Mein Elektrokonzept

[Mzfly]

@Mzfly : Wie unterscheidet denn der Blue Battery D1 zwischen Solarladung und anderer Ladung? Ich dachte man braucht den D2 für die getrennte Darstellung der Ladeströme.
Meine kostengünstigste Lösung wäre jetzt nämlich die ganzen Victron Geräte ohne Bluetooth zu nehmen und nen D2 dazu. Dann hätte ich Batteriezustand, Solarladestrom und Restladestrom alles auf meinem Handy.. das einzige was mich bei den Konzept stört ist, dass der Ladebooster von Victron maximal 30A kann. Ich würde nämlich gerne auch auf kurzen Strecken eine gute Batterieladung erzielen und da wären 45 A m.E. optimal.

Hallo chriscryzl,
Zunächst wollte ich auf keinen Fall mit meiner Passion für Victron Geräte dein bereits durchgeplantes Elektrokonzept über den Haufen werfen.
Abgesehen von meiner Victron Passion ist und war deine ursprüngliche Konfiguration doch schon sehr durchdacht. Den D1/2 kannst Du dort auch einsetzten.
Des weiteren ist in meinen Augen ein großer Vorteil bei den Victron Geräten dass man sich über die App verbinden und die Geräte monitoren und konfigurieren kann. Gerade das konfigurieren ist in deinem Fall auch wichtig da du die Geräte an deine LiFePo anpassen must. Ohne BT musst du dir da eine andere Möglichkeit suchen (evtl. ein Smart BT Adapter oder ein USB Kabel Dongle den Du bei Bedarf an die Geräte ansteckst)
Der D1/D2 kann laut Systemkombination in Handbuch nur mit einem Victron Solarregler sprechen, mit dem B2B aber nicht. Hier musst Du das Gesamtsystem noch mal anschauen, nicht das dann die Geräte nicht miteinander spielen.
Bei deinem B2B Lader, bei 30A aber noch mehr bei 45A solltest du vorher prüfen ob deine Lichtmaschine hier nicht an ihre Grenzen kommt. Ich habe zwar selbst damit keine Erfahrung aber schon des öfteren gelesen das so hohe Ladeströme die Lichtmaschine belasten und sie im Stand auch schon mal heiß läuft. Und eine LiFePo nimmt die 45A auch dauerhaft auf bis sie voll ist, nicht so wie bei BleiBatterien wo der Ladestrom nach kürzester Zeit auf ein paar A abfällt.

BR Klaus

 

[gmsbus]

Bei den in der Bauteileliste genannten Votronic Geräten (Solarregler, Booster) erfolgt die Anpassung an die Batterie zwar altmodsch per DIP-Schalter, funktioniert aber auch. Der BlueBattery wird dann per App konfiguriert - beeinflusst aber keine Ladekennlinie o.ä., sondern wertet nur aus.

 

[Mzfly]

Bei den Ladegeräten (egal ob Solarlader, B2B oder Netzladegerät) gibt es zuminderst bei Victron die Möglichkeit diese über das BMS bei OVP direkt über einen Steuereingang abzuschalten. Das hat den Vorteil das man kein SSR im Ladezweig mehr dazwischenschalten muss. Dieses Thema ist besonders bei Solarladern wichtig, da hier meistens nicht einfach die Batteriespannung unterbrochen werden darf, während die Solarpanele weiter Strom liefert.
Deswegen wird hier meistens ein SSR in den Solarstromzweig eingebaut.
Oder eben ein Reger der per Steuereingang abschaltbar ist.

Wenn man hier also die richtigen Geräte aussucht, dann kann man sich das SSR auf der Ladeseite bzw. im Solarzweig des MPP- Reglers sparen.

