Batterie Alternative: LiFePO4 HighCurrent Edition
Meine originale Ford 70Ah EFB ist inzwischen etwas über 3 Jahre alt und diesen Winter bekam ich den SoC kaum noch über 60%.
Was die ersten beiden Winter kein Problem darstellte, wurde diesen Winter häufiger zur lästigen Realität: Standheizung nicht gestartet wegen niedriger Batterieladung. Auch das Nachladen über Nacht brachte nur kurzfristig Besserung, der SOC war schon bald wieder nahe oder gar unter 60%.
Ich habe nun eine Lösung für mich gefunden und die Liontron LiFePO4 12V/80Ah (1200A EN) angeschafft.
Ich denke, damit hat sich das Problem ein für alle Mal erledigt.
Inzwischen habe ich die Batterie seit 3 Wochen bzw. >1500km in Benutzung. Hier ein kurzer Bericht.
Gemäß Hersteller kommt diese LiFePO4-Batterie mit Fahrzeug-Ladereglern für EFB wie auch AGM zurecht.
Das Batterie-interne BMS schützt vor Überladen, Tiefentladung, Ladeschäden bei zu niedriger bzw. zu hoher Temperatur, Kurzschluss usw.
Den Fahrzeug Target-SOC habe ich auf 100% gesetzt und den Batterietyp auf EFB belassen.
Damit ist die Benutzung der LiFeFO4 Plug and Play.
Anfänglich hatte ich bedenken, ob die wegen der höheren Ruhespannung (bei 20°C 13.35V, bei 0°C 13.1V) immer als voll erkannte Batterie überhaupt richtig geladen wird.
Deshalb hatte ich mir in die Spannungsversorgung des BMS-Sensors - das rote Kabel am Sensor (weiß ist LIN-Bus) zwei Siliziumdioden eingeschleift, welche die gemessene Ruhespannung um 0.6V absenken. Bei eingeschalteter Zündung überbrücke ich die Dioden durch ein Relais (sowie optional auch über einen Schalter), damit die vom Sensor überwachte Ladespannung korrekt gemessen werden kann.
Inzwischen kann ich aber vermelden, dass es diesen Kunstgriff gar nicht braucht. Auch wenn z.B. am Morgen einige Ah wegen Standheizungsbetrieb entnommen wurden und der SOC in ForScan anschließend trotzdem 100% anzeigt, wird die Batterie bei der nächsten Fahrt sofort wieder voll geladen.
Dies zu überprüfen war leider nicht so einfach wie erhofft, da die Batterie anders als zuerst angenommen leider doch kein Bluetooth-Interface besitzt. Trotz intensiver Suche konnte ich keine passende Hochstrom-fähige LiFePO4-Batterie mit Bluetooth als Alternative finden.
Bei Kälte kann man beobachten, dass auch bei anliegender Ladespannung die Batterie anfangs nur Strom abgibt (um die 100A), um sich aufzuwärmen. Das kann je nach Temperatur wenige Sekunden bis einige Minuten dauern, erst dann wird geladen. Der Ladestrom kann dann ebenfalls bis 100A hochgehen (max. 120A), aber nie besonders lange, er sinkt dann schnell auf um die 50...60A und dann langsam bis auf 0A, sobald die Batterie voll ist. Dieser Zustand ist aufgrund des relativ hohen Ladestroms erstaunlich schnell erreicht.
Es ist immer eine Freude zu sehen, wie schnell die Aufladung wieder erreicht ist.
Solange der SOC unter 100% ist, wird vom Fahrzeug eigentlich immer geladen, das heißt mit 14.x bis 15V, je nach Temperatur. Wobei diese Phase ja nur wenige Minuten dauert, dann ist der SOC schon wieder 100%.
Evtl. würde das Fahrzeug BMS das Laden später drosseln, das bekommt man aber wegen der schnell wieder vollen Batterie gar nicht zu sehen.
Ich hatte anfänglich mal mit 95% Target SOC getestet. Da fährt man paar Minuten mit ca. 100A Entladestrom, bis Target SOC erreicht ist. Nach mehrstündiger Pause mit Ruhespannungs-Messung geht das aber wieder von vorne los, weil das Fahrzeug BMS meint, es hätte 100% SOC.
Das Batterie interne BMS lädt ab 13.35V bis 14.65V, mit einer relativ lineare Abhängigkeit des Ladestroms von der Ladespannung.
