Utilizzo della batteria LiFePO4 come batteria per auto

Ho avuto l'idea di utilizzare la batteria LiFePO4 come ricambio per la batteria dell'auto, dal momento che 4 di quelle in serie producono 12,8 V nominali che è molto vicino alla tensione standard da 12 V. E a seconda della cella possiamo parallelizzarne alcuni per ottenere la corrente di avviamento richiesta. Poiché LiFePO4 ha una durata molto più lunga di piombo-acido, tale batteria dovrebbe durare molto più a lungo.

Ma ci sono alcuni problemi:

1. Tensione di carica. Poiché la maggior parte degli alternatori produce circa 14 V volt durante la ricarica, dovrebbe andare bene con la batteria LiFePO4 poiché la tensione massima per questi è 3,6 V, il che ci dà poco spazio per la testa fino a 14,4 V (4 * 3,6 V = 14,4 V). Il bilanciamento delle singole celle può essere eseguito con un semplice BMS dissipativo che scarica eccessivamente carica sul resistore. Ma non abbiamo la possibilità di scollegare l'alternatore quando la batteria è carica, quindi ecco la prima domanda: va bene tenere la batteria LiFePO4 a carica flottante con una tensione prossima alla massima tensione della batteria? O questo ridurrà significativamente la durata della batteria?

2. Corrente di carica. Alcune celle LiFePO4 possono essere configurate in modo che possano facilmente prendere tutta la corrente di carica prodotta dall'alternatore. (presupponendo un'uscita di 70 A e 3 celle parallele 40152S) Quindi seconda domanda: può sovraccaricare l'alternatore o i moderni alternatori sono abbastanza intelligenti da abbassare la tensione per evitare di essere sovraccarichi?

3. Nessuna protezione da scarica eccessiva. Attualmente non ho idea di come gestirlo oltre a non lasciarlo scaricare completamente.

LiFePO4 vs LiIon vs LiPo

Alcuni peolpe hanno commentato le batterie LiIon, ma la domanda e questa risposta riguardano batterie al litio ferro fosfato / LiFePO4 che abbrevierò in alcuni punti come LFP4. .
Questi sono correlati alle batterie LiIon e LiPo ma presentano differenze sostanziali.
Notevole, rispetto a LiIon e LiPo (che sono chimicamente simili) LFP4 ha una matrice interna inattiva aggiunta in cui risiede il litio. Ciò riduce le densità di energia di massa e volume ma le rende anche libere dalle modalità distruttive di fusione, conferisce loro una durata del ciclo molto più lunga e una durata del calendario molto più lunga, capacità inferiore, tensione massima inferiore, migliore intervallo di funzionamento e conservazione della temperatura, migliore energia complessiva efficienza - e un intero costo di vita inferiore a molto inferiore a quello di qualsiasi batteria al piombo.

Le batterie a 4 celle LFP4 (LiFePO4) apportano eccellenti sostituzioni alle normali batterie per auto al piombo-acido da 12V, ma è necessaria un'adeguata attenzione all'auto e all'alimentazione per raggiungere il ciclo di vita e il calendario molto lunghi di cui sono in grado. Sono molto più costosi della vita "rispetto a qualsiasi cellula acida al piombo in (probabilmente) qualsiasi applicazione se usata correttamente. Usata erroneamente, moriranno in modo precoce e costoso.

Alcuni produttori di celle o batterie adatte a questo uso lo sono

Thundersky, Winston e SinoPoly

Ce ne sono altri che posso elencare ma un serac su quei nomi ti porterà nell'area giusta. Tutti quei marchi sono nati come Thundersky ma ci sono stati divaricamenti e si stanno verificando costose controversie.

Winston produce batterie a 4 celle da 12 V senza accesso alle connessioni tra batterie. Le loro dimensioni di 40 Ah e 60 Ah sono ritenute adatte per l'uso automobilistico. Simopoly e Winston producono batterie a cella singola in dimensioni da circa 10 Ah fino a enorme-enorme Ah e puoi collegarle insieme secondo necessità. Attualmente sto sperimentando 2 batterie SinoPoly 12v, 40Ah ciascuna comprendente 4 celle singole da 40 Ah con reggia per produrre un pacco fisico. Una batteria a 4 celle da 12V, 40Ah ha circa le dimensioni di una batteria Ford-Prefect e un peso inferiore, ma è uguale alla batteria LA più grande che vedrai in un'auto a 4 cilindri.

TUTTAVIA

I reclami di vari produttori di batterie si sovrappongono ma non sono identici, le specifiche di ricarica sono sospette, i tempi di vita dichiarati variano in base al percorso di vendita e persino i venditori affidabili non sono d'accordo. Le specifiche di ricarica della batteria Winston utilizzano tensioni di punto finale sospettosamente alte - più elevate di quanto mi aspetto per LFP4 ma al di sotto di LiIon - quasi come se LiIon venisse eseguito in modo super prudente per ottenere una buona durata del ciclo. I venditori garantiscono la maggior parte delle marche di celle da 10 Ah + per 5 o 10 anni, l'uso è soggetto a varie condizioni e probabilmente è soggetto all'utilizzo dell'elettronica di gestione della carica / scarica. I criteri per un'adeguata coniatura varia: molti sostengono che Vma e Vmin sono sufficienti fintanto che i tassi di Cge di scarica e scarica rientrano nelle specifiche MA un fornitore locale richiede un monitor di tipo a gas e un taglio a bassa tensione. (IO'

Agh - cena così - Aggiungerò commenti da 1 minuto qui e poi aggiornerò più tardi (si spera)

Tensione di carica. Poiché la maggior parte degli alternatori produce circa 14 V volt durante la ricarica, dovrebbe andare bene con la batteria LiFePO4 poiché la tensione massima per questi è 3,6 V, il che ci dà poco spazio per la testa fino a 14,4 V (4 * 3,6 V = 14,4 V).

