LiFePo4 Blöcke als Bleiersatz - Limits?

[matzetronics]

Es gibt ja seit geraumer Zeit diese fertigen Blöcke mit eingebautem BMS, die sich als Ersatz für Bleiblöcke anscheinend gut machen. Aber alle sind begrenzt auf eine Serienschaltung von maximal 4 Stück für 48V. Nun bräuchte mein kleiner Kewet aber gerne 60V, ich müsste also 5 Stück in Reihe schalten.
Weiss hier jemand evtl., welche Faktoren da limitieren? Hat schon mal jemand so einen Block geöffnet, um sich das BMS anzuschauen?
Gut, die 100Ah Blöcke können nur 100A Entladestrom, aber ich würde sowieso immer 2 parallel schalten, um das hochzutreiben (und auch, um mehr Gewicht im Kewet zu haben). Die dicken 280Ah Blöcke passen leider nicht ohne fette Umbauten.
Hier sind mal solche Blöcke im Netz:

LiFePO4-Akkus / Lithium Eisen-Phosphat-Batterie | ECO-WORTHY

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de.eco-worthy.com

Die 30Ah läuft bei mir schon seit 2 Jahren als Hausbatterie, und das völlig problemlos.

 

[Kamikaze]

Ich meine im Photovoltaikforum hatte mal jemand einige solcher Blöcke zerlegt und untersucht.
Leider finde ich den dazugehörigen Strang nicht mehr.
Die Quintessenz war (meine ich), dass die Bauteile vieler solcher Blöcke schon für die KFZ-typischen 15V grenzwertig ausgelegt waren, und ein paar wenige die Serienschaltung bis 48 verkrafteten.

Bei >48V schlugen dann Halbleiter durch und die BMS konnten den Stromfluss nicht mehr trennen.
Bei einem Kurzschluss kommen da ja sogar einige Megafuses an ihre Grenzen, weil Lichtbögen einfach stehen bleiben.

Am ehesten kann dir vermutlich der jeweilige Hersteller der Batterien sagen, was mit seinen Produkten geht, und was nicht.
Ich an deiner Stelle würde trotzdem mindestens eine Sicherung (mit Löschsand) mittig in die Reihenschaltung, und eine am Anfang/Ende platzieren, damit die Blöcke im Schadensfall auch sicher aufgetrennt werden können.
Eine Schützgruppe, die diese DC-Spannung trennen kann bringt der Kewet ja (wie das CityEL) vermutlich selber mit.

Warum baust du dir das Ganze nicht aus Einzelzellen zusammen? Dann weißt du genau was du hast.

 

[matzetronics]

Warum baust du dir das Ganze nicht aus Einzelzellen zusammen? Dann weißt du genau was du hast.

Zum einen sind BMS für 60V ja nicht gerade häufig, zum anderen ist das Handling und die Akzeptanz beim TÜV mit den fertigen Blöcken vermutlich viel einfacher, als wenn ich was selbstgebautes da anschleppe und drittens sind diese Blöcke mittlerweile schweinebillig, wie man ja im Link sieht.

und ein paar wenige die Serienschaltung bis 48 verkrafteten.

Das hingegen erlaubt z.B. Eco-Worthy explizit. Man kann auch bis zu 4 Blöcke parallel schalten.

Lichtbögen sind zwar bei Relais möglich, aber nicht bei Halbleitern, da es ja keine Luft da drin gibt. Ich trenne z.B. mit IGBT auch ohne Probleme die 140V meiner Solarpanels.

im Photovoltaikforum

Herrscht ja ein ziemlicher rauher Ton da drüben. Habe da ein bisschen was gefunden, was mir aber erstmal nur sagt, das Eco-Worthy tatsächlich nicht so schlecht sind.

 

[Kamikaze]

Lichtbögen sind zwar bei Relais möglich, aber nicht bei Halbleitern, da es ja keine Luft da drin gibt. Ich trenne z.B. mit IGBT auch ohne Probleme die 140V meiner Solarpanels.

