Lithium Batterie FAQ

Herzlich willkommen. Sie interessieren sich für Lithium (LifePO4) Batterien im Wohnmobil, oder haben sogar schon ein Lithium System gekauft? Mit diesem Artikel möchte ich Ihnen weiterhelfen. Im ersten Teil des Artikels geht es um die Planung vorab, damit Sie selbst entscheiden können, welche Teile Sie kaufe sollten. Im zweiten Teil dieses Artikels beschreibe ich Ihnen die Vorgehensweise beim Einbau. Fachwissen über die Wohnmobil Elektrik und sicheres Arbeiten ist dabei Voraussetzung - dies ist keine Anleitung für den Laien, sondern soll lediglich eine Hilfestellung für den Anschluss darstellen, damit Sie wissen, wie alle Teile miteinander verbunden werden sollen.

LiFePO4 Batterie im Wohnmobil

Inzwischen hat es sich ja langsam herumgesprochen, dass Lithium Batterien fast die perfekte Batterie für das Wohnmobil sind. LFP (LIFE) Batterien sind leicht, äußerst langlebig und extrem belastbar. Dazu müssen sie nicht wie Bei-Batterien ständig voll aufgeladen werden, sondern können auch über Wochen mit einem mittleren Ladezustand benutzt werden. Alles optimale Bedingungen, wenn Sie mit dem Wohnmobil gerne autark sein möchten.

Umrüstung LiFePO4 im Wohnmobil

Sie interessieren sich für Lithium Batterien und vor dem Kauf wollen natürlich noch einige Fragen beantwortet werden. Die meistgestellten Fragen folgen jetzt in einer kurzen Auflistung.

  • Welche Kapazität sollte die neue Lithium Batterien haben
  • Was wird benötigt um eine LiFePO4 Batterie im Wohnmobil zu betreiben
  • Muss das Ladegerät ausgetauscht werden?
  • Kann der Solarregler drin bleiben?
  • Braucht man einen Ladebooster bei Lithium Batterien?
  • Darf man Lithium Batterien auch liegend montieren?
  • Kann ich später noch weitere Batterien nachrüsten?
  • Dürfen Lithium Batterien mit verschiedenen Kapazitäten kombiniert werden?

Wieviel Ah in Lithium ersetzen eine Bleibatterie?

Welche Lithium Batterie soll ich kaufen? Das ist die wohl am meisten gestellte Frage. Hier die Antwort: Bleibatterien sollten, für ein langes Leben, nicht mehr als 50% entladen werden. Daraus ergibt sich dann als nutzbare Kapazität der halbe Amperestunden Betrag, welcher auf der Batterie aufgedruckt ist. Eine 90Ah GEL Batterie würde also 45Ah nutzbare Kapazität abgeben. 45 Ah an 12V sind 540Wh. Lithium Batterien können bis auf 0% entladen werden und selbst dann ergeben sich noch immer 1000 Zyklen laut dem Datenblatt vom Hersteller. Nutzt man nur 80% der Kapazität steigt die Zyklenzahl auf 3-5000 an - ein gigantischer Unterschied zu Bleibatterien. Über den Daumen kann man sagen, 50% der Kapazität einer Bleibatterie würde ich in Lithium ansetzten. Will man etwas mehr Sicherheit empfehle ich 60%. Dazu ein Beispiel: Sie möchten eine 100Ah Blei-Batterie gegen eine Lithium-Batterie ersetzten: 100Ah x 0,6 = 60Ah Sie sollten also eine 60Ah Lithium Batterie in die nähere Auswahl ziehen. Wenn Ihnen die Batteriekapazität bisher ausgereicht, können Sie mit diesen Zahlen rechnen. Waren jedoch schon die alten Bleibatterien zu knapp bemessen, benötigen Sie mehr Kapazität. Nachfolgend eine kleine Formel, wie Sie die Kapazität für Ihren Stromverbrauch bestimmen können. Grob gesagt: Tagesverbrauch x Tage autarkie ohne Batterieladung x 1,2 = erforderliche Batteriekapazität. Es bringt nichts, wenn Sie mich fragen, welche Kapazität Sie benötigen. SIE müssen Ihren Stromverbrauch ermitteln, dann wissen Sie auch, welche Kapazität Sie kaufen sollten. Auf AMUMOT.de finden Sie einen Ratgeberartikel zur planung eines Autarken Wohnmobil - dort befinden sehr viele Informationen, die Ihnen bei der Planung weiterhelfen können.