Ich habe mal eine Lade-Kurve mit einem Labor-Netzteil erzeugt, wo ich die Ladespannung in 0.1V Schritten erhöht habe: siehe Bild-1
Da das Labor-Netzteil nur max. 10A liefert, ist da bei 10A Schluss.
Die Lichtmaschine im Fahrzeug liefert problemlos die max. möglichen 120A Ladestrom. Da sähe die Kurve genauso aus, nur eben mit 120A als Maximum. Der Innenwiderstand der LiMa ist einige Faktor 10 kleiner als der des Labor-Netzteils.
Die 120A habe ich bisher nur 1x für wenige Sekunden gesehen, meist wird mit 100A begonnen. Je näher man den 100% SOC kommt, sind es schnell weniger.
Im 2. Bild die Lade-Kurve über 20 Minuten von SOC 97%..100%, leider wieder nur mit dem Labor-Netzteil mit max. 10A ermittelt.
Im Fahrzeug sähe die Kurve genauso aus, aber ca. in nur 2 Minuten, da der Ladestrom aufgrund des viel niedrigeren Innenwiderstands der LiMa mit >100A beginnt.
Der Anstieg am Anfang des Bild-2 ist wieder die Erhöhung der Ladespannung in 0.1V Schritten von 13.3V auf 13.7V zu Beginn.
Ich habe der Batterie noch eine Thermohülle verpasst, da die Betriebstemperatur 60°C nicht überschreiten soll.
Die Thermohülle soll im Sommer die Wärme von der Batterie solange zurückhalten, wie benötigt wird, um den Batterie SOC wieder auf 100% zu bringen.
Im Winter steht der SOC z.B. nach morgendlicher Benutzung der Standheizung auf 92%.
Nach 5 bis 10 Minuten ist der Batterie SOC bereits wieder auf 100%.
Im Sommer läuft vielleicht mal das Radio im Stand oder man macht was mit ForScan 'rum (aber das wohl bei großer Hitze eher weniger ohne Klimaanlage im Stand). Da sind 8% Entladung also selten. Aber selbst wenn, nach spätestens 5 Minuten ist die Batterie wieder voll.
Falls danach die Batterietemperatur über 45°C steigt, ist es für den Erhalt des SOC nicht relevant. Bei laufendem Motor wird auch nichts mehr entnommen (Start/Stop ist bei mir permanent deaktiviert, sollte bei Hitze wegen der Klima sowieso auch nicht anspringen).
Was im Sommer also spannend wird, ob bei >45°C Batterietemperatur diese trotz Ladeabschaltung während der Fahrt auf über 60°C ansteigt. Weil dann auch das Entladen vom BMS unterbunden würde.
Ich erwarte das nicht, es bleibt aber spannend.
Über ForScan lässt sich die Batterietemperatur zumindest annähernd verfolgen, da der BMS-Sensor ja direkt mit dem Minuspol verbunden ist.
Alles in Allem bin ich von der LiFePO4-Batterie überzeugt bis begeistert. Mit 100% Target SOC ist die Benutzung Plug and Play. Keine Batterie-Probleme mehr und immer riesen Reserve, da man die im Notfall auf Nähe Null entladen könnte. Die 80Ah nutzbare Kapazität entspricht einer ~ doppelt so großen Blei-Säure Batterie.
Gekostet hat sie mich 999€. Das war es mir Wert, mit der Aussicht auf hoffentlich >10 Jahre Nutzbarkeit.
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12 Antworten
Super Sache und geil, dass du das mal getestet hast!
Allerdings sind die Kosten natürlich nicht zu verachten. Für das Geld bekommt man 10 EFB Batterien mit 80Ah. Auch bei einer angenommenen Lebenszeit von sehr kurzen 2 Jahren, rechnet sich die Investition keinesfalls. Meinen S-Max fahre ich keine 20 Jahre mehr...
Zur Befriedigung des männlichen Spieltriebs finde ich die 999€ allerdings schon wieder saugünstig... 
Zitat:
@gobang schrieb am 3. März 2023 um 14:57:57 Uhr:
... und die Liontron LiFePO4 12V/80Ah (1200A EN) angeschafft.
Anbei noch das Datenblatt als Screenshot (der Link ist ja schneller nicht mehr verfügbar als man denkt).
Dass kein Bluetooth-I/F vorhanden ist, ist in der neuesten Version nun auch vermerkt (unter dem ursprünglichen Link auf der Hersteller Seite aber immernoch nicht).