 

[gmsbus]

Votronic sieht in https://www.votronic.de/images/Anleitungen/07. Solarstromtechnik/1710_1715_1720_1725.pdf auch kein SSR im Ladezweig vor (oder es ist intern).
Weshalb würdest Du bis an die OVP Abschaltschwelle des BMS laden? Die betrachte ich eher als Notabschaltung zur Vermeidung von Zellschäden. Sowohl mein Votronic MPPT als auch der Booster sind per DIP auf die Spezifikation der Batterie (meine hat 14,6V max Ladespannung, schätze, dass sie intern eh auf 14,4V bzw. 3,6V/Zelle balanced) eingestellt und haben das BMS noch nicht ausgelöst (gehen bis 14,5irgendwasV hoch und idlen dann bzw. lassen U wieder etwas abfallen). Das BMS hat bei mir nur einmal wegen Unterspannung / UVP der Batterie ausgelöst (macht es bei 12,5V glaube ich gesehen zu haben) - der Booster resettet das BMS bei Motorstart dann, so dass die Batterie wieder verbunden und ladbar wird.

 

[Dampfhanz99]

Hallo @chriscryzl,

ich bin mal gespannt wie der Status ist. Hast du schon angefangen oder sammelst du noch Infos/Materialien (Hab dir mal ne PN zu meiner Kabelquelle geschickt)?
Über Bilder vom Ausbau würde ich mich freuen

Vielleicht kannst du noch kurz die Schaltung/Funktion der Automatikschalter erklären?

 

[chriscryzl]

@Mzfly : Die Überlegung auf Victron zu wechseln hat durchaus auch finanzielle Gründe. Ich würde mir um die 200 EUR sparen können. Und das ist schon ein Argument. Das der BlueBattery dabei nicht mit dem B2B sprechen kann sehe ich nicht so tragisch. Wichtig ist ja, dass ich sehe wieviel Solarstrom ich generiert habe, so dass ich ihn guten Gewissens verprassen kann ;-) Und den Solarregler kann ich anschließen. Alle anderen Ladeströme werden nach meinem Verständnis dann über den BlueBattery erfasst, ohne dass direkt kommuniziert wird.

Was meine Lichtmaschine angeht da hab ich den 180 A Drehstromgenerator verbaut, was meines Wissens der Größte ist. Da kann ich mir nicht wirklich vorstellen, dass der groß ins Schwitzen kommt, wenn ich nach einem Viertel seiner Kapazität verlange.

Die OVP/LVP Abschaltung habe ich momentan so vorgesehen, dass ich die Plus-Leitung direkt hinter den LiFeYPO4s in einen Ladezweig und einen Lastzweig aufsplitte, jeden einzeln absichere und gleich danach jeweils ein SSR setze. Die werden dann mit dem BMS verbunden und schalten im OVP Fall den gesamten Ladezweig ab (also Solarregler, B2B und Landstrom). Im LVP Fall dann dementsprechend alle Lasten. Damit spare ich mir zwar kein Geld aber viel Verkabelung zu jedem einzelnen Ladegerät.
Aber könntest Du nochmal erläutern, warum das Trennen der Batterie für den Solarregler ein Problem darstellt?

@gmsbus Welche Votronics hast Du denn? Ich finde ne DIP Schalter Einstellung nämlich so schön einfach und vertrauenserweckend in einer so komplizierten Welt. Da weiß man auf den ersten Blick was man hat ;-)

@Dampfhanz99 Hab die ne PN geschrieben. Bauteilliste ist auf der ersten Seite des Threads. Im PDF funktionieren auch die Links. Und momentan ist mein Plan erst soweit gereift, dass ich für die Automatikschalter für die Schrankbeleuchtung einfach LED Leisten mit Bewegungsmelder plane.

 

[Mzfly]

@Mzfly : Die Überlegung auf Victron zu wechseln hat durchaus auch finanzielle Gründe. Ich würde mir um die 200 EUR sparen können. Und das ist schon ein Argument. Das der BlueBattery dabei nicht mit dem B2B sprechen kann sehe ich nicht so tragisch. Wichtig ist ja, dass ich sehe wieviel Solarstrom ich generiert habe, so dass ich ihn guten Gewissens verprassen kann ;-) Und den Solarregler kann ich anschließen. Alle anderen Ladeströme werden nach meinem Verständnis dann über den BlueBattery erfasst, ohne dass direkt kommuniziert wird.

