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Ford Nugget Forum

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Ladeverhalten Euro5 bei Ersatz des Trennrelais durch Lade-Wandler („Booster“) mit LiFePO4

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01 Apr 2021 23:34 #1 von elbil
Hallo,

sorry, muss vielleicht etwas weiter ausholen …
Mein Euro5 310L1 Bj 2015 ist vom Werk aus mit einer Starterbatterie und 2 AGM Wohnraumbatterien (2*95Ah) ausgestattet und hat kein Start/Stop System.
Vor ca. 1 Jahr habe ich die beiden Wohnraumbatterien durch einen 100Ah LiFePO4 Akku (Liontron) mit BMS und Bluetooth ersetzt ohne etwas an der Ladeelektrik zu ändern, d. h. das Trennrelais hat weiterhin seine Dienste wie vorher versehen. Mit der Bluetooth App (Xiaoxiang) habe ich mir über einige Zeit das Ladeverhalten und die entsprechenden Spannungen und Ströme angesehen. Dabei ist klargeworden ( … ist jetzt auch nichts Neues …) , dass schon bei Einschalten der Zündung das Trennrelais anzieht und die Starterbatterie mit der Wohnraumbatterie zusammengeschaltet wird. Beim darauffolgenden Startvorgang unterstützt also die Wohnraumbatterie die Starterbatterie und liefert einen nicht unerheblichen Beitrag dazu (was die Standard AGM Batterien nicht so gern mögen und deswegen auch vorzeitig an Leistung verlieren ...). Ich habe einen maximalen Strom von 117A von der Wohnraumbatterie in Richtung Starter festgestellt. Wenn die Lichtmaschine nach Motorstart eine entsprechende Spannung liefert wird die Wohnraumbatterie auch mit einem recht hohen Strom geladen. Ich habe max. 126 A festgestellt und es dauert dann nicht sehr lange bis die Wohnraumbatterie wieder voll geladen ist und das ist natürlich toll.
Die beiden Stromwerte 117A und 126A sind immer noch von den laut Datenblatt mit 150A angegebenen max. Lade und Entladeströmen entfernt und deshalb machte ich mir bisher auch wenig Gedanken und freute mich, dass die Wohnraumbatterie auch im Winter-Kurzstreckenbetrieb immer wieder ganz schnell vollgeladen war.
Nach einigen Monaten viel mir aber auf, dass die Zellenspannungen der vier Zellen, die bisher immer eng beieinander lagen nun stärker auseinanderdrifteten. Ich führte das auf die doch recht hohen Ströme zurück, die bei jedem Startvorgang in beide Richtungen anfielen und entschloss mich diesem Treiben ein Ende zu bereiten und das Trennrelais durch einen „Lade-Wandler“ VCC 1212-30 von Votronic zu ersetzen. Gemeinhin werden diese Lade-Wandler auch als „Booster“ bezeichnet, was ich nicht ganz verstehe, denn dieser Wandler begrenzt den Ladestrom auf 30A und ohne ihn fließen Ströme >100A.
Dieser Lade-Wandler kann durch ein D+ Steuersignal vom Fahrzeug angesteuert werden, wie das normalerweise auch beim Trennrelais der Fall ist. Beim Nugget ist aber das an das Trennrelais führende Signal ein „D-“ Signal und muss entweder über ein Relais oder eine kleine Transistorschaltung in ein „D+“ Signal umgewandelt werden. Ich habe mich für eine einfache Transistor-Pegelwandlung entschieden. Dann funktioniert der Lade-Wandler wie zuvor das Trennrelais wen ein „D+“ Signal vom Nugget Steuergerät anliegt. Im Unterschied zum Trennrelais werden Start- und Wohnraumbatterie nur in einer Richtung zusammengeschaltet und dann auch noch der Strom begrenzt. Beim Start muss nun allein die Starterbatterie den Strom aufbringen, die Wohnraumbatterie bleibt außen vor. Wenn der Motor läuft und die Lichtmaschine genügend Spannung aufbringt sollten nun sowohl Starterbatterie, als auch Wohnraumbatterie aufgeladen werden. Dass ist aber zu meinem Erstaunen jetzt nicht mehr der Fall. Die Wohnraumbatterie wird problemlos mit einem bis auf 30A begrenzten Strom geladen, während an der Starterbatterie bei normalem Motorlauf nichts ankommt. Geht das Fahrzeug in den Schubbetrieb (Gas weg an Gefällstrecken) so liegt plötzlich eine Ladespannung an der Starterbatterie an. Auch das Einschalten des Abblendlichts führt dazu, dass die Batterie nun aufgeladen wird. Dies erinnert mich doch stark an das Ladeverhalten der Euro 6 Nuggets mit Start/Stop. Scheint also auch in meinem Euro-5 Fahrzeug irgendwie implementiert zu sein. Offensichtlich wird die Generatorspannung getrennt an Wohnraum und Starterbatterie geleitet, kann ich aber nicht in der „Ford-Aufbaurichlinie“ erkennen.
Hat dazu jemand Erkenntnisse?
Mit dem ursprünglichen Trennrelais wird die Starterbatterie immer bei genügender Generatorspannung geladen, denn die anstehende Ladespannung der Wohnraumbatterie wird über das geschlossene Trennrelais an die Starterbatterie weitergereicht.
Wer plant, das Trennrelais wegen einer vorhandenen Solaranlage zu deaktivieren, sollte sich das daraus resultierende Ladeverhalten genau ansehen.

