Batterie Alternative: LiFePO4 HighCurrent Edition
Meine originale Ford 70Ah EFB ist inzwischen etwas über 3 Jahre alt und diesen Winter bekam ich den SoC kaum noch über 60%.
Was die ersten beiden Winter kein Problem darstellte, wurde diesen Winter häufiger zur lästigen Realität: Standheizung nicht gestartet wegen niedriger Batterieladung. Auch das Nachladen über Nacht brachte nur kurzfristig Besserung, der SOC war schon bald wieder nahe oder gar unter 60%.
Ich habe nun eine Lösung für mich gefunden und die Liontron LiFePO4 12V/80Ah (1200A EN) angeschafft.
Ich denke, damit hat sich das Problem ein für alle Mal erledigt.
Inzwischen habe ich die Batterie seit 3 Wochen bzw. >1500km in Benutzung. Hier ein kurzer Bericht.
Gemäß Hersteller kommt diese LiFePO4-Batterie mit Fahrzeug-Ladereglern für EFB wie auch AGM zurecht.
Das Batterie-interne BMS schützt vor Überladen, Tiefentladung, Ladeschäden bei zu niedriger bzw. zu hoher Temperatur, Kurzschluss usw.
Den Fahrzeug Target-SOC habe ich auf 100% gesetzt und den Batterietyp auf EFB belassen.
Damit ist die Benutzung der LiFeFO4 Plug and Play.
Anfänglich hatte ich bedenken, ob die wegen der höheren Ruhespannung (bei 20°C 13.35V, bei 0°C 13.1V) immer als voll erkannte Batterie überhaupt richtig geladen wird.
Deshalb hatte ich mir in die Spannungsversorgung des BMS-Sensors - das rote Kabel am Sensor (weiß ist LIN-Bus) zwei Siliziumdioden eingeschleift, welche die gemessene Ruhespannung um 0.6V absenken. Bei eingeschalteter Zündung überbrücke ich die Dioden durch ein Relais (sowie optional auch über einen Schalter), damit die vom Sensor überwachte Ladespannung korrekt gemessen werden kann.
Inzwischen kann ich aber vermelden, dass es diesen Kunstgriff gar nicht braucht. Auch wenn z.B. am Morgen einige Ah wegen Standheizungsbetrieb entnommen wurden und der SOC in ForScan anschließend trotzdem 100% anzeigt, wird die Batterie bei der nächsten Fahrt sofort wieder voll geladen.
Dies zu überprüfen war leider nicht so einfach wie erhofft, da die Batterie anders als zuerst angenommen leider doch kein Bluetooth-Interface besitzt. Trotz intensiver Suche konnte ich keine passende Hochstrom-fähige LiFePO4-Batterie mit Bluetooth als Alternative finden.
Bei Kälte kann man beobachten, dass auch bei anliegender Ladespannung die Batterie anfangs nur Strom abgibt (um die 100A), um sich aufzuwärmen. Das kann je nach Temperatur wenige Sekunden bis einige Minuten dauern, erst dann wird geladen. Der Ladestrom kann dann ebenfalls bis 100A hochgehen (max. 120A), aber nie besonders lange, er sinkt dann schnell auf um die 50...60A und dann langsam bis auf 0A, sobald die Batterie voll ist. Dieser Zustand ist aufgrund des relativ hohen Ladestroms erstaunlich schnell erreicht.
Es ist immer eine Freude zu sehen, wie schnell die Aufladung wieder erreicht ist.
Solange der SOC unter 100% ist, wird vom Fahrzeug eigentlich immer geladen, das heißt mit 14.x bis 15V, je nach Temperatur. Wobei diese Phase ja nur wenige Minuten dauert, dann ist der SOC schon wieder 100%.
Evtl. würde das Fahrzeug BMS das Laden später drosseln, das bekommt man aber wegen der schnell wieder vollen Batterie gar nicht zu sehen.
Ich hatte anfänglich mal mit 95% Target SOC getestet. Da fährt man paar Minuten mit ca. 100A Entladestrom, bis Target SOC erreicht ist. Nach mehrstündiger Pause mit Ruhespannungs-Messung geht das aber wieder von vorne los, weil das Fahrzeug BMS meint, es hätte 100% SOC.
Das Batterie interne BMS lädt ab 13.35V bis 14.65V, mit einer relativ lineare Abhängigkeit des Ladestroms von der Ladespannung.
Ich habe mal eine Lade-Kurve mit einem Labor-Netzteil erzeugt, wo ich die Ladespannung in 0.1V Schritten erhöht habe: siehe Bild-1
Da das Labor-Netzteil nur max. 10A liefert, ist da bei 10A Schluss.
