Uso de la batería LiFePO4 como batería de coche

Question

He tenido la idea de utilizar la batería LiFePO4 como reemplazo de la batería del coche, ya que 4 de ellos en serie hacen 12,8V nominal que está muy cerca de la tensión estándar de 12V. Y dependiendo de la celda podemos poner en paralelo algunas para conseguir la corriente de arranque necesaria. Dado que las LiFePO4 tienen una vida útil mucho más larga que las de plomo-ácido, estas baterías deberían durar mucho más.

Pero vienen pocos problemas:

1. Tensión de carga. Dado que la mayoría de los alternadores producen alrededor de 14V voltios al cargar, debería estar bien con la batería LiFePO4 ya que el voltaje máximo para ellos es de 3,6V, lo que nos da un poco de margen hasta 14,4V (4*3,6V=14,4V). El equilibrio de las celdas individuales se puede hacer con un simple BMS disipativo que descargue la carga excesiva a la resistencia. Pero no tenemos la posibilidad de desconectar el alternador cuando la batería está cargada, así que aquí está la primera pregunta: ¿es correcto mantener la batería LiFePO4 en carga flotante con un voltaje que está cerca del voltaje máximo de la batería? ¿O esto disminuirá significativamente la vida de la batería?

2. Corriente de carga. Algunas células LiFePO4 pueden configurarse de manera que puedan tomar fácilmente toda la corriente de carga producida por el alternador. (suponiendo una salida de 70A y 3 células 40152S en paralelo) Así que la segunda pregunta: ¿Puede sobrecargar el alternador o los alternadores modernos son lo suficientemente inteligentes como para bajar el voltaje para evitar ser sobrecargados?

3. No hay protección contra la sobrecarga. Actualmente no tengo ni idea de cómo tratarla además de no dejar que se descargue completamente.

Answer 1

LiFePO4 vs LiIon vs LiPo

Algunas personas han comentado sobre las baterías de LiIon, pero la pregunta y esta respuesta son sobre las baterías de Litio Ferro Fosfato / LiFePO4 que abreviaré en algunos lugares como LFP4. .
Están relacionadas con las baterías LiIon y LiPo, pero tienen grandes diferencias.
Cabe destacar que, en comparación con el LiIon y el LiPo (que son químicamente similares), el LFP4 tiene una matriz interna inactiva añadida en la que reside el litio. Esto reduce la masa y el volumen de las densidades de energía, pero también las libera de los destructivos modos de fusión, les da una vida de ciclo mucho más larga y una vida de calendario mucho más larga, una capacidad más baja, un voltaje máximo más bajo, un mejor rango de temperatura de funcionamiento y de almacenamiento, una mejor eficiencia energética en general - y un coste de toda la vida por debajo o muy por debajo de cualquier batería de plomo-ácido.

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Las baterías de 4 celdas LFP4 (LiFePO4) son excelentes sustitutos de las baterías de plomo normales de 12V para coches, PERO es necesario prestar la debida atención a su cuidado y alimentación para conseguir los ciclos de vida tan largos y los calendarios de los que son capaces. Son mucho más "rentables durante toda su vida útil" que cualquier batería de plomo-ácido en (probablemente) cualquier aplicación cuando se utilizan correctamente. Si se utilizan mal, tendrán una muerte temprana y costosa.

Algunos fabricantes de pilas o baterías adecuadas para este uso son

Thundersky, Winston y SinoPoly

Hay otros que puedo enumerar, pero una búsqueda de esos nombres le llevará a la zona correcta. Todas esas marcas empezaron como Thundersky, pero se han separado y se han producido costosos litigios.

Winston fabrica baterías de 12V de 4 celdas sin acceso a las conexiones entre baterías. Sus tamaños de 40 Ah y 60 Ah son adecuados para el uso en automóviles. Sinopoly y Winston fabrican baterías de una sola célula en tamaños de alrededor de 10 Ah hasta enormemente grandes_Ah y usted puede atar estos juntos como sea necesario. Actualmente estoy experimentando con 2 baterías SinoPoly de 12v, 40Ah, cada una de ellas compuesta por 4 celdas individuales de 40 Ah con flejes para producir un paquete físico. Una batería de 12V, 40Ah de 4 celdas es más o menos del tamaño de una batería de Ford-Prefect y menos peso pero es igual a la batería más grande de LA que verás en un coche digamos de 4 cilindros.

