Litiumbatterier i kulda

[ThomasR]

Jeg vet at lading av litiumbaserte batterier har blitt debattert her tidligere. Men for meg virker det som at det da stort sett har handlet om LiFePO4 batterier levert som nye 12V pakker for fritidsbruk.

Men vi begynner å bli noen stykker her som har batteripakker laget av brukte elbilceller. Hva tenker folket om lading av disse i minusgrader..?

I bilene tillater jo BMS at disse lades selv om batterier er under 0 grader. Såkalte varmetepper kobler vel først inn rundt -20 grader celcius. Det er riktignok noe begrensning i hvilken effekt/strømstyrke som tillates. Så vidt jeg vet har ikke en 24kWt Leaf noe begrensning på saktelading 3,3kW ved temperatur over -10 grader iallfall. Det betyr at det tillates minst 0,1C kan det se ut for..?

Mine celler kommer forøvrig fra en Mitsubishi iMiev, og er av typen Li-ion Lev50 og er på 8,2kWt.

Tenkte kanskje å sette maks ladestrøm på omlag 28A (ca 800W) i vinter, det skulle tilsvare ca 0,1C. Og sette ladekutt  ved -10 grader.

[Knerten]

Har samme type batterier i en 53V/300Ah bank og 1000W med paneler, som i vintermånedene har hatt ut effekt på over 1270W pga kulde effekten.
I vinter som var, var kaldeste batteri temp -10, men med få soltimer var ikke dette et problem fordi batteriene var oppladet før vi forlot hytta mens batteriene hadde stuetemperatur og kun minimalt med strøm ble tillat inn på batteripakken.

Og når man kommer på hytta og begynner å bruke strøm stiger temperaturen i batteriene som dermed tillater mer lading osv osv.

Har forøvrig satt BMS til å kutte lading på -8 grader, etter anbefaling ifra BMS leverandør.
BMS også 4 temperatur sensorer som overvåker batteripakken og justerer lading etter disse.
Så utifra min erfaring den første vinteren er det null problemer, kommende vinter vil evt bekrefte dette ::)

[ThomasR]

Høres ut som et bra system.
Jeg har en enklere BMS-løsning, så i praksis temperaturen utenfor «metallcoveret» jeg må bruke som utgangspunkt.

Ser jo også fordelen med å ha batteriene inne i selve hytta, med tanke på at de da har romtemperatur ved avreise.

Jeg har de i en uoppvarmet bod, så der blir ikke batteriene varmere enn det de evt blir pga indre resistans ved bruk. Jeg har nok vært redd for kondens ved å ha de inne. Når batteriene er iskalde og rommet varmes opp....

[dybis]

Jeg tenkte først å ikke lade når det er minusgrader, og ikke lade så mye i løpet av vinteren, har stort batteri og bruker ikke hytta så mye.

Men, jeg ser at 0.02C åpner for litt ladding selv når det er kaldt (selv om jeg ikke har funnet "bevis" på denne teorien), og siden elbilen også lader litt når det er kaldt, tenker jeg at jeg struper ladingen til et par hundre watt, og kutter helt når det er -6C eller noe sånt. Det burde være trygt.

[jkirkebo]

Min erfaring er at dette regulerer seg selv om man har designet systemet godt. Er det sol nok til å gi noe særlig lading så er det heller ikke -15 grader inne i hytta hos oss. Batterirommet mitt er nemlig ganske godt isolert (25cm i tak, 20cm i gulv og 20cm i yttervegg samt dør med pakning) og sørvendt med vindu, så det varmes opp av sola og tar godt vare på varmen. Det tar mange dager med kontinuerlig kulde og lite sol før temperaturen faller mye. Dessuten avgir laderegulatorene også varme under lading, og i et lite og godt isolert rom på bare  ~2m2 tas også den varmen godt vare på. Noe varme avgis også av internett-utstyr, releer, GSM 12A+, inverter osv. Vi har en del utstyr som står på året rundt.

Med batteriene i en uisolert bod som kanskje også står i skyggen kan man nok få mer problemer. Muligens.

Maks ladeeffekt fra de av panelene våre som virker om vinteren er nominelt 2616W på en pakke som er på 56kWh. Det blir godt under 0,05C. En del mindre i de kaldeste periodene rundt nyttår pga. meget lav sol.

