Batterier

Batterityp

Den batterityp de flesta rekommenderar för eldrift av båtar är Litiumjärnfosfat även kallad LiFePO4. Antar att någon insåg att det var bättre med ett namn som inte får en att låta som en Nobelpristagare i kemi varje gång man säger det så numera används oftast den något enklare förkortningen LFP.

LFP batterierna har något lägre energitäthet än andra typer av litiumjonbatterier vilket gör att de blir lite tyngre och tar mer plats för en given energimängd men o andra sidan anses de säkrare, cykeltåligare och innehåller inte ovanliga metaller typ Kobolt vilket även gör dem något billigare.

LFP är även oerhört mycket bättre än de billigare bly-syra batterierna både vad gäller cykeltålighet och energitäthet. Så LFP blev det självklara valet.

Tillverkare

ePropulsion tillverkar även batterier till sina motorer. Den modell som man kan använda till POD 6.0 heter E175, det har även kommit en något mindre (men dyrare) modell E163 nu som också ska fungera för POD 6.0 och man behöver minst ett av dessa batterier per motor.

På https://epropulsion.se/batterier/ hävdas det att deras batterier kostar från 5kr/Wh. Den slutsatsen kräver nog en högre nivå av marknadsföringsmatte för att komma fram till. Räknar man med den lite vanligare matten som alla vi andra har fått lära oss i skolan så är E175 det billigaste batteriet per Wh och det kostar drygt 5,79kr/Wh vilket rimligen inte borde kunna avrundas till 5.

Men även om batterierna inte är så billiga som det påstås på den sidan så är de ändå med europeiska mått ganska rimligt prissatta. Jämfört med kinesiska priser är de däremot tämligen dyra. En annan aspekt är att eProdulsions batterier kommer i färdiga boxar vilket underlättar inkopplingen men o andra sidan kan göra det svårare att utnyttja utrymmena i båten optimalt.

Jag bestämde mig därför för att importera egna batterier från Kina och bygga ihop själv. Dessa kostade ca 1,40kr/Wh (ca 40000kr totalt) vilket även om man lägger till kostnaderna för BMS:erna är mindre än en tredjedel av vad motsvarande batterikapacitet från ePropulsion skulle ha kostat och därigenom minskade projektbudgeten med över 100 000kr.

Många är de som hävdar att de aldrig skulle köpa kinesiska batterier utan bara handlar ex Winston batterier från GWL här i EU. Dessa personer borde kanske läsa på lite bättre var Winston batterierna tillverkas men en viss poäng ligger det säkert i att ett företag oavsett var i världen det ligger som känner sig stolta över de produkter de tillverkar sätter sitt namn på dem.

Så "märkesbatterier" är sannolikt bättre än de billigare man kan hitta på ex Aliexpress, där man kan få leta en stund för att ens hitta tillverkaren. Men den relevantare frågan är om de verkligen är tre gånger så bra om de är tre gånger så dyra. Efter de tester jag gjort på de billigare batterier jag köpt vill jag nog hävda att så inte kan vara fallet.

Jag handlade mina batterier från "Ishann Lifepo4 battery Store" hos Aliexpress och tillverkaren heter enligt deras information PWOD. Det tog några månader att få hem batterierna men de dök upp till slut och håller så vitt jag kan se så här långt vad de lovar. Framtiden får väl utvisa om det var en bra eller dålig idé men så här långt ser det som sagt mycket bra ut.

Det ser ut som att Ishann numera även kan leverera batterier från ett lager i EU vilket borde korta ner leveranstiderna avsevärt men detta alternativ fanns inte när jag beställde och i många fall brukar det kunna bli dyrare att välja det alternativet.

Oseriösa butiker

Ofta dyker det på Aliexpress även upp relativt nystartade butiker med extremt billiga batterier med priser som verkar för bra för att vara sanna, typ en femtedel av europeiska priser eller ännu lägre. Jag blev så nyfiken på att se vad man får så jag gjorde även två beställningar från två olika extremt billiga butiker bara för att se vad som dyker upp. Svaret på den frågan blev: Absolut ingenting.