Was meine Lichtmaschine angeht da hab ich den 180 A Drehstromgenerator verbaut, was meines Wissens der Größte ist. Da kann ich mir nicht wirklich vorstellen, dass der groß ins Schwitzen kommt, wenn ich nach einem Viertel seiner Kapazität verlange.

Die OVP/LVP Abschaltung habe ich momentan so vorgesehen, dass ich die Plus-Leitung direkt hinter den LiFeYPO4s in einen Ladezweig und einen Lastzweig aufsplitte, jeden einzeln absichere und gleich danach jeweils ein SSR setze. Die werden dann mit dem BMS verbunden und schalten im OVP Fall den gesamten Ladezweig ab (also Solarregler, B2B und Landstrom). Im LVP Fall dann dementsprechend alle Lasten. Damit spare ich mir zwar kein Geld aber viel Verkabelung zu jedem einzelnen Ladegerät.
Aber könntest Du nochmal erläutern, warum das Trennen der Batterie für den Solarregler ein Problem darstellt?

@gmsbus Welche Votronics hast Du denn? Ich finde ne DIP Schalter Einstellung nämlich so schön einfach und vertrauenserweckend in einer so komplizierten Welt. Da weiß man auf den ersten Blick was man hat ;-)

@Dampfhanz99 Hab die ne PN geschrieben. Bauteilliste ist auf der ersten Seite des Threads. Im PDF funktionieren auch die Links. Und momentan ist mein Plan erst soweit gereift, dass ich für die Automatikschalter für die Schrankbeleuchtung einfach LED Leisten mit Bewegungsmelder plane.

Über den genauen technischen Hintergrund kann ich nur spekulieren, meine Vermutung ist dass wenn die Batteriespannung als Regelungsgröße für den Solarregler plötzlich fehlt, dass es dann zu einem Überschwingen der Spannung kommen kann. Allerdings ist im Manual von Victron eine klar Anschlussreihenfolge für die Solarregler vorgegeben. Und hier muss man die Batterie vor dem Solarstromkreis anschließen. Und auch in einem anderen Parallelforum in dem es sehr viel um LiFeYPOs und die verschiedenen Überwachungsmöglichkeiten geht, wird dieses Problem immer wieder angesprochen.

Allerdings muss ich @gmsbus zustimmen, du verwendest auf der Ladeseite lauter intelligente Laderegler bei denen man eine für deine Batterie angepasste Ladecharakteristik einstellen kann.
Deswegen sollte die OVP nur in einem groben Fehlerfall zuschlagen. Und ob in diesem einen sehr unwahrscheinlichen Fall dann das Abtrennen des Solarreglers auf der Batterieseite ein Problem darstellt ist dann nicht so relevant.

Anders wäre es wenn du die Batterie direkt aus der LiMa laden würdest, wo es öfter zu einem Abschalten der Batterie durch das OVP kommt da die LiMa keine angepasste LiFePo Laderegelung hat.. Aber das ist ja bei dir nicht der Fall.

BR Klaus

 

[gmsbus]

@Mzfly genau - in die OVP hineinzuladen deutet auf ungeeignete Ladegeräte, die im oberen Bereich der Ladespannung noch so viel Amperes in die Batterie drücken, dass die Balancer dagegen nicht abbauen können und quasi überfüttert werden. Die OVP ist eine letzte Versicherung gegen Zellschäden durch Überspannung, nicht mehr und nicht weniger - sie ist sicher kein im Regelbetrieb zu nutzender Abschaltmechanismus. In die OVP hineinzuladen kostet (schleichend) Batterielebensdauer, bringt aber kaum zusätzlich nutzbare Kapazität - einfach weil eine volle Batterie die Spannung schnell ansteigen lässt (genau wie sie bei leerer Batterie schnell fällt). Zudem sind die für Winston LiFePO4 verbauten Balancer ab 3,65V Zellspannung komplett offen (die meisten beginnen schon ab 3,5V Zellspannung zu öffnen) und wandeln Strom in Wärme. Wenn man oberhalb noch richtig Amperes reindrückt, werden die nur unsinnig warm. Unsinnig schon deshalb, weil die Balancer nach Ladeende natürlich weitermachen und die Batterie dann eh z.B. auf irgendwas zwischen 14V - 14,6V zurückfällt. Es macht daher nur Sinn, auf die je nach Hersteller als sinnvoll spezifizierten 14,4V (meistens) bzw. 14,6V (selten) zu laden, damit können die Balancer arbeiten und man verbrennt nicht unnütz viel. Die vom TE ausgesuchten Winstons sind z.B. ab 4V Zellspannung direkt geschädigt, das BMS schaltet die OVP bei 3,9V also gesamt 15,6V. Die 15,6V auszunutzen, verschleißt die Batterie schon und bringt nichts, weil die Balancer sie ohnehin wieder auf 3,65V bzw. 14,6V gesamt (oder weniger, je nachdem wann sie tatsächlich öffnen) senken werden. Die Winston kann man übrigens auch problemlos auf 14,4V (3,6V Balancer dann) betreiben, danken sie mit Lebensdauer (ggf. initial einmal auf 14,6V laden, um sie zu wecken).

