AMUMOT Ratgeber

Meine Erfahrungen und Erkenntnisse aus 10 Jahren Wohnmobilleben.
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Lithium (LiFePO4) Batterien sind unschlagbar, wenn es auf Zyklenfestigkeit, Leistungsfähigkeit und Energiedichte ankommt. Damit die Freude an den Kraftpaketen auch lange hält, sollten Lithium Batterien richtig geladen und gelagert werden. Immer wieder tauchen jedoch Fragen auf, wie man nun Lithium-Eisen-Phosphat Batterien richtig lädt und zwischen den Wohnmobiltouren richtig lagert.

Lithium Akkus wollen nicht voll sein! Oder doch?

ladekennlinie für Lithium Batterien
Mit den richtigen Ladegeräten lässt sich ein dauerhafter 100% Ladezustand vermeiden

In den Anfängen der Lithium Technik im Wohnmobil hat sich kein Mensch um die richtige Pflege dieser neuartigen Akkus geschert. Selbst im Jahr 2020 gibt es noch Hersteller die damit werben, dass ein LiFePO4 Akku 1:1 mit Ladegeräten für Blei-Akkus geladen werden kann, aber nur leise kommunizieren, dass die Akkus länger halten, wenn man sie mit einer angepassten Kennlinie lagert.

Bekannt ist, dass Lithium Batterien keinen Schaden nehmen, wenn sie nicht voll aufgeladen werden - damit werben sogar viele. Ob ein dauerhafter Ladezustand von 100% für die Batterien mit Lithium Technik förderlich für die Lebensdauer ist, oder sich doch eher negativ auswirkt, wird in der Wohnmobil Branche nicht klar kommuniziert.

Bekannte Fakten zum Laden von Lithium Akkus

Was ich sicher weiß ist, dass die meisten Lithium-Akkus eine Ladespannung von 14V bis 14,6V benötigen, damit das BMS die Zellen ausgleichen kann. Manche integrierte Batteriecomputer wie bei Liontron Akkus zeigen auch dann erst 100% Ladezustand an.
Auch unbestritten ist eine Ladeerhaltungsspannung von 13,5V, damit die LiFePO4 Batterien mit nahezu 100% Ladezustand einsatzbereit bleiben.
Bis hierher sind sich alle einig.

Was aber, wenn man als Camper nun 4 Wochen auf einem Campingplatz steht, und den Strom eingesteckt lassen will? Oder das Womo zuhause eingelagert ist, und man wie mit Bleiakkus gewohnt den 230V Strom eingesteckt lässt?

Ist es schädlich, wenn LiFePO4 Akkus lange Zeit voll sind?

Hört man auf die Importeure von LiFePO4 Zellen, wird jedoch eine Lagerung bei einer Spannung von 13,2-13,3V empfohlen. Wir fischen also im Trüben und es bleibt nur eine Analyse des Schwarm-Wissen übrig:

Blicken wir einmal über den Tellerrand zu anderen Branchen:

  • Laptop Akkus: Lenovo hat in seiner professionellen ThinkPad Serie spezielle Ladeprofile, mit denen der Akku nur zu einem gewissen Prozentsatz aufgeladen wird. Wird der Akku lange am Netz betrieben, kann eingestellt werden, dass der Akku nur noch bei 50% Ladezustand gehalten wird. Benötigt man mehr Kapazität zwischen den Steckdosen, kann dieser Wert auch höher eingestellt werden. Das soll die Lebensdauer der Zellen laut Lenovo deutlich verlängern.
    Beim ThinkPad eine Standardeinstellung um den Akku zu schonen
  • E-Bikes: Auch hier schreiben einige Hersteller von Elektro-Fahrrädern in der Bedienungsanleitung, dass die Akkus für den Winter nicht ganz voll eingelagert werden sollen.
  • E-Autos - sicher nicht ohne Grund machen sich die Hersteller die Mühe, spezielle Steuerungen zu entwickeln, die es dem Nutzer ermöglichen, den Zeitpunkt der Vollladung des Akkus zu bestimmen. Bei Tesla kann man per App einstellen, wie voll der Akku zu einer bestimmten Abfahrtszeit sein soll. Der Wagen berechnet dann den Ladestrom so, dass genau zu dem Zeitpunkt der gewünschte Ladezustand erreicht wird. So wird vermieden, dass der Akku unnötig lange bei 100% Ladezustand gehalten wird.
  • Importeure von Winston Zellen empfehlen: Lagerung mit 13,3V statt ganz voll.
  • Auch Wikipedia schreibt, dass es ein voller Ladezustand, neben hohen Temperaturen, der Lebensdauer der Akkus nicht zuträglich ist.

