Wechsel zu Lithiumbatterie im Wohnmobil
Wechsel zu Lithiumbatterie im Wohnmobil
Kann man eine vorhandene AGM-, Gel- oder Freizeitbatterie direkt durch eine Lithiumbatterie ersetzen?
Diese Frage wird uns bei Sunlux häufig gestellt. In vielerlei Hinsicht kann dies daran liegen, dass viele LiFePO4-Batterien mit integriertem BMS als „Drop-in“ bezeichnet werden. Es stimmt zwar, dass dies in den meisten Fällen „funktioniert“, jedoch nicht immer optimal, sowohl hinsichtlich der Effizienz des Ladevorgangs als auch hinsichtlich der Auswirkungen auf die Lebensdauer der Batterie.
Vor einem Austausch muss immer geprüft werden, welche Ladegeräte bereits im Wohnmobil installiert sind. Alle Ladegeräte und deren Einstellungen müssen bei einem Austausch unabhängig vom Hersteller der Lithiumbatterie überprüft werden. In der Regel gibt es in einem Wohnmobil 2 bis 4 Ladequellen: ein 230-V-Netzladegerät, ein Trennschalter oder ein DC-DC-Ladegerät, einen Solarregler und in einigen Fällen eine Brennstoffzelle.
Kann man eine Lithiumbatterie mit einem normalen Bleiakkuladegerät aufladen?
In den meisten Fällen kann das Original-230-V-Ladegerät verwendet werden, das in den meisten Wohnmobilen eingebaut ist. In der Regel handelt es sich dabei um einfachere Dreistufenladegeräte, die original eingebaut oder in das EBL integriert sind. Ist jedoch ein fortschrittlicheres Blei-Batterieladegerät/Mehrstufenladegerät mit Desulfatierung und Temperaturkompensation eingebaut, das nicht abgekoppelt werden kann? Dann muss ein spezielles LiFePO4-Ladegerät verwendet werden.
Was ist der Unterschied zwischen einem LiFePO4-Ladegerät und einem einfacheren Bleibatterieladegerät?
Das LiFePO4-Ladegerät hat in der Regel eine etwas niedrigere Erhaltungsladespannung/Float-Spannung von ca. 13,5 V, während ein Blei-Batterieladegerät normalerweise bei ca. 13,8 V liegt. Dadurch ist die Erhaltungsladung etwas schonender für die Batterie, auch wenn die Batterie selbst eine Erhaltungsspannung von 13,8 V verträgt. Darüber hinaus ist die Absorptionsladephase bei einem speziellen LiFePO4-Ladegerät in der Regel kürzer.
Viele spezielle LiFePO4-Ladegeräte verfügen auch über einen speziellen „Lagerungsmodus“, in dem man mit einem Knopfdruck die Erhaltungsspannung auf 13,1–13,2 V (= 60–70 % SOC) senken kann, was aktiviert werden kann, wenn man die Batterie über einen längeren Zeitraum lagern muss. Dies kann eine gute Lösung für die Lagerung im Winter sein, wenn eine Alarmanlage oder andere Geräte an die Batterie angeschlossen sind und man gleichzeitig die Batterie auf einem optimalen Ladezustand halten möchte.
Wenn Sie während der Winterlagerung keine Geräte haben, die über die Batterie im Schuppen mit Strom versorgt werden müssen, ist die gängigste Lösung, die Batterie einfach über einen Batterietrennschalter abzuklemmen oder den Minuspol abzunehmen und die Batterie dann mit einer Spannung von ca. 13,2 V (= 70 %) stehen zu lassen. Eine LiFePO4-Batterie muss nicht wie eine Bleibatterie Erhaltungsladung erhalten.
Bei der Langzeitlagerung ist zu beachten, dass nicht nur der Ladezustand (SOC) des Akkus in Prozent überwacht werden muss, sondern auch die Spannung des Akkus, die im Bereich von 13,0 bis 13,3 V liegen sollte.
