LifePoa4 akku istuimen alle

Penkin irroitus tuotti videontekijälle paljon töitä ja pehmuste lattialle unohtui, mihin sen penkin nostaa, niin ei jää jälkiä lattiaan...

Näin on. Minun oli onneksi pakko irrottaa penkki ja kääntöalusta erikseen. Joihinkin alustan kiinnitysruuveihin pääsi (minun työkaluillani) käsiksi vasta kun penkki oli irti. Mitähän varten videon mies irrotti akkukengät ja (ilmeisesti) laittoi sitten takaisin, kun uudessa akussa näytti olevan samankokoiset navat kuin entisessä? Useimmissa litiumakuissa näyttää olevan M8-mutterit, joihin kierretään vastaavat pultit. Minun suunnitelmani on purkaa akkukenkiin ruuvatut kaapelit erilleen ja kiinnittää kokoojakiskoihin, joista kummastakin lähtee vain yksi johto akkuun.

Mietin tässä, minkä verran energiaa tarvitaan talven mittaan, jos litiumakun haluaisi säilyttää autossa ja varmistaa, että sen lämpötila pysyy turvallisella alueella, esim. -20 aseteen yläpuolella. Nyt kun Suomen etelässäkin on ollut kunnon pakkasia, tein kaksi koetta. Lauantaina vein Renogyn akun ilman lämmöneristystä ulos n. -17 asteeseen. Seurasin akun sisäisiä lämpötila-antureita lähes 10 tunnin ajan. Ks. kuva 1. Vaaka-akselilla kulkee aika tunteina kokeen alusta. Pystyakselilla on jännite voltteina. En tiedä tarkasti, montako lämpötila-anturia akussa on, mutta ainakin 2. Sininen käyrä kuvaa lämpiminnän ja punainen kylmimmän anturin lämpötilaa. En jatkanut koetta yön yli vaan otin akun sisälle pakattuna kuljetuslaatikkoonsa, jossa akun ympärillä on solumuovieristeitä, paksuus kylkien kohdalla 2cm ja muilla neljällä sivulla 5cm. Otin akun yöksi sisään. Sunnuntaina uusin kokeen niin, että akku oli kuljetuslaatikossaan, lauantain jäljiltä n. +4 asteen lämpötilassa. Ulkolämpötila oli n. -20.

Kummassakin kuvassa harmaa käyrä on havaintoihin sovitettu matemaattinen malli, jossa akun lämpötilan oletetaan lähestyvän loppuarvoaan (eli ulkolämpötilaa) nopeudella, joka on verrannollinen akun lämpötilan ja loppulämpötilan väliseen erotukseen. Tästä mallista sain selville tärkeän parametrin, nimittäin puoliintumisajan, eli ajan jonka kuluessa lämpötilan ja loppulämpötilan välinen erotus puolittuu. Tämä aika oli paljaalle akulle n. 3 ja pakatulle akulle n. 10 tuntia. Tämä tarkoittaa, että muutaman sentin paksuinen solumuovieriste vähentää lämmitystarpeen kolmasosaan.

Sunnuntaisen jäähdytyskokeen jälkeen otin akun sisään. Kytkin latausjohdot napoihin ja pakkasin akun taas kuljetuslaatikkoonsa. Kytkin latausjohdot teholähteeseen, jonka jännitteen säädin n. 14.4 volttiin. Kolme viimeistä kuvaa esittävät lämmityksen etenemistä. Klo 17.22 teholähde antoi ulos 3,65A mutta Renogyn sovellus ilmoittaa, että akkuun ei mene virtaa, eli 3,65A menee kokonaan lämmityselementeille. Klo 18.05.40 antureiden lämpötilat ovat 3,0 ja 3,1 astetta, ja kaikki virta menee edelleen lämmityselementeille. 10 sekuntia myöhemmin "Charge Low Temp Protection" on poistunut mutta lämmitys jatkuu vielä jonkin aikaa. 6,96 ampeerin kokonaisvirrasta menee akun lataukseen 3,4A ja loput lämmittämiseen. Akun lämmittäminen 10 asteella kesti 43 minuuttia ja kulutti n. 2,6Ah eli n. 37Wh (=0,9kWh/vrk).