Schlussfolgerung zum Lagern von LiFePO4 Akkus

All dieser Aufwand wäre nicht nötig, wenn es bedenkenlos möglich wäre, den Akku bei 100% voll zu lagern. Denn Strom wiegt nichts, es wäre also für den Nutzer nicht von Nachteil, wenn man immer einen vollen Akku hätte, auch wenn man ihn gerade nicht braucht.

Ich nehme daher an, dass sich eine LiFePO4 und LiFeYPO4 Batterie bei 50% Ladezustand am wohlsten fühlt. Alles darüber und darunter dient nicht zur Verlängerung der Lebenserwartung.

Nur 50% Ladezustand bei Lithium Batterien???

Welche Konsequenzen hat das für die Nutzung im Wohnmobil?

Immer wieder fragen mich Kunden: “Aber wenn der Akku idealerweise nur bei 50% gehalten werden soll, dann kann ich ja die Kapazität gar nicht nutzen...”
Naja, gleiches gilt für die Bleibatterie mit 100% - trotzdem entlädt man sie, um Strom abseits der Steckdose zu haben - oder?

Aber Achtung - nicht übertreiben mit der Sorge!

Trotzdem bleibt es ein Akku, der aufgeladen und danach wieder entladen werden soll um uns mit Strom zu versorgen! Das ist wie mit einem Autoreifen, der hält am längsten, wenn man nicht fährt - trotzdem fahren die Leute damit und nehmen den Verschleiß in kauf. Weil er dafür gebaut wurde.
Aber fährt man mit den Reifen bei der Formel 1, ist er nach wenigen Kilometern abgefahren. Fährt man damit vorausschauend und in den Kurven etwas langsamer, halten Autoreifen deutlich länger.

Gleiches gilt für Lithium Batterien: Nutzt man nur 70% der Kapazität sind 5-7000 Ladezyklen drin - nutzt man die volle Kapazität sind es nur noch 1000 Zyklen. Aber selbst bei 100% Zyklen liegt die Lebensdauer um ein vielfaches über der von Bleibatterien.
Also nutze den Akku, wenn du ihn brauchst, aber schone ihn, wenn du ihn nicht brauchst!

So lade ich meine Lithium Akkus im Wohnmobil

Ich mache hier keine genau terminierte Philosophie draus, sondern versuche es nur etwas zu optimieren. Jeder Tag wo die Akkus nicht voll waren ist schon ein guter Tag. Ich habe 3 Ladevorgaben für mich erschaffen:

  • Wenn der Akku gebraucht wird, soll er voll aufgeladen werden, und kann auch tief entladen werden. Ich entlade meine Akkus auch mal auf 0% bis das BMS abschaltet. Bei der zyklischen Nutzung, also voll Aufladen, damit viel nutzbare Kapazität hat, stehen die kritischen Ladezustände ja nur kurz an. Diesen Lademodus mache ich bei schlechtem Wetter im Winter, wenn ich die volle Leistungsfähigkeit ausschöpfen will.
    Winter-Ladekurve meiner Lithium Akkus im Wohnmobil
  • Wenn ich im Sommer genug Sonne habe, und nur wenig Akkukapazität benötige, lade ich die Akkus nicht immer ganz voll auf. Da die Akkus aber über Nacht immer noch zyklisch entladen werden, gibt es alle paar Wochen für den Zellausgleich eine Vollladung. Dies kann man auf der nachfolgenden Grafik gut erkennen.
    optimale Ladung von Lithium-Akkus
    Sommer-Ladekurve meiner Lithium Akkus im Wohnmobil
  • Wenn ich lange am Landstrom stehen müsste. Zum Beispiel beim Überwintern im Süden oder allgemein länger auf einem Campingplatz. Würde ich das 230V Ladegerät so einstellen, dass die Spannung immer fest bei 13,2 steht. Da der Akku nahezu nicht zyklisch benutzt wird, brauche ich auch keinen Zellausgleich.

