Onderwerp: le-gen-darisch! LTO en LFP oplossing

Het beste van mijn loodaccu's is er nu eindelijk wel vanaf zodat ik wordt gedwongen eindelijk eens de transitie te maken naar LFP. Spullen al geruime tijd in huis, nog steeds niet gedaan. Herkenbaar denk ik voor velen.

Toch maar eens weer in het ontwerpen van de installatie gedoken.
Huidige situatie:
start accu met de standaard alternator van de Yanmar motor
600 aH aan Trojan horse lood service accu.
120 A 2e alternator met Balmar regelaar met temperatuur tegenkoppeling voor laden service accu's
Mastervolt lader en inverter en shunt en display.

De Balmar regelaar is zo'n ingegoten ding die met een magneet moet programmeren.
Daar zie ik niets in om deze voor LFP op die manier om te zetten, Het ding is ook al zo'n 18 jaar oud.
Mastervolt heeft een alternator regelaar, en de alternator lijkt van zeer goede kwaliteit, maar zo goed als geen documentatie over te vinden: gaat dit samen werken??
Er is een snubber om alternator voor plotselinge onderbreking van de accu te beveiligen te koop van Balmar, die mijn voorkeur maar blijkt nergens te koop. Dan is er nog eentje wle te koop maar teveel een prutsding met kroonsteentjes. Zelf ontwerpen? Hmm, zijn proeven voor nodig.

Dus: allemaal niet zo eenvoudig...
Totdat... Ik gisteren ineens ineens als een blikseminslag de oplossing vond.
IK weet dan meteen: dit is het, 100% zeker.

Grofweg de oplossing:

er is eindelijk een werkbare DC-DC lader van Victron beschikbaar: de Orion XS.
Ongeevenaard hoog rendement, en hoge stroom; 50A. Twee stuks // en ik heb de benodigde 100A.

Tweede hoeksteen in het ontwerp: LTO cellen. 6 stuks in serie is in theorie genoeg, maar ik heb zojuist er 12 besteld voor 2 keer //. Capaciteit samen 80aH.
Het meest betrouwbaar en zeer snel antwoord op een vraag via email en de beste prijs hier:
www.lto-store.de/vor-und-nachteile
Ook een actieve balancer gekocht na onderzoek: deze www.lto-store.de/home/6S-QNBBM...-Balancer-p420024608

Zo'n Balmar regelaar heb ik lang in gelooft. Het ding op ±30% output zetten. Totdat ... EOL Balmar alternator.

De start accu gaat eruit, in zijn plaats komt de LTO accu.
Zijn alternator wordt losgekoppel en de 120 A alternator wordt rechtstreeks aangesloten op de LTO.
Niets wordt veranderd, de maximale laadspanning blijft gewoon op 14.4V staan.

Het ruime veilige bereik van de LTO van 10V tot 17,4V en de grote veiligheid van LTO an sich maakt (IMO) een BMS overbodig.
Uit de grafieken voor laden en ontladen van de LTO blijkt dat we precies binnen het lineaire gebied blijven van 12V naar 14.4V en zo'n 80% van de capaciteit kunnen benutten indien nodig.

Uiteraard wordt de LTO ook voor de startmotor gebruikt.

De minder vlakke karakteristiek van spanning versus SOC van de LTO is in deze toepassimg zeer behulpzaam! Voor zowel het laden als de daarop aangesloten DC-DC converters.

We houden de LTO helemaal niet in de gaten op een zeer incidentele test na.
We zijn absoluut niet geinteresseerd.

De enige stroom die de LTO levert buiten de stroom om die via een shunt naar de LFP accu loopt is de startstroom voor de motor. Dan loopt natuurlijk de motor en laadt vanzelf bij. (de actieve balancer trekt verwaarloosbare stroom)

We kunnen in de Orion XS natuurlijk instellen dat laden stopt bij 12V input.
Zal wel wat moeten toegevoegd om de Orion op stand-by te zetten indien gewenst, waar de stroom die ie trekt zo goed als 0 is, moeten we nog verder over nadenken.
Alles is zo afgedekt is mijn gedachte, en meteen al het lood uit de boot.