Da hast du recht - allerdings hängt die schaltbare Spannung von Halbleitern ganz massiv daran, welche Komponenten konkret verwendet werden.
Manche vertragen sogar >1000VDC.
Erfahrungsgemäß sind bessere (=spannungsfestere) Bauteile teurer, als solche mit geringerer Spannungsfestigkeit. Dazu kommt, dass die Hersteller erschreckend oft noch auf den letzten 1/10ct "optimieren", was dann eben Probleme machen kann, wenn man die Produkte abseits des explizit vorgesehenen Rahmens einsetzen will.

Ich an deiner Stelle würde mal beim Kundensupport von Eco-Worthy anrufen (oder sie anschreiben), und fragen, ob damit ein 60V-Setup sinnvoll darstellbar ist.
Alternativ: Einen Block als "Opfer" kaufen, knacken und die Bauteile selber unter die Lupe nehmen.

 

[L.S.]

Bis 60V gilt als Kleinspannung, wenn man aber 5 Blöcke in Reihe schaltet, hat man eine Ladespannung von bis zu 73V, es müssen also ganz andere Regeln eingehalten werden. Da die Hersteller, solche Blöcke ja größtenteils an "Wohnmobil-PV-Amateure" verkaufen, die sowieso selten überhaupt mehr als 24V-Systeme haben, lohnt sich das nicht.

Elektrotechnisch gesehen: Da die BMS ja nie zur EXAKT selben Zeit abschalten, liegt beim ersten Abschaltvorgang an dem Trennungspunkt (MOSFETs ?) immer die gesamte Systemspannung an (allerdings "verschoben" zum Gesamtsystem).

sind diese Blöcke mittlerweile schweinebillig

Besonders bei den ganz billigen dieser Blöcke, werden vermutlich Mosfets verbaut, die gerade noch so diese angegebene maximale Systemspannung aushalten, viel mehr aber auch nicht. Die meisten DIY-BMS haben entweder sehr hohe oder konfigurierbare Maximalspannung, oder man kann ein externes Relais/Schütz anschließen.

Akzeptanz beim TÜV mit den fertigen Blöcken vermutlich viel einfacher

Ich an Deiner Stelle würde den Akkukasten einfach so verschließen, dass der Tüv da gar nicht ohne Werkzeug dran kann. Bei einem Taycan wird doch auch nicht der Unterboden geöffnet um die Akkus zu überprüfen. Einzig, wenn in deinem Fahrzeugschein eine bestimmte Technik vorgeschrieben ist (z.B. Blei/Ni-Cad), müsstest Du das umtragen lassen. Ansonsten ist sowas bei der normalen HU definitiv kein Problem.

Zwecks Handling: Hast Du vor, deine Blöcke regelmäßig auszutauschen? Wenn Du solche Fertigblöcke kombinierst, wirst Du das vermutlich tatsächlich öfters machen müssen, z.B. wenn die Einzelnen Blöcke auseinanderdriften. Ich wäre froh wenn ich ohne viel Arbeit an eine einzelne Zelle komme, ohne den ganzen Block rauszunehmen. Bei den Zellen gilt normalerweise mit ordentlichem BMS: Einmal drin, alles hin gut.

Edit: jetzt ist mir Rick zuvor gekommen
die 1000V werden aber meistens durch mehrere parallele IGBTs realisiert, zumindest in den BMS die ich so kenne ;-)

 

[Werni]

Innerhalb der Blöcke sollte das interne BMS die Zellen ja beieinanderhalten.

Extern lädt man halt alle 12V- Abschnitte mit einzelnen Ladegeräten, schon bleiben die auch beieinander


Laut Datenblatt darf man beim 12V 100A - Block vier hintereinanderschalten. Wenn es unbedingt fünf sein müssen, kann man da ja mal anrufen.

Eventuell auch mal bei 24V-Blöcken schaun - wenn da auch vier in Reihe erlaubt sind, ist man mit dreien bei 72 Volt. Die auf der verlinkten Webseite erlauben bei der 24V-Variante aber nur zwei.

