LifePo4 Low budgetplan

[aadbloem]

LifePo4 Low budget
Mijn goedkope onderhoudsvrije loodzuur accupakket van tweemaal 185Ah is na 6 jaar aan vernieuwing toe, er verschijnen meldingen spanning te laag met name vanuit de Webasto Airtop waarvan de onsteking nogal veel stroom vraagt maar ook de Dometic koelkast klaagt soms over spanning te laag. Dit beide is het signaal om de service-set te gaan vervangen. Plan voor de vervanging met Lifepo4 is het 'drop-in' principe, de twee loodzuur accu's met een totale capaciteit van 370Ah eruit en vier LifePo4 cellen van 305Ah erin. De huidige laadapparatuur (zoveel mogelijk) afstemmen op LifePo4.

De laadapparatuur:
Victron Multiplus-12-3000-120
Victron Blue Solar Charger MPPT-100/30
Bosch Compact (2e)dynamo 12v/150A met externe regelaar Mastervolt Pro B

De Victron laders zijn voorzien van de recente firmware update en hebben een keuze voor een LifePo4 profiel, een profiel dat ik ook nog wat wil aanpassen: de laadspanningen bijstellen. De externe Mastervolt Pro B regelaar kan niet voorzien worden van nieuwe firmware maar de laadspanningen absorption en float zijn wel instelbaar.

De accuset wordt opgebouwd met vier LifeoPo4 cellen Envision ESS 72173207 305Ah/3.2V met een Battery Management System JK Smart Active Balance BMS B2A8S20P - (4S - 8S) – 200A. De kosten van deze combinatie zijn vrijwel gelijk aan de kosten van de loodzuurset, rond de €500. De capaciteit van 305Ah is lager dan de huidige loodzuurset van 370Ah maar de effectieve capaciteit van de LifePo4 ligt een stuk hoger dan de loodzuur accu's: 80% LifePo4 tegen loodzuur 50%. Het is de bedoeling dat deze LifePo4 langer mee gaat dan de loodzuur.

Een nadeel van dit Low Budget plan is de afwezigheid van onderlinge communicatie tussen de componenten. In nieuwe laadinrichtingen en -opslag wordt tegenwoordig een communicatiebus toegepast: de Masterbus van Mastervolt, de VE.bus van Victron en ook de CAN-Bus van de JK Smart BMS. Na installatie wil ik me verdiepen in deze netwerkstructuur om uiteindelijk toch een communicatie-bus te ontwikkelen en gegevens uit te wisselen tussen de apparaten. Misschien moet ik dan nog wel de Mastervolt Pro B vervangen voor een Mastervolt Pro III. Het JK BMS kan de state-of-charge (SOC) doorgeven aan de laadinrichtingen waarbij dan de laadinrichtingen kunnen stoppen met laden.

Bij aanvang is mijn plan om alle laadinrichtingen te configureren op spanningen: Absorption 14,0 volt en Float 13,35 volt en waar mogelijk het amperage beperken tot 60A of 30A en Absorption-time zo kort mogelijk. De JK-BMS bewaakt de over- en onderspanning en zorgt voor balans van de cellen onderling. Door het instellen van de spanningen 14,0 volt en 13,35 volt verwacht ik de cellen nooit in volts te overladen en dus nooit een BMS shut-off mee te maken. De voorlopige spanningskeuze van 14,0 en 13,35 zijn veilig te noemen voor het laden van LifePo4 cellen tot 90% of meer. Misschien moet ik zorgvuldig meten en deze waarden nog bijstellen. De praktijk zal het uitwijzen.

De test-planning is om de set eerst te laden met de Multiplus en het proces te volgen middels de JK BMS bluetooth app die uitgebreide informatie verschaft en de reeds aanwezige Victron BMV602. Daarna te ontladen tot +/- 75% en aansluitend de Blue Solar zijn werk laten doen en dat ook monitoren met de JK BMS informatie. Uiteindelijk zal ook de Bosch dynamo met de Mastervolt regelaar aan de beurt komen, dit proces moet dan ook gemonitored worden op spanning en stroom waarbij ook de dynamo bewaakt moet worden op stroomafgifte en warmte. De absortie-tijd is instelbaar en moet zo kort mogelijk.

Voor dit plan heb ik geprobeerd om me zoveel mogelijk te informeren via internet, youtube en brainstorm met twee medeschippers uit onze jachthaven. Ik plaats hier het plan om forumleden mogelijk op ideeen te brengen maar zeer zeker ook om op dit plan te schieten of tips te krijgen, dingen die ik niet goed inschat of geheel over het hoofd zie. Kom maar op.....