Nog even voor de zekerheid: deze oplossing vereist alternator met regelaar met temperatuur tegenkoppeling.

Waarom voor 80Ah gekozen in plaats van 40 Ah. (2 keer 6 cellen in plaats van 1 keer 6 cellen)
Als de LFP vol zit dan is de laadstroom in theorie 100A naar de LTO. In de documentatie wordt gezegd dan 1C de standaard is, maar dat natuurlijk meer mogelijk is.
Ik wil de LFO bombensicher hebben. Bovendien is met 80Ah zo'n beetje de capactiteit van een startaccu verkregen, en de spanning zakt wel degelijk bij belasting met zeer grote stromen.

Nog een fun fact:

De installatie kan in 2 fasen worden gedaan: eerst de startaccu vervangen voor de LTO en via een Orion XS de bestaande service accu laden.
Daarna de service accu vervangen door LFP.

Dingen worden wat duidelijker zo langzaam aan.
Pas na verloop van tijd wordt het na de ingeving duidelijk waarom dit (voor mij, en wellicht anderen) DE oplossing is.

LTO:
- Geen probleem met laden tot ver onder 0 graden: geen beveiliging nodig.
- In spec voltage bereik 10V - 17,4V: geen beveiliging nodig (in de gekozen toepassing)
- Geen kans op brand of chemische ontgassing, ook niet bij grof misbruik: geen beveiliging nodig
- Super lange levensduur: een permanente oplossing
- Met de gekozen balancer: geen omkijken naar de individuele spanningen per cel: geen uitlezing nodig.
- SOC af te lezen aan de spanning: geen BMS nodig en balancer heeft een veel eenvoudiger taak. Er zijn mensen die ze gebruiken zonder balancer. Heeft mijn voorkeur niet.
- door 10C grens voor ontladen: met een 40Ah set al als startaccu te gebruiken: deze laatste wordt dus vervangen. Geen lood en eventueel gevaarlijke gassen meer in de boot.

Dus het droomscenario: set and forget.

De voeding van de LPF accu gaat ALLEEN via een Victron Orion XS met zeer lage verliezen.
Door de meer schuine SOC / V curve een meer duidelijke en betrouwbare instelling in de Orion tot welke ingangsspanning (LTO) de XS nog laad.

Alle energiebronnen worden op de LTO aangesloten: Alternator, zonnepanelen via MPPT, acculader.
Het maakt helemaal niets uit hoe deze precies worden ingesteld, er is geen LFP profiel nodig, ook geen LTO profiel. Spanning zo goed als onbelangrijk. (ergens in het gebied van 12,5V tot 15V is prima bijvoorbeeld)

Het enige kritische is de instelling voor laden LPF in de XS, de rest doet er niet toe.
Twee caveats:
-De alternator zal een regelaar nodig hebben die de temperatuur in de gaten houd en bijregeld om deze niet te hoog te laten worden.
- in de + van de kabel van LTO naar de starter zal een zeer goede zware zekering moeten worden opgenomen, (is mijn mening)

Vanwege het jargon, heb ik zelf maar even op het internet naar informatie over LTO-accu's gezocht.
Het enige nadeel dat ik vond was de hoge prijs en slechte verkrijgbaarheid waarbij het laatste uiteraard ook deels het eerste ten gevolg heeft.

Zorgwekkende post. Kennelijk hebben de forumfabeltjes flink werk verzet ik je knar.

Ik jouw lijstje van voordelen tov lifepo is alles mis, behalve het laden ver onder 0 graden celcius. Dat is een verschilletje. Verder is er qua toepassing bijna geen verschil, buiten de iets andere celspanning van de chemie.

Gerard schreef :
Zonder een enkel probleem te kopen, snel in huis.