Alcuni sostengono che Winston LFP4 abbia bisogno di una V più alta di quella fornita dai sistemi automobilistici. Altri li usano a prescindere.

SinoPoly OK su tensioni auto MA ...

Il bilanciamento delle singole celle può essere eseguito con un semplice BMS dissipativo che scarica eccessivamente carica sul resistore.

Winstin non è in grado di bilanciare come sigillato ma afferma che le celle superbamente bilanciate sono OK. Numerosi rivenditori li vendono e lo dicono, ma almeno un sito di grandi dimensioni afferma di non utilizzare per lo scarico profondo a causa di questa incapacità. Sarei molto diffidente. Ho fatto una scelta iniziale di Winston / SinoPoly per acquisire esperienza basandomi su questa e strane tensioni di Winston e ho acquistato SinoPoly, nonostante le specifiche apparentemente superiori di Winston.

Ma non abbiamo la possibilità di scollegare l'alternatore quando la batteria è carica,

Non iniziare. Devi essere in grado di gestire la tua fonte di energia - ED è abbastanza facile da fare - ma se il tuo sistema insiste nel violare le specifiche della batteria (che potrebbe non essere il caso) non utilizzare LFP4.

quindi ecco la prima domanda: va bene tenere la batteria LiFePO4 a carica flottante con una tensione prossima alla massima tensione della batteria? O questo ridurrà significativamente la durata della batteria?

Opinioni vry
Small LFP4 - diciamo <1 Ah a poche Ah NON DEVE essere galleggiato o Muoiono presto.
Alcuni produttori di batterie LFP4 sostengono che il galleggiamento è OK.
Non galleggerà LiIon o LiPo o altro ... e mentre LFP4 ha delle differenze sono a disagio. Conoscerò la risposta a questa domanda a livello di "esperto internazionale" tra un anno :-) (Se ancora vivo, il cielo non è caduto e molte cose molto più interessanti non sono arrivate).

Corrente di carica. Alcune celle LiFePO4 possono essere configurate in modo che possano facilmente prendere tutta la corrente di carica prodotta dall'alternatore. (presupponendo un'uscita di 70 A e 3 celle parallele 40152S) Quindi seconda domanda: può sovraccaricare l'alternatore o i moderni alternatori sono abbastanza intelligenti da abbassare la tensione per evitare di essere sovraccarichi?

Questo deep-end interamente su specifiche batteria e alternatore. Le batterie hanno specifiche chiare. Non superarli. Se la tua batteria NON ha buone specifiche disponibili, non acquistarla.

Nessuna protezione da scarica eccessiva. Attualmente non ho idea di come gestirlo oltre a non lasciarlo scaricare completamente.

Questo è essenziale. Esistono vari modi per farlo, ma una cella Ah LFP4 di grandi dimensioni NON DEVE essere presa a circa 2,75 V. Se non puoi esserne SICURO, non usarli. Costano troppo e sono troppo leggeri per volume per fare delle buone ancore.

Anon ...

Per quello che vale, ho fatto galleggiare un pacco batteria LiFePO4 da 4 celle, 10 Ah che ho costruito da celle piane da 3,2 V, per oltre due anni, senza problemi. L'ho usato come alimentazione di backup per un computer Mini-ITX con un alimentatore pico-PSU. La tensione di ingresso è di 14,5 V da un alimentatore CC da 75 W e la batteria fornisce un ulteriore impulso durante i brevi periodi in cui il computer ne assorbe di più. La batteria funziona ancora bene.

Da quello che ho capito: non è bello caricare completamente la batteria e quindi mantenere la tensione. Questo perché la dissipazione termica della resistenza di carica interna si consumerà ancora allo strato di ossido necessario nella batteria. LiFePO4 è meno sensibile a questo rispetto a LiPo e il galleggiamento a livelli di tensione più bassi causa meno di questo problema rispetto al galleggiamento al livello massimo.

Le batterie al litio per motociclette sono prontamente disponibili nel posto in fondo alla strada. Si trovano in un contenitore batteria standard, stessi terminali e dispongono di tutti i circuiti necessari all'interno della scatola. Sono anche così leggeri da sembrare un'unità espositiva vuota. Il prezzo è circa il 50% in più rispetto a una batteria al piombo.

Dato che la modalità di guasto delle batterie al litio comporta spesso un incendio vigoroso, vuoi davvero mettere uno dei tuoi progetti all'interno di una macchina costosa proprio accanto a una scorta di benzina e diversi litri di olio?

L'ingegneria delle batterie ad alta energia è meglio lasciare agli ingegneri. Hanno l'esperienza e il budget per gli esperimenti necessari e non si preoccupano se l'unità di test esploderà: è quasi prevedibile che lo faccia un paio di volte.