Tämä kokeilu osoitti ensinnäkin sen, että Renogyn sisäinen lämmitys ei käytä akkuun varastoitunutta energiaa vaan ainoastaan ulkoista sähköä. Toiseksi koe osoitti, missä suuruusluokassa on sähkön tarve, jos akku halutaan jättää autoon talven ajaksi. Pahin tapaus (ääriesimerkki) on, että 55W lämmityselementit toimivat jatkuvasti, eli ulkolämpötila on niin matala, että lämmityselementti ei jaksa nostaa lämpötilaa +10 asteeseen, jossa lämmitys loppuisi (alkaakseen uudestaan +5 asteessa). Tässä vaihtoehdossa sähköä kuluu jatkuvasti 55W, eli 1,32kWh/vrk. Jos lämmitys on jatkuvasti päällä 100vrk, sähköä kuluisi talven aikana 132kWh, mikä meidän sähkösopimuksellamme (n. 15snt/kWh) maksaisi n. 20€.

Tuollaisen hinnan voisin maksaa siitä ylellisyydestä, että akkua ei tarvitse tuoda sisään talven ajaksi. Mutta akun sisäisten lämpöelementtien käyttöön sisältyy sellainen (mielestäni) ongelma, että akku pysyisi jatkuvasti täyteen ladattuna, mikä ei ehkä ole hyväksi akun eliniän kannalta. Toisessa ääripäässä akku on vuorattu muutaman sentin solumuovieristyksellä jonka sisällä on ulkoisella energialla termostaattiohjatusti syötetty lämpöelementti. Lämpöeristys pudottaa lämmitystarpeen kolmasosaan (tai enemmänkin) ja tasaa lämpötilan vaihteluita, minkä lisäksi ulkoinen termostaattiohjaus voi pitää akun lämpötilan vain vähän -25 asteen yläpuolella. Tässä vaihtoehdossa ja Etelä-Suomen talvessa akun lämmitykseen kuluu korkeintaan euro tai kaksi. Toinen ja ehkä suurempi etu on se, että akun varaustilanne voidaan pitää eliniän kannalta optimaalisena.

Viimeinen kuva jäi pois matkasta.

Ketjun alussa linkkaamani akun voi säilyttää -40. Miksi se pitäisi tuoda lämpimään talvella?
Kun lähdet reissuun, niin 230 virtaa autoon vuorokauden verran (akku lämmittää itsensä ja varautuu täyteen)?

Litiumakun huono puoli on, että pitkän eliniän vuoksi akkua tulisi käyttää 80-20% varausalueella. Täynnä ja tyhjänä akun elinikä lyhenee. Tarkoittaa sitä, että kesällä aurinkopaneelin ladatessa reilusti ja samalla käyttö vähäistä, niin koko ajan ollaan 100-80% varausalueella, mikä ei ole hyvä.

Paremmissa sähköautoissakin oletuksena käytetään tuota 80-20% varausaluetta, mutta tilapäisesti voidaan ladata 100% ja käyttää esim. 10% asti. Tämä silloin kun 100% akulla lähdetään välittömästi ajamaan ja 10% silloin kun ollaan menossa välittömästi laturille.

Ei ole vielä lähellekään valmis tämäkään akkuteknologia. Ihan alkumetrillä ollaan.

