LiFePO-Komponenten

Diese Seite listet und erläutert mögliche oder in Reisefahrzeugen für die Realisierung von LiFePO4-basierten Akkus verwendete elektrische und elektronische Komponenten. Die genannten Preise sind Richtpreise zur Zeit der Erfassung; sie werden nicht regelmässig nachgeführt.

Abkürzungen

BMS = Battery Management System

LFP = LiFePO4

LYP = LiFeYPO4

SSR = Solid State Relay (Halbleiterrelais)

LFP-Zellen

Winston LYP-Zellen

LiFeYPO4-Zellen, die auch bei Minustemperaturen geladen werden können. Winston gibt über 5000 Ladezyklen bei Entnahme von 80% der Ladung als Lebensdauer an — ca. das zehnfache von normalen Blei-Säure-Akkus. Als Einzelzellen mit 20 - 400 Ah oder als 4er-Blöcke lieferbar. Die verwendbare Energiedichte (Ah pro kg) ist ca. viermal so gross wie die für Blei-Säure-Akkus.

Die Zellen werden mittlerweile in vielen Wohnmobilen und kommerziellen Produkten verwendet wie Elektrofahrzeugen, Seilbahnen, U-Booten.

Für Fahrzeuge mit 12-V-Bordnetz werden 4 LYP-Zellen benötigt, für 24 V sind es 8 Zellen. Um Schäden an den Zellen (Unterspannung) und Schäden am Fahrzeug (Überspannung) zu verhindern, ist unbedingt ein BMS mit Balancer (siehe unten) erforderlich. Es gibt zwar Benutzer, die LYP-Akkus als Starterbatterien und ohne BMS einsetzen, aber das ist keine sichere Betriebsart.

Hersteller: Winston (CN)

Vertrieb: EV-Power  (PL), Faktor (D)

Preis für 12-V-Akku (4 Zellen): ca. € 720 pro 100 Ah inkl. MwSt (2.2015)

Einbaufertige LFP-Akkus

Im Folgenden sind nur Produkte aufgelistet, die aus LFP-Zellen + BMS bestehen.

Super B

Als Starterakku verwendete Hochleistungsakkus v.a. für Sportwagen; leicht, teuer.

Hersteller: Super B (NL)

Vertrieb: Faktor (D)

Preis für 12-V-Akku: ca. € 600 pro 10 Ah inkl. MwSt (2.2015)

Transwatt

Das Datenblatt lässt darauf schliessen, dass Winston-Zellen verwendet werden. Die Akkus kommen mit einer Ladestandsanzeige und haben eine ausgehende Steuerleitung zu einem externen Batterietrennschalter. 

Hersteller: Transwatt (D)

Vertrieb: Transwatt (D)

Preis  für 12-V-Akku: ca. € 1400 pro 100 Ah inkl. MwSt (2.2015)

Nothnagel Marine

Winston-Zellen mit vorkonfektioniertem Balancer (2 A); optional mit Trennrelais, das allerdings ein eher hohen Strombedarf hat.

Hersteller: ?

Vertrieb: Nothnagel Marine (D)

Preis für 12-V-Akku mit 100 Ah: ca. € 1200 inkl. MwSt (2.2015)

BMS

Batteriemanagementsysteme überwachen die Betriebsparameter eines LFP-Akkus und geben Steuersignale, wenn der Betrieb nicht mehr sicher ist für entweder den Akku oder die Umgebung oder beide.

ECS-Online LiPro1-x für LYP

Dieses verteilte BMS LiPro1-x (auf jeder Zelle des LFP- resp. LYP-Akkus sitzt eine Überwachungs- und Managementplatine) überwacht Über- und Unterspannung der Zellen und kann unterschiedliche Spannungen in den Zellen ausgleichen. Je nach Art und Grösse der Zellen werden unterschiedliche Versionen desselben Produkts angeboten (LiPro1-1 / LiPro1-3, für LFP / LYP, ohne / mit RS385 Schnittstelle).

Das Produkt unterstützt separate Steuerungschleifen für Über- resp. Unterspannung und entkoppelt diese galvanisch durch Optokoppler. So werden bei vier in Serie geschalteten LFP-Zellen auch die vier Überspannungsoptokoppler (OVP) in Serie geschlossen und die vier Unterspannungsoptokoppler (LVP). Sind alle Betriebsparameter einer Zelle eingehalten, schaltet der Optokoppler durch, d.h. die Steuerschleife von vier in Serie geschalteten Optokopplern ist dann, und nur dann, geschaltet, wenn alle einzelnen Optokoppler einschalten.