Frohe Ostern!
Mario

Custom 310 L1 HD 155 PS, EZ 2/2016. Ab 10/2024 Custom 320 L1 HD Limited Last Edition Blue Metallic 150 PS Automatik, 145Ah LiFePO4 Victron Orion-Tr DC-DC charger (Booster), Votronic Standby-Charger Pro, 120W Solartasche
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02 Apr 2021 00:13 #2 von MartyMcFly
Öha! :ohmy:

Da ich das im Nuggi, genau wie in meinem jetzigen Fahrzeug, auch wieder implementieren wollte, lässt mich das natürlich aufhorchen...

Wird die Starterbatterie denn "nie" geladen? Auch nicht bei, sagen wir, 30% SOC?
Oder ist es so, dass "nicht ganz voll" geladen wird? A la Euro 6?

nach 26,3 Monaten nun ein '23er L2 AD, 110 Automatik-kW, nackt wie Westfalia ihn schuf - jetzt wird "verbessert"
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02 Apr 2021 00:19 #3 von elbil
Hi Marty,

ich hatte auch schon gesehen, dass die Starterbatterie ohne Schubbetrieb und Abblendlicht mit der vollen Ladespannung aufgeladen wurde. Da war wohl der SOC entsprechend tief, wie tief, weiß ich leider nicht. Werde weiter beobachten …

Ciao
Mario

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02 Apr 2021 13:35 #4 von Flyerbo
Hallo,

Ich fahre ja einen 2014er Euro5 (Puma Motor) mit Start Stop und Intelligentem Lademanagement.

Dabei sind im Fahrzeug 2 Fahrzeugbatterien Verbaut (EFB) und natürlich standardmäßig die beiden (AGM) Aufbaubatterien
Beim Kaltstart sind offensichtlich die beiden Fahrzeugbatterien zusammengeschaltet, beim Warmstart via Start Stop startet er nur mit einer der beiden Batterien, die Andere wird ausschließlich zur weiterversorgung der Fahrzeugelektronik verwendet.

Die Aufbaubatterie sollte weder beim Kaltstart, noch im Betrieb beim Start Stop in irgend einer Weise Strom liefern! Ein Trennrelais greift ja normalerweise das Ladesignal aus der Lichtmaschine (Äquivalent der Ladekontrollleuchte) ab, und nur wenn diese Strom liefert (also der Motor Läuft) wird das Trennrelais verbunden.... Das Einzige was hier passiert sind Ausgleichsströme zwischen den Batterien während die Lichtmaschine Läd, d.h. wenn die Fahrzeugbatterie sehr leer ist und die Aufbaubatterie sehr voll (z.B. nach einem Aufenthalt am Landstrom bei dem der Fahrzeugradio länger benuzt wurde)
=> dann wird Quasi die Fahrzeugbatterie erst mal von der Lichtmaschine und der Aufbaubatterie geladen.

Was uns die Kapazität der eigentlich sehr üppigen Akkuausstattung (und ich denke sie ist so üppig weil man dieses Problem damit billiger vermeidet wie mit zusätzlicher Elektronik) versaut, ist das sogenannte Intelligente Lademanagement. Dabei wird die Ladung durch die Lichtmaschine zum einen nicht kontinuierlich betrieben, sondern nur dann wenn das Fahrzeug im Schubbetrieb ist, also beim Bremsen und beim rollen lassen (was energetisch durchaus Sinn macht). Zum anderen wird die Batterie nicht mehr auf 100% geladen, sondern zwischen 60 und 80% gehalten (und das trifft leider alle verbauten Batterien)
Mit dem deaktivieren der Start Stop Automatik deaktiviert man auch das Intelligente Lademanagement und hat dann eben eine sehr üppige Akkukapazität zur Verfügung. Bei den später Ausgelieferten Euro 5 Fahrzeugen mußte die Start Stop Funktion aber wohl aus Abgasrechtlichen gründen erst mal entfallen. Soweit ich weiß hat man hier nicht wirklich eine direkte Möglichkeit das Lademanagement zu deaktivieren. Der Trick mit dem Abblendlicht führt ja eigentlich nur dazu, dass die Lichtmaschine mehr Laden muß und auch außerhalb dem Schubbetrieb strom liefert (wovon dann wieder die Aufbaubatterie profitiert)