Achtung

Bei Temperaturen unter 5°C kann das BMS die Ladung des Akkus unterbinden. Zum Überwintern muss der Akku unbedingt getrennt werden! Dies geschieht durch abschrauben eines Batteirepol oder besser durch einen Trennschalter, der direkt nach dem Batteriepol installiert wird.
Die Ladegeräte von Victron und Fraron haben beide eine Netzteilfunktion - das Wohnmobil kann also auch ohne angeschlossenen Akku mit Landstrom versorgt werden.

Kurze Zusammenfassung

Was ich bisher versucht habe zu erklären:

  1. Lithium-Eisenphosphat-Akkus fühlen sich am wohlsten bei 50% Ladezustand
  2. Lithium Akkus müssen für den automatischen Zellausgleich ab und an voll aufgeladen werden
  3. Wenn man es braucht, kann man die volle Kapazität nutzen, wenn es man es nicht braucht, verlängert man das Akku leben, indem man sie nicht voll auflädt.

Wie kann ich den Ladezustand der Lithium Batterie selbst steuern?

Eine Steuerung der Ladung nach Ladezustand geht nur, wenn Batteriecomputer und Ladegerät eine Einheit bilden. Wie zum Beispiel beim Laptop oder bei Elektrofahrzeugen.
Wohnmobile haben eine modulare Stromversorgung. Die Geräte kommunizieren nicht mit einander. Ein Ladegerät lädt stur nach der eingestellten Spannung, es kann nicht wissen, dass heute die Sonne scheint und es ausreichen würde, den Akku nur halb voll aufzuladen.
Ich muss das dem Ladegerät sagen was ich möchte, genauso, wie ich es dem Laptop sagen muss, dass ich mich jetzt lange an der Steckdose aufhalte und der Akku nicht für maximale Autarkie voll aufgeladen werden muss.

Will man also das Maximum an Lebensdauer aus den Akkus herausholen, muss man etwas mitdenken!

Steuern lässt sich der maximale Ladezustand nur über das Anpassen der Ladespannung des Ladegerätes. Am wichtigsten ist hier der Solarladeregler, denn der arbeitet jeden Tag an dem das Wohnmobil in der Sonne steht - ob es benutzt wird oder nicht.
Steht das Wohnmobil länger als zum Laden der Akkus üblich an der 230V Steckdose, sollte man sich auch hier Gedanken über eine optimale Ladespannung machen.

Lösung: Programmierbare Solarladeregler

Laderegler für Lithium Batterien
MPPT Laderegler von Victron Energy eignen sich bestens für LiFePO4 Akkus

MPPT Solarladeregler von Victron Energy lassen sich einfach durch eine selbstgebastelte Ladekennlinie so anpassen, dass oben beschriebene Wunsch-Betriebsart erreicht werden kann.
Um das zu erreichen, stellt man am Solarladeregler die Ladekennlinie so ein, dass die Batterie gar nicht voll aufgeladen werden kann, selbst wenn rund um die Uhr die Sonne scheinen würde.

Gleiches geht auch mit einem 230V Ladegerät, wenn das Wohnmobil unter dem Carport nicht mit Solarstrom versorgt werden kann. Um nun die Batterie vor unkontrollierter Tiefentladung durch den Eigenverbrauch von BMS und sonstigen Kleinstverbrauchern zu schützen, muss das System entweder komplett abgeschaltet werden, oder man schließt ein Landstrom Ladegerät an, welches durch eine spezielle Ladespannung die Batterie dauerhaft im idealen Ladezustand hält.

Hach ist das ein Aufwand denkt sich jetzt bestimmt so manch einer. Ich würde sagen, während dem Urlaub immer auf der Suche nach einer Steckdose sein zu müssen, wäre mir deutlich lästiger als alle paar Tage oder Wochen mal kurz eine Ladekennlinie an einem Ladegerät umzustellen.

Laden mit Solarstrom - so gehts

Die SmartSolar MPPT Laderegler von Victron Energy lassen sich per App recht einfach programmieren. Möglich ist das mit jedem Victron Energy SmartSolar MPPT Laderegler oder auch mit den BlueSolar MPPT Ladereglern mit zusätzlichem Bluetooth Dongle.
Ich habe mir drei Ladekennlinien erstellt und abgespeichert. Je nach gewünschter Betriebsart kann ich dem Regler in Sekunden das passende Profil verpassen. Aber es reicht auch schon, einfach nur immer die zwei Spannung von Absorbtionsspannung und Erhaltungsspannung entsprechend anzupassen.