Ter info:

neicorporation.com/white-paper..._White_Paper_LTO.pdf

Zojuist een test gedaan met 1 cel.
Laden met 20A tot 2,4V, maakt 14,4V met 6 stuks in serie.
Daarna ontladen met 20A tot 2,0V, equivalent aan 12V met 6 stuks.
De benutte capaciteit van de 40 Ah cel was net iets meer dan 35 Ah.
Meer dan uitstekend!
Wat opviel was dat bij laden naar de 2,4 de tapering (afvlakken) van de stroom pas op het allerlaatst gebeurde en bij 0,5C minder dan een minuut bedroeg. Met andere woorden: absorptietduur te verwaarlozen.

EDIT: oeps! foutje! Cut-off current niet vermeld, en stond ingesteld op 12A, dus deze hoge waarde hielp de mee aan de korte absorptiefase. Echter: de afname van stroom bij ingaan van de absorptiefase gaat razendsnel dus instellen van de tail current op 1A bijvoorbeeld maakt niet zoveel uit.

Wat gaat dit betekenen in de door mij gekozen oplossing?
Als de LFP minder stroom gaat nemen tijdens het laden omdat de absorptiefase is ingetreden en minder gaat trekken dan beschikbaar is aan laadstroom laden de LTO zich op.
Bij twee keer 6 cellen in serie parallel betekent dit dat bij een snelle lading tot maximale spanning van de LTO en dan afkoppelen van de lader in theorie de LFP maximaal nog met 70 Ah wordt nageladen.

Indien de LFP helemaal geladen is en de LTO ook, dus bijvoorbeeld na lang genoeg aan de walstroom te hebben gelegen, zal bij ontladen nog een extra 70 Ah beschikbaar zijn van de LTO.
Dus de accucapaciteit is met 7/8 van de capaciteit van de LTO uitgebreid.
Sterker nog: de capaciteit van de LTO zal (afhankelijk van de instellingen van de Orion XS) vooral in het begin worden gebruikt: precies wat je wilt...

Gerard schreef : Ik moest ook even op internet zoeken ivm jargon. Er zijn nogal wat lithium-varianten voor accu's.

Ik zie ze zelfs op Marktplaats aangboden.

Wat als nadeel niet vermeld is, is de lagere energiedichtheid van lto, maar dat voor een startaccu van 40Ah ook weer niet zo erg.



Gepost met de officiële Zeilersforum-app

boarderbas schreef :
Kan je aangeven wat er zorgwekkend is? Welke forumfabeltjes?

Zoals gewoonlijk volg ik dit soort draadjes op de voet.

Gepost met de officiële Zeilersforum-app

Even een eerste opzet schematisch weergegeven.(nee, niet volgens de officiele standaard getekend Calidris )

Uiteindelijk voor een matrix van 3*4 gekozen in plaats van 6*2 voor de cilindrische LTO cellen.
De REC BMS is in het schema vooralsnog meer symbolisch aangegeven.

Ik had twee stuks bistabiele relais gekocht: 1 voor de toevoer van stroom naar de LPF, 1 voor de afnemers van stroom.
Blijkt achteraf niet nodig, want we kunnen de Orion besturen vanuit de REC BMS.
Ik denk dat ik alsnog deze beveiliging wel ga aanbrengen.
Er geld voor veiligheid de zogenaamde 1 fault rule. Dit betekent als er ergens iets mis gaat, stuk gaat, er geen onveilige situatie mag ontstaan. Vanuit dat oogpunt is de genoemde extra beveiliging feitelijk wel aan te bevelen, ook al lijkt het dat indien de Orion XS stuk gaat een van de 80A zekeringen er wel onderbroken worden, maar een verkeerde instelling kan toch de LFP beschadigen.

Let wel: de shunt wordt alleen gebruikt voor de stroom naar en van de LFP. De stromen van en naar de LTO blijven buiten beschouwing.