Ich habe bis jetzt keine Veranlassung gesehen an der bestehenden Konfiguration zu verbessern. Mit besagtem Abschalten der Start Stop Automatik ist die Kapazität sehr üppig, wenn man nicht gerade schweres Kameraequipment, Ebike Akkus damit läd oder Wechselrichter mit großverbrauchern daran betreibt kommt man damit irgendwas 3 - 5 Tage (je nach Einsatz von Heizung und Kühlschrank) locker hin. Solar versaut das Dach und ein Lithium Akku ist so teuer, da sehe ich keinen das rechtfertigenden Vorteil drin. Wenn ich wirklich mal so lange frei stehe, dann ist das auch so einsam, dass man locker mal 20min den Diesel laufen lassen kann (ist bis jetzt noch nicht vorgekommen) würde aber den Solarertrag von mehreren Tagen darstellen. Und genau bei der Aktion - das wurde hier im Forum auch schon erwähnt, bremst ein Ladebooster leider das schnelle wiederaufladen der Akkus durch einen geringeren maximal möglichen Ladestrom.......

Gruß,
Flyerbo

Transit Custom Nugget HD Bj. 2014, 125PS 2.2l Puma, silbergrau metallic, Biotoi, Thule (jetzt Brink) abnehmbare AHK, Thule Markise, Thule Easyfold931 Fahrradträger & ganz viel Hohlraumversiegelung

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02 Apr 2021 13:57 - 02 Apr 2021 14:29 #5 von geta
So, jetzt aber ...

In vielen Beiträgen wird der Ladebooster über alles gelobt.
Durch Naplus bin ich von der 30A-Version weggekommen und denke jetzt über einen 60A-Ladebooster nach.

Was elbil und Flyerbo hier schreiben, sagt mir ganz klar: Auf keinen Fall einen Ladebooster!

Da bitte ich doch die Elektronik-Fachleute wie _Kai_ oder Dolomiti oder MartyMcFly oder kikakeule oder NupluVan (die ich sehr wegen ihrer Kenntnisse bewundere) um Klarstellung, und zwar, wenn machbar, dieser beiden Themen

- macht ein Ladebooster überhaupt Sinn ... und wenn ja, warum?

- macht Solar überhaupt Sinn, wenn 20 Minuten Motor-Betrieb mehrere Tage Solar-Ertrag darstellen (ich überlege gerade ernsthaft, ob ich nicht wenigstens auf die Motorhaube Solar bekomme, weil bei mir ein Aufbau auf dem Dach ausscheidet und ich nicht unbedingt (das wäre die Alternative) ein Falt-Panel verwenden will)?

Danke bereits im Voraus

Gerhard

Nugget Plus AD 2022, 185 PS, Automatik, "Komplettausstattung", Strom-autark: Votronic-Booster 70 A, 300 Wp Wattstunde-Solar, 2.500 Watt Solartronic Wechselrichter an 300 Ah BullTron LiFePO4 plus Büttner StandByLader Pro (lädt die Ford Batterien mit). Gas nie benutzt, da mit Induktion gekocht wird.
Letzte Änderung: 02 Apr 2021 14:29 von geta.

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02 Apr 2021 14:30 #6 von 867f3d8312753693ccadbf7e537fe6c9
meine Erfahrung/Beobachtungen (Euro6 Start/Stopp habe ich immer ausgeschaltet) beim losfahren mit kaltem Motor wird erst mal auch Strom aus den Aufbaubatterien geklaut......
Egal ob ich schnell, langsam oder bergab fahre, wird immer die gleiche Voltanzahl im Westfalia-Display angezeigt.
Stehe ich an einer Ampel und befinde mich im Leerlauf geht die Voltanzahl nach oben und beim anfahren aber nur kurzzeitig noch viel höher.
Ist ein wenig nervig (gibt einen steifen Hals), dass zu beobachten, da das Elektromodul nicht mehr so schön verbaut ist wie beim alten Nugget.
Hab da auch mal ein Video mitlaufen lassen, finde es aber nicht mehr.
Wer will kann ja mal seine Frau fahren lassen und das beobachten.
Zu der Solaranlage und Lifepo4 denke ich mittlerweile auch, dass 1 Stunde den Motor laufen lassen günstiger ist.
Aber der neue Schnickschnack macht halt auch Spaß, gerade wegen der Umwelt! :pinch:
Wobei da muss ich gerade an einen Freund denken der bei Conti arbeitet, der meint: es denkt keiner an die Herstellung und Entsorgung von den Akkus. (gerade weil ja auch E-Bikes so stark am kommen sind......)