Was wird benötigt um eine Lithium Batterie im Wohnmobil zu betreiben?

Zur Lithium-Batterie wird ein Batteriemanagement (BMS) benötigt. Bei Victron ist da BMS nicht in den Batterien integriert, was zu einer deutlichen Kostenersparnis führt, wenn man mehr als eine Batterie ins Fahrzeug einbauen möchte. Weiter hat ein externes BMS den Vorteil, dass sich in der Batterie keine Elektronik befindet, die bei einem technischen Defekt die Stromabgabe der Batterie verhindern könnte. Victron Energy Lithium Batterien sind daher ausfallsicher, solange sich keine der 4 Zellen verabschiedet. Aber keine Angst, solche defekte sind eine Seltenheit. Victron Energy hat zwei BMS System zur Auswahl: Das BMS 12-200 ist das gängigste BMS für Wohnmobile mit 12V Bordnetz. Es wird nur in die Minusleitung direkt nach Batterie eingeschleift und sorgt dann für einen sicheren Betrieb der Batterien. Das VE-BUS BMS ist deutlich aufwendiger zu installieren, da einige zusätzliche Schalt-Bauteile wie Batterie-Protect, Trennrelais für Ladegeräte und Steuerleitungen angeschlossen werden müssen. Es lohnt sich an einem 12V System nur, wenn der Wechselrichter mehr als 2000 Watt liefern muss. Der bevorzugte Einsatz für das VE.BUS BMS ist Batteriesysteme höher 12V oder komplexe Anlagen mit speziellen Anforderungen. Mit der Batterie und einem BMS ist die Lithium Batterie einsatzfähig. Mehr ist zum reinen Betrieb nicht notwendig! Das BMS12-200 übernimmt alle Schutzfunktionen vollautomatisch.

Ich fasse zusammen: Lithium Batterie im Wohnmobil mit BMS

  1. Victron Energy LiFePO4 Batterie (60-300Ah)
  2. Victron Engery Batteriemanagement BMS 12-200

Empfohlenes Zubehör, wenn noch nicht vorhanden:

Ich rate zu einem Batteriecomputer, und zwar dem BMV von Victron Energy und nicht zum Votronic Batteriewächter. Der Victron BMV lässt sich sehr genau auf Lithium-Batterie einstellen und arbeitet hier mit einer perfekten Präzision, selbst über Wochn hinweg ohne Volladung. Ob es nun der BMV 700 oder BMV702 oder 712 sein wird, entscheiden Ihre Wünsche.

Reichen tut der BMV700, er zeigt die Spannung, Ladezustand, Kapazität und Strom einer Batteriebank an (egal wieviel Batterien in der Bank parallel angeschlossen sind). Der BMV702 kann zusätzlich noch die Spannung der Starterbatterie anzeigen - aber das kann der EBL im Wohnmobil auch.

Der BMV712 ist fast gleich zum 702, beinhaltet aber noch Bluetooth für die Datenübertragung zum Handy. Wer Bluetooth am BMV700 möchte, benötigt ein zusätzliches Bluetooth Dongle.

Weiter empfehle ich einen manuellen Hauptschalter direkt nach der Batterie in der Minusleitung. Um das System sicher unbeaufsichtigt lagern zu können. Ist eine Solaranlage montiert - sollte in die Solarleitung ein weiterer Schalter montiert werden, damit auch diese abgeschaltet werden kann, wenn das Fahrzeug nicht in Betrieb ist.
Warum der Schalter? Siehe Lagerung der Batterie bei nichtbenutzung.

Um alle Teile miteinander verbinden zu können, benötigen Sie noch Batteriekabel. Diese kann ich fertig konfektioniert liefern.