De skickar falska trackingnummer och försöker lura kunderna att godkänna leveransen trots att kunderna inte fått något levererat, så man får öppna en sk dispute och begära pengarna tillbaka vilket inte är något problem i sig men man måste vänta tills det Aliexpress kallar för protection period gått ut innan man får tillbaka några pengar. Så man får ligga ute med pengarna ganska länge, vanligtvis några månader.

Så man bör nog tänka sig för om man väljer en butik som funnits mindre än ett halvår och är priset dessutom mindre än en fjärdedel av vad vad det kostar i Europa är nog min rekommendation att leta vidare. 

Kapacitet

Ett begrepp som är vanligt förekommande när man pratar om batterier är Ampere-timmar (Ah). Ah är en enhet för sk. elektrisk laddning eller elmängd. Jag är helt övertygad om att batteritillverkare använder den enbart för att förvirra deras kunder. Enheten borde totalförbjudas i dessa sammanhang eftersom så många missförstår den. Elbilsindustrin pratar aldrig om Ah av goda skäl och det borde inte båtfolk göra heller eftersom:

Ah är INTE en enhet för energi

För att räkna ut hur långt ett batteri räcker behöver man veta hur mycket energi det kan lagra. Energi är inte samma sak som elektrisk laddning. Energi kan mätas i Wh, Joule eller till och med kalorier men aldrig någonsin i Ah eftersom den viktiga faktorn spänningen fattas.

Ofta hör man båtfolk fråga hur långt de kan komma på ett visst antal Ah i olika forum vilket är helt omöjligt att besvara eftersom de inte angivit vid vilken spänning dessa amperetimmar förväntas levereras. Det är lite som att fråga: "Vad är det för skillnad på en struts?", det fattas lite information i frågeställningen.

Ah blandas ihop med A

Strömmen (Ampere - A) är till skillnad från Ah en oerhört viktig enhet att ha koll på och dessa två ska absolut inte blandas ihop, gör man det kan det i värsta fall sluta med att man eldar upp sin båt! Anledning är att strömmen (A) är det som avgör hur stora säkringar och kablar man behöver och för små kablar eller för stora säkringar kan i värsta fall innebära att det går väldigt illa och blir väldans varmt.

Att blanda ihop A med Ah är vanligare än man tror. Jag har till och med sett att väletablerade företag i branschen som Victron Energy (vilka jag tidigare kände ett visst förtroende för) blanda ihop dessa båda i sin marknadsföring.

Ah är svårt att räkna

Om man köper 16 battericeller med vardera 100Ah är det många som tycks tro att man får ut 1600Ah, vilket man kan få om man parallellkopplar alla 16 cellerna. Om man däremot seriekopplar alla 16 får man fortfarande bara 100Ah fast vid en spänning som är 16 gånger högre. Seriekopplar man två uppsättningar med 8 parallella celler (2S8P) får man ut 800Ah vid dubbla spänningen, osv.

Så hur ska man göra

Den enda gång man måste använda Ah är om man köpt batterier där energin (Wh) inte är angiven, då kan man multiplicera den angivna nominella spänningen (för LFP 3,2V) med den angivna elmängden Ah och då få ut energin i Wh. Därefter använder man endast Wh i alla lägen så kommer livet att bli mycket enklare, soligare och vackrare.

Batterier och celler

Ett begrepp man ofta hör är battericeller. Det här med celler och batterier var enklare på den tiden man använde vanliga bly-syra bilbatterier. Batteriet är då själva den fysiska enheten, dvs den stora klumpen man kopplar in batterikablarna på och cellerna är det som finns inuti batteriet (normalt 6 st seriekopplade celler på drygt 2V vardera i det fallet).