HD 170PS Automatik, Innendusche, 66 Liter Frischwasser, ausziehbarer Wasserhahn, KB6, Warmwasserthermostat, EcoFlow River, 130W faltbares Solarpanell, 2x Lifepo100AH DIN, Baimex Fahrerhausabtrennung, Rollen unter Sitzbank, Surfträger, 99% Dolomiti_Ladung mit Dunkel Modus.
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02 Apr 2021 15:33 - 02 Apr 2021 15:39 #7 von fdc4b6d566b95c01869c78a250028454
Hallo
@geta
Ich würde erstmal losfahren und mir nicht so viele Gedanken machen.Das ganze System ist garnicht so schlecht wie man hier manchmal meinen könnte.

Sinnvoll ist es aus meiner Sicht die Ladung per Forscan von 80% auf 95% zu ändern. So kommt man mit vollen Batterien am Zielort an.

Bei einem ganz normalen Campingplatzaufenthalt mit Landstromanschluß gibt es eh keine Probleme.

Drei bis vier Tage Autark stehen, dann 5-6 Stunden zum nächsten Standort fahren funktioniert auch wunderbar.


Will man länger als vier Tage Autark an einer Stelle stehen muß man sich natürlich etwas Überlegen.
Für diesen Fall habe ich das Dachmodul, zusätzlich noch die Solartasche.

Wir ziehen meisten nach zwei Tagen weiter zum nächsten Ort. Die Batterien sind dann auch wieder voll, deshalb ist das für uns momentan kein Thema.

Ford Nugget, Bj.19
Letzte Änderung: 02 Apr 2021 15:39 von fdc4b6d566b95c01869c78a250028454.
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02 Apr 2021 15:49 #8 von Michael123
Der Ladebooster ist ein Spannungswandler, der eine niedrige Eingangsspannung( von der Lima) in eine höhere Ausgangsspannung (zur Aufbaubatterie) umwandelt. Daher vermutlich der Terminus Booster. Zusätzlich implementiert er eine Ladekennlinie, die für den jeweiligen Aufbaubatterietyp optimal ist (i.d.R. einstellbar am Booster).

Das hat zur Folge dass die Aufbaubatterie geladen wird und die Starterbatterie ggf. nicht, da an der Aufbaubatterie durch den Booster eine hòhere Spannung anliegt. Zusätzlich findet eine Entkopplung statt, sodass kein Strom aus der Aufbaubatterie zurück zur Starterbatterie fließen kann.



Bei meinem Wagen zieht das Trennrelais erst nach dem Anlassen an, sodass trotzdem kurzfristig ein Ausgleichstrom von der Aufbaubatterie zur Starterbatterie fließt. Das ist aber nach wenigen Minuten wieder kompensiert durch den Ladestrom.

Bei Außentemperaturen >10 Grad liefert die Lima ab einem bestimmten Ladezustand nur noch 13,5V was dazu führt, dass die Aufbaubatterie nur noch mit wenigen A geladen wird. Das ändert sich auch nicht durch Änderung der Parameter mittels FORScan. Hier wäre ein Ladebooster vermutlich hilfreich...

N+ 2018 HD , 170 PS Automatik
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02 Apr 2021 16:13 #9 von fdc4b6d566b95c01869c78a250028454
Ladekennlinien bei Änderung durch Forscan:






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02 Apr 2021 16:26 #10 von elbil
Hallo,

ob Ladebooster oder Solaranlage sich „lohnen“ und „Sinn machen“ ist hier schon oft diskutiert worden, hängt von vielen Randbedingungen ab und kann bestimmt nicht pauschal beantwortet werden.

Hier nochmal kurz meine Gründe für den Einsatz des Ladeboosters:
1. Verringerung des Ladestroms zu meinem LiFePO4 Akku –> dann hält er länger.
2. Keine Unterstützung des LiFePO4 Akkus beim Startvorgang mit hohem Strom- > Resultat längere Lebensdauer.
3. Die Starterbatterie soll per Solaranlage mit aufgeladen werden. Das wird durch den Rückladezweig des Votronic Booster gewährleistet.

Bei Verwendung der Standard AGM-Akkus sieht die Sache schon etwas anders aus …
Auch, wenn das Trennrelais erst nach Motorstart geschlossen wird, was wohl bei neueren Modellen der Fall ist (@Michael123).

Motor im Stand laufen lassen sehe ich nicht als Ersatz für ein Solarpanel und ist auch nicht „so gern gesehen“.


Viele Grüße
Mario

Custom 310 L1 HD 155 PS, EZ 2/2016. Ab 10/2024 Custom 320 L1 HD Limited Last Edition Blue Metallic 150 PS Automatik, 145Ah LiFePO4 Victron Orion-Tr DC-DC charger (Booster), Votronic Standby-Charger Pro, 120W Solartasche
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