Gruß,

Werner

 

[matzetronics]

Eventuell auch mal bei 24V-Blöcken schaun

Das habe ich natürlich auch gemacht. Aber auch da ist die maximale Systemspannung 48V, also nur 2 Blöcke in Reihe.
Abschliessen kann man die Akkuabteilungen beim Kewet nicht, nur die Blöcke unter den Sitzen sind unsichtbar. Aber vorne sind Akkus, die man sieht, wenn man das Fahrwerk anschaut.
Man könnte aber evtl. die Akkus tarnen, also einfach die Beschriftung entfernen oder anpassen. Sehen ja aus wie Bleiblöcke.

Da die Jungs explizit die Reihenschaltung der Blöcke erlauben, muss das BMS der Dinger damit anscheinend klarkommen. Die werden ja beworben als 1:1 Ersatz von Bleibatterien, und da ist die Reihenschaltung ja seit Jahrzehnten Standard.

 

[Kamikaze]

Da die Jungs explizit die Reihenschaltung der Blöcke erlauben, muss das BMS der Dinger damit anscheinend klarkommen.

Nicht, wenn es im Handbuch anders angegeben ist.

 

[matzetronics]

Nicht, wenn es im Handbuch anders angegeben ist.

Da hast du recht, aber es steht ja im Datenblatt. Ich habe ein Video gefunden, wo ein hochkant filmender Engländer den 100Ah Block von Eco-Worthy auseinander nimmt:

Sieht gar nicht schlecht aus. Da ist ein JBD BMS verbaut mit je 8 parallelen MOSFets für Uberstrom und Overcharge Abschaltung und die Zellen sind von GanFeng.

Evtl. gehe ich folgendermassen vor:
Zuerst muss mal der zweite El-Jet4 hier eintrudeln, der mein Versuchsträger wird. Dann bestücke ich den mit 8 Blöcken, also 2p4s mit 48V und damit muss die Kiste eigentlich schon mal fahren. Damit bin ich innerhalb aller Specs. Wenn das klappt und sich bewährt, fahre ich erstmal mit 48V im zugelassenen Auto und checke dann die BMS auf ihre 60V Verträglichkeit.

 

[matzetronics]

Bis 60V gilt als Kleinspannung, wenn man aber 5 Blöcke in Reihe schaltet, hat man eine Ladespannung von bis zu 73V, es müssen also ganz andere Regeln eingehalten werden.

Ah, du meinst, das hat mehr juristische als technische Gründe? Könnte natürlich sein... Leider kann man im Video den Typ der MOSFets nicht erkennen und der Filmer hat leider null Ahnung. Ich werde mal schauen, ob ich mehr über JBD BMS finde.

 

[matzetronics]

Also JBD schreibt über die im o.a. 100Ah Block verbaute BMS Platine Typ HP28SA, das sie 120A und 28S Konfiguration verträgt und damit bei knapp 90V mit LiFePo4 kommt. Sieht also gar nicht so schlecht aus.

 

[Norbert]

Bei meinem ersten 4 er dachte ich auch sparen.... Wenn Du jetzt von Blei auf LI umstellst kommst Du mit 20 Zellen a 100 aH schon weit. ordentliches BMS dazu mit Bluetooth und Du hast mit wenig Aufwand etwas funktionierenses. Du warst doch eben beim freundlichen Prüfer, frag ihn einfach vorher. Mein Prüfer wollte die Datenblätter von den Zellen, das das ganze ordentlich befestigt, die orangen Kabel, der Behrührungsschutz und gut war. Eine schöne Kiste vorne rein fertig. Spannungsänderungen sind Leistungsänderungen, da wirds Aufwändig. Immer vorher Prüfer fragen, ist nur ne neue Akkutechnik und ihm sagen das er versuchen soll eine LiFePo zu brennen zu bringen, das wissen selbst die meisten Prüfer nicht das das gar nicht so einfach ist und die Elektroautos die " brennen " aller oft ganz andere Ursachen haben / hatten andere Akkuchemi und allermeistens das Kältemittel der Klima. I allen Datenblätter von LiFePo steht das die Dinger sehr sicher sind, ihm zeigen