Dieses Produkt wird mittlerweile in vielen Wohnmobilen verwendet. Da die Optokoppler nur 50 mA treiben können, ist u.U. ein Konverter notwenig, um Relais etc. zu steuern, z.B. SSR-Converter, unten.

Das Produkt ist etwas heikel in Bezug auf Überspannung bei der Montage auf die Zellen, resp. beim Anschluss des Akkus z.B. an das Bordnetz eines Fahrzeugs. Es empfiehlt sich, einen Crimp-Stecker (siehe roten Kreis im nachstehenden Bild) in die Minusleitung der Platine einzubauen, der immer dann gezogen wird, wenn an der Zelle oder am Akku hantiert wird .

Hersteller: ecs-online (D)

Vertrieb: ecs-online (D), Faktor (D)

Preis: ca. € 50 pro Modul / Zelle inkl. MwSt (2.2015)

Relais, Trennschalter, Ladestromverteiler, Leistungstransistoren

Superlast für Über- resp. Unterspannungsschutz

Dieses Produkt wurde eigens konzipiert für den Betrieb von LFP-Akkus mit Strömen von mehreren hundert Ampère. Es wird eine Einheit für den Überspannungsschutz und eine Einheit für den Unterspannungsschutz benötigt, resp. es gibt eine Kombieinheit für beide.

Die Komponenten verwenden bistabile Hauptschalterrelais FBR 265 von Philippi (PDF), die auf Dauer 260 A schalten können und dabei 1.5 - 2.5 mA Strom aufnehmen, zum Schalten aber — zu schliessen aus dem vorgeschriebenen Kontrollleiterquerschnitt von 1 mm2 — mehrere [A] Strom benötigen. Damit die Superlast über den SSR-Converter (siehe unten) geschaltet werden können, ist jeweils ein SSR vorgeschaltet, das selbst nur wenige [mA] zum Schalten benötigt.

Hersteller: ?

Vertrieb: Faktor (D)

Preis: ca. € 375 pro Einheit inkl. MwSt (2.2015)

SSR-Converter

Die LiPro1-x BMSs (siehe oben) können nur 50 mA Last für die Steuerung von Über- resp. Unterspannungsschutz schalten, was oft nicht reicht, um mehrere SSRs zu treiben. Der SSR-Converter löst dieses Problem.

Hersteller: Lisunenergy / eldev

Vertrieb: Faktor (D)

Preis: ca. € 95 inkl. MwSt (2.2015)

Philippi BH 220 F (2-polig)

Dieser manuelle Hochstromschalter (bis 1000 A während 30 Sekunden) wird eingesetzt, um z.B. die Starterbatterie vom Fahrzeugchassis zu trennen. Mit dem zweiten Pol kann gleichzeitig der Verbraucherakku beschaltet werden.

Hersteller: Phlippi-Online (D)

Vertrieb: Hood (D)

Preis: ca. € 86 inkl. MwSt (2.2015)

LEAB 200/100 CDR

Das 200/100 CDR ist Halbleiter-Ladestromverteiler (Starterakku – Versorgungsakku) mit sehr niedrigem Spannungsverlust; Strombegrenzung auf 150 A; auch als 40-A-Version lieferbar. Im Modus «automatisch» entscheidet das Gerät symmetrisch, wann die beiden Akkus zusammengeschlossen werden, im Modus «manuell» entscheidet der Benutzer.

Hersteller: LEAB

Vertrieb: LEAB (CH), LEAB (EU)

Preis: ca. € 300 inkl. MwSt (2.2015)

International Rectifier Typ IRFB3004PbF

Dieser Hochleistungstransistor glänzt mit hohem Schaltvermögen (340 A) bei kleinstem Eigenwiderstand und somit kleiner Wärmeentwicklung. Die richtige Auslegung des Kühlblechs ist essentiell für einen dauerhaften Betrieb.