[Yep]

Top Aad, eindelijk weer eens een echt elektro project.
Voorwaar een ambitieus project waar veel bij om de hoek komt kijken.
Even een andere route dan de mijne.
Ik ga je volgen en heel veel succes!!!

[bassie77]

Top om te lezen Aad. Ik ben met een soort gelijk project bezig. 8x EVE 304Ah (24V) met de JK BMS.

Ik hoop de basis in de komende 2 maanden gereed te hebben dus deel graag de ervaringen met je.

Succes,

groet Bas

[aquanaut]

Aad,

Als het BMS is voorzien van atc en atd contacten dan kun je daar de Victron apparatuur op programmeren en/of inregelen.
De MultiPlus met een assistant ( 2 signal BMS support) de Bluesolar met de VE.Direct Non inverting remote on/off cable.
De dynamo zal een grotere uitdaging worden, zit hier alleen de lithium accu op, of ook de startaccu?

Aquanaut

[aadbloem]

Yep en Bas, ik ga resultaten hier melden.
Aquanaut,
De dynamo is de tweede dynamo op de motor en niet aangesloten op de start en boegschroefaccu.
Het BMS heeft geen atc en atd contacten. Ik probeer daarom op de beide Victron laders, Multiplus en Solar met een LifePo4 profiel de spanning veilig/zuinig in te stellen op Abs 14,0v en Float 13,35 en het stroomsterkte op 30A. Volgens mij kan ik dat bij beide opgeven.

De Dynamo met externe Alpha Pro regelaar is niet voorzien van makkelijke instellingen maar ook daar kan en probeer ik de spanningen af te regelen 14,0 en 13,35 en de Abs timer zo laag mogelijk. Omdat de Ri van de LifePo4 lager is dan van loodzuur probeer ik heel voorzichtig te zijn en de dynamo stroomsterkte meteen te monitoren met de hand aan de start/stop-sleutel. Meteen wanneer dit (bij de reeds volle accu) onaanvaardbaar de hoogte inschiet zet ik de motor uit. Als alternatief zou ik dan de Mastervolt Alpha Pro III regelaar aan kunnen schaffen, deze heeft wel een LifePo4 instelling.

Later, wanneer de eerste resultaten aanvaardbaar zijn wil ik me verdiepen in Masterbus, VE.Direct en CAN bus om een Raspberry als hart van de communicatie te ontwikkelen. Het enige wat ik eigenlijk niet wil is dat de dynamo defect raakt want dat is nogal een kostbare component in het geheel. Vanuit de CAN Bus van JK BMS kan ik wel een vertaling maken naar atc en atd.

Ik heb ook al een Raspberry met Victron Venus op een testbankje en daar is op Github ook een toevoeging voor JK BMS te vinden.
Aad

[pascall]

Interessant Aard, zekers de prijs van de accu's.
Het is natuurlijk de randapparatuur, als die niet voorbereid is op het laden van dit soort accu's, de kosten flink laten oplopen.
In mijn geval is deze al voor het grootste deel aanwezig dus ik ga het met interesse volgen!

Wat verwacht je van de levens duur van deze set?


Mvg,

Pascal.

[aquanaut]

Aad,

Dat je dynamo alleen aan de lithium batterij hangt is jammer.
Als de dynamo ook gebruikt zou worden om een andere, loodzuur, accu te laden heb ik nog wel wat truckjes om ervoor te zorgen dat de dynamo heel blijft en dat je veilig via een atc commando de dynamo los kan gooien van de batterij zonder de velddioden eruit te blazen.

De loodzuur parallel via een diodebrug werkt namelijk dan als "dumpload" bij het afschakelen van de dynamo tevens zorgt deze voor een beïnvloeding van de spanningsregelaar zodat de dynamo nooit volaan blijft doorladen en zodoende verbrand.
Deze techniek passen we al enige jaren te op vele riool inspectie voertuigen.
Je hoeft dan niet eens een speciale dynamo regeling te hebben, het gaat gewoon met een standaard Bosch dynamo.

Als de dynamo alleen aan de lithium batterij hangt zal je echte een regeling (liefst met temperatuurbewaking) moeten toepassen om verbranden te voorkomen.
Wat je eventueel kan toepassen is een stroombegrenzing (een functie in een Victron BMS) om de dynamo niet over de zeik te helpen, maar ook dan is het wenselijk om een loodzuur accu permanent aan de dynamo te hebben hangen.

vwb het laden vanaf Multi en MPPT, ik begrijp dat je beide voorziet van de juiste instellingen voor LiFePo4 maar daar houdt het niet mee op.
Als je via de RPI het voor elkaar krijgt om het BMS via DVCC te laten sturen is dit de mooiste oplossing.
Anders zou je echt met atc en atd moeten werken, anders is de FET in het JK BMS je laatste redding die je eigenlijk nooit wil aanspreken.
Zeker bij wat onbalans in de set kan het voorkomen dat een atc of atd weg moet vallen, gebruik je dit niet dat gaat ontlading of lading ononderbroken door en schakelt het BMS geheel af, en is het donker.
Bedenk daarbij ook dat de als de FET op dit BMS dat een aantal keren doet deze er geheid uitbrand als gevolg van de inrush van de Multi.
In combinatie met een Multi (maar gek gezegd ook een MPPT) heb je feitelijk een pre-charge circuit nodig, ik denk niet dat het BMS dit heeft?!

