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Ford Nugget Forum

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Umrüsten auf Lithium-Ionen-Batterie

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13 Dez 2023 17:24 #221 von nogger
nogger antwortete auf Umrüsten auf Lithium-Ionen-Batterie
Hallo Zusammen,

obwohl ich das Thema vor vielen Jahren bereits mal gepostet habe, hier nochmal die Zusammenfassung:

Moderne Fahrzeuge, also alles, was jünger als ca. 12 Jahre ist, haben ein Lademanagement-System. Dieses sorgt für die Abschaltung der Lichtmaschine bei einer System-Spannungs-Überschreitung von ca. 12,6 Volt.
Bei Betrieb des Fahrzeugs schaltet ein Relais die Starterbatterie und die Aufbaubatterie parallel. Sollte die Aufbaubatterie eine LIFEPO sein, dann füttert die LIFEPO die Fahrzeugbatterie (Blei) bis sie 12,6 V erreicht hat. Damit ist sie aber halb leer. Erst dann schaltet die Lichtmaschine wieder zu.
Das musste ich erleben als ich auch eine 100 Ah-LIFEPO gekauft und eingebaut hatte. Auch nach 6 Stunden Langstreckenfahrt war die LIFEPO nur halbvoll.
Die Lösung ist ein Ladebooster, der hinter die Lichtmaschine und Trennrelais geschaltet wird. Er zieht bei Bedarf Strom und setzt die Spannung auf die LIFEPO-notwenige Höhe rauf - das sind, je nach Ladezustand, bis zu 14,4 V und bei Erhaltung dann ca. 13,4 V.
Die Thematik des Vorwiderstands durch ein "Widerstandskabel" würde ich mir einfach abschminken. Auch wenn es nicht zum Brand kommt, bringt das Ganze nichts.
Ich hab mir den 45A-Votronic-Ladebooster geholt. Den gab es vor 8 oder 9 Jahren für ca. 250 Euro - heute gibt´s diverse preiswertere Alternativen.

Gruß vom Nogger

2014 Woelcke Autark-Runner Allrad + Geländeuntersetzung + 2-Kreis-Luftfederung
165 PS 42 cm Bodenfreiheit 75 cm Wattiefe 150 Liter-Tank
6950mm x 2780mm x 2000mm - 3250 kg LG - Verbrauch 8,7 l/100km
375 Watt Solar - Ladebooster - LIFEPO 100 Ah Goodrich AT - Geländebereifung 245-75-16
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13 Dez 2023 20:19 #222 von sputz
Ich danke euch allen, besonders Chili für die Berechnung!

Viele Grüße
Thorsten

140 PS HD, EZ 11/2012, AHK, Ford Grillzange,
Vorher 1990er AD,

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15 Dez 2023 20:40 - 15 Dez 2023 21:53 #223 von mmame

Dann kann aber entweder die Aussage nicht stimmen, die ich mehrfach in diesem Thread gelesen habe, dass der Maximalstrom durch das relativ lange Kabel zur Aufbaubatterie begrentzt wird.
In der Praxis ist das durchaus der Fall.
Es gelten immer - auch für Nugget-Fahrer - die physikalischen Gesetzmäßigkeiten:
U = R*I
I = U/R
R = U/I
[...]

Die elektrische Leistung in einem solchen Stromkreis läge bei P = U * I = 288 Watt.
[...]

Der Einfachheit halber lässt sich also sagen, dass bei großzügig dimensionierter Masse fast 300 Watt in der Zuleitung verbraten werden müssten, um den Strom auf 20A zu reduzieren.