Men jeg skal også programmere inn AGS snart (automatic generator start) så da må jeg nok se litt på begrensning ift. temperatur. Aggregatet kan nemlig lade med 5,5kW og det kan bli litt mye om det er kaldt.

Har bestilt styringsenhet for 3-wire aggregatstart (som passer til vårt Honda EU65iS) fra Anderson i USA, denne enheten styres fra AUX-utgang på Outback-utstyret vårt. Den kan programmeres til å gå på (gir da 12V ut til generator-styringen) ved for lav spenning (legger den på 50V tenker jeg) og stoppe på f.eks 55V. Generator-styringen tar seg av å kjøre starter på aggregatet en viss tid og stopper starteren når aggregatet har startet. Den prøver et visst antall ganger med litt tid mellom før den evt. gir opp.

[jkirkebo]

Sjekket for moro skyld temperaturstatistikken for siste 7 dager på hytta nå (har 4 temp-sensorer som kommuniserer med en sentralenhet som legger ut resultatene på web) og ute har det vært nede i -3,6 grader siste uke. Laveste temperatur på batterirommet har derimot vært 9,1 grader, hele 12,7 grader varmere enn ute på det kaldeste. Lover bra for vinteren.

[Jgytterdal@gmail.com]

Har du noen forsinkelse innebygget?
MP har ganske avansert start /Stop styring av aggregat.
Testet litt på dette og fant fort ut at uten forsinket start, ville korte spenningsfall, (støvsuger, eller verktøy) føre til at aggregat starter uønsket.

Fant ut at man kunne forsinke start ved at spenningen må være under en viss spenning i feks 2min før starten initieres.

[Jgytterdal@gmail.com]

Har du noen forsinkelse innebygget?
MP har ganske avansert start /Stop styring av aggregat.
Testet litt på dette og fant fort ut at uten forsinket start, ville korte spenningsfall, (støvsuger, eller verktøy) føre til at aggregat starter uønsket.

Fant ut at man kunne forsinke start ved at spenningen må være under en viss spenning i feks 2min før starten initieres.

[jkirkebo]

Har du noen forsinkelse innebygget?
MP har ganske avansert start /Stop styring av aggregat.
Testet litt på dette og fant fort ut at uten forsinket start, ville korte spenningsfall, (støvsuger, eller verktøy) føre til at aggregat starter uønsket.

Fant ut at man kunne forsinke start ved at spenningen må være under en viss spenning i feks 2min før starten initieres.

Ja, Outback Mate3 (som styringsenheten heter) kan stilles inn på forskjellige intervaller. Jeg har tenkt meg 2 timer. Skal bruke AGS for å starte aggregat når vi ikke er der, om det blir for mørkt ute over for lang tid. Er jeg på hytta kan jeg fint starte det selv når det passer oss, så det ikke starter f.eks midt på natta og vekker oss.

[Jgytterdal@gmail.com]

Høres fornuftig ut ja,
Jeg har lagt opp til å kunne fjernstarte aggregatet hjemmefra hvis ønskelig, men en automatisert start stop,  er jo veldig greit.
Eneste er jo den lille usikkerheten ved at man ikke har full kontroll over alle starter og stopper.

Litt usikker på om jeg skal bruke SOC, eller spenning som trigger . Har intrykk at SOC fra Monitor eller MP er en meget usikker verdi.

[ThomasR]

Høres fornuftig ut ja,
Jeg har lagt opp til å kunne fjernstarte aggregatet hjemmefra hvis ønskelig, men en automatisert start stop,  er jo veldig greit.
Eneste er jo den lille usikkerheten ved at man ikke har full kontroll over alle starter og stopper.

Litt usikker på om jeg skal bruke SOC, eller spenning som trigger . Har intrykk at SOC fra Monitor eller MP er en meget usikker verdi.

Jeg har lagt inn autostart basert på tre ulike parametre:

• BMV-monitoren lukker releet og starter aggregatet når SOC faller under 30%
• Multiplus starter aggregatet hvis strømtrekket er høyere enn XXXX watt i mer enn fem minutter sammenhengende
• Multiplus starter aggregatet hvis spenning faller under XX,XX volt i mer enn tre minutter

[ThomasR]

Siden kulda er på vei, så sendte jeg en e-post til min leverandør av litjiumbatteriet (bygd av celler fra en iMiev elbil). Batteriet er på 8,2kWt

Jeg spurte rett ut om han kunne garantere at jeg kan lade med full effekt i minusgrader uten at batteriet tar skade.