SIN EMBARGO

Las afirmaciones de los distintos fabricantes de baterías se solapan pero no son idénticas, las especificaciones de carga son sospechosas, la vida útil declarada varía según la vía de venta e incluso los vendedores de renombre no se ponen de acuerdo. Las especificaciones de carga de las baterías Winston utilizan voltajes de punto final sospechosamente altos -más altos de lo que esperaría para la LFP4 pero por debajo de la LiIon- casi como si la LiIon se utilizara de forma superconservadora para conseguir un buen ciclo de vida. Los vendedores garantizan la mayoría de las marcas de células de 10 Ah + durante 5 años o 10 años de uso, sujeto a diversas condiciones y probablemente sujeto al uso de la electrónica de gestión de carga / descarga. Los criterios para la monitorización adecuada varían - muchos afirman que Vmax y Vmin son suficientes siempre y cuando las tasas C de carga y descarga estén dentro de las especificaciones PERO un proveedor local exige un monitor de tipo gas-manómetro y un corte de baja tensión. (Yo consideraría que el medidor de gas es excesivo y que la protección de corte o similar es esencial).

Tensión de carga. Dado que la mayoría de los alternadores producen alrededor de 14V voltios al cargar, debería estar bien con la batería LiFePO4, ya que el voltaje máximo para ellos es de 3,6V, lo que nos da un poco de margen hasta 14,4V (4*3,6V=14,4V).

Algunos afirman que Winston LFP4 necesita una V superior a la que proporcionan los sistemas de los coches. Otros los utilizan a pesar de todo.

SinoPoly OK en las tensiones del coche PERO ...

El equilibrado de las celdas individuales se puede hacer con un simple BMS disipativo que vierte la carga excesiva a la resistencia.

Winston no puede equilibrar como sellado, pero afirman que las celdas superbalanceadas están bien. Numerosos distribuidores las venden y dicen esto, pero al menos un sitio grande dice que no se deben usar para descargas profundas debido a esta incapacidad. Yo sería muy cauteloso. Hice una elección inicial Winston/SinoPoly para ganar experiencia basada en esto y en los extraños voltajes de Winston y compré SinoPoly - a pesar de las especificaciones aparentemente superiores de Winston.

Pero no tenemos la posibilidad de desconectar el alternador cuando la batería está cargada,

No empieces. Usted debe ser capaz de gestionar su fuente de energía - Y es bastante fácil de hacer - pero si su sistema insiste en violar las especificaciones de la batería (que puede no ser el caso) no utilice LFP4.

Así que aquí está la primera pregunta: ¿está bien mantener la batería LiFePO4 en carga flotante con un voltaje que está cerca de la tensión máxima de la batería? ¿O esto disminuirá significativamente la vida de la batería?

Las opiniones varían
Los LFP4 pequeños - digamos de < 1 Ah a pocos Ah NO DEBEN ser flotados o mueren pronto.
Algunos fabricantes de baterías grandes LFP4 afirman que la flotación está bien.
No harás flotar LiIon o LiPo o si no ... y mientras LFP4 tiene diferencias estoy inquieto.

Corriente de carga. Algunas células LiFePO4 pueden configurarse para que puedan tomar fácilmente toda la corriente de carga producida por el alternador. (suponiendo una salida de 70A y 3 células 40152S en paralelo) Así que la segunda pregunta: ¿Puede sobrecargar el alternador o los alternadores modernos son lo suficientemente inteligentes como para bajar el voltaje para evitar ser sobrecargados?

Esto profundiza totalmente en las especificaciones de la batería y el alternador. Las baterías tienen especificaciones claras. No las superan. Si su batería NO tiene buenas especificaciones disponibles no la compre.

No hay protección contra la sobrecarga. Actualmente no tengo ni idea de cómo tratarla además de no dejar que se descargue completamente.

Esto es esencial. Hay varias formas de hacerlo, pero una célula LFP4 de gran Ah NO DEBE ser tomada por debajo de unos 2,75V. Si no puede estar seguro de ello, no las utilice. Cuestan demasiado y son demasiado ligeras por volumen para ser buenas anclas de barco.

Answer 2

Por si sirve de algo, he utilizado un paquete de baterías LiFePO4 de 4 celdas y 10 Ah que construí yo mismo con celdas planas de 3,2 V, durante más de dos años, sin problemas. Lo he utilizado como energía de reserva para un ordenador Mini-ITX con una fuente de alimentación pico-PSU. El voltaje de entrada es de 14,5 V de una fuente de alimentación de 75 W de CC, y la batería proporciona energía adicional durante los breves momentos en que el ordenador consume más que eso. La batería sigue funcionando bien.

