Handbuch 2023

T E C H N I K - I N F O LiFePO 4 mit integrierter Heizung ■ Die Leistung einer LiFePO4-Batterie im direkten Vergleich mit einer herkömmlichen Bleibatterie ist beeindruckend. Es gibt aber auch ein Thema, was näher beleuchtet werden sollte. Gel/AGM oder Standard-Nassbatterien können bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt zwar weniger Batteriekapazität abgeben, aber grundsätzlich ist die Ladung kein Problem. Zellen von LiFePO4-Batterien sollten laut deren Hersteller um den Gefrierpunkt jedoch nicht mehr bzw. nur noch mit minimalem Strom und irgendwann überhaupt nicht mehr geladen werden. Jetzt kann man sich natürlich fragen, ob dies überhaupt ein Thema sein sollte, da bei fast allen Reisefahrzeugen die Bordbatterie im Innenraum verbaut ist. Unterwegs „on tour“ wird dieser bei tiefen Temperaturen sowieso immer beheizt, da ansonsten auch die Wasserversorgung einfrieren würde. Steht das Fahrzeug oder wird der Kastenwagen im Alltag nur als Transportmittel benutzt, spielt es auch keine Rolle, da dann auch kein Strom aus der Bordbatterie benötigt wird. Um aber auch hier eine funktionale Lösung anbieten zu können, haben wir unterschiedliche Systeme über die Jahre ausgetestet. Zum einen mit außen- bzw. im Gehäuseinneren angebrachten Heizmatten. Diese hatten den Vorteil, dass sie nicht nur Wärme erzeugt, sondern auch gleichzeitig das Gehäuse isoliert hatten. Im Sommer kehrte sich dieser Vorteil aber um, da die Wärmeableitung durch die Heizmatten stark behindert wurde. Bei sommerlichen Temperaturen ist es aber überaus wichtig die Zelltemperatur so schnell wie möglich abzuführen, um ein zu frühes Abschalten der Batterie zu verhindern. Dann wäre da noch die Möglichkeit dünne Heizmatten in das Batteriegehäuse einzulegen. Diese, auch bei LKW-Spiegelheizungen verwendeten Folien, verursachen zwar keinen Wärmestau bei sommerlichen Temperaturen, haben aber auch keine überragende Heizleistung. Schon rein rechnerisch steht die vorhandene Masse in keinem guten Verhältnis zur verfügbaren Folienfläche. Dies hat sich dann auch bei unseren Messungen bestätigt. Bei einer Temperaturabsenkung – die einem realistischen Wert beim Wintercamping über Nacht entspricht – war es nicht möglich die Innentemperatur der im Zentrum liegenden Zellen soweit ins Temperaturfenster zurück zu bekommen, so dass diese in einer überschaubaren Zeit wieder ladefähig gewesen wären.. Die Zeit ist hierbei der entscheidende Faktor. Die Heizmatten beginnen auch immer erst mit der Arbeit, wenn Ladung angelegt wird. Also das Fahrzeug gestartet oder die Solaranlage eine bestimmte Leistung abgibt. Erst dann wird begonnen die ganze Masse aufzuwärmen. Wenn das aber nicht funktioniert, weil etwa die Solaranlage imWintercamping sowieso nur eingeschränkt Leistung abgeben kann oder die Fahrstrecke nicht ausreicht, um die Batterie ins Temperaturfenster zu bekommen, dann wird sich die Batterie über kurz oder lang komplett entladen. Wäre es da nicht besser sich auch in diesem Fall für eine „PowerUnit“ ( siehe Seite 68/69 ) zu entscheiden? Foto: Morelo LiFePO4-Batterien haben grundsätzlich mit dem Thema „Ladung bei tiefen Tempera- turen“ zu kämpfen. In einigen Anleitungen steht, dass der Einsatzbereich der jeweiligen Batterie von –20° bis +60° reicht. Dies bezieht sich aber lediglich auf die Stromentnahme und gilt nicht für die Ladung. Die Ladung – und hier sind sich die Zellhersteller einig – sollte unter 0° bzw. bei etwas über 45° sehr stark reduziert bzw. ganz eingestellt werden. Hierzu gibt es 2 Lösungsansätze. Entweder dies wird in der Batterie selbst, also vom inte- grierten BMS, gemanagt oder die Batterie erhält grundsätzlich die richtige Strommenge zugeteilt. Mit beiden Lösungsansätzen haben wir umfangreiche Messungen durchgeführt und relativ schnell hat sich gezeigt, dass opti- male Ladung dann umgesetzt werden konnte, wenn die Sensoren unmittelbar an den Zellen positioniert und diese Werte direkt zu den jeweiligen Ladeeinheiten (Ladegerät, Booster, BCB, ICC, Solarregler) weitergegeben wurden. Die Zelltemperatur ist hierbei auch das ent- scheidende Element. Weniger optimal ist gerade bei LiFePO4-Batterien die Messung direkt am Batteriepol, da hierbei nur die Umgebungstemperatur erfasst wird. Ebenso ungenau ist die interne Temperaturerfassung auf der BMS- Platine, da umliegende Bauteile den Messwert verfälschen und die Ladung abgebrochen wird, obwohl sich der darunter liegende Zellblock noch im Temperaturfenster befindet. Stromentnahme von 50A–60A, dann reicht dies gerade umeinenWechselrichter mit 600 Watt zu befeuern. Am Markt gibt es auch Li- FePO4 Batterien die 100A zulassen, doch das reicht auch nicht für einenWechselrichter mit 1700 Watt, der einen Föhn mit 1500 Watt betreiben soll, und gerade einmal so für eine Kaffeekapselmaschine. Somit liegt für uns die Vermutung nahe, dass viele der angebotenen Batterien für den stationären Einsatz oder Golfcarts konzipiert wurden. Jedenfalls nicht für Reisefahrzeuge, da wir sicher sind, wenn jemand für viel Geld Batterietechnik zukauft, ist sicher auch ein Wechselrichter Thema. Integrierte Temperatur- steuerung Batterien Lithium-Ionen-Batterien 69