhin auf agm setzen. Nun hab ich zum ersten mal lifepo4. Als stromspeicher ansich sind die vorteile spürbar.

Wegen des kälteproblems habe ich die zellen unterm sofa, direkt neben den wassertank gesetzt. Das ist der ort im auto der sich am langsamsten abkühlt, aber auch am langsamsten aufheizt. Da ja im winter zumindest abends und nachts die heizung läuft, kann sich der wassertank auf eine durchschnittstemperatur einpendeln. Was temperaturmässig aus dem wasserhahn kommt ist zwar im winter immer sehr kalt, aber deutlich über den 5 grad, bei denen das laden von lifepo4 kritisch wird. Ich schätze auf um die 10-15 grad.

Ich setze also darauf, dass im winter sowieso geheizt wird und die lifepo4 zellen immer auf einer temperatur sind, bei der auch geladen werden kann.

Ist die kabine nicht bewohnt und ungeheizt, kann es einem eigentlich egal sein, ob langsam oder gar nicht geladen wird. Zumindest das entladen ist ja weiterhin möglich, man hat also strom. Und sobald die kabine dann wieder warm ist, läuft alles wie gewünscht.

Ein anderer punkt ist, lade ich im winter per solar, ist der ertrag eh gering, also der ladestrom niedriger. Deshalb fällt es gar nicht wirklich auf, dass die lifepo4 zellen bei kälte verminderte ladefähigkeit haben.

So denke ich mir das theoretisch, praktische erfahrungen hab ich noch keine sammeln können, kommt aber sicher noch.

Michi

Zitat von pseudopolis

Ein anderer punkt ist, lade ich im winter per solar, ist der ertrag eh gering, also der ladestrom niedriger. Deshalb fällt es gar nicht wirklich auf, dass die lifepo4 zellen bei kälte verminderte ladefähigkeit haben.

Na vertue dich da mal nicht, Ende Feb / März kann die Sonne schon ganz schön Energie liefern und es trotzdem deutlich unter Null Grad sein.

Aber ich denke mit den Batterien im Inneren hast du so kein Problem.

Zitat von holger4x4

Na vertue dich da mal nicht, Ende Feb / März kann die Sonne schon ganz schön Energie liefern und es trotzdem deutlich unter Null Grad sein.

Um die jahreszeit heizt sich die kabine von der sonneneistrahlung auch schon wieder auf. Da kanns innen schon echt warm werden und draussen trotzdem eisig. Das worst case szenario ist eher im januar, wenn es dunkel und kalt ist.

Hallo Michi.

Danke für den Tip. Für mich klingt es so als ob per Solar die LiFePo4 auch bei Batterie-Temperaturen kleiner/gleich 0° geladen werden können wegen des deutlich geringeren Ladestroms. Ist die so?

Gruß,

Holger

Zitat von womo3

Hallo Holger,

ich habe mir bei Ormocar eine Leerkabine nach meiner Detailplanung bauen lassen (siehe Ormocar Kabine auf Daily) . Darin sind auch drei Unterflurstaukästen enthalten, zwei hinten und einen vorn rechts. Die bestehen aus dem selben Sandwichmaterial, wie die ganze Kabine, bei mir ca. 55mm gesamt. Die Kästen sind nach oben offen, bzw. auf Ebene der Bodenplatte mit einem abnehmbaren Deckel verschlossen.

Zu beachten ist noch, dass ich LiFeYPO4 Winston Zellen verwende, auf die sich die von dir zitierten Beiträge beziehen.

LG Wolfgang

PS: Gunther hier im Forum hat bei seinem Phönix einen Unterflurstaukasten für die Li-Batterie nachgerüstet.

Hallo Wolfgang.

Danke für die Idee mit den Sandwichplatten. Ich werde das aktuelle Batteriefach durch ein solches ersetzen. Auch bei mir ist dieses Fach schon heute oben offen zum Zwischenboden/Heizungsluft.

LG Holger

PS: Hättest du noch den Link auf Gunther‘s Beitrag?

??

Hallo Holger,

in diesem Faden von Gunthers Batteriestory findest du auch bilder seiner Unterflurbox.

LG Wolfgang

Super. Vielen Dank Wolfgang?

Zitat von Phoenix164

Hallo Michi.

Danke für den Tip. Für mich klingt es so als ob per Solar die LiFePo4 auch bei Batterie-Temperaturen kleiner/gleich 0° geladen werden können wegen des deutlich geringeren Ladestroms. Ist die so?

Gruß,

Holger

Hi Holger

es kommt auf die zellen an. Zur temperaturabhängigkeit bei laden gibt es diagramme im datenblatt. Generell sind die momentan gängigen blauen zellen aber alle ziemlich ähnlich. Bis ca 10 grad kann noch normal geladen werden, dann nimmt die ladefähigkeit langsam ab. Ab 5 grad wird der unterschied spürbar und bei 0 grad wirds gen null. Bei -5 grad geht nix mehr. Das bezieht sich aber nur aufs laden, das entladen funktioniert weiterhin.

Dazu muss man aber sagen, die zellen sind in der lage sehr hohe ladeströme zu verarbeiten, die in der praxis so im wohnmobil gar nicht vorkommen. Dieser wert wird in C angegeben. 1C bedeutet, dass nach 1std volle ladung erreicht ist. Am beispiel einer 200AH batterie hiesse das, es fliesst ein ladestrom von 200A. Empfohlen wird immer ein maximaler ladestrom von 0,5C. Also immer noch 100A, was in unserem fall nie erreicht wird, weder von solar noch von der lichtmaschine. Jetzt nehmen wir die angabe aus einem datenblatt, "ladefähigkeit bei 5grad = 0,2C". Das wären in unserem beispiel noch immer 40A. 40A ist was die meisten grösseren laderegler und ladebooster liefern können. Um 40A zu erreichen braucht man im winter weit mehr als 1000W solarpanels am dach. Hat fast niemand. Mit meiner 400W solaranlage und AGM batterien in meinem alten bus habe ich im deutschen winter, in den dunkelsten und kältesten monaten, nie mehr als 5A erreicht. Die zellen lassen also zwar weniger stromfluss zu, aber letztlich ist der strom eh nicht da.