Dette er svaret jeg fikk:
Hei Thomas.

Det er dessverre mange som skriver mye rart på nettet angående litium batterier. Noen tror dermed at EL-biler kun fungerer når det er varmegrader.
Batteriene kan selvsagt lades ved kuldegrader. Du kan lade med inntil 5000Watt selv ved kuldegrader.

Med Hilsen
Svein Teistedal

Alternativ Energi AS
Industriveien 26
4879 Grimstad

Min maksimale lading er ca 1800W, så godt innenfor hva han anbefaler/garanterer. Men godt utafor de 0,02C man har hørt andre operere med som en tommelfingerregel.

[dybis]

Minusgrader, hva betyr det da? Og "inntil", hva betyr det? 5000 watt ved -0.3c? 100 watt ved -20c?

Jeg kjenner ikke kjemien på iMiev. På Leaf (og jeg tror Tesla) kolbes varmeelement inn når det er kaldt. Altså man tapper batteriet for å holde det varmt. Hurtiglading går senere når batteriet er kaldt. Altså det er ting som kan tyde på at du ikke bør lade med 1800W hvis det er veldig kaldt. Men det er hva jeg tror basert på det jeg har klart å finne på teamet. Jeg har skrudd av lading ved -6c (konservativt) og skrudd ned ladingen til å være godt innenfor 0.02c.

[ThomasR]

Minusgrader, hva betyr det da? Og "inntil", hva betyr det? 5000 watt ved -0.3c? 100 watt ved -20c?

Jeg kjenner ikke kjemien på iMiev. På Leaf (og jeg tror Tesla) kolbes varmeelement inn når det er kaldt. Altså man tapper batteriet for å holde det varmt. Hurtiglading går senere når batteriet er kaldt. Altså det er ting som kan tyde på at du ikke bør lade med 1800W hvis det er veldig kaldt. Men det er hva jeg tror basert på det jeg har klart å finne på teamet. Jeg har skrudd av lading ved -6c (konservativt) og skrudd ned ladingen til å være godt innenfor 0.02c.

Ja, jeg slår meg ikke heller 100% til ro med svaret fra Alternativ Energi.
Samtidig gjør jeg meg følgende betraktning:

• På en Leaf slår varmeteppet først inn når temperaturen går ned i ca -20 grader celcius. SÅ kalde blir neppe batteriene mine noen gang...

• Batteriet skal være på mange minusgrader før saktelading med 3-6 kW på en Leaf reduseres av BMS. Tyder på at cellene tåler en god del også i minusgrader.

• Ladeeffekt (antall ampere inn per tidsenhet) vil automatisk gå ned når det er kaldt. Fordi økt indre resistans fører til at batteriet raskere når innstilt absorpsjonsspenning. Dermed vil MPPT-regulator og/eller Multipluss automatisk skru ned ladestrømmen for å hindre at batterispenning går over innstilt verdi.


Forøvrig har jeg vurdert å lage min egen batterivarmer. Jeg har mine lithiumceller montert i et stålkabinett (kan minne om et liggende våpenskap)
Har vurdert å montere en skovarmer over og bore fire hull inn i kabinettet til slangene. Da kunne jeg blåst varm luft inn i kabinettet en times tid før aggregatet evt skal startes for å «hurtiglade». Tror faktisk det hadde hatt ok effekt, men usikker på hvor nødvendig det er ;-)

[jkirkebo]

• Batteriet skal være på mange minusgrader før saktelading med 3-6 kW på en Leaf reduseres av BMS. Tyder på at cellene tåler en god del også i minusgrader.

Nja. Jeg har kjørt Leaf til hytta noen ganger før vi fikk Teslaen. En gang var det ganske kjølig, -20 til -30 grader på nettene over flere dager. Ladet opp til 80% når vi kom opp, dagen vi skulle dra hadde jeg tenkt å lade videre til 100%. Det var bare å glemme, ladeeffekten stoppet på begredelige 500W...