Solarregler – Einstellungen
Überprüfen Sie die Einstellungen im Solarregler. Wenn der Regler keine Temperaturkompensation oder Entsulfatierungsphase hat und die Werte für Absorptions- und Erhaltungsspannung in Ordnung sind, können sie oft verwendet werden. Andernfalls muss er ausgetauscht werden. Derzeit gibt es eine Reihe guter MPPT-Regler mit einer speziellen Ladekurve für LiFePO4. Dies ist oft eine gute Investition und einfach zu ersetzen, wenn man gleichzeitig auf LiFePO4 umsteigt.
Aufladen vom Auto über Trennrelais oder DC-DC-Ladegerät – wie funktioniert das?
Braucht man einen DC-DC-Ladebooster?
Was das Laden vom Auto aus betrifft, so ist die gängigste Lösung die Steuerung über ein Trennrelais, entweder ein separates Relais oder ein in die EBL (12-V-Verteilerbox) eingebautes Relais. Bei einem Trennrelais werden die Starterbatterie und die Wohnraumbatterie während der Fahrt parallel geschaltet und beim Abstellen des Motors getrennt.
Während der Fahrt liefert ein Generator älterer Bauart (d. h. nicht Euro6) normalerweise etwas mehr als 14 V. Dies reicht in der Regel aus, um auch eine LiFePO4-Batterie im Wohnbereich aufzuladen, die eine Ruhespannung von ca. 13,4 V bei voller Ladung hat und eine Ladespannung von bis zu 14,6 V verträgt.
Wie gut die Ladung ist, hängt von der Kabellänge, dem Kabelquerschnitt und der Ladespannung des Generators ab. Normalerweise kann man etwa 10–20 A erreichen. Das entspricht in etwa dem Wert für eine Bleibatterie, wenn wir von einem Standardsystem in einem Wohnmobil mit normal dimensionierten Kabeln von 16–25 mm² ausgehen.
Wenn man jedoch die Batterietechnologie in Bezug auf die Möglichkeit des schnellen und effizienten Ladens während der Fahrt voll ausnutzen möchte, ist ein DC-DC-Ladegerät vorzuziehen, insbesondere wenn man frei campen und zu Jahreszeiten unterwegs ist, in denen Solarzellen nicht so viel Ladung liefern. Ein DC-DC-Ladegerät regelt auch die Ladung auf ein genaues Niveau und steigert die Ladung beim Start langsam, was den Generator des Fahrzeugs schont. Dies ist zwar in einem Fahrzeug ohne Euro6-Norm nicht erforderlich, jedoch wird die Ladung dadurch wesentlich effizienter und gleichmäßiger. Wenn man also die Vorteile der Batterietechnologie in Bezug auf schnelles und effizientes Laden nutzen möchte, ist ein DC-DC-Ladebooster eine sehr gute Investition. Zwei gängige Modelle auf dem Markt sind Votronic VCC und Victron Orion, beides bewährte Modelle, die relativ einfach in die meisten elektrischen Systeme zu integrieren sind.
Wenn man kein DC-DC-Ladegerät anschließt, kann der Generator des Autos dann überhitzen?
Grundsätzlich ist dies in einem serienmäßig hergestellten Fahrzeug nicht möglich, vorausgesetzt, dass die Verkabelung und die Sicherungen korrekt dimensioniert sind. Ein Generator in einem Wohnmobil hat in der Regel eine Kapazität, um einen Ladestrom von bis zu etwa 150–200 A zu liefern. Das Ladekabel vom Starterbatterie des Autos zum Verteilerkasten und weiter zum Wohnraum-Batterie hat in der Regel einen Querschnitt von 10–25 mm² und ist je nach Kabelquerschnitt mit 30–80 A abgesichert. Hinzu kommen relativ lange Kabelwege, die einen gewissen Spannungsabfall verursachen. Wenn man auf eine Lithiumbatterie ohne DC-DC-Ladegerät umsteigt, ist der Ladestrom in der Regel nicht höher als bei der bisherigen Bleibatterie. Bei einem 16 mm²-Kabel, das in den meisten normalgroßen Fahrzeugen serienmäßig verbaut ist, sind etwa 10–20 A üblich. Sollte die Batterie vollständig entladen sein, kann der Strom kurzzeitig etwas höher sein. Im schlimmsten Fall kann die Sicherung des Ladekabels durchbrennen, aber dies geschieht lange bevor das Kabel und die Lichtmaschine überlastet werden. Dies ist sehr selten.