Die Rechnung stimmt zwar aus mathematischer Sicht, ist in der Praxis jedoch irrelevant. Denn sie gilt nur für denn theoretischen Fall, dass die Batterie 0V Spannung hat - und das kann - abgesehen von Fehlerfällen, bei welchen entweder eine Sicherung fliegt oder gar nix geladen wird - nicht auftreten. Angenommen, die LiFepo ist praktisch leer z.B. 10%. Dies entspricht einer Zellspannung von ~12V. Nehmen wir wieder die genannte Generatorspannung von 14.4V. Das bedeutet, dass bei maximal möglichem Ladestrom 14.4V - 12V = 2.4V Spannung über Kabel, Stecker & Co abfallen "müssen". Angenommen seien wieder die 20A von oben, so kommen wir auf einen maximal zulässigen Leitungswiderstand von 2.4V/20A = 0.12Ohm

Als Verlustleistung von Kabel & Co ergibt dies: 2.4V * 20A = 48W (oder für die ganz Schlauen I^2R -> 20A^2 * 0.12Ohm = 48W)

Aber auch 48 Watt Verlustleistung sind immer noch mehr als genug für die paar Meter Kabel. Also wenn Du wirklich runter auf 20A willst, braucht es zwingend einen Laderegler - alles Andere ist Murks.
Als Ergänzung noch die Rechnung mit der immer wieder genannten 60A Limitierung bei den <2013-ern auch ohne Ladebooster, sofern die LiFepo nicht extrem entladen ist:

Annahmen:
LiFePo SOC 30% --> 13.0V
Generatorspannung: 14.4V
Imax: 60A

dV = 14.4V - 13.0V = 1.4V
Rleitung = 1.4V/60A = 23mOhm, also 0.023Ohm
Pleitung = 60A^2 * 0.023Ohm = 82.8W


Edith sagt: Blödsinn gerechnet und korrigiert - Asche über mein Haupt :-)


Fazit aufgrund der korrigierten Rechnung: Ich muss wirklich mal nachschauen, ob da irgendwas warm wird oder die Generatorspannung sinkt und dadurch der Strom (und damit auch die Verlustleistung) abnimmt.

Edith2: So und noch die Rechnung anhand des im Forum gefundenen Aufbaubatterie-Leitungsquerschnittes von 16mm^2:

Annahmen
- Widerstand Kupfer: 0.0178 Ohm*mm^2/m
- Kabelquerschnitt Plusleitung: 16mm^2
- Kabellänge: 10m (keine Ahnung inwieweit das passt ;-))

Bei 16mm^2 hat das Kabel also einen Widerstand von
0.0178 / 16 = 1.112mOhm/Meter

Damit haben wir bei 10m Leitung 1.112mOhm * 10 == 11.12mOhm. Das Ganze noch zurück via Karosserie wird mutmasslich ein Widerstand in ähnlicher Höhe sein. Damit sind wir bei obig grobschlächtig berechnetmn Widerstand von ~23mOhm.

Bei Kabeln ist aus Sicherheitsüberlegungen insbes. die Verlustleistung pro Meter interessant:
60A^2 * 1.112mOhm/m = 4W/Meter

Vergleich zu einem handelsüblichen 230V-Verlängerungskabel mit 1.5mm^2:

Imax: 13A
0.0178 / 1.5 = 11.86mOhm/Meter. Allerdings sind beim Stomkabel P & N direkt nebeneinander, d.h. der Widerstand verdoppelt sich zu 2 * 11.86 = 23.73mOhm/m
Leistung pro Meter: 13A^2 * 23.73mOhm/m --> 4W/Meter
Letzte Änderung: 15 Dez 2023 21:53 von mmame.
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17 Mär 2024 16:40 #224 von nugger
nugger antwortete auf Umrüsten auf Lithium-Ionen-Batterie


Nachdem ich dann erfahren habe, dass man aktuell keine MwSt. auf Solar- und Speicherlösungen zahlen muss, wurde ich auf die 200Ah LiFePo von PowerQueen aufmerksam.

aktuell gibt es diese Powerqueen 200Ah Batterie bei ebay zu finden für 378 euro mit dem zusätzlichen Code PROJEKT24 sogar nur 340 Euro,

musste ich zuschlagen, bin mal gespannt wie der Umbau dann läuft.