Nog maar even een plaatje van de LTO formatie: de gestippelde verbindingen zitten aan de onderkant.

Ik heb deze besteld www.lto-store.de/home/LTO-Zell...unststoff-p426402124
en deze www.lto-store.de/home/LTO-Duo-Verbinder-p242133436
in koper ,die nu (ook al staat het niet vermeld op de website) vertind zijn.

1 van de dingen die wel moet worden uitgezocht is welke + draden van de stroomgevers zoals alternator en acculader afkomen, omdat we een scheiding moeten maken tussen de + van stroomgevers en die van gebruikers.
De + van de stroomgevers gaan naar de + van de LTO, die van de verbruikers uiteraard naar de LFP.
Enige uitzondering, en ik zie nu dat ik dat nog niet in het schema heb verwerkt, is de startmotor die de LTO accu gebruikt.
Gelukkig had de + draad van de alternator een andere diameter als de rest van de + draden die allemaal in een dikke bundel door de boot lopen.
Moet nog de + van de acculader zien te volgen vanuit de lader.
Een combi lader omvormer met slechts 1 stuks 12V + aansluiting gaat niet werken in dit hele verhaal...

@ Calidris: wat is jouw mening over ook een extra beveiliging aan de laadkant van de LFP met een relais.
Wel echt doen, beter wel te doen, zonder kan ook?

Leuk dat je iets anders probeert! als ik het zo zie zijn er inderdaad een paar voordelen aan LTO-accu's. vooral de combi van stabiliteit en toch hoge ontlading is iets wat lithium poly of ion niet heeft. LFP met zijn 0.5c ontlading al helemaal niet.

Toch heb je echt wel een voordeel met dat je een regelbare alternator al hebt, een setje LTO kost je 500 euro, een 75ah lood 100 euro. 5 jaar gaat een startaccu echt wel mee dus dan is je break-even op 5 jaar zonder de alternator-ombouw mee te rekenen. (heel simpel gedacht). Als ik je goed begrijp is het voordeel dat je zoekt vooral drop-in and forget met een hoge betrouwbaarheid?

Ik heb hierboven al het een en ander over het waarom geschreven.
Blijven werken met de huidige 140 A alternator, en de regelaar uit het jaar kruik is een belangrijke drijfveer.

Verder is het niet proberen, maar ontwerpen en installeren.

Het idee kwam als een bliksemschicht binnen: dat weet ik meteen dat het DE oplossing is voor mij.
Dit terwijl ik het geheel nog niet overzag.

Tot nu toe blijkt het allemaal fantastisch uit te pakken nu ik wat verder ben.
Het is allemaal te mooi om het niet te doen.

Airgead schreef :
Ik heb alleen een akoestisch overspannings alarm, daar is verder geen actie aan verbonden. Alles zit achter een betrouwbare DC-DC en wordt niet warm.
Dat bi-stabiele relais zit alleen aan de afgaande kant.

Als je de XS niet vertrouwd, zou je een extra relais in de laadzaijde kunnen zetten. Ik denk persoonlijk dat je dynamo het grootste risico vormt in deze. (op basis van eerder behaalde resultaten).
Ik weet niet hoe taai die LTO cellen zijn.
Ik kan ook niet echt eenduidige info vinden over de spanningen van LTO. Of we zijn hier tot op de mV verwend van LFP?

rboxhoorn schreef :
Buiten het feit dat het leuk hobby project lijkt denk ik wel zo van: als ik er 2x een Optima in zet die 6-7 jaar mee gaan, dan ben ik over 12 jaar 76.
Ik lees dus mee.

Zo! Klaar om de update te doen van de eerste Orion XS.
Proefopstelling gemaakt met voeding 12V aan dikke elco, uitgang aan dikke elco met 8 Ohm of 4 Ohm belasting.
Verbonden met Victron connect via Victron Ve direct USB kabel.

Kunnen we fijn alles van te voren testen en configureren.