Usando la batería LiFePO4 como batería de automóvil

He tenido la idea de usar la batería LiFePO4 como reemplazo de la batería del automóvil, ya que 4 de los de la serie producen 12.8V nominales, que está muy cerca del voltaje estándar de 12V. Y dependiendo de la celda, podemos poner en paralelo algunos para obtener la corriente de arranque requerida. Como LiFePO4 tiene una vida útil mucho más larga que el ácido de plomo, dicha batería debería durar mucho más.

Pero hay pocos problemas:

1. Tensión de carga. Dado que la mayoría de los alternadores producen alrededor de 14 V voltios cuando se carga, debería estar bien con la batería LiFePO4, ya que el voltaje máximo para ellos es 3.6 V, lo que nos da poco margen de hasta 14.4 V (4 * 3.6 V = 14.4 V). El balance de celdas individuales se puede hacer con un simple BMS disipativo que descarga una 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: ¿está bien mantener la batería LiFePO4 a carga flotante con un voltaje cercano al voltaje máximo de la batería? ¿O esto disminuirá significativamente la duración de la batería?

2. Corriente de carga. Algunas celdas LiFePO4 se pueden configurar para que puedan tomar fácilmente toda la corriente de carga producida por el alternador. (suponiendo una salida de 70 A y 3 celdas paralelas 40152S) Entonces, la segunda pregunta: ¿puede sobrecargar el alternador o los alternadores modernos son lo suficientemente inteligentes como para reducir el voltaje y evitar sobrecargas?

3. No sobre protección de descarga. Actualmente no tengo idea de cómo lidiar con él, además de no dejar que se descargue por completo.

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 fosfato de litio ferro / LiFePO4, que abreviaré en lugares como LFP4. .
Estos están relacionados con las baterías LiIon y LiPo, pero tienen grandes diferencias.
Notablemente, en comparación con LiIon y LiPo (que son químicamente similares), LFP4 tiene una matriz inactiva interna adicional en la que reside el Litio. Esto reduce las densidades de energía de masa y volumen, pero también los libera de los modos destructivos de fusión, les da una vida útil de ciclo mucho más larga y una vida de calendario mucho más larga, menor capacidad, menor voltaje máximo, mejor rango de operación y almacenamiento de temperatura, mejor energía general eficiencia - y un costo total de vida inferior o inferior al de cualquier batería de plomo ácido.

Las baterías de 4 celdas LFP4 (LiFePO4) son un excelente reemplazo para las baterías normales de plomo-ácido para automóviles de 12V, PERO es necesaria una atención adecuada al automóvil y a la alimentación para lograr el ciclo muy largo y la vida útil del calendario de las que son capaces. Son mucho más rentables durante toda su vida "que cualquier célula de ácido de plomo en (probablemente) cualquier aplicación cuando se usan correctamente. Si se usan incorrectamente, morirán de manera prematura y costosa.

Algunos fabricantes de celdas o baterías adecuadas para este uso son

Thundersky, Winston y SinoPoly

Hay otros que puedo enumerar, pero un serach sobre esos nombres lo llevará al área correcta. Todas esas marcas comenzaron como Thundersky, pero ha habido separaciones del camino y están sucediendo litigios costosos.

Winston fabrica baterías de 12V 4 celdas sin acceso a las conexiones entre baterías. Se afirma que sus tamaños de 40 Ah y 60 Ah son muy adecuados para uso automotriz. Simopoly y Winston fabrican baterías de una sola celda en tamaños desde alrededor de 10 Ah hasta muy grandes_Ah y puede unirlas según sea necesario. Actualmente estoy experimentando con 2 x baterías SinoPoly 12v, 40Ah, cada una con 4 celdas individuales de 40 Ah con flejes para producir un paquete físico. Una batería de 12V, 40Ah de 4 celdas tiene aproximadamente el tamaño de una batería Ford-Prefect y menos peso, pero es igual a la batería LA más grande que verá en un automóvil de 4 cilindros.

SIN EMBARGO

Las reclamaciones de varios fabricantes de baterías se superponen pero no son idénticas, las especificaciones de carga son sospechosas, las vidas alegadas varían según la ruta de ventas e incluso los vendedores acreditados no están de acuerdo. Las especificaciones de carga de la batería de Winston usan voltajes de punto final sospechosamente altos, más altos de lo que esperaría para LFP4 pero inferiores a LiIon, casi como LiIon que se ejecuta de manera súper conservadora para obtener un buen ciclo de vida. Los vendedores garantizan la mayoría de las marcas de celdas de 10 Ah + por 5 años o 10 años de uso sujeto a varias condiciones y probablemente sujeto al uso de dispositivos electrónicos de gestión de carga / descarga. Los criterios para una ministración adecuada varían: muchos afirman que Vma y Vmin son suficientes siempre que las tasas de cambio y descarga de C estén dentro de las especificaciones, PERO un proveedor local exige un monitor de tipo medidor de gas y un corte de bajo voltaje. (YO'

Agh - cena llamada así - agregaré comentarios de 1 minuto aquí y luego actualizaré más tarde (con suerte)

Tensión de carga. Dado que la mayoría de los alternadores producen alrededor de 14 V voltios cuando se carga, debería estar bien con la batería LiFePO4, ya que el voltaje máximo para ellos es 3.6 V, lo que nos da poco margen de hasta 14.4 V (4 * 3.6 V = 14.4 V).