Bygger man batterier själv med LFP så levereras dessa vanligtvis i separata fysiska enheter på 3,2V som kan användas var för sig som ett separat 3,2V batteri men vanligtvis serie/parallell (eller både och) kopplas ihop till en större enhet och då blir de ju celler i ett större batteri i stället.

Den vanligast definitionen är nog att det man kopplar ihop med ett Battery Management System (BMS) är celler och tillsammans bildar dessa ett batteri. Kopplar man ihop flera batterier (Dvs med separata BMS:er i detta fall) så kallas det för batteribank.

AriEls setup

AriEl har en batteribank på totalt 28 672Wh bestående av två batterier med 16 seriekopplade LFP celler vardera vilket ger en nominell utspänning på 51,2V och om det var någon som inte förstod den förklaringen eller undrar hur många Ah det är så har ni uppenbarligen hoppat över att läsa avsnitten ovan.

Batteribanken kan teoretiskt leverera en ström på sammanlagt 1680A under kortare perioder och 560A kontinuerligt, vilket jag valt att begränsa till max 280A per batteri via BMS konfigurering (se endan) och även en 300A säkring per batteri i händelse av BMS problem.

Max strömförbrukning för vardera motor är på 125A och sedan finns även en DC/DC omvandlare till 12V systemet som teoretiskt skulle kunna dra max 17A vilket ger en maxström på 267A. Så även om ett batteri skulle lägga av så kan det andra batteriet kontinuerligt driva allt för fullt själv med hyfsat god marginal.

BMS:er

Val av BMS

Ett Battery Management System (BMS) är väldigt viktigt för att övervaka och balansera battericellerna.

En av de vanligare typerna av BMS:er är Daly. Jag skriver typ i stället för tillverkare här eftersom det är lite oklart för mig om Daly verkligen tillverkar dessa BMS:er själva. Det verkar snarare som att det är ett annat företag som är vad man brukar kalla OEM och att samma hårdvara sedan säljs under några olika varumärken såsom: Daly BMS och Smart BMS.

De BMS:er jag köpte hette Smart BMS men det stod Daly på "Lightboardet" som följde med. Exakt vad som stod på själva BMS:erna är nog bäst att låta vara osagt eftersom all text var på kinesiska. Appen man laddar ner för att hantera dessa BMS:er använder också Smart BMS varumärket oavsett vilket varumärke som står på BMS:en.

Jag köpte dessa BMS:er för att de är enkla att koppla in, konfigurera och använda. De har även förhållandevis gott rykte, allt inbyggt och klarar höga strömmar. Jag satsade på två BMS:er som vardera klarade 300A. Det finns ännu större Daly-BMS:er men jag kommer aldrig att behöva mer än 300A då den teoretiska maxförbrukningen som nämnts ovan ligger på 267A.

BMS Konfigurering

BMS:erna har jag konfigurerat till att bryta strömmen om spänningen är utanför intervallet 40V-58,4V totalt eller 2,5V-3,65V för en enskild cell.

BMS:erna är även konfigurerade för att kunna leverera max 280A styck och det finns även en fysisk 300A automatsäkring till vardera batteri. Jag hade tidigare även en 150A automatsäkring till vardera motor men jag insåg när jag lossade på kåpan till ena styrenheten att dessa redan har inbyggda 150A säkringar så det kändes lite väl redundant med två seriekopplade 150A säkringar. Det är en hårfin linje mellan att vara försiktig och helt paranoid.

Balansering

Dessa BMS:er kör endast det som kallas för passiv balansering, vilket innebär att balansering endast görs under laddning. Balanseringen påbörjas när cellerna kommer upp i en konfigurerbar spänning under förutsättning att differensen (spänningsdeltat mellan högsta och lägsta cellen) är större än ett annat konfigurerbart värde.