2012 HD Elefantenrollschuh, Lipo, Bankrollenumbau, keine Assistenten, dafür Lebensraum😉
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12 Apr 2024 17:17 - 12 Apr 2024 17:35 #225 von nugger
nugger antwortete auf Umrüsten auf Lithium-Ionen-Batterie
Der Einbau war wie vom Kollegen beschrieben sehr einfach, etwas metall von einer Strebe musste entfernt werden. Ich habe das ganze System mit dem Blue Battery in Überwachung.

Verbaut ist auch ein votronic booster mit Zündungsansteuerung mit einem zusätzlichen Schalter. Es war eine ausführliche Anleitung in deutscher und englischer Sprache dabei. Dort ist beschrieben die Batterie soll möglichst nicht dauerhaft mit 100% Ladung gelagert werden und nicht unter 0 Grad aufgeladen werden.

Deswegen auch der Schalter im Boosterkreis, ich unterbreche den Ladevorgang wenn die 80 % erreicht sind und im Winter werde ich erst die Ladung zulassen wenn die Batterie hinten warm genug ist. Im vergleich zu der vorherigen Batterie ist die Kapazität für mich mehr als ausreichend, wir standen jetzt tagelang mit Heizung und Kühlschrank und hatten immer noch massig Reserven.

Die Überwachung mit dem blue Battery finde ich sehr gut, man sieht die tatsächliche Restkapazität, was reingeht, was rausgeht an Strom und die Temperatur. Die vorhandene Anzeige der Batterie Kapazität vorne am Display kann man mit dem lifepo Akku komplett ignorieren, weil die zeigt jetzt immer nur noch voll voll voll 🙄an.
Ohne Batteriecomputer kann man den Ladezustand sehr schlecht einschätzen, weil die Spannung über einen so langen Zeitraum von der Batterie konstant gehalten wird.

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Letzte Änderung: 12 Apr 2024 17:35 von nugger.
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14 Mai 2024 16:26 #226 von BodenseeNugget
BodenseeNugget antwortete auf Umrüsten auf Lithium-Ionen-Batterie
Hi mmame,

ich habe mal noch im Netz nach einer Erklärung für die Auslegung der Sicherung und des Kabelquerschnitts von Westfalia gesucht, und hier eine Tabelle gefunden:

www.wohnmobility.de/12v-kabelquerschnitt-berechnen-wohnmobil/

Hier wird laut Din6722 bei einem Querschnitt von 16mm² eine Sicherung von 100A festgelegt, dies würde zum verbauten von Westfalia passen. Sehe ich es richtig, wenn da 100A Last anliegt steigt die Temperatur im Kabel auf 70°C, dann würde die Sicherung fliegen um einen Kabelbrand zu verhindern. Ist dies soweit richtig?

Eine Kabellänge von 10m kann ich mir allerdings beim alten Nugget zur Aufbaubatterie kaum vorstellen, eher so um die 4m bis 5m. Wird man ja vermutlich von der Starterbatterie weg rechnen, die liefert ja den Ladenstrom zur Aufbaubatterie. Die Starterbatterie wird wiederum von der Lima geladen.

Gebe ich noch weiter unten in der Tabelle für Spannungsverlust folgende Werte ein, Kabellänge 5m, Stromstärke 100A und Spannungsfall 9,1%, sind wir wieder bei ca. 16mm² Kabelquerschnitt.

Gruß Michael

Unser Nugget: Ford Nugget HD, MK7, Modell 2013, EZ. 04/2014, 140PS, Euro5, Farbe: Panther Schwarz met.
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14 Mai 2024 18:10 #227 von mmame
Eine 60A-Sicherung löst bei 100A nach ca 2 Minuten aus. Wie heiss das Kabel dabei wird, ist der Sicherung relativ egal.

Ich habe einfach mal einige Annahmen getroffen, welche durchaus um Faktor 2 danebenliegen können. Es ging mir primär darum, darzulegen, warum die Kabel nicht "zu glühen anfangen'

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14 Mai 2024 19:09 #228 von BodenseeNugget
BodenseeNugget antwortete auf Umrüsten auf Lithium-Ionen-Batterie
Beim 2013er sind zwei 100A Sicherungen verbaut, eine vor der langen Leitung zur Aufbaubatterie und eine nach der langen Leitung.
Klar, die Temperatur löst nicht die Sicherung aus, aber die parallel dazu verlaufende (zu) hohe Leistung.