Die Lichtmaschine im Fahrzeug liefert problemlos die max. möglichen 120A Ladestrom. Da sähe die Kurve genauso aus, nur eben mit 120A als Maximum. Der Innenwiderstand der LiMa ist einige Faktor 10 kleiner als der des Labor-Netzteils.
Die 120A habe ich bisher nur 1x für wenige Sekunden gesehen, meist wird mit 100A begonnen. Je näher man den 100% SOC kommt, sind es schnell weniger.
Im 2. Bild die Lade-Kurve über 20 Minuten von SOC 97%..100%, leider wieder nur mit dem Labor-Netzteil mit max. 10A ermittelt.
Im Fahrzeug sähe die Kurve genauso aus, aber ca. in nur 2 Minuten, da der Ladestrom aufgrund des viel niedrigeren Innenwiderstands der LiMa mit >100A beginnt.
Der Anstieg am Anfang des Bild-2 ist wieder die Erhöhung der Ladespannung in 0.1V Schritten von 13.3V auf 13.7V zu Beginn.
Ich habe der Batterie noch eine Thermohülle verpasst, da die Betriebstemperatur 60°C nicht überschreiten soll.
Die Thermohülle soll im Sommer die Wärme von der Batterie solange zurückhalten, wie benötigt wird, um den Batterie SOC wieder auf 100% zu bringen.
Im Winter steht der SOC z.B. nach morgendlicher Benutzung der Standheizung auf 92%.
Nach 5 bis 10 Minuten ist der Batterie SOC bereits wieder auf 100%.
Im Sommer läuft vielleicht mal das Radio im Stand oder man macht was mit ForScan 'rum (aber das wohl bei großer Hitze eher weniger ohne Klimaanlage im Stand). Da sind 8% Entladung also selten. Aber selbst wenn, nach spätestens 5 Minuten ist die Batterie wieder voll.
Falls danach die Batterietemperatur über 45°C steigt, ist es für den Erhalt des SOC nicht relevant. Bei laufendem Motor wird auch nichts mehr entnommen (Start/Stop ist bei mir permanent deaktiviert, sollte bei Hitze wegen der Klima sowieso auch nicht anspringen).
Was im Sommer also spannend wird, ob bei >45°C Batterietemperatur diese trotz Ladeabschaltung während der Fahrt auf über 60°C ansteigt. Weil dann auch das Entladen vom BMS unterbunden würde.
Ich erwarte das nicht, es bleibt aber spannend.
Über ForScan lässt sich die Batterietemperatur zumindest annähernd verfolgen, da der BMS-Sensor ja direkt mit dem Minuspol verbunden ist.
Alles in Allem bin ich von der LiFePO4-Batterie überzeugt bis begeistert. Mit 100% Target SOC ist die Benutzung Plug and Play. Keine Batterie-Probleme mehr und immer riesen Reserve, da man die im Notfall auf Nähe Null entladen könnte. Die 80Ah nutzbare Kapazität entspricht einer ~ doppelt so großen Blei-Säure Batterie.
Gekostet hat sie mich 999€. Das war es mir Wert, mit der Aussicht auf hoffentlich >10 Jahre Nutzbarkeit.
42 Antworten
es bleibt dabei: den Ladezustand eines Blei-Akkus kann man nur und ausschließlich über die Ruhespannung bestimmen. Und Ruhe bedeutet wirklich Ruhe, also keine Ströme über Stunden.
Das Fahrzeug selbst weiß ja, wann der Motor läuft und damit der Generator eine Ladespannung bringt. Also von der anderen Seite betrachtet: wenn der Motor aus ist und trotz Verbraucherstrom die Akku-Spannung steigt, kann das nur ein besserer SOC sein als der ursprünglich angenommene. Das Fahrzeug hat dann also neue Erkenntnisse und korrigiert den SOC. Das ist vollkommen in Ordnung, der arme Mondeo kann ja nicht wissen, dass von "extern" durch Brücken einer Diode die Spannung erhöht wird
Der Blinkernutzer
Zitat:
@Blinkernutzer schrieb am 8. Januar 2025 um 23:25:03 Uhr:
es bleibt dabei: den Ladezustand eines Blei-Akkus kann man nur und ausschließlich über die Ruhespannung bestimmen. Und Ruhe bedeutet wirklich Ruhe, also keine Ströme über Stunden.
Da stimme ich Dir zu.
Der SOC sollte nur über die Ruhespannung bestimmt werden. So ist es aber eben leider nicht bei Ford.
Das war ja die Quintessenz meines letzten Posts.
