Nya Litium batterier – och allt det förde med sig

Början april – Nu är det snart klart

Nu har batteriet varit igång ett tag och förhoppningsvis är allt anslutet. Lite arbete/programmering återstår med att justera in alla laddare så att de inte överladdar. Men det får vi ta under resans gång. Så här ser det ut med batteri och  plusfördelning.

Normalt ligger det en fastskruvad skiva över batteriet, det finns ingen anledning att vara där och pilla. Över fördelningen ligger sedan en plexiglasskiva som beröringsskydd. Huvudbrytaren (den stora röda) isolerar batteriet fullständigt, alla förbrukare, till och med alla spänningsmätningar, BMS och andra instrument bryts bort. Efter huvudbrytaren sitter en 500 A huvudsäkring.

För att skydda batteriet finns det ett batterierövervakningssystem (BMS). Det är nu tillslut färdigt. Det styr genom att stänga av såväl laddning som vissa förbrukare så att batteriet inte över- respektive underladdas. Det har också ett skydd som med en 500 A kontaktor bryter bort batteriet (sitter ovanför huvudsäkringen på bilden).

Många sladdar och burkar blir det även om kretskortet med intelligensen bara är 50*50 mm. Så här blev det när det installerats akter om minusfördelning och solcellsladdare.

Minusfördelningen är en likadan aluminiumskiva som plusfördelningen men monterad vertikalt. Många svarta kablar ansluts här.

Resan dit

Efter mycket funderande bestämde vi oss att byte de nu uttjänta AGM batterierna till Litiumbatterier.  I stället för de tidigare 8 blybatterierna har vi nu ett stort batteri bestående av fyra Winston WB-LYP400AHA LiFeYPO4 celler som seriekopplats. Dessa placeras under kojen i SB akterhytt. Målet är att öka effektiv kapacitet till det dubbla (ca 300 effektiva Ah, erfarenheter från andra båtar indikerar att den kommer att vara så hög i många år) samtidigt som vi sparar 100 kg och skapar utrymme för ny utrustning.

Så här såg det ut innan:

Här sitter sex av de åtta tidigare batterier. De två återstående finns under stolen vid navigationsbordet midskepps. Totalt väger dessa batterier ca 160 kg och har en nominell kapacitet 525 Ah. I praktiken har den varit från ca 250  Ah när de var nya till sista årets ca 100 Ah.

Här har vi lyft ur de gamla batterierna och lossat alla kablar.  Efter 18 år och 4 båtägare var det ett veritabelt skatbo. 220 V, 12 V och signalkablar om vart annat. Fungerande så länge man inte skulle rota i det. Men odokumenterat och svårtolkat.

Nu, i början av januari 2017 har vi rivit bort all 220 V. Vi lägger om den till barbodssidan medan 12 V och signal får vara kvar på styrbordsidan, mer om 220 i ett annat inlägg.

Litiumbatterierna tar ungefär samma plats som två tidigare blybatterier och väger 100 kg mindre. Här är de uppställda för att vi ska bygga en ganska tight låda runt dem som lamineras fast i skrovet för att få en säkrad installation som håller om båten rullar runt. De nya batterierna är något högre än blybatterierna så vi höjer kojboten med 5 cm så att de kan backas för att skapa ett bra utrymmer för en watermaker för om batterierna.

14 Januari

Nu är lådan i båten färdig för att lamineras fast och battericellerna hemma. I dag har vi börjat förbereda batteriet. Vi laddar cellerna en och en till samma laddningsgrad. I nästa steg ska de sedan laddas alla fyra parallellt för en så kallad toppbalansering. Mer om det senare.

Vi känner oss förflyttade 40 år tillbaka i tiden till labbarna på Chalmers när vi var 30 minut noterar hur cellen laddas. Det kommer nog att ta ett tag eftersom vi bara kan ladda med 20 A och cellen har 400 Ah kapacitet. Men vi har ju ingen aning om hur mycket laddade de är från fabrik så det är bäst att vara noggrann eftersom en överladdning förstör cellen och då ryker ca 6 000 kr plus att vi får vänta några veckor på en ny.

Vi hittade lite på nätet och fösökte sammanfatta det vi tyckte verkade vettigt i Funktionsbeskrivning_Top_Ballansering. Där har vi också beskrivit lite mer om hur vi gjorde med våra batterier.