Aquanaut

[aadbloem]

Aquanaut dank voor je heldere uiteenzetting:

dat de dynamo heel blijft en dat je veilig via een atc commando de dynamo los kan gooien van de batterij zonder de velddioden eruit te blazen.
Aquanaut

Dit is inderdaad wel mijn grootste twijfel en angst, alhoewel de dynamo een prima Mastervolt externe regelaar heeft met temperatuurbewaking (aan de dynamo) en instelbare absorptie+timer en float. Het volledig afschakelen door de BMS waarbij de velddioden zouden kunnen sneuvelen dacht ik te voorkomen door de absorptie van de dynamo-regelaar op 14,0v te zetten.
Datzelfde dus ook voor de Multiplus en de Solar Charger.

vwb het laden vanaf Multi en MPPT, ik begrijp dat je beide voorziet van de juiste instellingen voor LiFePo4 maar daar houdt het niet mee op.
Als je via de RPI het voor elkaar krijgt om het BMS via DVCC te laten sturen is dit de mooiste oplossing.
Aquanaut

Dit is natuurlijk een kip-ei kwestie, ik wilde dat gaan ontwikkelen vanuit de praktijk. Signalen uit de BMS, te beginnen met SOC checken en reageren.

Bedenk daarbij ook dat als de FET op dit BMS dat een aantal keren doet deze er geheid uitbrand als gevolg van de inrush van de Multi.
Aquanaut

Geheel mee eens en ik dacht het ingrijpen van de mosfets (20stuks) zeker voor 99% te voorkomen door het instellen van de vrij lage absorption en float spanningen van de laadinrichtingen.
BMS heeft geen pre-charge circuit. Overigens, wat is inrush van de Multi?

Dan nog even wat uitleg over de achtergrond: De huidige situatie Bosch Dynamo 150A en een Loodzuur van ongeveer 400Ah accu stelt ons al 10 jaar in staat om varend de was/droogautomaat te gebruiken. We verblijven de hele zomer aan boord en de was/droog machine draait onderweg varend of anders op walstroom. Het is duidelijk merkbaar wanneer de was/droog machine verwarmt, de dynamo ondersteunt meteen maximaal wat er gevraagd wordt en dat is merkbaar aan de inspanning van de motor. Een situatie die al jaren prima functioneert. Daarom is er dus een 2e dynamo en wil ik bijvoorbeeld geen DCDC oplossing met een loodzuur dump-accu erbij. Dit principe is me bekend.

Ik vrees dat ik nu een showstopper heb en eenvoudig de loodzuur set vervang elke +/- 6 jaar. Dat komt neer op ongeveer €100-€150- per jaar/seizoen. Het uitfikken van de dynamo is me niet waard om door te gaan met LifePo4. Het dynamo setje kost (nu) meer dan €1750.

[pascall]

Vergeet in je berekening niet de waarde van oud lood mee te nemen.
Laatst 3 flinke accu weggebracht en was verbaast wat ik er voor terug kreeg!

Mvg,

Pascal.

[SimondeDanser]

De loodzuur parallel via een diodebrug werkt namelijk dan als "dumpload" bij het afschakelen van de dynamo tevens zorgt deze voor een beïnvloeding van de spanningsregelaar zodat de dynamo nooit volaan blijft doorladen en zodoende verbrand.
Deze techniek passen we al enige jaren te op vele riool inspectie voertuigen.
Je hoeft dan niet eens een speciale dynamo regeling te hebben, het gaat gewoon met een standaard Bosch dynamo.

Ik lees dit draadje met belangstelling omdat ik met een soortgelijk project bezig ben.
@Aquanaut, zou je iets duidelijker aan kunnen geven wat je hier bedoelt? Begrijp ik het goed dat je de loodaccu en de lithium accu rechtstreeks via een diodebrug laadt en dat de dynamo dan beveiligd is tegen over verhitting/verbranding? Oftewel is laden via bijv. een dc-dc lader of met allerlei beveiligingen dan niet meer nodig?

Mvg Felix