Zitat:
..., der arme Mondeo kann ja nicht wissen, dass von "extern" durch Brücken einer Diode die Spannung erhöht wird
Da liegt evtl. ein Missverständnis vor.
Ich brücke die Diode mittels des D+ Simulators.
Das bedeutet: nur wenn der Motor läuft, wird die Diode gebrückt.
Wie ja berichtet, der SOC wird nach Zündung Ein neu bewertet.
Dies bedeutet: Nach Ruhespannungsmessung ist der SOC z.B. 100%. Ein Fernstart inkl. Frontscheibenheizung, Lenkradheizung, Sitzheizung und Standheizung wird problemlos absolviert.
Bei Zündung Ein lese ich den SOC aus und dieser ist dann abhängig von der in dem Moment anliegenden Batteriespannung:
- ohne Diode: 100% SOC
- mit Diode: je nach Dioden-Flussspannung 0% ...100% SOC, jeder beliebige Wert ist manipulierbar.
Dieses Verhalten, dass der ermittelte SOC der Ruhemessung durch die momentane Spannung nach Zündung Ein überschrieben wird, hätte ich nicht erwartet. Ist aber so.
Normal ist das so das auch während des Betriebs versucht wird der SOC zu ermitteln. Im Ruhezustand wird er aber dann am Ende noch mal "richtig" ermittelt zum Abgleich.
Zitat:
@MrBerni schrieb am 9. Januar 2025 um 12:08:03 Uhr:
Normal ist das so das auch während des Betriebs versucht wird der SOC zu ermitteln.
Genau, das BMS versucht (erfolglos) den aktuellen SoC zu ermitteln.
Eine annähernd plausible Ermittelung des SoC während der Fahrt ist auch zwingend erforderlich, sonst könnte eine Aufladung während der Fahrt nicht erfasst werden.
Zitat:
Im Ruhezustand wird er aber dann am Ende noch mal "richtig" ermittelt zum Abgleich.
Und auch da passieren die teils heftige Fehler. Oder warum kann es sein, dass das Fahrzeug meint, der SoC läge am Ende Fahrt bei z.B. 35% und am nächsten Tag (ohne dass Energie zugeführt wurde) dann bei 75%?
Fakt ist: FORD hat das BMS nicht annähernd im Griff.
Ähnliche Themen
Stimmt, Ford hat das nicht im Griff. Aber eben weil es während der Fahrt nur den SOC quasi raten kann ist der am Ende der Fahrt meist falsch. Daher wird er dann später in Ruhe noch mal korrekt ermittelt.
Zitat:
@rp-orion schrieb am 9. Januar 2025 um 13:08:32 Uhr:
Eine annähernd plausible Ermittelung des SoC während der Fahrt ist auch zwingend erforderlich, sonst könnte eine Aufladung während der Fahrt nicht erfasst werden.
Ja, das ist schon richtig.
Ich hätte nur nicht erwartet, dass Ford dazu die Spannung nach Zündung Ein heranzieht.
Normal hätte ich zur SOC-Bewertung ab Zündung Ein und bei Fahrt allein den geladenen bzw. entladenen Strom herangezogen und die Spannung nur als Ruhespannung berücksichtigt.
Für Smart-Charge, also Lastabwurf muss man natürlich die Spannung unter Last heranziehen.
Ach "Zündung ein" ist auch nichts großes mehr... Was da schon alles an Last anliegt wenn man nur aufschließt... Und das bleibt dann auch noch ne halbe Stunde nach Abschließen noch so...
Hab es schon geschafft die Batterie platt zu kriegen als ich mal wegen Krankheit den Wagen zwei Wochen nicht bewegt hab, aber in der Zeit mehrmals was aus dem Auto holen musste...
Gruß
Zitat:
@gobang schrieb am 9. Januar 2025 um 19:30:10 Uhr:
Ich hätte nur nicht erwartet, dass Ford dazu die Spannung nach Zündung Ein heranzieht. Normal hätte ich zur SOC-Bewertung ab Zündung Ein und bei Fahrt allein den geladenen bzw. entladenen Strom herangezogen und die Spannung nur als Ruhespannung berücksichtigt.
Das wäre sicher ein guter Ansatz. Aber was FORD da treibt (oder vom Lieferanten treiben lässt) erschließt sich mir auch nicht. Auf jeden Fall - und das ist Fakt - kommt nicht das heraus, was man erwarten sollte.
Zitat:
@MrBerni schrieb am 10. Januar 2025 um 09:52:41 Uhr:
Ach "Zündung ein" ist auch nichts großes mehr... Was da schon alles an Last anliegt wenn man nur aufschließt... Und das bleibt dann auch noch ne halbe Stunde nach Abschließen noch so...