Wichtig bei der Auswahl des Typs ist

• • der Transistor muss in n-Kanal-Bauweise sein

  • der Schaltstrom (ID) muss ausreichend sein

  • die Drain-to-Source-Spannung (VDSS) muss > 14 V sein

  • die Gate-to-Source-Spannung (VGS) muss > 14 V sein

  • der innere Widerstand (RDS(on)) soll so klein wie möglich sein

Siehe das angehängte annotierte Datenblatt Ladestromverteiler.

Hersteller: International Rectifier (USA)

Vertrieb: Mouser (D)

Preis: ca. € 4 inkl. MwSt (2.2015)

Batteriemonitore

Batteriemonitor messen Spannungen und Ströme eines Akkus.

Victron BMV-600S, BMV-700

Das BMV-600S ist ein Batterieüberwachungsgerät mit 500-A-Shunt und abgesetztem LCD. Es zeigt Ladespannung, Ladezustand (%, Ah), aktuellen Verbrauch (mA), ist präzise funktionsstark und preiswert. Eine Muss für jede LFP-Anlage, denn nur mit einem solchen Gerät lässt sich genau ermitteln, was der Ladezustand des Akkus ist (bei LFP-Akkus ist wegen der flachen Entladekurve mit einem einfachen Volt-Messgerät keine genau Aussage über den Ladezustand möglich).

Hersteller: Victron Energy (D)

Vertrieb: Alma Solarshop (D), LEAB (CH)

Preis: ca. € 140 (BMV-600S) inkl. MwSt (2.2015)

Junsi CellLog 8S

Das CellLog misst die Zellspannungen und die Gesamtspannungen von bis zu 8 Zellen in Millivolt-Genauigkeit. Es kann auf benutzerdefinierte Alarmschwellen Signale ausgegeben und Spannungswerte loggen. Eine sehr nützliches und günstiges Gerät, das auf keinen Fall fehlen sollte, wenn der Benutzer über die Zellen informiert sein will.

Hersteller: Junsi (CN)

Vertrieb: Freakware (D)

Preis: ca. € 40 inkl. MwSt (2.2015)

230-V-Ladegeräte

LFP- und LYP-Akkus stellen keine Anforderungen an spezifische Ladekurven wie dies Blei-Säure-Akkus tun. Die Ladeschlussspannung für einen 4-Zellen-Akku soll zwischen 14.4 – 14.6 V liegen. Es ist zu beachten, dass die LiPro1-1-BMS bei 3.65 V zu balancieren beginnen, d.h. den Ladestrom über Widerstände in Wärme umwandeln und um die Zelle herumleiten. Um eine etwas weniger geladenen Zellen "auffüllen" zu können, müssen die anderen Zellen zuerst in den Balancer-Bereich gebracht werden. Das Ladegerät muss damit umgehen können, dass der Ladestrom damit nie auf ganz kleine Werte sinkt, weil die Balancer ab 3.65 V Wärme produzieren.

CL4Y Lüfterlos (10 A)

Ein günstiges, robustes Gerät, das ohne Mikroprozessor arbeitet. Die Ladeschlussspannung lässt sich im Bereich von ca. 14.2 – 14.8 V justieren, wenn man den Deckel abschraubt (die seitlichen, oberen vier Schrauben lösen). Beim Betrieb mit LiPro1-1 soll die Ladeschlussspannung so eingestellt sein, dass mindestens 3 Zellen balancieren und der Ladeschlussstrom von 0.5 A unterschritten wird, ca. 14.4 V.

Ladeschlussspannung einstellen (roter Kreis): höher: Uhrzeigersinn, tiefer: Gegenuhrzeigersinn

Das Gerät schaltet sich aus, sobald die Ladeschlussspannung erreicht ist und weniger als 0.5 A fliessen. Das Modell "Lüfterlos Restart" schaltet sich bei 12.0 V wieder ein. Der Strombedarf zur Überwachung ist mit über 10 mA aber hoch, sodass man das Ladegerät bei Nichtgebrauch besser vom LFP-Akku trennen sollte, da das Ladegerät meist nicht in den Unterspannungsschutz eingebunden operiert. Deshalb wohl besser das Modell ohne Restart-Funktion bestellen.

Siehe die angehängte Spezifikation, welche das Wiedereinschalten aber nicht behandelt. 

Hersteller: ?

Vertrieb: Faktor (D)

Preis: ca. € 120 inkl. MwSt (Modell ohne Restart-Funktion, 2.2015)