Oder kürzer: Wenn das Ladegerät hinsichtlich Ladeschlusspannung korrekt auf die Spec der Batterie eingestellt ist, reduziert es bei voll werdender Batterie den Ladestrom so weit, dass die Balancer arbeiten können aber nicht überfüttert werden. Die OVP wird quasi nur bei Überfütterung der Balancer relevant und schützt die Batterie vor direkten Schäden - zu Lasten der Lebensdauer geht das bei OVP-Spannung aber noch immer und deshalb ist OVP vernünftigerweise nicht als Regelbetrieb zu sehen.

Bessere Lader laden nach IUoU (Votronic schreibt IU1oU2 - meint das gleiche), begrenzen also erstmal den Ladestrom I (machen alle Lader, sonst fliegen Sicherungen), dann die Ladespannung U (aka U1) auf einen etwas höheren Wert z.B. 14,4V oder 14,6V (damit arbeiten die Balancer, aber OVP bleibt aus), dann Erhaltungsladung mit etwas niedrigerer Spannung U (aka U2) von z.B. 13,8V bei meinem (damit bleiben die Balancer sicher zu bzw. kalt).

@chriscryzl die von Dir gemäß Teileliste ausgesuchten Votronic-Regler haben DIP-Schalter. Ich habe den gleichen MPPT Solarregler (MPP 165 Duo Digital) aber einen kleineren B2B (VCC 1212-30), beide haben DIPs und IU1oU2 für LiFePO4. Aber: Die App-Steuerung der Victrons finde ich eher besser, denn sie ist z.B. bei der Ladeschlusspannung feiner möglich (wobei die der Votronics reicht, 14,5V stellt glaube ich auch niemand bei Victron ein). Einfach ist es bei beiden, zumal man das ja nur einmal macht. Was ich bei den Votronics mag und nicht weiß, ob Victron das hat: Den Rückladezweig auf die Starterbatterie. Als Landstromlader habe ich übrigens ein CTek Lithium XS - funktioniert unauffällig. Nutze ich aber kaum, hänge fast nie an Landstrom.

Die notwendigen Schutzschaltungen sind beim Votronic MPP 165 Duo Dig als intern verbaut angegeben, der braucht kein zusätzliches SSR.

 

[Dampfhanz99]

Hallo,

ich hoffe es ist ok wenn ich deinen Thread hier kapere und auch meine Planung mal reinstelle.
Diese deckt sich zu großen Teilen mit deinem Layout, jedoch ohne die 230V dafür mit BlueBattery und BatteryProtect BP-100 Batteriewächter.

Hier habe ich jedoch auch direkt ein paar Fragen:

1. Mit welchen Querschnitt sollte der BP-100 angeschlossen werden?
2. Kann ich bei größerem Querschnitt auch mehr als 50cm Entfernung überbrücken?
3. Mit welcher Sicherung sollte ich den Batteriewächter absichern.

Leider habe ich dazu keine Angaben beim Hersteller gefunden und weiß auch nicht bis zu welchem Spannungsabfall der noch richtig arbeitet.