1000 € für eine Autobatterie? Selbst meine AGM (welche immer nur so 3 Jahre halten) kosten nur 150 €. Rechnet sich ja im Leben nicht. Aber dennoch interessantes Experiment.
Gruß
Zitat:
@MrBerni schrieb am 16. März 2023 um 15:28:02 Uhr:
1000 € für eine Autobatterie? Aber dennoch interessantes Experiment.
Wer es braucht ...
Zitat:
@gobang schrieb am 3. März 2023 um 14:57:57 Uhr:
Was im Sommer also spannend wird, ob bei >45°C Batterietemperatur diese trotz Ladeabschaltung während der Fahrt auf über 60°C ansteigt. Weil dann auch das Entladen vom BMS unterbunden würde.
Die Antwort dazu war ich noch schuldig. Inzwischen bin ich nun auch bei hochsommerlichen Temperaturen auch längere Strecken unterwegs gewesen.
Die höchste Batterietemperatur, die ich in ForScan bisher gesehen habe, waren 43°C. Das ist die Temperatur gemessen im Batteriesensor, welcher ja fest mit dem Minuspol der Batterie verbunden ist.
Fazit: Obwohl sich die Batterie bei mir im Motorraum befindet, kommt die Temperatur auch bei längerer Fahrt mit hochsommerlichen Außentemperaturen nicht in die Nähe der kritischen Temperatur von 60°C, wo die Entladung abgeschaltet würde.
Die 45°C, wo das Laden der Batterie eingestellt wird, könnten bei längerer Fahrt im Hochsommer durchaus erreicht werden. Da die Vollladung wie schon oben beschrieben aber bereits wenige Minuten nach Motorstart erreicht ist, wo die Temperatur i.A. noch niedriger ausfällt, bleibt das ohne Auswirkung auf den Ladezustand.
Ich kann diese Hochstrom-fähige LiFePO4-Batterie als vollwertigen Ersatz für die Starterbatterie also empfehlen.
Der Austausch ist Plug and Play und es gibt keine Probleme mit zu niedrigem Ladezustand mehr, trotz intensiver Standheizungsnutzung auch bei Kurzstreckenbetrieb.
Bleibt die Lebenserwartung abzuwarten. Diese soll ja angeblich um Faktor 5...10 höher als bei Blei-Säure-Batterien liegen.
Sie müsste mindestes um den Faktor 10 höher liegen damit ich sich rechnet so eine Batterie zu verbauen.
Ergo: Lohnt sich wohl eher nicht.
Gruß
Zitat:
@MrBerni schrieb am 26. Juni 2023 um 12:50:07 Uhr:
Sie müsste mindestes um den Faktor 10 höher liegen damit ich sich rechnet so eine Batterie zu verbauen.
Ergo: Lohnt sich wohl eher nicht.
Gruß
Die Blei-Säure-Batterie ermöglicht keine intensive Standheizungsnutzung bei Kurzstrecke.
Da der Ladestrom der LiFePO4 bei ~100A liegt, genügen wenige Minuten Fahrt, um die Batterie wieder voll zu laden.
Schon deshalb lohnt sich LiFePO4.
Und Ressourcen-schonender ist es allemal.
So langsam werden die LiFePO4-Starterbatterien günstiger.
Diese CSX12125 hier gibt's schon für ab 680,-€.
Da muss man sich nun wirklich nicht mehr alle 2...3 Jahre eine neue Bleibatterie antun.
Aktuell steht sie wieder bei 479. Ich beobachte das mal und wenn der Preis fällt und der Focus doch bleibt werd ich das mal in Angriff nehmen.
Eig falscher fred...
Zitat:
@gobang schrieb am 13. August 2023 um 15:55:18 Uhr:
So langsam werden die LiFePO4-Starterbatterien günstiger.
Diese CSX12125 hier gibt's schon für ab 680,-€.
Da muss man sich nun wirklich nicht mehr alle 2...3 Jahre eine neue Bleibatterie antun.
Alle 3 Jahre ne neue AGM für ~150€ ist auf die Lebenserwartung des Autos gesehen dennoch günstiger...
Gruß
Also meine AGM im Audi ist nun 8 Jahre alt, die ist noch Astrein...
Zitat:
@Toe schrieb am 21. Dezember 2023 um 19:08:00 Uhr:
Also meine AGM im Audi ist nun 8 Jahre alt, die ist noch Astrein...
Jo normal halten die auch... Wenn das Lademanagement nicht die grillt... Ford hat da leider so seine Probleme mit...
Gruß