Nachfolgend ein Vorschlag für eine Einkaufsliste mit Lithium-Batterie, BMS, Batterie, Batterie-Trennschalter und Batteriekabel:

  • Lithium Batterie (60-300AH)
  • Trennschalter
  • Batteriecomputer
  • BMS 12-200

Passende Batteriekabel:

  • Batterie zu Trennschalter Für Batterien 60Ah und 90Ah: 22mm² 50cm M8/M10 Für Batterien ab 160Ah: 22mm² 50cm M10/M10
  • Trennschalter zu BMV: 22mm² 30cm M10/M10
  • BMV zu BMS12-200: 22mm² 30cm M10/M8

 

Zur Verdeutlichung nachfolgend eine Skizze, wie die Lithium Batterie im Wohnmobil angeschlossen wird. Bitte beachten Sie - dass die Batterie wirklich nur so angeschlossen werden darf, wenn Sie original Elektrik im Wohnmobil weiter nutzen wollen.

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Wie Sie sehen, haben Sie nach dem Einbau der Batterie mit dem BMS wieder nur 2 Pole, wo Sie die Kabel des Wohnmobils anschließen können - Wir früher mit der Blei-Batterie auch.

Muss das Ladegerät ausgetauscht werden?

Nein, solange Sie Landstrom eher selten nutzen wollen. Wenn Sie jedoch sehr viel und lange am Landstrom stehen möchten, empfiehlt es sich, ein anderes Ladegerät einzubauen und das original Ladegerät zu deaktivieren. Mehr Informationen finden sie hier.

Kann der Solarregler drin bleiben?

Ja. Die Solarregler sollten auf Nassbatterien eingestellt werden. Dies ist die günstigste Kennlinie, welche auch für Lithium Batterien passt. Besser ist es jedoch in Hinblick auf die Batteriepflege, wenn Sie einen Victron MPPT Solar-Laderegler nachrüsten. Dieser kann entsprechend programmiert werden. Mehr dazu in meinem Blogartikel zum richtigen Laden von Lithium Batterien.

Braucht man einen Ladebooster bei Lithium Batterien?

Durch die höhere Spannung von Lithium Batterien tritt verstärkt das Problem auf, dass die Batterie während der Fahrt nicht richtig geladen wird. Bei neuen Fahrzeugen mit Euro 6 kommt es sogar dazu, dass sich die Lithium Batterie während der Fahrt entlädt. Dann ist ein Ladebooster auf jeden Fall zu empfehlen.

Darf man Lithium Batterien auch liegend montieren

Nein

Kann ich später noch weitere Batterien nachrüsten?

Ja, selbst 2 Jahre später kann noch eine weitere Batterie dazugestellt werden.

Dürfen Lithium Batterien mit verschiedenen Kapazitäten kombiniert werden?

Nein

Wozu braucht man ein Victron BMS?

Die LiFePO4 Batterie von Victron Energy bestehen aus 4 Lithium Zellen, welche in Reihe geschaltet sind. Das ganze ist von einem robusten, blauen Gehäuse umgeben mit je einem Plus und Minuspol oben und zwei seitlich abgehenden “Datenkabeln”. Zwischen den Lithiumzellen und den außenliegenden Batteriepolen befinden sich keine elektrischen Bauteile, die ausfallen können. Parallel zu den viel Lithium Zellen sind in der Batterie Balancer montiert, welche per Bluetooth sogar aufgerufen werden können. Sollten diese elektronischen Bauteile mal ausfallen, wird die Batterie trotzdem weiter Strom abgeben können.

Hohe Betriebssicherheit durch externes BMS

Somit gelten die Lithium Batterien von Victron als absolut ausfallsicher, solange alle Zellen in der Batterie funktionieren. Andere Hersteller verbauen das Batteriemanagement im Gehäuse und ein Eingriff bei einem technischen Defekt der Überwachungseinheit ist nur bedingt möglich. Auch wenn mir bisher kein Ausfall eines Victron BMS bekannt ist, so bleibt trotzdem die Sicherheit, dass die Batterie auch ohne BMS “zur NOT” noch weiter betrieben werden können und man nicht auf dem trocken sitzen würde.

Das BMS ist kein Ladegerät!

Das Batteriemanagement ist eigentlich nur ein Batterieschutz. Über die 2 Datenkabel der Batterie bekommt das BMS Informationen über den Zustand der einzelnen Lithium-Zellen in der Batterie. Sollte eine der vier Zelle eine kritische Spannung erreichen, sei es Unter- oder Überspannung, wird dies dem BMS gemeldet und dies kann entsprechend agieren.