Die zweite Frage habe ich zur Rückführung vom Solarregler zur Startbatterie. Hier würde ich vermuten das ich die Ladeleitung von Start->Booster verwenden kann. Muss ich die dann noch extra absichern?

Ich freue mich auf Feedback.

 

[Dampfhanz99]

• Mit welcher Sicherung sollte ich den Batteriewächter absichern.

Hierzu habe ich gefunden das man mit einer kleineren Sicherung als maximale Last das absichern soll:

AM Solar: Install a fuse or breaker (with a rating under 100A) between the BP100 and the battery.

Hier wundert mich etwas dass der BP 100 ja Last bis 600 A Spitze für 30s kann.

Auf die anderen Punkte habe ich leider noch keine Antwort gefunden.

 

[Mzfly]

Hallo Dampfhanz99
hier mal ein paar allgemeine Infos zu Sicherungen.

(Schmelz)Sicherungen werden im Allgemeinen zur Absicherung der leitungsgebundenen Installation (also der Kabel) eingesetzt.
Sie eignen sich im Normalfall nicht zur Absicherung der Geräte in der Installation. Die Geräte in einer Installation müssen durch die Planung des Gesamtkonzepts geschützt werden.

Soll heißen: Wenn du in deiner Installation bei den DC Loads Strome größer 100A erwartest, dann ist der BatteryProtect BP100 zu schwach dimensioniert.
Und wenn du im Fehlerfall Stöme erwartest die größer 100A sind, so kannst du mit der Sicherung zwar deine Leitungen absichern aber normalerweise nicht die Geräte.

Des Weiteren haben Schmelzsicherungen eine Strom - Zeit Kennlinie. Das bedeutet das z.B. eine Standard 100A KFZ Sicherung bis zu 300sek. 200A trägt und bis zu 1sek. 500A und bis zu 100ms 1000A
Solltest Du also einen harten Kurzschluss nach dem BatteryProtect haben und damit der Kurzschlussstrom deiner Batterie 2 durch den BatterieProtect fließen so ist die Wahrscheinlichkeit groß dass der BatteryProtect zerstört wird bevor deine 100A Sicherung im Zuleitungszweig auslöst.
Der BatteryProtect ist ein Halbleiterschalter der im Normalfall deutlich sensibler auf Überstrom reagiert als eine Schmelzsicherung.

Wichtig ist auch wo die Sicherung platziert wird.
z.B. die 20A Sicherung zwischen MPP250 und 2. Batterie sollte möglichst nahe der zweiten Batterie sitzen. Kommt es zu einem Kurzschluss der 6mm2 Leitung zwischen MPP250 und 2. Batterie so muss der hohe Kurzschlussstrom (>1000A) der dann aus der Batterie fließt über die Sicherung unterbrochen werden. Aus dem MPP250 kommen max. 20A und die stellen für die 6mm2 Leitung keine Gefahr dar.

Zu deinen Fragen: 1 und 2: Das kannst nur du selbst beantworten und ist abhängig von der maximalen DC Last (bzw. den max DC Strom) die du nach dem BatteryProtect erwartest und dem max. Spannungsabfall den du über die Leitung haben willst. Aus diesen Daten kannst du dann den benötigten Querschnitt und die max. Länge der Leitung berechnen.
Zu 3: Die Sicherung muss dann nach der max. Stromtragfähigkeit der zuvor berechneten Leitung ausgewählt werden.

Und ja, die 2,5mm2 Leitung die die von der Hauptleitung zwischen StarterBat und Booster abzweigst muss unbedingt abgesichert werden, und zwar möglichst direkt am Abzweig. Denn ohne Sicherung fließt über die Leitung im Kurzschlussfall der max. Kurzschlussstrom der Starterbatterie (>1000A) was fatal wäre.

BR Klaus

 

[Dampfhanz99]

Hallo Klaus,

vielen Dank für dein detailliertes Feedback. Der BP-100 sollte schon passend (über)-dimensioniert sein.