Das hat bei FORD sicher noch keiner bemerkt oder einfach ignoriert.
Ja, gerade solche Zustandsübergänge sind alles andere als trivial. Nicht umsonst wird viel Arbeit gerade in diese Übergänge gesteckt, zumindest bei Herstellern denen eine gewisse Qualität noch etwas bedeutet. Jedes einzelne Steuergerät oder jede Funktion für sich betrachtet ist immer recht einfach. Wenn dann aber mehrere Geräte zusammen spielen und sich gegenseitig beeinflussen kann es schon zu größeren unerwarteten Effekten kommen.
Aber soll man den Kunden mit diesen Effekten allein lassen? Um Qualität bemühte Hersteller sehen das anders.
Zitat:
@rp-orion schrieb am 09. Jan. 2025 um 13:8:32 Uhr:
Und auch da passieren die teils heftige Fehler. Oder warum kann es sein, dass das Fahrzeug meint, der SoC läge am Ende Fahrt bei z.B. 35% und am nächsten Tag (ohne dass Energie zugeführt wurde) dann bei 75%?Fakt ist: FORD hat das BMS nicht annähernd im Griff
Solche Sprünge hab ich nie, die Anzeige in forscan Lite, wie auch im Carscanner sind immer plausibel. Wenn er länger steht, zeigt der Soc einen Wert unter dem vorherigen an, wenn wir fahren steigt der Soc wieder an.
Ist da wirklich der BMS Sensor defekt, oder doch die Batterie defekt, oder eine falsche Batterie eingetragen?
Zitat:
@Toe schrieb am 10. Januar 2025 um 14:26:19 Uhr:
Ist da wirklich der BMS Sensor defekt, oder doch die Batterie defekt, oder eine falsche Batterie eingetragen?
- Mittlerweile dritter Batteriesensor
- Zweite Batterie
- Eintrag gemäß FORD-Vorgabe, nach Rücksprache mit Werk durch den Händler
Noch alles auf Garantie, nur die Fahrerei, Zeit und Nerven werden von FORD nicht ersetzt. Das macht einfach keinen Spaß mehr.
Heute, nach über einer Stunde Fahrt und SoC-Anstieg von 56 auf 58 % (diesmal keine Sprünge) kann nach 2 Stunden Standzeit in der FordSpassApp "Fahrzeug im Modus BAtterieschonfunktion".
Für mich steht fest: "FORD, die wollen nicht"
Mach doch mal die pass app aus, deaktivieren im focus injl WLAN.
Dann schau was passiert
Zitat:
@Toe schrieb am 12. Januar 2025 um 10:07:55 Uhr:
Mach doch mal die pass app aus, deaktivieren im focus injl WLAN.
Dann schau was passiert
Falls ich gemeint bin: Was soll das bringen?
Ich versuche mal das Auto so zu parken, dass es Richtung Köln ausgerichtet ist. Oder sollte ich besser Valencia, den Produktionsort wählen? Oder doch den Entwicklungsstandort in USA?
Das Grundproblem ist und bleibt immer, dass der SoC in nahezu allen Fällen nach dem Start des Fahrzeugs falsch ist. Von dort ausgehend wird dann über die ganze Fahrt falsch weiter gerechnet oder verzweifelt versucht zu korrigieren.
Ich bleibe dabei: "FORD, die wollen nicht"
Das Problem ist das diverse Steuergeräte nie richtig abschalten, ganz besonders eben die ford Pass und Wlan Funktion.
Das sind Stromfresser, das wird auch das Problem sein. Denn wenn alle Stg nach, sagen wir 4 bis 8h, aus wären und keinen Strom mehr ziehen, bleibt der Soc stabil. Andere Hersteller können das ja auch.
Ausrichten am besten gen Mekka, wenn du drauf stehst😉
Probiers doch einfach und beobachte, natürlich nicht jeden Tag das Auto öffnen, macht schon deutlich was aus ob das standig bei Abruf zurück funkt, oder eben aus ist und kein Strom zieht
Zitat:
@Toe schrieb am 13. Januar 2025 um 17:22:30 Uhr:
Andere Hersteller können das ja auch.
Genau, andere Hersteller können das. Da sitzen auch viele Entwickler vom Hersteller und den beteiligten Lieferanten in TaskForces, um das Problem lösen.
Zitat:
und beobachte
Das mache ich doch schon seit 4 Jahren.
Du hast also schon den Pass Kram ausgeschaltet?
Schaust du mit einer App auf den Soc, oder wie stellst du das fest?
Konnte ich nicht rauslesen, oder ich habs übersehen...