TINKA war mit insgesamt 4 Stück 12V-Blöcken (jeweils zwischen 120Ah und 160Ah) und einem aufwändigen Elektro-System mit 2 Trennrelais, 4 Batterieschutz-Relais und 2 Solarladern ausgestattet. Leider waren die Blöcke nicht mehr die neusten und die LKW-Blöcke wiegen ausserdem zusammen mehr als 180kg.

Speichern: LiFeYPO4 (LFP / Lithium) mit OVP/UVP

Von meinem CityEl-Elektromobil waren noch 12 Lithium-Zellen à 60Ah vorhanden. Das wären bei 12.8V Nennspannung 180Ah, die wirklich nutzbar sind. Das entspricht dann etwa 360Ah in Blei. Ergibt für die Zellen ein Gewicht von 25kg (also ca. 65kg leichter als die beiden bisherigen Blei-Blöcke).

Jetzt ist ein System mit jeweils 3 Zellen parallel und davon 4 pack in Reihe (3P4S) aufgebaut. 4 Stück BMS Zellen Modul CM60 (je 17€) mit 800mA Balancer-Strom sind dazu eingebaut. Jedes dieser Module hat eine Sicherheitsschleife, die bei Spannungen zwischen 2.5V und 4.0V geschlossen ist. Diese Sicherheits-Stromschleife darf dauerhaft maximal mit 50mA belastet werden – dazu ist eine Feinsicherung verbaut. Um für die gesamte Batterie den Not-Aus zuzuschalten, wird ein Phillipi TSA265 (250€) verwendet. Dieses schaltet bei <11.2V (4*2.8V) oder >15.6V (4*3.9V) selbst aus (damit ist prinzipiell auch ein Betrieb bei ausgebauter Sicherheitsschleife möglich.) Zusätzlich schalten die Zellmodule den Fernbedienungs-Eingang des Phillipi. Das Relais ist bistabil – d.h. es benötigt keinen Ruhestrom. Damit verbraucht das Gesamtmodul TSA265 im Standby nur 1.5 mA.

Die Batterie schaltet ab wenn:

  • die Gesamtspannung kleiner als 11.2V ist für mehr als 300sek oder
  • eine beliebige Zelle mehr als 4.0V hat oder
  • die Gesamtspannung grösser als 15.6V für mehr als 60sek ist oder
  • eine beliebige Zelle weniger als 2.5V hat

Das System könnte man vereinfachen. So hat man aber die Möglichkeit bei einem Defekt zu improvisieren. Bspw. kann bei einem Zellendefekt ein Akku mit 120Ah gebaut werden oder bei einem Problem mit dem TSA265 könnte man den Verbraucher-Stromkreis des Solarregler verwenden.

Im Fahrerhaus wird die Kühlbox einfach mit einem reinem Unterspannungs-Schutz betrieben.

Überwachen: Batterie-Computer

Der Batteriecomputer ist praktisch die Tank-Anzeige für die Batterie. Im Aufbau ist ein Votronic-200A-Batteriecomputer verbaut. Dieser ist mehr als ausreichend von der Grösse her, zudem war er gebraucht sehr günstig zu kaufen. Neu würde die Präfernz wahrscheinlich auf einen Victon BMV oder einen Büttner MT iq fallen. Der Büttner hat keinen klassischen Shunt mehr, sondern nutzt einen Hallsensor – und muss daher nicht mehr vor der Masse-Schiene verbaut werden, sondern kann irgendwo im Stromkreis verbaut werden.

„Füllen“: B2B und Solarregler

Eine Landstrom-Einspeisung mit Sicherungskasten und Doppel-Ladegerät war verbaut. Das hat reichlich Platz verbraucht und es passt auch nicht zum autarken Mobil. Daher wurde das entfernt. Wir verlassen uns jetzt komplett auf Sonne und Lichtmaschine.

Da unklar war, wie die vorhandenen PWM-Regler mit den Lithium-Zellen zusammenarbeiten, ist jetzt ein PWM-Regler für das eine Modul und ein MPPT-Regler für das andere Modul verbaut. Mit marginalen Einbussen könnte der MPPT-Regler auch beide Module bedienen.

Anmerkung 27.08.2019:
Der PWM-Regler ist für Bleibatterien ausgelegt und regelt daher zu früh ab. Das grössere Problem ist aber, dass beide Regler zu weit von der Batterie entfernt sitzen und daher bei grossen Strömen eine zu hohe Spannung messen. Damit regeln sie zurück und nutzen beide nicht den vollen Solarertrag.

Während der Fahrt lädt ein Votronic VCC1212-30 die Aufbau-Batterie. Nach einer Stunde Fahrt ist damit der Verbrauch der Nacht wieder aufgefüllt.

Entleeren: 1200W-Wechselrichter

Hier ist grosszügig dimensioniert – ein Victron VE.direct 12/1200 liefert 2200W Peak- und 800W Dauer-Last bei 40°C. Einstellung und Verbrauchsanzeige erfolgen über ein Bluetooth-Dongle. Das Gerät ist nicht das günstigste und vielleicht etwas voluminös und schwer – es wird aber nicht so schnell aus der Ruhe gebracht.