Por lo que tengo entendido: No es bueno cargar completamente la batería, y luego mantener la tensión en ella. Esto se debe a que la disipación térmica de la resistencia de carga interna seguirá desgastando la capa de óxido necesaria en la batería. LiFePO4 es menos sensible a esto que LiPo, y la flotación a niveles de voltaje más bajos causa menos de este problema que la flotación en el nivel máximo.

Answer 3

No use LiFePo4 como una batería de coche, en o alrededor de la congelación usted comenzará a hacer daño permanente como el alternador intenta cargarlo. La solución es el titanato de litio. puedes comprarlo en AliExpress (Alibaba es para empresas, ellos te lo venderán pero usa AliExpress primero). El titanato puede manejar las temperaturas extremas y tiene una tasa de carga / descarga loco. el único problema es que son grandes células cilíndricas, tendrá que volver a colocar a través de la pared de fuego y tal vez instalarlo bajo un asiento o construir una caja para que alguien no patearla. para un sistema de 12v por lo general 6 células mínimo se requiere, pero ya que es para un coche que podría necesitar 1 célula adicional porque el alternador bombea 14,4 voltios, creo. Usted querrá añadir cables de equilibrio para conectar su banco de baterías al BMS y querrá cables increíblemente grandes, yo intentaría 4/0 primero CON un fusible y si no es suficiente necesitará cable THHN, comienza en 250 MCM y sube muy alto. El THNN es para edificios. Para el fusible adecuado probablemente necesitarás un fusible de clase T clasificado para el tamaño del cable. Consulte a un profesional, usted está jugando con una química de la batería más potente que lifepo4 y mayor capacidad que la mayoría de iones de litio, excepto para los vehículos. Casi se olvida que el titanato tiene una vida útil extrema, como 20.000, que durará más que su coche. para la comparación lifepo4 tiene un ciclo de vida de locura en comparación con el plomo Pb en 2.000 a 4.000 ciclos. que se traduce en alrededor de 10 + años así que hacer las cuentas para titanato se puede ver lo que quiero decir

-Un añadido: para lifepo4 no conviene mantener las celdas al 100% del estado de carga SOC durante mucho tiempo. es perjudicial a largo plazo, y aunque puede sobrevivir bajando al 0% SOC tampoco es aconsejable. normalmente se establece en el sistema de gestión de baterías BMS como 2,5v para el voltaje de corte y si limitas la capacidad máxima a alrededor del 90% o menos tus celdas durarán mucho más. El límite inferior es un 10% de SOC o más. De nuevo, esto es para lifepo4, TITANATE probablemente tiene otro conjunto de reglas a seguir, en primer lugar, siga las especificaciones del fabricante, que se enumeran en la página del producto aliexpresss. también hacer una referencia cruzada para las especificaciones de las células similares. He visto que un fabricante dice que lifepo4 puede tolerar temperaturas muy por debajo de cero, eso es un caso atípico y erróneo, el litio está en su infancia, incluso muchos fabricantes no saben lo que están haciendo y sus recomendaciones cambian como el clima. Utiliza el sentido común, cruza las especificaciones y lee lo que hacen otras personas en los foros, ¡muchos están bien informados! también supongo que esto es un "hecho divertido" (odio ese meme) el titanato de litio se utiliza en las competiciones de sonido de los coches porque puede soportar el abuso, también llenan las paredes del vehículo con hormigón para los sub-woofers

Lo que tienes que hacer es encontrar un dispositivo para limitar los amperios procedentes del alternador, porque las baterías de litio tratarán de tirar de tanta corriente como el alternador puede suministrar hasta que se quema a menos que la batería ya está casi lleno que el BMS se corte la carga de acuerdo a su límite superior de tensión que usted eligió como por la tabla de SOC para el titanato. recuerde titanato tiene voltajes completamente diferentes por lo que no tratan de utilizar los mismos ejemplos lifepo4 voltajes que di

Answer 4

Las baterías de litio para motos se pueden conseguir fácilmente en el local de la calle. Están en una caja de baterías estándar, con los mismos terminales, y tienen todos los circuitos necesarios dentro de la caja. Además, son tan ligeras que parecen un expositor de tienda vacío. El precio es aproximadamente un 50% más caro que el de una batería de plomo.

Teniendo en cuenta que el modo de fallo de las baterías de litio suele implicar un vigoroso incendio, ¿realmente quieres poner una de tu propio diseño dentro de una máquina cara justo al lado de un suministro de gasolina y varios litros de aceite?

La ingeniería de las baterías de alta energía es mejor dejarla en manos de los ingenieros. Ellos tienen la experiencia y el presupuesto para los experimentos necesarios, y no les importa que la unidad de prueba explote: casi se espera que lo haga un par de veces.