Du siehst also, ist alles nicht so heiss gegessen, wie es gekocht wird. Wenn wir darauf achten, dass die zelltemperatur nicht unter 5 grad sinkt, reicht für unsere anwendungen völlig aus.

Es gibt auch noch die gelben winston zellen, die mit etwas anderer chemischer zusammensetzung arbeiten und dadurch etwas tiefere temperaturen erreichen. Die könnte man auch aussen verbauen. Die winston sind aber sehr viel teurer.

Michi

Hi Michi.

Vielen Dank für Deine Erläuterungen und die Beispiele. Dann werde ich mir nun Gedanken machen, wie ich die Batterien „relativ schnell“ auf eine Temperatur >0° C bekommen. Lt. Specs zu meiner Batterie liegt die Ladetemperatur zwisch 0°- +55°, Entnahme ist zw. -20° - +60° möglich.

LG, Holger

Zitat von Phoenix164

Hi Michi.

Vielen Dank für Deine Erläuterungen und die Beispiele. Dann werde ich mir nun Gedanken machen, wie ich die Batterien „relativ schnell“ auf eine Temperatur >0° C bekommen. Lt. Specs zu meiner Batterie liegt die Ladetemperatur zwisch 0°- +55°, Entnahme ist zw. -20° - +60° möglich.

LG, Holger

Ich hab die batterien an den wassertank gebaut. Das ist ja das andere teil im bus, das niemals unter 0 grad haben darf. Aber das wasser braucht im gegensatz zu der viel kleineren batterie eine ganze weile bis es abgekühlt ist, und balanciert die temperatur deshalb um sich herum. Ist dein womo "in betrieb" wird ja im winter geheizt, wenn du drin bist und die temperatur des wassertanks steigt dann auch wieder.

Das andere szenario wäre, womo war stillgelegt, und wird im winter gebraucht. Dann füllst du den wassertank mit 15-20 grad warmen leitungswasser. Die batterien werden sich durch die gestiegene umgebungstemperatur auch erwärmen.

Ich finde einfache und effektive lösungen im womo immer besser, als technisches highend. Viel technik wird in der masse öfter ausfälle haben. Wenn man pech hat, dort, wo man es nicht reparieren kann, obwohl es dringend gebraucht wird.

Michi

Man könnte ja auch noch eine manuell zu schaltbare 12V Heizmatte installieren und damit den Akku erwärmen.

Wenn das Auto abgestellt ist, wird die Batterie ja noch mindestens halb voll sein, da sind noch ein paar Ah übrig.

Im Wohnbetrieb im Winter lässt man die Hütte ja nicht so weit auskühlen, dass Wasser und Batterie einfrieren, da dürfte bei Innenmontage nix passieren.

An eine Heizmatte denke ich auch seit kurzem und suche noch nach der richtigen (remote) Steuerung

Über Heizmatte hatte ich auch nachgedacht, nur macht man damit die Batterien nur an den Außenseiten warm, mittendrin bleiben sie kalt. Wenn's dem BMS am Meßpunkt, der gf. nicht in der Mitte der Batterie ist, warm genug ist wird geladen und die kalten Zellen in der Mitte sterben.

Gruß Ralf

Mach die Matte unter die Zellen und messe die Temperatur oben zwischen den Zellen, dann sollte das klappen.

Ich hab heute morgen mal ins abgestellte Womo geschaut:

Innentemperatur: -5,3°C, das ist auch so ungefähr das Minimum der Nacht. Kerntemperatur der 200Ah Batterie ist noch bei +1°C. Die steht unisoliert im Sitzkasten. Tagsüber heitzt sich der Innenraum durch die Sonne auf 10-12°C auf. So schnell friert die Batterie also nicht ein.

Zitat von Phoenix164

An eine Heizmatte denke ich auch seit kurzem und suche noch nach der richtigen (remote) Steuerung

Die heizfolien für fussbodenheizungen können dann was für dich sein. Die bleiben von der temparatur im toleranzbereich der lifepo4 zellen. Oder ein kleiner 12V heizlüfter.

Ich würde aber auf alle fälle berechnen, ob du den strom der für das heizen den zellen entnommen wird, auch wieder nachladen kannst, wenn es im winter trüb und duster ist. Heizen ist energieintensiv, nicht dass der effekt ist, am ende gar keinen strom zu haben.

Mit meiner ex-400W solaranlage konnte ich im januar im schnitt 20-25AH täglich erzeugen. Das ist nicht viel, und reicht gerade mal für den täglichen bedarf ohne kühlschrank. Noch dazu eine batterieheizung wäre nicht drin gewesen.

Anders beim laden mit lichtmaschine. Vielleicht eine schaltung entwerfen, die die zellen währen der fahrt aufheizt?

Gib doch mal die genauen technischen eckpunkte: leistung der solaranlage, kapazität der zellen, einbauort, augenmerk auf autarkie

Zitat von pseudopolis

Anders beim laden mit lichtmaschine. Vielleicht eine schaltung entwerfen, die die zellen währen der fahrt aufheizt?

Ja, einfach an KL.15 anschließen