Anmerkung 27.08.2019:
Der Wechselrichter lief bisher völlig problemlos mit sämtlichen Ladegräten und dem Föhn.

Kosten

KomponentePreis
12 Zellen LiFeYPO4, 60Ah960€
Zellmodule (UVP- und OVP-Erkennung und Balancer)75€
TSA265 (Batterie-Hauptrelais mit Unterspannungsschutz)160€
Votronic 1266 LCD-Batterie-Computer 200 S Smart-Shunt und Masseband173€
Ladewandler Votronic VCC1212-30161€
Victron Smart-Solar MPPT 100/20160€
Victron Energy VE.Direct Bluetooth Smart-Dongle50€
Victron Phoenix Inverter 12/1200 230V VE.Direct415€
Material für Plus- und Masse-Schiene, Kabelschuhe, …
Summe ca.2200€

Fahrerhaus

Im Fahrerhaus stecken nochmal 90kg Blei. Diese sind zuständig für den Anlasser, das Licht und die Kühlbox. Hier wurde einfach alles so belassen, wie es war, da die Bleiblöcke auch recht neu waren und dieses Gewicht quasi nur die Vorderachse belastet.

Und – funktioniert es?

Der Einbau erfolgte etwas überstürzt, so dass die Lithium-Blöcke nicht balanciert waren. Das wurde dann in der ersten Reise-Woche per Solar-Lader und den verbauten Top-Balancern nachgeholt. Weiter hatte der Akku-Block in der ersten Woche ein merkwürdiges Verhalten in der Kontroll-Schleife bei vollem Akku; Ursache war ebenfalls der etwas eilige Einbau – es waren nicht alle Schrauben auf Drehmoment angezogen.

Davon abgesehen hatten wir bisher nie Stromprobleme.

Der B2B ist mit ca. 160€ recht günstig. Lediglich die Ladespannung ist mit 14.4V vielleicht etwas hoch.

Der Wechselrichter wäre nicht unbedingt notwendig, bietet aber den Luxus, dass man nicht für jedes Gerät nach einem 12V-Ladegerät suchen muss. Und im Gegensatz zum Mini-Wechselrichter nervt hier nicht der kreischende Mini-Lüfter.

Würden wir es wieder so bauen?

Ja, aber mit Einschränkungen. Wir würden versuchen, Akku und Wechselrichter im Führerhaus zu verbauen und so den Platzverbrauch und das Gewicht hinter der Hinterachse zu vermeiden. Die Akkus dürfen bis -35°C geladen werden. Somit müsste einzig der Platz in der Box optimal genutzt werden und zusätzlich die Leitung für das Fern-Einschalten des Wechselrichters und das Kabel vom Batteriecomputer zusätzlich gezogen werden. Bei einen Neubau ohne vorhandene Zellen würden wir sicherlich nicht 3x60Ah sondern 1x200Ah kaufen.

Nachtrag nach 5 Monaten

Wie sieht es mit der Elektrik nach 5 Monaten aus?

Zunächst war die Lichtmaschine defekt – d.h. sie lieferte gerade noch genug Spannung für das Fahrerhaus (die Batterien dort mögen das aber auch nicht), aber nicht genug damit der B2B arbeitet. Hohe Temperaturen und die zusätzliche Belastungen hat die alte Lichtmaschine nicht mehr ausgehalten.Die Ladespannung der neuen Lichtmaschine reicht im Fahrbetrieb leider nicht aus, um den B2B anzusteuern. Nur bei hohen Geschwindigkeiten oder im Bremsbetrieb bergab reicht die Spannung. Daher muss in dieser Kombination die D+-Leitung bis zum Regler nachgezogen werden.

Weiterhin hat es sich gezeigt, dass die Solarregler näher an die Batterien gesetzt werden müssen, da die Leitungsverluste und die daraus resultierenden fehlerhafte Spannungsmessung zu einer zu frühen Abregelung der Solar-Ströme führt.

Zwischenzeitlich gab es ein Problem mit dem Lithium-Blöcken. Hier mussten nochmal alle Polschrauben nachgezogen werden.

Der Kühlschrank funktioniert bei hohen Aussentemperaturen sehr schlecht – evtl. ist er inzwischen etwas knapp mit Kühlmittel. Um ihn zu unterstützen haben wir einen Zusatzlüfter eingebaut, der seitlich Luft hinter den Küchenschrank einbläst. Der ausgesprochen hohe Verbrauch des Kühlschrankes zusammen mit der defekten Lichtmaschine führte dazu, dass wir knapp mit dem Strom wurden und einmal die UVP (Unterspannungs-Abschaltung) die Aufbaubatterie abgeschaltet hat. Dazu gibt es einen extra Artikel: Technik-Kuehlschrank.

Was fehlt sind noch immer zusätzliche 12V-Steckdosen für USB-Ladekabel.