Petteri, kun minulla ei ole omakohtaista kokemusta litiumakuista autoissa, joudun turvautumaan Googleen, tekoälyyn ja Youtubeen. Useasta eri lähteestä minulle on muodostunut käsitys, että LiFePo4-akkujen (tarkemmin sanottuna elektrolyytin) kemia on akun valmistajasta riippumatta samanlaista, ja erot akkujen pakkaskestävyydessä liittyvät enemmän siihen, kuinka varovaisia valmistajat ovat lupauksissaan, ja kuinka luottavaisia ovat siihen, että akun sisältä tai ulkoa tuleva lämpö lämmittää kennot vähintään yhtä nopeasti kuin lämpötila-anturin. Tänä aamuna, kun lämpötila Vantaalla oli puolessatoista vuorokaudessa noussut -21:stä +1:een, kävin seitsemältä kurkistamassa autoon sisään. Ei ollut juurikaan kuuraa näkyvissä. Laitoin vielä 3kW:n rakennuslämmittimen puoliteholle. Kaksi tuntia myöhemmin kaikki näkyvä kuura ja kosteus oli hävinnyt, yhtä paikkaa lukuun ottamatta. Tuo yksi paikka oli vanha hupiakku, jonka pinta oli 1 - 2 mm paksun valkoisen kuuran peitossa. Itse asiassa tuo sinun linkittämäsi akku ja erään toisen tubettajan video olivat syynä siihen, että ryhdyin näin perusteellisesti tutkimaan, millä tavalla litiumakun saa talvehtimaan turvallisesti. Mutta en esitä tästä videosta omia tulkintojani vaan toivon, että katsot itse ja muodostat oman mielipiteesi:

https://www.youtube.com/watch?v=rQGP6Rvs4-Q

Akkujen latureina kannattaa käyttää esim. Victronin latureita.
Laturit ovat helposti säädettävissä puhelimen sovelluksella.
Latureihin voi säätää latauksen nousemaan esim. max. 80%.

Varsin hyvä video ja kiteyttää hyvin ongelman. Joku kommentoida kirjoitti, että uudemmissa versioissa on lämmittimiä ja lämpötila-antureita enemmän, tuohan oli 2 vuotta vanha malli. Lämmitys näköjään kuluttaa 15 wattia?
Äkkiseltään akussa on hyvää, kun kannen voi avata ja tarkistaa, mut eihän tuo toimiva ratkaisu ole.
Pitäisikö laittaa lämmitysmatto akun pohjan alle ulkopuolelle lisäksi?
esim tämä
https://vapaa-aika.com/p79653/lilie-ultra-heat-s%C3%A4ili%C3%B6l%C3%A4mmitin-th110

Ultra Heat säiliölämmittimestä tulisi varsin yksinkertainen ratkaisu, kun erillistä termostaattia ei ilmeisesti tarvita. Miinuspuolle jää korkeahko hinta ja se, ettei lämpötilaa ilmeisesti voi säätää. Alempikin lämpötila riittäisi kuin 7 - 19 astetta. Toisaalta, jos 50 W lämmitin lämmittää 100 vrk, niin sähköä kuluu 132kWh. Meidän tariffillamme (n. 0,15€/kWh), talvikauden sähkö maksaisi n. 20€.

Minulle riittäisi sellainen lämmitys, joka varmistaa että akun lämpötila pysyy valmistajan ilmoittaman minimin (-25C) yläpuolella. Tähän riittäisi 12W lämmitysmatto ja jonkinlainen lämmöneristys, vaikka akun kuljetuspakkauksen solumuovit. Tämä kuluttaisi sadassa vuorokaudessa n. 28kWh (n. 4 euroa). Esim. tällainen:

https://www.partco.fi/fi/mekaniikka/kotelointi/kotelotarvikkeet/23244-lk12v-12w.html

Mutta kun olen litiumakkuasioita YouTubesta katsellut, tuli mieleen sellainen vaihtoehto, että akku ladataan syksyllä "kohtuullisen" täyteen (n. 80%). Itsepurkautuminen on lähes olematonta, joten säädettävästä laturista (jokin Victronin malli) voidaan latausjännite asettaa niin matalaksi, että latausta - ja varsinkaan ylilatausta - ei tapahdu. Ks. esim.