Es ist natürlich möglich, einen Generator zu überlasten, wenn man dies möchte, aber dafür sind eine Reihe von Maßnahmen erforderlich. Ein kleiner Generator, schlechte Kühlung, extrem leistungsstarke und kurze Ladekabel und eine Sicherung mit einer höheren Stromstärke als die maximale Kapazität des Generators und die Belastbarkeit der Verkabelung. Dies ist jedoch normalerweise nicht standardmäßig in einem Wohnmobil vorhanden.
Oft wird auf einen Benchmark-Test verwiesen, den Victron vor einigen Jahren durchgeführt hat, bei dem genau diese Art von Aufbau verwendet wurde. Im Grunde genommen handelt es sich um einen korrekt durchgeführten Test, der die Risiken hoher Ströme aufzeigt, aber man sollte bedenken, dass die Installation in einem Wohnmobil nicht auf diese Weise dimensioniert ist.
Was man also nicht tun sollte, ist, eine höhere Ladung zu erzielen, indem man die Originalkabel des Wohnmobils durch wesentlich stärkere Kabel und Sicherungen ersetzt, anstatt einen DC-DC-Booster einzubauen. In einem solchen Fall könnte natürlich der Generator beschädigt werden. Wenn man nur eine stärkere Sicherung einbaut, ohne die Verkabelung aufzurüsten, übernimmt das Kabel die Funktion der Sicherung und wird stattdessen überhitzt. Sicherungen müssen immer korrekt dimensioniert sein in Bezug auf den maximalen Strom, den die Verkabelung, Relais und sonstigen Anschlüsse im System aushalten können. Unabhängig davon, ob es sich um den Einbau in ein neues oder gebrauchtes Fahrzeug handelt, müssen diese Teile vor dem Einbau immer sorgfältig überprüft werden.
Wenn Sie also das Laden Ihres Autos verbessern möchten, sollten Sie einen DC-DC-Ladebooster einbauen, anstatt nur die Kabel und Sicherungen gegen leistungsstärkere auszutauschen, da dies selten eine erfolgreiche Lösung ist.
Mit einem DC-DC-Ladegerät erhält man einen exakt geregelten Ladestrom und eine Ladekurve, die die Wohnraumbatterie effizient und sicher lädt, ohne dass die Gefahr einer Überlastung des Generators, der Ladekabel oder der Relais besteht.
Euro 6 & Aufladen
In einem Auto mit Euro6 sieht es dagegen anders aus. Bei einer solchen Installation muss man darauf achten, dass das Auto einen DC-DC-Ladebooster hat. Warum ist das wichtig?
Im Gegensatz zu älteren Generatortypen reguliert ein Euro6-Generator die Ladespannung, sodass der Generator den Motor so wenig wie möglich belastet und somit Kraftstoff spart, um die neuesten Umweltanforderungen zu erfüllen. Das bedeutet, dass der Generator die Ladespannung bei konstanter Geschwindigkeit senkt und sie dann erhöht, wenn man vom Gas geht oder bremst. Man möchte also die Bremsenergie anstelle der Motorenergie nutzen, um die Batterie so weit wie möglich aufzuladen. Dies führt dazu, dass die Ladespannung zwischen ca. 12,9 V und etwas mehr als 15 V schwankt. Das heißt, beim Bremsen etwas mehr als 15 V und mit dem Tempomat auf der Landstraße ca. 12,9 V. Genau diese Regelung sorgt bei Euro6 für Probleme beim Laden einer LiFePO4-Batterie im Wohnbereich.