Ich habe mir 3 Kennlinien zusammengestellt, welche ich einfach nach Wunsch aufrufen kann.

  • Volle Leistung (100% SOC)
  • Sommerbetrieb (ca. 70-90% SOC
  • Lagermodus (50% SOC)

Folgende Parameter werden dabei im Laderegler hinterlegt:

Powermodus - immer Voll für schlechtes Wetter

Hier wird die Batterie nach der Victron empfohlenen Ladekennlinie für LiFePO4 geladen. Für den Normalbetrieb ist das ok, wenn immer die volle Kapazität benötigt wird. Wenn ich sehe, dass schlechtes Wetter droht, aktiviere ich am Tag vorher dieses Profil, damit ich die volle Batteriekapazität für die Schlechtwetterperiode zur Verfügung habe.

Spätestens alle 30 Tage sollte diese Kennlinie auch zum Zellausgleich der Akkus eingestellt werden und so lange aktiviert bleiben, bis der Akku die 14,2V auch mindestens einmal erreicht hat!

Einstellwerte für den MPPT Regler:

  • Standard Victron LiFePO4 Einstellung
  • bei Liontron: Standard Victron LiFePO4 Einstellung mit 14,5V Absorbtionsspannung

Sommerbetrieb - keine Volladung

Damit die Lithium Batterie nicht jeden Tag voll herum steht, senke ich die Absorbtions- und Erhaltungsspannung leicht ab.
Diese Einstellung entspricht etwa 80-90% Ladezustand. Ob jedoch die 90% auch erreicht werden, hängt davon ab, wie leer der Akku am Morgen war. Durch die niedere Absorbtionsspannung bricht der maximal Ladestrom viel früher ein und es dauert teils recht lange bis die 90% erreicht werden. Das ist aber egal, solang der Akku am Abend voll genug ist. Hier kann man auch etwas spielen, ich setze die Absorbtionsspannung im Sommer teilweise bis auf 13,4V runter, wenn ich sowieso mehr als ausreichend Solarstrom zur Verfügung habe.

Einstellwerte für den MPPT Regler:

  • Absorbtionsspannung 13,4-13,5V
  • Erhaltungsspannung 13,4V

Hier muss man etwas probieren und auch ein paar Tage beobachten, bis man die richtigen Werte gefunden hat.

Bitte den Akku alle 2-4 Wochen in der LiFePO4 Kennlinie zu 100% voll aufladen, damit der Zelldrift nicht zu groß wird.

Lagermodus - Dauerladezustand von ca. 50%

Wird das Wohnmobil nicht benutzt und steht vor dem Haus in der Sonne, kann der Lagermodus für eine Ladeerhaltung bei etwa 50-70% Ladezustand sorgen. Für die Lithium Batterie ist das deutlich entspannter, als wenn sie jeden Tag aufs Neue eines mit 14,2V auf die Mütze bekommt.

Einstellwerte für den MPPT Regler:

  • Absorbtionsspannung 13,2V
  • Erhaltungsspannung 13,2V

Risiken beim Lagern von Lithium Batterien im Wohnmobil

Folgende Problematik betrifft uns beim Betrieb von Lithium Akkus. Die Zellen haben zwar selbst eine äußerst geringe Selbstentladung, diese wird aber vom Stromverbrauch der Überwachungselektronik wieder zunichte gemacht. Daher entladen sich Lithium Systeme mit der Zeit trotzdem.
Wer nun denkt, dass so ein LiFePO4 Akku einfach so hingestellt werden kann, und man sich nicht weiter darum kümmern muss, weil das BMS ja vor Tiefentladung schützt, wird das unter Umständen teuer bezahlen müssen:
Im Betrieb schaltet das BMS zwar zuverlässig die Verbraucher bei Tiefentladung ab und wenn die Batterie dann wieder geladen aufgeladen wird, ist alles im grünen Bereich. Entlädt sich das System jedoch unbeaufsichtigt durch den Eigenverbrauch, schaltet das BMS zwar auch am Tag X ab, weil der Akku leer ist, aber der Eigenverbrauch von BMS, Batteriecomputer und den Zellbalancern im Akku sorgen weiter für eine Entladung bis zum Tod der Batterie!