https://www.youtube.com/watch?v=6vTaCkTVl7I&list=WL&index=2&t=169s

Ainakin tällä Renogy-akulla voidaan tällä tavalla käyttää termostaattiohjattua sisäistä lämmitystä asettamalla latausjännite (absorption ja float) 13,4 volttiin. Kun laturin jännite on sama kuin akun, latausta ei tapahdu, mutta laturin sähköä voidaan tarvittaessa käyttää akun lämmittämiseen. Tämä on vielä mietintämyssyssä, joten varmuuden vuoksi aion tuikata akun alle tuollaisen yllä linkittämäni lämmityselementin.

Mitä Renogy-akkuun tulee, niin kehitys kehittyy. Akun alta piti purkaa pelti pois. Akku olisi mahtunut olemaan taemmassa (=alemmassa) akkupaikassa, mutta akku olisi siinä paikassa estänyt penkin kääntöalustan laittamisen paikalleen. Ylemmässä paikassa kääntöalustan etureunassa oleva teräslevyn alaspäin pokattu reuna olisi osunut akkuun. Rakensin uuden alustan 6.5 mm filmivanerista, jonka kiinnitin 22 mm putkenpitimillä penkin alustan rakenteisiin. En ole vielä päättänyt, rakennanko akulle kiinnityksen tuohon vaneriin, vai kiinnitänkö hänet remmeillä penkin alustaan. Pellin mukana lähti sulakepesien kiinnitysreiät. Pitää laittaa uudet reiät esim. alumiiniseen kulmaprofiilin palaseen.

Uutta laturia (Victron Orion XS 12/12-50, sitten kun tulee oikeasti myyntiin) varten pitää tietysti irrottaa myös kuskin penkki. Mitenkäs järjestelmän kokeilu onnistuu ilman penkkejä? Tuleeko vikakoodeja, ja jos tulee, miten niistä pääsee eroon?

Eiköhän koodeja tule kun kiristyspanos on irti. Ne voivat poistua itekseenkin usean starttauksen jälkeen kunhan liittimet ovat paikoillaan.

Fiatista en ole varma, mutta monessakaan autossa ei poistu turvalaitteiden vikakoodit ilman tietokoneella nollausta.

Joku näistä videontekijöistä näkyi irroittaneen turvavyön lukko-osan istuimen sivusta jotta voi testailla
ilman penkkiä johdot kiinni.

Kokeilin, voiko Renogyn sisäisiä lämpöelementtejä käyttää vain lämmittämiseen, niin pienellä jännitteellä, että akun latausta ei tapahdu edes lämmittämisen jälkeen. Tavoitteeni oli siis saada aikaan sellainen talvisäilytysjärjestely, jossa akku varmasti pysyy -25 asteen yläpuolella, mutta mielellään ei lataudu ennen kuin lataus erikseen käynnistetään. Jäähdytin akkua ulkona muutaman asteen pakkasen puolelle, toin sen sitten sisään ja nostin säädettävän teholähteen jännitettä 12 voltista alkaen, kunnes lämmitys käynnistyi. Lämmitys alkoi jännitteen noustua 14,2 volttiin. Virranrajoituksen asetin n. kuuteen ampeeriin. Näin kävi:
Lämpötila (alhaisempi kahdesta anturista) < 3,1C: vain lämmitys päällä
3,1 - 10,0C: lämmitys ja lataus päällä

10,0C: vain lataus päällä.

Näillä tiedoilla laitan akun kylkiin tai pohjaan 1 - 2 lämmityselementtiä, niin voin halutessani varmistaa, että akku vain lämpiää mutta ei lataudu.

Akku- ja laturiprojektini on hienosäätöä vaille valmis. Dokumentoin kaiken samaan ketjuun eli tänne:

https://www.karavaanarit.fi/etuteltan-puheet/matkailuautot/b2b-eli-booster-laturin-kytkenta-ebl-aan/