Anledningen till att man inte vill börja balansera cellerna förrän vid en viss cellspänning är att det finns två faser i laddningskurvan när cellerna kan ha stor spännings differens, den ena är när de är nästan tomma och det andra när de är nästan fulla.

Eftersom det inte finns två celler som är exakt lika vill man bara balansera när de börjar bli fulla så att alla celler i drömläget blir fulla (når 3,65V) exakt samtidigt. På mitten av laddkurvan, mellan ca 30% och 70% så är spänningen väldigt lika även vid olika laddningsgrad (SOC) så där kommer det sällan ske någon balansering ändå eftersom deltat där blir lägre än gränsvärdet man konfigurerat.

Det finns även aktiv balansering som tillbehör till dessa BMS:er som alltså kan balansera även när man inte laddar, detta är en extra box man kopplar in med egna kablar till varje cell. Men med det jag testat kan jag i dagsläget inte se något behov av av aktiv balansering, den passiva räcker bra. Man ska även komma ihåg att det alltid blir effektförluster vid all balansering. Effektförluster under laddning är inte så farligt men när man inte laddar (aktiv balansering) vill man helst undvika dessa.

Batterilåda

Jag valde att bygga batterilådan av så kallad formskiva. Detta är en skiva som är framtagen för att bygga gjutformar för betong och därför tål fukt väldigt bra. Skivan har ett vattentätt ytskikt och tillverkat av fukttrögt material. Målar man alla ställen där man sågat/borrat i skivan med vattenfast akryl-färg så ska den klara sig väldigt länge även om det skulle stänka lite vatten på den ibland.

En annan fördel med formskiva är att den inte behöver målas (mer än sågkanterna), faktum är att det nog inte ens är möjligt att måla den ens om man skulle vilja eftersom att det är svårt att hitta en färg som fäster på ytskiktet.

Går säkert att göra mycket snyggare lösningar i marinplywood eller liknande material men vi pratar trots allt om en låda i motorrummet som ändå inte direkt är den mest estetiskt tilltalande platsen på båten.

Handhavande

Det finns väldigt mycket påstridiga synpunkter på olika internetforum om hur man ska ta hand om sina batterier, många av dessa går isär. Jag läste någon gång ett klokt inlägg (inte jättevanligt men det förekommer) om hur bra det hade varit om folk kunde lägga lika mycket tid på att läsa manualerna som de gör på att fråga efter information på nätet.

Det finns alltid specifikationer för hur de batterier man köpt ska hanteras och saknas detta ska man helt enkelt handla någon annan stans. De batterier jag köpt klarar enligt dess specifikationer att lagras ner till -30°C, laddas ur från -20°C och laddas upp från 0°C. Med båten ute i S:t Anna skärgård i Östergötland finns det med andra ord ingen anledning att demontera och plocka ur de ca 180kg batterier jag monterat eftersom det aldrig blir kallare än -30°C där båten ligger förvarad.

Situationen kan självklart vara en annan om man har båten liggandes långt uppe i Bottenviken men frågan är väl om inte någon frostvakt som drar igång en kupéfläkt om temperaturen skulle gå ner mot -30°C är en enklare lösning än att montera ur allt om man har tillgång till el.

Det enda man bör se upp med i våra trakter är möjligen laddningen. Inte för att vi brukar vara ute och åka båt i minusgrader men skulle man av någon anledning behöva underhållsladda lite när båten ligger på vinterförvaring bör man välja en dag med blidväder.

Angående laddning vid vinterförvaring är nog det bästa att ladda till runt 70% och sedan koppla bort allt som drar ström men jag har nog ändå tänkt lämna övervakningen på så att jag kan fjärravläsa status på batterierna mm. under förvaringen. Så med andra ord börja lite högre och sedan låta laddningen sjunka sakta under vintern.

Det sägs att Litiumbatterier trivs som allra bäst vid 50% laddning så hamnar man runt 50% i snitt under vintern så är det ju toppen.