Es ist ganz wichtig, dass sich das System bei Nichtgebrauch so langsam wie möglich entlädt! Entweder muss der Akku mit einem Batterietrennschalter vom Rest getrennt werden, oder man sorgt dafür, dass die Batterie unter keinen Umständen unter einen bestimmten Ladezustand fallen kann. Das erreicht man, mit Ladegeräten, die für eine Ladeerhaltung mit fest eingestellter Spannung sorgen.

Um ein unkontrolliertes Entladen der LFP Batterie zu verhindern gibt es nun drei Wege:

  1. Auf Nummer Sicher:
    Die Batterie direkt am Pol von allen Verbrauchern trennen. Victron Energy LiFePO4 Batterien haben ein BMS in der Minusleitung. Trennt man bei SOC 80% direkt die Minusleitung von dem Batteriepol ist die Batterie sicher und kann 1 Jahr gelagert werden ohne nachgeladen werden zu müssen. Wer keine Lust hat, jedes mal das Werkzeug zu suchen, oder nur schwer an den Batteriepol rankommt, baut einfach einen Trennschalter ein, welcher direkt nach dem Batteriepol und noch vor dem BMS angeschlossen wird. Nicht zu verwechseln mit dem Trennschalter im Wohnmobil. Der schaltet nur die 12V Verbraucher, jedoch nicht das BMS ab.
    Ohne angeschlossenes BMS kann eine 80% volle Victron Smart Lithium Batterie 1 Jahr gelagert werden.

    Die 200AH LiFeYPO4 Batterie von Fraron hat das BMS integriert. Über den Hauptschalter können zwar die Verbraucher nach außen abgeschaltet werden, der interne Verbrauch durch BMS und Balancer bleibt aber bestehen. Fraron empfiehlt daher, die Batterie mit 100% Ladezustand abzuschalten und alle 6 Monate wieder aufzuladen.

    Lithium Batterien im Wohnmobil laden

    Liontron Lithium Akkus können ebenfalls ein Jahr gelagert werden, wenn sichergestellt ist, dass keine Verbraucher am Akku angeschlossen sind. Mit einem Trennschalter, oder einem Sicherungsautomat lässt sich das einfach erreichen.

  2. Immer am Landstrom:
    Wenn das Fahrzeug am Landstrom angeschlossen werden muss, gibt es eine weitere Möglichkeit, um die Batterie ständig bei etwa 40-50% Ladezustand zu halten. Die Ladegeräte BLG20 bis BLG50 aus meinem Shop haben einen Netzteil-Modus, bei dem nur eine feste Spannung ausgegeben wird, ohne Kennlinie. Über einen Schalter kann diese Spannung eingestellt werden. (Siehe unten)
  3. Lagermodus über die Solaranlage: Parallel zu Landstrom gäbe es noch die Möglichkeit, den Solarladeregler in den oben beschrieben Lagermodus zu versetzen. Dann wird die Batterie auch ohne Landstromanschluss immer ausreichend nachgeladen - solange nicht wochenlang Schnee oder Laub von Bäumen auf den Solarmodulen liegt. Weiter ist darauf zu achten, dass das Wohnmobil nicht im Schatten steht.

Lithium Lagermodus mit dem 230V Ladegerät

Die Geräte der BLG Serie ermöglichen einen einfachen Lagermodus für Lithium Batterien

Die meisten Ladegeräte im Wohnmobil laden mit 14,4V Ladeendspannung und halten danach die Batterien bei 13,8V. Für Lithium Batterien sind 13,8V auf Dauer zu viel. Die Zellen stehen dabei unter hohem Druck, was der Lebensdauer abträglich ist. Besser ist es daher, wenn die Batterie nicht benutzt wird, sie entweder abklemmen, oder mit niedriger Spannung vor ungewollter Entladung zu schützen. Mit diesem hier beschriebenen Ladegerät ist das einfach zu realisieren. Bestellen kann man das Ladegerät praktischerweise direkt bei mir im Shop.