 

[matzetronics]

Der Aufwand ist eben mit den fertigen 12V Blöcken noch geringer - und der Preis ist nahezu unschlagbar. Das BMS kann ich mir dann sparen und der CarController bekommt wie eh und je die Anzapungen zwischen den Blöcken.
Mir machen eher so Sachen wie die Federung Sorgen, denn statt 240kg Blei wären es nur noch 100kg LFP. Entweder packe ich da fette Gewichte rein, oder ich muss die Aufhängung umbauen.

 

[Kamikaze]

statt 240kg Blei wären es nur noch 100kg LFP. Entweder packe ich da fette Gewichte rein, oder ich muss die Aufhängung umbauen.

Blöd gefragt: Wenn Gewichte Platz haben - warum dann nicht gleich zusätzliche Batterien? (2p?)

 

[matzetronics]

Blöd gefragt: Wenn Gewichte Platz haben - warum dann nicht gleich zusätzliche Batterien? (2p?)

Ist ja gar nicht blöd, aber die Batterieplätze m Kewet sind für Blöcke mit 35cm x 17cm. gedacht - 2Gruppen à 3 Blöcke unter den Sitzen und 4 Stücke vorne unter der Haube. Hier sind Fotos:

El-Jet 4 ist nun wieder am Start - Elektroauto Forum

Hallo und einen schönen Tag aus Berlin. Der kleine Kewet stand 8 Jahre bei meinem leider verstorbenen Freund Klaus und war schon etwas geplündert. Aber ich konnte den Erben den Wagen abschwatzen und hatte ihn für 250 Euro erstanden. Es ist die Seriennummer 584 aus Dänemark und wurde damals für...

elektroauto-forum.de

Und wie ich es drehe und wende (habe mir extra ein Photoshop Schema gemacht, wo ich das ausprobieren kann), es passen immer nur 4 LFP Blöcke an den Platz eines solchen 3er Platzes. Damit käme ich auf 12 Blöcke, aber ich brauche ja 60V, also nur 10 Blöcke bei 2p5s. 20 Blöcke sind schon gar nicht unterzubringen.

Ich könnte die hintere Einzelbatterieauflage unter der Haube sicher irgendwie vergrössern, das ist aber Bestandteil des Stahlrohrrahmens, an den ich wirklich sehr ungern mit der Flex rangehe.

Optimal wären Blöcke mit 35cm x17cm, aber sowas gibts leider nicht, obwohl da sicher 150Ah reinpassen würden.

 

[Kamikaze]

Optimal wären Blöcke mit 35cm x17cm, aber sowas gibts leider nicht, obwohl da sicher 150Ah reinpassen würden.

Doch - sowas gibt es.

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Ist nur ein (ziemlich teures) Beispiel, aber sowas sollte es auch von anderen Herstellern geben, wenn man etwas sucht.
Leider steht bei diesem Beispiel nicht dabei, wieviele davon in Serie geschaltet werden können/dürfen/sollten.

Dieser Block ist deutlich günstiger aber hat etwas andere Abmessungen:

https://www.amazon.de/HYPERY-Bluetooth-%C3%9Cberwachung-Wohnmobil-Golfwagen/dp/B09PBC85Y8/ref=sr_1_2_sspa?__mk_de_DE=%C3%85M%C3%85%C5%BD%C3%95%C3%91&crid=2GXX4QRHE3IPC&dib=eyJ2IjoiMSJ9.hfcyl9WE_zI6lqrv90lENbbG873Jwg5TekxElCtnwwJJKzCXYnMRPXeXiYsjEvgvTRhQgB1tkjDzsUyNJ_OYubzL88FDl1HaMwhZVTG6ww5KC6hGK78znmhRCkQtaGCu1fXgCiAkcpxE8VF-TK0gwOsZBNd_ay_dmTfxCcCKyMeMUVlrEzgDBCt-QzmXmUh68DTR6nzmgFlBesYnT3YPSPVLV9rpDIMNVnVzxV0rYWFD5-how23A63ksDOJAS3QWkgYOxMbBhGSBGeRP6t2PbW55sZH-t5WsEm5g7AZVABU.PeYiCky01yt9Gslpdv8vzWooD7HEKwvSusqLuFOALLI&dib_tag=se&keywords=LiFePo4%2B150Ah%2B12V&qid=1720598789&sprefix=lifepo4%2B150ah%2B12v%2Caps%2C128&sr=8-2-spons&sp_csd=d2lkZ2V0TmFtZT1zcF9hdGY&th=1

Etwas kleiner, aber evtl passend:

https://www.amazon.de/Timeusb-12V-Max-1792Wh-10-j%C3%A4hrige-Lebensdauer/dp/B0CGZTFRGC/ref=sr_1_8?__mk_de_DE=%C3%85M%C3%85%C5%BD%C3%95%C3%91&crid=2GXX4QRHE3IPC&dib=eyJ2IjoiMSJ9.hfcyl9WE_zI6lqrv90lENbbG873Jwg5TekxElCtnwwJJKzCXYnMRPXeXiYsjEvgvTRhQgB1tkjDzsUyNJ_OYubzL88FDl1HaMwhZVTG6ww5KC6hGK78znmhRCkQtaGCu1fXgCiAkcpxE8VF-TK0gwOsZBNd_ay_dmTfxCcCKyMeMUVlrEzgDBCt-QzmXmUh68DTR6nzmgFlBesYnT3YPSPVLV9rpDIMNVnVzxV0rYWFD5-how23A63ksDOJAS3QWkgYOxMbBhGSBGeRP6t2PbW55sZH-t5WsEm5g7AZVABU.PeYiCky01yt9Gslpdv8vzWooD7HEKwvSusqLuFOALLI&dib_tag=se&keywords=LiFePo4%2B150Ah%2B12V&qid=1720598789&sprefix=lifepo4%2B150ah%2B12v%2Caps%2C128&sr=8-8&th=1

 

[matzetronics]

Vielen Dank für deine Suche!
Ist klar, das der erste Link viel zu teuer ist, wenn man überlegt, das ich ja 10 Stück brauche. Der zweite ist schon ein wenig günstiger, aber immer noch verdammt viel Geld - ausserdem ist der sehr hoch und wird nicht unter die Sitze passen. Sorry, darüber hatte ich nichts geschrieben, aber 21-22cm Höhe sind so etwa das Limit.
Am interessantesten ist sicher der letzte Block. Der scheint zu passen, und ist gar nicht mal so teuer, wenn man die 140Ah bedenkt. Allerdings schreiben sie, das der Block nicht für Golfcarts oder als Starterbatterie benutzt werden darf.

Ich habs im Moment auch nicht eilig. Ich wollte mich mal in Ruhe umhören hier, ob jemand die Dinger aktiv verwendet und wie die Erfahrungen so sind. Wir setzen die 280Ah Blöcke mittlerweile in E-Booten ein in 4s Konfiguration und da machen sie sich gut. Allerdings ists im Boot mit den Anfahrströmen unproblematisch.

Es wird sicher nicht mehr teuerer auf dem LFP Markt und evtl. sind auch deine Fundsachen im Preisverfall inbegriffen.
Nochmal herzlichen Dank!