Norge hat ja Anfang des Jahres auch die Wohnraumbatterie gegen eine 200AH Lifepo4 getauscht, und dies ohne Begrenzung durch einen Ladebooster. Sein letzter Stand war, dass so bei voller Ladeleistung ca. 40AH in der Lifepo4 ankommen. Ich hatte ihn auch schon mal gefragt gehabt, ob das Kabel zur Aufbaubatterie besonders warm oder heiß wird. Bisher aber noch keine Info dazu. Auch wäre interessant, wie viel Spannung real gemessen in dieser Konstellation in der langen Leitung verloren geht. Und wie es der Lima dabei geht, wenn 40AH nach hinten fließen. Wobei es noch mehr AH sein dürften, da die lange Leitung auch noch was verbraucht. Dies sieht man aber im BMS logischerweise dann nicht.

Gruß Michael

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14 Mai 2024 20:59 - 14 Mai 2024 21:02 #229 von norge
Hallo Michael,

so ist es - der Umbau auf die 200Ah LiFePo erfolgte Anfang diesen Jahres - weitere Infos dazu findet ihr in meinen Umbauten :

www.nuggetforum.de/forum/umbauten/52066-...ten?start=240#304987

Die ca. 50 % Ladungszustand nach dem (für uns) langen Balderschwang-Wochenende in Februar (=> fünf Nächte mit Standheizung und Kühlboxbetrieb) war die bisher niedrigste Entladungstiefe die die Batterie gesehen hat.

Danach konnte man bei der Heimfahrt in der Bluetooth-App recht konstante 40 A Ladestrom von der LiMa sehen - nach 2 1/2 Stunden war die Batterie wieder voll und der Ladestrom sank allmählich.

Aktuell waren wir von Donnerstag bis Sonntag auf dem Nuggettreffen in Rothenburg und sind (obwohl für die Solaranlage eher ungünstig halb unter einem Baum gestanden) mit 95 % wieder vom Platz gefahren ...

Die Standheizung war zwar an, lief aber eigentlich nur in der ersten Nacht - danach eher im 'Standby' (auf 12 °C Innentemperatur eingestellt).

Die Kühlbox hatte tagsüber schon mal was zu tun (eingestellt aúf 10 °C => Innentemperatur schwankt dann zwischen 3 ... 10 °C), ansonsten hatten wir ausser Handys aufladen aber keine nennenswerten Verbraucher.

Unser 130 W Solarmodul lieferte Nachschub nur in den Nachmittagsstunden und dann rund 20 Ah pro Tag.

Insofern kann ich erst mal nichts Neues berichten - die 40 A Ladestrom, die wir im Winter hatten waren in der BT App auch jetzt zu sehen, fallen dann aber bei 100 % Ladung recht schnell ab.

Eine Messung der möglichen Kabelerwärmung habe ich daher noch nicht durchgeführt - das kommt dann eventuell im Herbst in Norwegen ... B)

Momentan befinden wir uns im 3. Ladezyklus (von angegebenen 4.000) - ich gehe mal davon aus, dass es weiter so problemfrei läuft :)

Grüsse norge

Radl&Zelt ◊ 2xR4 34PS ◊ 13 Jahre Renault Trafic I HD 75PS Eigenausbau ◊ 6 Jahre Trafic II FD 100PS Minimalausbau ◊ ab 2012 HD 140PS 2,2L marsrot Ø9,4L 130W Solar, 200Ah LiFePo, BioTio, Osram H4 LED, 2 Erw + 1 Hundemädel norges Umbauten
Letzte Änderung: 14 Mai 2024 21:02 von norge. Grund: Ergänzung
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14 Mai 2024 21:06 #230 von Dolomiti
Dolomiti antwortete auf Umrüsten auf Lithium-Ionen-Batterie
Dann ist da ein 40 Ampere BMS in der Batterie verbaut, das den Ladestrom begrenzt.

LG, Maddin

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