Die Funktion Power Supply, mit 13,2-13,3V Dauerspannung, ist für Lithium Batterien der perfekte Lagermodus! Es wird dabei nicht geladen, sondern nur verhindert, dass die Spannung unter 13,2V absinkt. Die Batterie kann also nicht zu tief entladen werden.

Mein Vorschlag für die perfekte Lithium Ladekennlinie

Wie lädt man Lithium Batterien richtig
Die Ladegeräte der BLG Serien können einen manuell einstellbaren Lagermodus.

Wie oben im Bild zu sehen, gibt es an den Ladegeräten der BLG Serie 3 kleine Schiebeschalter (Nummer ➊/➋/➌ im Bild).

Schalter ➋ (Batterietyp) wird einmal auf WET/AGM eingestellt und dann nicht mehr verändert! Mit den Schaltern rechts davon basteln wir uns zwei Kennlinien für den Lagermodus und Normalbetrieb:

Normalbetrieb, volles Aufladen der Batterie:

  • Schalter ➋ WET/AGM
  • Schalter ➌ 13,5V
  • Schalter ➊ BATTERY CHARGER

Lagermodus

  • Schalter ➋ WET/AGM
  • Schalter ➌ 13,2V
  • Schalter ➊ POWER SUPPLY

Meine Empfehlung: Lade und Lagermodus ohne Umstellen

Bei dieser Einstellung lädt das Ladegerät den Akku zuerst voll auf und ein Zellausgleich wird ausgeführt. Danach senkt sich die Ladeerhaltungsspannung auf 13,2V ab was dazu führt, dass sich der Ladezustand um die 50% einpendeln wird. In dieser Stellung kann das Ladegerät beliebig lange am Netz bleiben.

  • Schalter ➋ WET/AGM
  • Schalter ➌ 13,2V
  • Schalter ➊ BATTERY CHARGER

Wenn die nächste Reise nun beginnt, reicht es, einfach das Landstromkabel auszustecken und der Ladebooster sorgt während der Fahrt dafür, dass die Batterie wieder aufgeladen wird. Alternativ kann man auch einen Tag vorher das Ladegerät kurz umstellen, damit die Batterie über Nacht voll aufgeladen werden kann.

Warum muss man dann Lithium Batterien gelegentlich doch voll aufladen?

Nun ist es so, dass die Zellen in dem LFP Akku mit der Zeit langsam auseinander driften und unterschiedliche Ladezustände aufweisen können. Daher empfehle ich während der Nutzungszeit den Akku alle 4 Wochen einmal voll aufzuladen, damit die Balancer die Zellen ausgleichen können. Dabei ist es jetzt nicht wichtig, ob es 4 oder 6 Wochen sind. Schaden tut es der Batterie nicht, wenn mal mehr Wochen vergehen. Wird die Batterie über einen längeren Zeitraum nicht benutzt muss auch nicht balanciert werden.

Mei Fazit

Die Lagerung von Bleibatterien war einfach - solange eine Steckdose in der Nähe war. Die Lagerung von Lithium Akkus ist noch einfacher, damit sie mit einem Trennschalter ganz einfach abschalten kann und dann bis zu einem Jahr gar nicht danach schauen muss.
Da man 230V Ladegeräte eigentlich auch nicht unbeaufsichtigt betreiben soll, ist Lagerung durch abschalten in meinen Augen die beste Lösung.

Wer dies nicht möchte, weil die Heizung durchlaufen muss, oder man keine Lust hat, das Autoradio und die Uhr neu einzustellen, hat mit den Einstellungen der Ladegeräte nun eine Möglichkeit, die Akkus schonend zu lagern.

Wichtig zu wissen ist jedoch: Wird die LiFePO4 Batterie nur über Solar "gelagert", muss vor allem im Winter darauf geachtet werden, dass es bei Schnee auf dem Wohnmobildach nicht zu einer versehentlichen Tiefentladung kommt, weil die Solaranlage über längere Zeit keinen Strom liefern kann. Ebenso bei Landstrom - fällt dieser aus, kann sich der Akku entladen. Wenn das BMS abgeschaltet hat, ist der Akku nur noch wenige Tage lagerfähig und muss schnellstmöglich wieder aufgeladen werden. Bekommt man diesen Zustand nicht mit, kann es zu teuren Schäden kommen.