18 Januari

Efter att i fyra dagar en och en ha laddat cellerna till samma laddningsnivå var det i dag dags att toppbalansera dem. Vi parallellkopplade alla fyra cellerna och körde sedan upp dem till 3,8 V där de fick ligga ca 10 minuter medan laddströmmen sakta sjönk. Sedan stängde vi av och väntade tills spänningen sjunk under 3.65 V. Då var det dags att ladda igen. Nu var inte laddströmmen så hög, men vi har, när cellerna är parallellkopplade,  ett batteri med 1 600 Ah kapacitet så det tar ett tag att ladda till mättnad. Lite osäkert vilken voltmeter som visar rätt, obelastat skiljer de ca 0,01 V så det spelar ingen roll.

Det viktiga är att låta cellerna jämna ut sig fullständigt, vilket kan ta tid. Så nu får de stå så här till de inte tar mer laddning.

27 januari

Det tog ungefär en vecka för cellerna att bli balanserade vid 3,65 V. Spänningen motsvarar 14,6 V i det färdiga batteriet och är högre än vad vi räknar med att ladda det till normalt. Eftersom litiumbatterier åldras fortare vid full laddning har vi nu börjat ladda ut cellerna. De kommer att bli stående någon månad innan de monteras och kopplas in i båten. Det krävdes lite funderande och hjälp från min farbror Kent att hitta på ett bra belastningsmotstånd för urladdningen.

Målsättningen var att kunna ladda ut med ca 50 A. För det skulle krävas att batterierna ”kortslöts” med en 10 m lång 2,5 mm2 kabel. Nu hade vi ingen sådan skräpkabel (man viste ju inte om den skulle bli för varm och förstöras) utan det blev en lite längre 1,5 mm2 kabel i stället. Den laddar ut med ca 13 A vilket är ett långsamt och försiktigt tempo. Effekten kyler vi bort genom att kabeln ligger på gräsmattan utanför fönstret.

2 februari

Det tog några dagar men nu är batteriet urladdat lagom mycket. Det får stå och vila en stund. Hytten är också klar så efter vi åkt skidor blir det dags att börja installera.

13 mars

Då är batteriet på plats med sin övervakning av de individuella cellerna. Vi har också kopplat kablar till alla celler så att vi bekvämt kan mäta spänningen utan att behöva lyfta undan grejer och skruva bort lock. Pluss-fördelningen med huvudbrytare, 500 A huvudsäkring och kontaktor som skyddar batteriet är på plats. För att skydda oss lite har vi lagt pluss och minus på var sin sida skottet, överst i bild ser vi minusfördelningen som ansluts via ett mätmotstånd till batterimätaren. Det var ett tufft jobb att få till 95 mm2 kablarna från batteriet. Nu är det ”bara” att koppla in alla laddare och förbrukare.

2 reaktion på “Nya Litium batterier – och allt det förde med sig”

  1. Låter som om du fått ett bra system Bengt-Arne.
    Jag har läst en del varningar om att gå upp till 14,2 V i laddspänning men om man har BMS som ballanserar och tror på den filosofin, så funkar det säkert. Jag balanserade mina celler vid 14,6 V och det small inte, blev knappt varma ens en gång.

    Är din övervakning sådan att den även kopplar bort vid för hög spänning? Vad jag förstår är det bra om dessa övervakningar tittar på individuella celler. Det kansek din gör via busskommunikation med de två batterierna?

    Jag kommer att beskriva mitt system för reglering och övervakning allt eftersom det blir färdigt.
    🙂 Håkan

  2. Hej här kommer en länk om litiumbatterier som kanske kan vara av intresse.
    http://www.pbase.com/mainecruising/lifepo4_on_boats&page=1
    Monterade själv in 2x12V/90Ah litiumbatterier i min Elan 36 i somras. Fungerar väldigt bra. Hade sedan tidigare en Balmar spännings regulator inkopplad från generatorn som jag nu har begränsat laddspänningen till 14,2 V.
    Generatorn ger max effekt ut 70 A och laddar upp batteribanken fort. Hade tidigare problem med kylen som efter en tids ankring fick för låg spänning och startade/stoppade trots att det fanns kräm kvar på blybatteribanken. Nu hålls spänningen omkring 13V hela tiden (tills litium batteriet börjar närma sig urladdning) och jag sover gott om natten utan att behöva oroa mig för kylens start/stopp pga spänningsfallet.
    Installerade även Victronics batteriövervakare Victron BMW-700 så jag har koll på urladdningen och larm funktioner.
    Har även en batteriövervakare som kopplar bort batterierna vid kritisk låg spänning så att jag inte förstör litiumbatterierna.
    Du får gärna ringa mig om du har några frågor.
    Mvh
    Bengt-Arne Karlsson
    0705134651

Kommentarer inaktiverade.