Algunos afirman que Winston LFP4 necesita una V más alta que la que proporcionan los sistemas de automóviles. Otros los usan independientemente.

SinoPoly OK en voltajes de automóviles PERO ...

El balance de celdas individuales se puede hacer con un simple BMS disipativo que descarga una carga excesiva a la resistencia.

Winstin no puede equilibrarse como sellado, pero afirma que las células magníficamente equilibradas están bien. Numerosos distribuidores los venden y dicen esto, pero al menos un sitio grande dice que no se use para descargas profundas debido a esta incapacidad. Sería muy cauteloso. Hice una elección inicial de Winston / SinoPoly para ganar experiencia basada en esto y voltajes extraños de Winston y compré SinoPoly, a pesar de las especificaciones aparentemente superiores de Winston.

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

No empieces Debe poder administrar su fuente de energía, Y es bastante fácil de hacer, pero si su sistema insiste en violar las especificaciones de la batería (lo que puede no ser el caso), no use LFP4.

así que aquí está la primera pregunta: ¿está bien mantener la batería LiFePO4 a una carga flotante con un voltaje cercano al voltaje máximo de la batería? ¿O esto disminuirá significativamente la duración de la batería?

Las opiniones son muy
pequeñas LFP4: diga <1 Ah a pocas Ah NO DEBEN flotar o mueren antes.
Algunos fabricantes de baterías grandes LFP4 afirman que flotar está bien.
Eso no flotará LiIon o LiPo o de lo contrario ... y aunque LFP4 tiene diferencias, estoy incómodo. Sabré la respuesta a esta pregunta a nivel de "experto internacional" dentro de un año :-) (Si todavía está vivo, el cielo no se ha caído y no han aparecido cosas mucho más interesantes).

Corriente de carga. Algunas celdas LiFePO4 se pueden configurar para que puedan tomar fácilmente toda la corriente de carga producida por el alternador. (suponiendo una salida de 70 A y 3 celdas paralelas 40152S) Entonces, la segunda pregunta: ¿puede sobrecargar el alternador o los alternadores modernos son lo suficientemente inteligentes como para reducir el voltaje y evitar sobrecargas?

Esto profundiza completamente en la batería y las especificaciones del alternador. Las baterías tienen especificaciones claras. Superarlos no. Si su batería NO tiene buenas especificaciones disponibles, no la compre.

No sobre protección de descarga. Actualmente no tengo idea de cómo lidiar con él, además de no dejar que se descargue por completo.

Esto es esencial Hay varias formas de hacerlo, pero una celda Ah grande LFP4 NO DEBE tomarse por debajo de 2.75V. Si no puede estar SEGURO de eso, no los use. Cuestan demasiado y son demasiado livianos por volumen para hacer buenos anclajes para botes.

Anon ...

Por lo que vale, he flotando una batería de 4 celdas, 10 Ah LiFePO4 que construí yo mismo a partir de celdas planas de 3.2V, durante más de dos años, sin problemas. Lo he usado como energía de respaldo para una computadora Mini-ITX con una fuente de alimentación pico-PSU. El voltaje de entrada es de 14.5 V desde una fuente de alimentación de CC de 75 W, y la batería proporciona un impulso adicional durante los breves momentos en que la computadora consume más que eso. La batería sigue funcionando bien.

Por lo que entiendo: no es genial cargar completamente la batería y luego mantener el voltaje. 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 flotar a niveles de voltaje más bajos causa menos problemas que flotar a nivel máximo.

Las baterías de litio para motocicletas están fácilmente disponibles en el lugar calle abajo. Están en una caja de batería estándar, los mismos terminales y tienen todos los circuitos necesarios dentro de la caja. También son tan ligeros que se sienten como una unidad de exhibición de la tienda vacía. El precio es aproximadamente un 50% más que una batería de plomo-ácido.

Dado que el modo de falla de las baterías de litio a menudo implica un incendio intenso, ¿realmente desea poner uno de su propio diseño dentro de una máquina costosa justo al lado de un suministro de gasolina y varios litros de aceite?

La ingeniería de baterías de alta energía es mejor dejarla a los ingenieros. Tienen la experiencia y el presupuesto para los experimentos necesarios, y no les importa si la unidad de prueba se dispara, casi se espera que lo haga un par de veces.