 

[Sven Salbach]

Die Frage ist, warum sollte man 12 V verwenden.
Damals, zu Blei Zeiten, wären wir froh! gewesen, 2V Einzelzellen zu bekommen anstelle von 12V Blöcken.
Diese waren aber ungleich teure und hatten die falschen Abmessungen.
Daher frage ich mich, warum ihr jetzt fertige 12V Blöcke wollt, mit erhöhtem Ausfallrisiko PRO Block
Bei 4x12V habt ihr dann nicht, ein oder VIER! BMS Systeme, VIER Trennschalter(Mosfet), VIERx Balancing, das nichts vom Ladezustand des Benachbarten Blocks weiss usw
UND
gerade, bei deiner Problematik mit den Abmessungen der Blöcke, sind Einzelzellen doch geradezu Pflich, da du dann 60, 100, 130, 180,200, 230 etc. Ah Zellen verbauen kannst, eben so, wie die gut in die Batterie box passen
All diese Überlegungen hatten wir mit unseren ELs damals ja auch, weshalb ich für maximale Lebensdauer auf 160Ah WIDE gegangen war, während alle anderen auf 100Ah Tall gesetzt haben(je nachdem auch ob Thrige oder Perm)

 

[matzetronics]

Die Frage ist, warum sollte man 12 V verwenden.

1. Weils billig ist. Wenn du für 210 Euro 4 Stück 100Ah Zellen mit BMS und Busbars bekommst, ohne groß drüber nachzudenken, passt das für mich ganz gut. M8 Anschlüsse sind hier sowieso schon verhanden.

2. Der Kewet hat einen Rechner, der auf 12V Blöcke abgestimmt ist und mit Anzapfungen zwischen den Zellen arbeitet.
3. Wenig Rückfragen beim TÜV, wenn das fertige 12V Blöcke sind, die praktisch wie die Originalbestückung aussehen.

Ausfallrisiko lässt sich nie abschätzen. Aber die Blöcke sind für Serien- und Parallelschaltung freigegeben und lassen sich mit meinem vorhandenen 60V Ladegerät laden, ohne sich um Balancing usw. zu kümmern.

Wie gesagt, ich probiere das mal an Kewet Nr.2 aus, wenn er hier ist und dann werde ich in Ruhe drüber nachdenken. Ich muss auch nochmal verfolgen, wie das nun mit den Anfahrströmen ist - ob das nun die 200A überschreiten kann oder nicht.

Übrigens kann man die Blöcke üffnen und reparieren, wie im YT Video da oben gezeigt. Denkbar wäre auch eine Neubestückung, wenn die originalen Zellen runter sind.

 

[Sven Salbach]

Ja, klar, freigegeben schon, nur sind die dann nicht für z.B. 3000 sondern für 1000-1500 Zyklen ausgelegt,
Das darf man dabei nicht vergessen.
Das in den Blöcken, Standardzellen sind, ist aber ein Argument das es zumindest erträglich macht, dennoch kann das BMS eben immer nur 4 Zellen sehen und weiß überhaupt nichts von den anderen Blöcken.
Ist also eine Zelle in auch nur einem 12V Block, wird die Ladung aller Akkus beendet.
Das gleiche gilt bei auseinanderlaufenden Zellen.
Wenn eine Zelle eine höhere Selbstentladung hat oder einen höheren Ri, so wird diese immer leerer und leerer, bei jedem Zyklus, bis die Reichweite plötzlich viel zu gering ist und man dann den einzelnen Block ausfindig machen und behandeln muss.

WENN, dann würde ich bei so einer Konfiguration auf Einzellader für JEDEN einzelnen 12V Block setzen, hat aber eben den Nachteil, das man nie genau weiß, wie viel Ah eingeladen wurden, wenn wir vom Idealfall ausgehen, misst man die entnommenen und eingeladenen Ah eines Blocks und muss sich dann halt auf diesen Wert verlassen(Was aber in de Paraxis tatsächlich ausreichend sein sollte)
NAchteil, bei einem 72V System hat man dann 6! LAdegeräte, wobei das natürlich auch ein 6x höheres Ausfallrisiko bedeutet, anderseits hat man dann 5! Ersatzlader dabei und kann den notfalls umklemmen um zumindest nach Hause zu kommen, WENN diese gut zugänglich sind