Im Normalbetrieb der Victron Lithium Batterien wird das BMS nicht eingreifen müssen. Zur richtigen Ladung sind alleine die Ladegeräte verantwortlich. Sollte ein Ladegerät einmal ausfallen und eine zu hohe Spannung an die Batterie abgeben, wird ein überladen noch vor erreichen einer kritischen Zellspannung durch abschalten des Ladestroms unterbunden.

Das BMS kann als Tiefentladeschutz fungieren: Genau wie beim Überladen wird das BMS auch Verbraucher abschalten, um eine Tiefentladung zu verhindern.

Dabei ist jedoch folgendes zu beachten: Nach einer Notabschaltung verbleibt in der Batterie eine Restkapazität 1-2 Amperestunden. Dieser Puffer wurde geschaffen, um ein Nachladen in den ersten 10 Tagen ohne Schädigung der Zellen zu ermöglichen.
Denn durch das BMS wie auch den Batteriecomputer wird die Batterie auch nach einer Notabschaltung weiter mit einem minimalen Strom entladen.

Darum rate ich immer dazu, dass ein Lithium Batterie System bei Nichtbenutzung komplett abgeschaltet wird, um eine Entladung durch sogenannte stille Verbraucher zu unterbinden. Eine vom Netz getrennte Batterie, ist mit einem Ladezustand von mehr als 50% problemlos 6 Monate lagerfähig! Per Bluetooth können Sie jederzeit die Batteriespannung abfragen.

MERKE: Eine nicht genutzte Batterie wird sich mit der Zeit durch den Stromverbrauch von BMS und BMV (Batterie Computer) kontinuierlich entladen. Zwar wird das BMS beim erreichen der Entladeschlussspannung abschalten, aber der Eigenverbrauch wird die Batterie weiter entladen! Daher ist unbedingt darauf zu achten, dass Lithium Batterien nicht mit dem BMS verbunden sind, wenn Sie unbeaufsichtigt längere Zeit nicht genutzt werden.

Funktion des BMS in Detail

Das Batteriemanagement übernimmt nicht die Funktion des Ladegerätes, sondern es ist ein reines Schutzglied, welches im Falle eine Zell Unter- oder Überspannung in der Batterie schützend eingreift. So schaltet das BMS die Verbraucher ab, indem es die Ströme aus der Batterie unterdrückt, wenn ein kritischer Ladezustand erreicht wird.

Oder andersherum werden Ladeströme abgeschaltet, wenn die Spannung einer Zelle in der Batterie ein kritisches Level erreicht. Im Normalbetrieb tut das BMS jedoch nichts und wartet still, bis einen Befehl von der Batterie bekommt.

Im Normalbetrieb wird das BMS am ehesten als Tiefentladeschutz eingreifen - ist die Batterie entladen, schaltet das BMS die Verbrauch ab, damit die Lithium Batterie nicht beschädigt wird. Damit das BMS 12-200 richtig arbeiten kann, muss es in der Minusleitung direkt nach der Batterie eingeschleift werden. Zwischen der Batterie und BMS sind nur ein Hauptschalter und der Batteriecomputer zulässig.

BMS12-200 zwei Geräte in einem

Das BMS12-200 für Victron Energy Lithium Batterien ist eigentlich ein Gerät für 2 Aufgaben. Es gibt einen rechte Seite für Verbraucher und Ladegeräte, welche mit LOAD gekennzeichnet ist. Und es gibt eine linke Seite - gekennzeichnet mit CHASSIS, welche als Trennrelais benutzt werden kann. BMS12-200 als Batteriemanagement: Die Hauptfunktion des BMS 12-200 ist der Batterieschutz vor sämtlichen Betriebsbedingungen.