Ein voll aufgeladener LiFePO4-Akku hält etwa 13,4 V und ein voll aufgeladener Blei-/AGM-Akku 12,9 V. Das ist ein Unterschied von 0,5 V. Wenn die Akkus über ein normales Trennrelais in einem Euro6-Fahrzeug miteinander verbunden werden, wird der LiFePO4-Akku bei gleichmäßiger Geschwindigkeit während der Fahrt langsam entladen, anstatt aufgeladen zu werden. Dann erhält man nur kurze Ladepulse mit hohem Strom zum LiFePO4-Akku, wenn man bremst oder vom Gas geht. Bei längeren Etappen kann man also mit einem voll aufgeladenen LiFePO4-Akku starten, der dann bei Erreichen des Ziels nur noch einen Ladezustand von etwa 20 % hat.
Aus den oben genannten Gründen braucht man also einen DC-DC-Ladebooster in einem Euro6-Auto. Egal, was der Generator liefert, der DC-DC-Ladegerät sorgt dafür, dass die Batterie mit gleichmässigem Strom und der richtigen Spannung ohne Stromstösse geladen wird, was auch den Generator des Autos weniger belastet. Dennoch kann kein Ladestrom vom Wohnraumakku zum Starterakku fließen, sondern nur vom Starterakku zum Wohnraumakku, wie vorgesehen.
In neueren Wohnmobilen werden seit einigen Jahren werkseitig eingebaute DC-DC-Ladegeräte verbaut. Dies gilt im Wesentlichen ab 2021, was positiv ist und somit den Umstieg auf LiFePO4 erleichtert. Dann müssen lediglich die Einstellungen des DC-DC-Ladegeräts auf LiFePO4 umgestellt werden. (zusätzlich zu den Einstellungen des Netzladegeräts und des Solarreglers).
Kann man einen DC-DC-Ladebooster und eine LiFePO4-Batterie selbst im Auto installieren? Wenden Sie sich an einen Installateur, wenn Sie sich nicht sicher sind.
Das hängt davon ab, welche Grundkenntnisse man bereits über Fahrzeuge hat, aber natürlich auch vom elektrischen System des Fahrzeugs und dessen Komplexität. Die Vorgehensweise bei der Installation kann je nach Wohnmobil und Hersteller des elektrischen Systems etwas unterschiedlich sein. Beispielsweise sind Systeme des deutschen Herstellers Schaudt in der Regel relativ einfach aufgebaut und lassen sich leicht mit einem DC-DC-Ladebooster ergänzen. Systeme von CBE und NE, um nur zwei weitere zu nennen, können in bestimmten Fällen etwas alternative Lösungen erfordern. Unabhängig davon sollte man immer über grundlegende Kenntnisse über Gleichstrom und Fahrzeuge verfügen, wenn man sich dafür entscheidet, die Installation selbst durchzuführen. Es gibt kein Standardverfahren für die Installation, sondern man muss immer zuerst prüfen, was im Fahrzeug verbaut ist und welche Ladeströme sowie Kabel, Sicherungen und Relais damit umgehen können. Wenn man sich unsicher ist, sollte man die Installation immer einer Firma überlassen, die sich mit Bordelektronik und Fahrzeugelektrik auskennt.
Bitte beachten Sie, dass der obige Text und die Beschreibungen nicht als Installationsanleitung für alle Wohnmobilmodelle zu verstehen sind, sondern lediglich als allgemeine Anleitung zu den Punkten, die normalerweise beim Wechsel von einer Bleibatterie zu einer Lithiumbatterie im Wohnbereich zu beachten sind. Wenn Sie sich nicht sicher sind, was bei einem Wechsel konkret zu tun ist, wenden Sie sich immer an einen Installateur.
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Derzeit gibt es viele verschiedene Arten von Lithium-Batterien in unterschiedlichen Preisklassen. Auch wenn die Batterien äußerlich gleich aussehen, gibt es große Unterschiede in Bezug auf Qualität und Sicherheit. Worauf sollte man eigentlich achten und was bedeuten die verschiedenen Kennzeichnungen und Zertifizierungen auf der Batterie?
Wir bei Sunlux haben eine einfache Übersicht/Anleitung auf einem A4-Blatt zusammengestellt, die Ihnen hoffentlich die Auswahl etwas erleichtert – und vor allem sicherer macht.
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Vergleichstabelle Lithiumbatterien (PDF)
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