Handbuch 2020

T E C H N I K - I N F O LiFePO 4 mit integrierter Heizung ■ Dem Problem geschuldet, dass LiFePO4-Batterien um den Gefrierpunkt und darunter nur noch bedingt bzw. irgendwann überhaupt nicht mehr geladen werden sollten, würde es sich eigentlich anbieten die Zellen innerhalb des Batteriegehäuses aufzuheizen. Technisch ist dies relativ einfach umzusetzen, aber nach intensiven Klimatests und gründlicher Überlegung haben wir von dieser Idee wieder Abstand genommen. Zumeinen ist es sehr selten, dass, wenn einWohnmobil als solches genutzt wird die Bordbatterien in einemabsolut ungeheizten Staukasten untergebracht sind, da Frisch- und Abwasser ja auch unverzüglich einfrieren würden. Zum anderen kehrt sich der scheinbare Vorteil bei Minustemperaturen ins Gegenteil um, wenn höhere Außentemperaturen angesagt sind. Denn bedingt durch die eingelegten Heizmatten wird auch die Wärmeableitung stark behindert. Bei sommerlichen Temperaturen ist es aber überaus wichtig die Zelltempera- tur so schnell wie möglich abzuführen, um ein zu frühes abschalten der Batterie zu verhindern. Wenn im Fahrzeug bzw. im Staufach schon 29 Grad herrschen, sich die Zellen durch das Laden bzw. Entladen selbst aufheizen und zusätzlich die integrierten Balancer Wärme in das geschlossene Gehäuse abgeben, ist eine eingelegte Heizmatte – die dann als Isolierung fungiert – nicht gerade förderlich, da LiFePO4- Batterien bei höheren Temperaturen schneller an Speicherkapazität verlieren und somit ihre Lebenszeit verringert wird. Foto: Multicamper 71 BÜTTNER ELEKTRONIK Integration nicht mit dem Nachteil verbun- den wäre, dass unabhängig ob gebraucht oder nicht dafür intern Strom benötigt wird. Dies hat natürlich die Konsequenz, dass sich die Batterie weitaus schneller selbst entlädt als ohne diese ungenutzte Schnittstelle. Kritisch sehenwir hierbei das Thema, wenn das Fahr- zeug über einen längeren Zeitpunkt ungenutzt steht und Standby-Verbraucher oder noch kri- tischer, eine vergessene Leuchte langsam aber sicher die Batterie zusätzlich entleeren. Schaltet sich dann die Batterie wegen Unterspannung ab, werden zwar die Verbraucher abgekoppelt, aber nun muss die Batterie innerhalb kürzes- ter Zeit aufgeladen werden, ansonsten fällt die Spannung an den Zellen soweit ab, dass diese nicht mehr aufgeladen werden können. Einfache Handhabung Aus den bisher genannten Überlegungen haben wir entschieden in unsere LiFePO4- Batterien genau die Dinge zu integrieren die für ein Reisefahrzeug wichtig sind. Hierzu ge- hören lange Standzeiten, auch wenn verse- hentlich die Batterie komplett entladen wur- de. Hat die Batterie selbständig abgeschaltet, kann diese – ohne zusätzliche Aktivierung – aufgeladen werden. Einfache Installation durch europäische Gehäuseabmessungen und pas- sende Rundpol-Anschlüsse (Version 85Ah + 110Ah). Außerdem besteht die Möglichkeit bei allen Batteriegrößen hohe Entladeströme für den Wechselrichterbetrieb zu entnehmen und intern wurde eine Temperatursteuerung integriert, um eine optimale Ladung auch bei kritischen Außentemperaturen zu realisieren. Auf letztere Themen gehen wir aber noch einmal genauer ein. Hohe Entladeströme Wenig Augenmerk wurde und wird auf die Leistungsabgabe von LiFePO4-Batterien ge- legt und somit bestätigt sich immer wieder, dass nur ganz wenige Hersteller den Einsatz imReisemobil auf demSchirmhaben. Findet sich in den technischen Daten einemaximale Stromentnahme von 50A–60A, dann reicht dies gerade umeinenWechselrichter mit 600 Watt zu befeuern. Am Markt gibt es auch Li- FePO4 Batterien die 100A zulassen, doch das reicht auch nicht für einenWechselrichter mit 1700Watt, der einen Föhnmit 1500Watt be- treiben soll, und gerade einmal so für eine Nespresso-Kaffeemaschine. Somit liegt für uns die Vermutung nahe, dass viele der angebote- nen Batterien für den stationären Einsatz oder Golfcarts konzipiert wurden. Jedenfalls nicht für Reisefahrzeuge, da wir sicher sind, wenn jemand für viel Geld Batterietechnik zukauft, ist sicher auch ein Wechselrichter Thema. Integrierte Temperatur- steuerung LiFePO4-Batterien haben grundsätzlich mit dem Thema „Ladung bei tiefen Temperatu- ren“ zu kämpfen. In einigen Anleitungen steht, dass der Einsatzbereich der jeweiligen Batterie von –20° bis +60° reicht. Dies bezieht sich aber lediglich auf die Stromentnahme und gilt nicht für die Ladung. Die Ladung – und hier sind sich die Zellhersteller einig – sollte unter 0° bzw. bei etwas über 45° sehr stark reduziert bzw. ganz eingestellt werden. Hierzu gibt es 2 Lösungsansätze. Entweder dies wird in der Batterie selbst, also vom inte- grierten BMS, gemanagt oder die Batterie erhält grundsätzlich die richtige Strommenge zugeteilt. Mit beiden Lösungsansätzen haben wir umfangreiche Messungen durchgeführt und relativ schnell hat sich gezeigt, dass opti- male Ladung dann umgesetzt werden konnte, wenn die Sensoren unmittelbar an den Zellen positioniert und diese Werte direkt zu den je- weiligen Ladeeinheiten (Ladegerät, Booster, BCB, ICC, Solarregler) weitergegeben wurden. Die Zelltemperatur ist hierbei auch das ent- scheidende Element. Weniger optimal ist ge- rade bei LiFePO4-Batterien dieMessung direkt amBatteriepol, dahierbei nur dieUmgebungs- temperatur erfasst wird. Ebenso ungenau ist die interne Temperaturerfassung auf der BMS- Platine, da umliegende Bauteile den Mess- wert verfälschen und die Ladung abgebro- chen wird, obwohl sich der darunter liegende Zellblock noch im Temperaturfenster befindet. Batterien Lithium-Ionen-Batterien