  • Temperaturschutz Das BMS12-200 wird den Stromfluss unterbinden wenn die Batterietemperatur 50 Grad überschreitet. Ebenso wird das BMS12-200 bei Temperaturen unter 5°C den Ladestrom zur Batterie begrenzen. Ein Betrieb der Batterie im Winter ist also unbedenklich.
  • Überspannungsschutz Erreicht eine Zelle eine kritische Spannung, wird das BMS den Ladestrom abregeln, damit die Zellen nicht überladen werden können. Im Normalbetrieb, wenn alle Ladegeräte funktionieren, wird hier kein Eingriff des BMS nötig sein.
  • Unterspannungsschutz Wenn die Batterie entladen ist, wird das BMS weitere Stromentnahme verhindern. Die Restkapazität in der Batterie reicht dann noch aus, dass die Batterie binnen 10 Tagen ohne schädigung wieder aufgeladen werden kann.

 

All diese Funktionen stehen ohne zusätzliche Eingriffe zur Verfügung. Das BMS arbeitet voll automatisch und gibt auch den Stromfluss automatisch frei, sobald die Fehlermeldung aus der Batterie verschwunden ist. Sobald Sie die Batterie etwas geladen haben, wird auch eine Stromentnahme, nach Abschaltung wegen Unterspannung, wieder möglich sein.

LOAD Anschluss des BMS 12-200

Dieser Anschluss arbeiten in beide Richtungen, es kann damit der Stromfluss zur Batterie wegen Überspannung, Übertemperatur oder Untertemperatur unterbrochen werden oder auch die Stromentnahme aus der Batterie, wegen Unterspannung oder Übertemperatur. Es ist ein Bidirektional arbeitendes Stellglied, das nicht nur EIN und AUS kennt, sondern auch PWM moduliert zur Strombegrenzung genutzt wird.

Chassis Anschluss des BMS12-200

Der Chassis Anschluss ist ein reiner Ladeeingang. Er hat nichts mit dem klassischen Masseanschluss im Fahrzeug zu tun. Dieser Anschluss lässt das Laden der Batterie zu, wenn die Spannung 13,5V übersteigt.

Weiter kann der Chassis Anschluss den Strom begrenzen. Es werden maximal 80% des Sicherungswertes als Maximalstrom durchgelassen. Bei der Werksseitig montierten 100A Sicherung, entspricht das 80A Ladestrom. Mit der beiliegenden Platine, auf der 2 Flachsicherungen eingesteckt werden können, können Sie sich den Ladestrom selbst einstellen. Die 100A Sicherung wird dann gegen den Sicherungshalter ausgetauscht, welcher mit entsprechenden Flachsicherungen bestückt werden kann. Z.B. 2x 30A für eine Strombegrenzung auf 48A.

Achtung: Dieser Anschluss wird beim normalen Wohnmobil nicht benutzt! Ladegeräte und Verbraucher laufen oft über den EBL und kommen in einem Kabel zur Batterie. Hier ist eine Trennung nicht möglich, und daher werden ALLE Kabel am LOAD Anschluss angeschlossen und der Chassis Pol bleibt unbenutzt!

Einbau der Lithium Batterie mit dem BMS12-200 in ein Wohnmobil

Der Anschluss eines Lithium Batteriesystem von Victron Energy ist recht einfach. Die Batterie und das BMS bilden eine Einheit. Der Anschluss der Kabel vom Fahrzeug erfolgt auf der Plusseite direkt am Batteriepol und die Minusleitungen werden am BMS12-200 angeschlossen, welches den Minuspol darstellt. Zwischen BMS und Batterie wird ein ca. 50cm langes Verbindungskabel benötigt, welches 22mm² Querschnitt haben sollte, um alle möglichen Ströme abzudecken.

Einbau der Lithium Batterie in 6 Schritten:

  1. Ausbau der alten Batterie und vorbereiten für die Lithium Batterie Netzstecker am Wohnmobil entfernen und die Solaranlage durch entfernen einer Leitung der Module am Regler stilllegen. Batterie abklemmen: Um später verwirrung durch unterschiedliche Kabelfarben zu vermeiden, empfehle ich zuerst alle Minuskabel vom Batteriepol zu entfernen und diese mit Klebeband oder einem Kabelbinder zu bündeln. Gleiches erfolgt dann mit den Kabeln des Pluspols. Batterie ausbauen und entsprechende Halter die für die Lithium Batterie im Weg sind entfernen.
  2. Probesitzen der LiFePO4 Batterie incl dem BMS Natürlich ist es praktisch, wenn man vorher schon weiß, dass die neue Batterie auch den gewünschten Ort passt. Trotzdem würde ich, nachdem das Batteriefach leer ist, die Lithium Batterie zuerst einmal probehalber an den neuen Platz stellen und schauen, ob die Kabel zu den Anschlüssen reichen und wo das BMS montiert werden kann. Die Batterie muss laut Victron stehend montiert werden. Das BMS kann an der Decke, an der Seit oder auch auf dem Boden installiert werden. Wichtig ist, dass die Datenkabel der Batterie zum BMS reichen und im Idealfall reichen die Batteriekabel vom Fahrzeug dann auch noch zum BMS und Batterie Pluspol. Nicht vergessen: Bei der Option mit Batteriecomputer oder zusätzlichem Hauptschalter müssen auch die zwei Bauteile noch einen Platz im Batteriekasten finden. Weiter muss die Batterie gegen rutschen und herfliegen gesichert werden. Lösen lässt sich das mit am Boden verschraubten Winkeln. Ein Spanngurt über die Batterie welcher ebenfalls mit dem Fahrzeug entweder verschraubt oder mit entsprechenden Zurrösen verbunden wird, hält die Batterie später sicher am Platz. Hier ist Kreativität gefragt, die Einbausituationen sind sehr vielfältig und ich kann hier keine Anleitung geben.
  3. Einbau der Komponenten In der Regel läuft der Einbau in folgender Reihenfolge ab. Ich montiere das BMS12-200, den Shunt vom Batteriecomputer und den Batterietrennschalter im Batteriefach. Danach kommt die Lithium Batterie an ihren Platz und wird mit einem Spanngurt gesichert.
  4. Elektrischer Anschluss Alle Minuskabel, welche zum Wohnmobil-Bordnetz gehen. Damit meine ich wirklich alle, auch die vom Solarladeregler, dem Wechselrichter, dem Ladebooster usw. werden am LOAD Anschluss (dem äußeren rechten M8 Bolzen) angeschlossen. Stromversorgung für das BMS und BMV herstellen: Das beim BMV beiliegende dünne, rote Kabel vom Shunt des BMV über das BMS zum Pluspol der Batterie verlegen. Um das BMS nun auch mit Strom versorgen zu können, muss es an passender Stelle durchtrennte werden, beide Enden abisoliert und zusammen mit dem blauen Flachstecker, welcher in der kleinen Tüte zu finden ist, verbunden werden. Sie Skizze! Alle Pluskabel, incl. dem dünnen Kabel vom BMV/BMS werden nun mit dem Pluspol der Lithium Batterie verbunden.
  5. Minus Batteriekabel anschließen: M8/M10 Verbindungskabel zwischen dem Mittleren M8 Bolzen (Li Batterie) am BMS und dem Batteriecomputer Shunt (LOAD) anbringen. M10/M10 Verbindungskabel zwischen Shunt (BATTERY) und Trennschalter anbringen. Trennschalter auf OFF stellen. M10/M8 oder M10/M10 Verbindungskabel zwischen Trennschalter und Minuspol der Batterie anbringen. und alle Muttern / Schrauben auf festen Sitz prüfen. Vor allem auch alle Muttern am BMS nachziehen, selbst die, an welche keine Kabel gehen. Eine Kontrolle ob auch Plus und Minus nirgends vertauscht wurde kann nicht schaden!
  6. Hauptschalter einschalten, danach den Solarregler wieder mit den Solarmodulen verbinden.

Nun ist das System in Betrieb und im Wohnmobil sollte im Idealfall wieder alles funktionieren. Der Batteriecomputer muss jetzt noch eingestellt werden und alle Ladegeräte sollten auf Lithium Kennlinie oder BLEI NASS (Lead Accid) eingestellt werden. Also nicht AGM und nicht GEL. Damit der Batteriecomputer nun auch die richtigen Werte anzeigt, muss die Batterie einmal auf 100% aufgeladen werden. Die Ladeendspannung sollte dabei zwischen 14,1V und 14,5V liegen. Im Auslieferungszustand haben Victron LiFePO4 Batterien einen Ladezustand von etwa 40% was ca. 13,15V entspricht. Bis die Batterie also auf 100% aufgeladen ist, können je nach Ladegerät mehrere Stunden vergehen.

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