Die Strom-Zeit Kennlinie ist natürlich logisch wenn man die Funktionsweise bedenkt, das hatte ich so gar nicht auf dem Schirm.
Bei 600A für 30s Überspannung vom BP-100 würde die Sicherung also vorher abrauchen und die Elektronik wäre geschützt (zumindest bei einem Kurzschluss/starken Strom, bspw. 500A 1s < 30s Schutz vom BP).

Ich würde jetzt eine 95A Sicherung für den BP-100 verbauen. Zusammen mit einem 25mm2 Kabel sollte das für eine Länge von 1-1.5m passen. Ich habe leider nicht herausgefunden wann der BP nicht mehr genau funktioniert, also bei welchem Spannungsabfall.
Daher werde ich versuchen diesen innerhalb der paar cm zu platzieren.

Das die Sicherungen möglichst nah an den Quellen zu platzieren sind ist klar, war auf der Zeichnung vielleicht nicht richtig dargestellt.
Der MP250 ist selber schon mit 20A abgesichert, sodass ich die anderen 20A eben direkt neben die Batterie packen kann.

Zu dem letzten Punkt: Verbindung Solarregler <-> StarterBat
Die Absicherung ist natürlich genauso logisch, weiß nicht mehr warum ich die in Frage gestellt habe. Hatte ich im PDF ja auch so vermerkt.
Aber spricht was dagegen die Ladeleitung von StarterBat <-> Booster zu verwenden?

Nochmals vielen Dank für deine ausführliche Antwort


Viele Grüße
Jens

 

[Mzfly]

Hallo Klaus,

vielen Dank für dein detailliertes Feedback. Der BP-100 sollte schon passend (über)-dimensioniert sein.

Die Strom-Zeit Kennlinie ist natürlich logisch wenn man die Funktionsweise bedenkt, das hatte ich so gar nicht auf dem Schirm.
Bei 600A für 30s Überspannung vom BP-100 würde die Sicherung also vorher abrauchen und die Elektronik wäre geschützt (zumindest bei einem Kurzschluss/starken Strom, bspw. 500A 1s < 30s Schutz vom BP).

Ich würde jetzt eine 95A Sicherung für den BP-100 verbauen. Zusammen mit einem 25mm2 Kabel sollte das für eine Länge von 1-1.5m passen. Ich habe leider nicht herausgefunden wann der BP nicht mehr genau funktioniert, also bei welchem Spannungsabfall.
Daher werde ich versuchen diesen innerhalb der paar cm zu platzieren.

Das die Sicherungen möglichst nah an den Quellen zu platzieren sind ist klar, war auf der Zeichnung vielleicht nicht richtig dargestellt.
Der MP250 ist selber schon mit 20A abgesichert, sodass ich die anderen 20A eben direkt neben die Batterie packen kann.

Zu dem letzten Punkt: Verbindung Solarregler <-> StarterBat
Die Absicherung ist natürlich genauso logisch, weiß nicht mehr warum ich die in Frage gestellt habe. Hatte ich im PDF ja auch so vermerkt.
Aber spricht was dagegen die Ladeleitung von StarterBat <-> Booster zu verwenden?

Nochmals vielen Dank für deine ausführliche Antwort


Viele Grüße
Jens

Der BP-100 muss passend zu deinem Gesamtsystem bezüglich der Abschaltschwellen programmiert werden. Anleitung dazu im LINK
Falls du ein Batteriesystem mit BMS hast, kann auch das BMS einen Unterspannungsimpuls an den BP-100 senden. Der BP-100 ist hier ziemlich flexibel.

Falls Du eine vor dem BP-100 eine 16mm2 Leitung mit 0,5m Länge hast ist der Spannungsabfall bei 100A gerade mal 11mV. Das sollte also kein Problem sein. Für den Spannungsabfall über Leitungen gibt es diverse Rechner im Internet, also einfach mal selbst nachrechnen.
Wichtig sind in diesem Zusammenhang auch die verwendeten Rohrkabelschuhe mit der passenden Dornverpressung. Bitte nicht die im Auto gebräuchlichen Ringkabelschuhe benutzen, die sind für diese Strome nicht ausgelegt.

Gegen den Abgriff der Leitung StarterBat - Booster spricht meiner Meinung nach nichts.

BR Klaus