Heldigvis blir det aldri så kaldt i batterirommet mitt. Det er meget godt isolert (20cm mot yttervegg, 20cm i gulv og 25cm i tak samt lite vindu med trelags isolerglass) og vender mot sør så evt. sol varmer det opp. Spillvarmen fra laderegulator og annet småtteri som står på holder temperaturen flere grader over resten av hytta. Typisk er det 6-7 grader der når resten av hytta er nede på 0 grader.

[ThomasR]

• Batteriet skal være på mange minusgrader før saktelading med 3-6 kW på en Leaf reduseres av BMS. Tyder på at cellene tåler en god del også i minusgrader.

Nja. Jeg har kjørt Leaf til hytta noen ganger før vi fikk Teslaen. En gang var det ganske kjølig, -20 til -30 grader på nettene over flere dager. Ladet opp til 80% når vi kom opp, dagen vi skulle dra hadde jeg tenkt å lade videre til 100%. Det var bare å glemme, ladeeffekten stoppet på begredelige 500W...

Heldigvis blir det aldri så kaldt i batterirommet mitt. Det er meget godt isolert (20cm mot yttervegg, 20cm i gulv og 25cm i tak samt lite vindu med trelags isolerglass) og vender mot sør så evt. sol varmer det opp. Spillvarmen fra laderegulator og annet småtteri som står på holder temperaturen flere grader over resten av hytta. Typisk er det 6-7 grader der når resten av hytta er nede på 0 grader.

Jo da, når man kommer ned i slike temperaturer, så begrenser nok BMS også sakteladingen i bilene. Men da tror jeg selve batteriene iallfall må være kaldere enn -10 grader.

[ThomasR]

Jamfør diskusjon før fjorårsvinteren:

Jeg har omsider fått tak i datablad på LEV50-cellene som sitter i min 8,2kWt litiumpakke.

Vedlagt datablad viser at ved -10 grader celcius kan cellene lades med 25A. Ved -25 grader celcius kan de lades med 10A.

I min pakke er cellene parallellkoblet 8 sammen i en modul. Så er 7 slike moduler seriekoblet.

Ved - 10 grader kan jeg altså lade med 8 * 25A = 200A

Siden det aldri blir kaldere enn -10 i boden min, og siden aggregatet (Multiplus) lader med maks 70A og solcelleregulatoren med maks 50A, så bør altså dette være problemfritt. Selv med noe kapasitetsreduksjon i forhold til nye batterier, bør dette være innenfor...


(Info i databladet passer jo også med at AE i Grimstad i fjor sa jeg kunne lade med inntil 5000W i minusgrader. Ved -10 ser altså dette ut til å stemme.)

[Knerten]

Som jeg skrev litt lengre oppe i tråden.
Nå er det vel også slik at batteriene tappes mest ned ved bruk og er typisk på det laveste når en forlater hytten.
Men da er også batteriene på sitt varmeste og tar dermed lettere lading.
Vår 16kw Lev-50 pakke er som regel ladet til programmerte 100%  rundt 12 tiden.
Når det er så kaldt på hytten uten at vi er der er heller ikke forbruket noe å snakke om, kun router, kamera og inverter
Så jeg har aldri hatt problemer med høy ladestrøm når batteriene er kalde, og ser på problematikken som irrelevant.
Eller resonerer jeg helt feil her?

[ThomasR]

Som jeg skrev litt lengre oppe i tråden.
Nå er det vel også slik at batteriene tappes mest ned ved bruk og er typisk på det laveste når en forlater hytten.
Men da er også batteriene på sitt varmeste og tar dermed lettere lading.
Vår 16kw Lev-50 pakke er som regel ladet til programmerte 100%  rundt 12 tiden.
Når det er så kaldt på hytten uten at vi er der er heller ikke forbruket noe å snakke om, kun router, kamera og inverter
Så jeg har aldri hatt problemer med høy ladestrøm når batteriene er kalde, og ser på problematikken som irrelevant.
Eller resonerer jeg helt feil her?

Jeg tenker du resonnerer helt riktig!
Men likevel litt fint å nå ha et datablad som bekrefter at lading med aggregatet (i mitt tilfelle 70A ladestrøm via Multiplus) er uproblematisk også HVIS batteriene mot formodning er helt ned i minus ti grader når aggregatladingen foregår.