Costruiamo una batteria LiFePO4 da 280Ah a 24V per il nostro van Volkswagen T4

Eccoci al momento di scegliere il cuore "energetico" del nostro Vaniglia, un Volkswagen T4 del 1993.

Facciamo come sempre una premessa: non siamo professionisti ma amiamo il faidate.
Daniele lavora come tecnico informatico sia software che hardware ed ha diversi anni di esperienza con le piccole riparazioni.
Attenzione: con la corrente elettrica non si scherza!

Dopo questo dovuto monito, torniamo a noi.

Visto il desiderio di creare un van gas-free l'unica strada percorribile era quella di basarci su una batteria al litio LiFePO4.
Le batterie AGM non facevano al caso nostro, visto il maggior peso e spazio occupato. Sul nostro minivan ogni cm e kg è importante.
Abbiamo fatto un calcolo spannometrico dei consumi e misurato lo spazio a disposizione a fianco del passaruota di Vaniglia.

Abbiamo valutato alcune batterie di marca pre-assemblate e pronte all'uso, vedi: Liontron, NDS, DSTek, Victron Energy.
Purtroppo nessuna di queste rientrava nello spazio preposto, senza contare il costo esorbitante di alcune di queste soluzioni.
Probabilmente se ci fossero entrate avremmo scelto una di queste marche, pur spendendo di più, vista la garanzia.

L'unica opzione rimasta era quelle di assemblare da soli la nostra batteria, senza nascondere che all'inizio fossimo un po' dubbiosi a riguardo.

Perchè abbiamo scelto di creare una batteria LiFePO4 a 24V visto che il nostro van ha la batteria motore e l'alternatore a 12V?

Abbiamo valutato una moltitudine di aspetti, qui sotto alcuni pro e contro.

24V

PRO:
- cavi meno spessi con minor spazio e peso occupati
- alcuni utilizzatori già predisposti per questa tensione (il frigorifero per esempio)
- boiler nativo a 24V
- riscaldamento nativo a 24V tramite pellicole riscaldanti ad infrarossi
- possibilità di ricarica da alternatore con DCDC 12-24V
- regolatore solare mppt più economico da 20A
- possibilità di spegnere l'inverter a risparmiare sul consumo in standby in quanto tutti i sistemi sono in DC (a parte prese 230V e induzione)

CONTRO:
- un po' di perdita di efficienza con ricarica da alternatore tramite DCDC 12-24V
- alcuni utilizzatori non predisposti per questa tensione (la pompa per esempio)

12V

PRO:
- tutti gli utilizzatori già predisposti per questa tensione
- leggermente più efficiente la ricarica da DCDC
- riscaldamento nativo a 12V tramite pellicole riscaldanti ad infrarossi anche se con cavi leggermente più spessi
- possibilità di avere 2 batterie in parallelo quindi con una sorta di backup in caso una si rompa

CONTRO:
- cavi più grossi e pesanti
- più di 300A passanti per il solo uso della piastra a induzione tramite inverter
- boiler nativo a 12V che ci impiega un tempo infinito a scaldare l'acqua, avremmo dovuto utilizzare un sistema a 230V, senza poter spegnere l'inverter
- regolatore solare mppt più costoso da 40A

Diciamo che avere cavi meno spessi, risparmiare qualcosa in peso e soprattutto avere meno Amperè in gioco ci hanno fatto propendere per la soluzione a 24V.
Un'altra cosa che ci ha indirizzato su questa scelta è stato poter avere un piccolo boiler a 24V che ci permettesse di riscaldare l'acqua in un tempo accettabile.
Di conseguenza il poter lasciare sempre spento l'inverter, evitando il consumo in standby, ad eccezione dei pochi minuti di utilizzo della piastra ad induzione o di qualche apparato tecnologico a 230V.

Dopo attente analisi ecco come è stato composto il nostro carrello della spesa:

8 celle LiFePO4 da 280Ah a 3,2V nominali da collegare in serie inclusi busbar, bulloni, dadi e rondelle:
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BMS JK 8s 24V da 200A con bilanciatore attivo da 2A inclusi cavi e connettori vari + eventuale schermo 2.5inch Small Screen:
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Capicorda per i cavetti del bms che vanno ad ogni cella:
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Terminali per poli positivo e negativo della batteria:
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Bulloni M8 in inox da sostituire a quelli dei terminali per poli positivo e negativo della batteria (quelli inclusi erano corti):
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Nastro Kapton di diverse misure:
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È stato usato per ricoprire il vetro sintetico ed anche il legno.

4 Capicorda in rame sezione 25 mmq foro 6:
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2 Capicorda in rame sezione 50 mmq foro 6:
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2 Capicorda in rame sezione 50 mmq foro 8:
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Cavo da 25 mmq nero:
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Cavo da 50 mmq rosso e nero:
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Una lastra di vetro sintetico di misura 1500x50x2.5 mm
Acquistata ad una Brico per creare i divisori fra le celle, ricoperti di nastro Kapton per aumentarne il potere isolante e la resistenza al calore.

Una lasta di legno TreStrati, alcune viti e pittura trasparente per legno (nel nostro caso) oppure un contenitore in plastica già predisposto per ospitare le celle.

Qui alcuni strumenti indispensabili per l'assemblaggio della batteria ed il controllo delle celle:

Mini Alimentatore regolabile ToolkitRC P200:
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Pinza Crimpatrice multiuso:
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Multimetro digitale con pinza amperometrica:
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Tester di Resistenza Interna per Batterie:
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Forbici da elettricista:
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Cacciaviti, chiave a cricchetto con bussole di diverse misure, un saldatore a stagno con un po' di filo.

Con i materiali a disposizione eccoci all'assemblaggio della batteria LiFePO4 a 24V da 280Ah, per un totale di circa 7kWh di accumulo.

Questi i passaggi salienti:

- controllo resistenza e tensione delle celle
- creazione scatola per ospitare le celle
- copertura interna della scatola con nastro Kapton
- taglio del vetro sintetico a misura per isolare le celle di lato e sopra
- copertura dei fogli di vetro sintetico con nastro Kapton
- installazione celle + fogli divisori di vetro sintetico
- connessione in parallelo delle celle
- bilanciamento top delle celle con carica in parallelo
- una volta finita la carica, rimozione dei collegamenti e controllo di resistenza e tensione delle celle
- collegamento in serie delle celle
- crimpatura dei terminali nei cavetti che dal bms vanno ad ogni cella + stagnatura
- creazione del coperchio per la batteria
- installazione del bms
- cablaggio del bms con la crimpatura dei terminali sui cavi da 25 mmq e 50 mmq
- collegamento del bms alla batteria ed ai poli + e - sul coperchio
- connessione del piccolo lcd al bms
- accensione del bms
- impostazione dei parametri nell'app JK
- test di resistenza e tensione sui poli + e - finali della batteria
- test di blocco/sblocco carica e scarica della batteria tramite l'app JK

Tutti questi lavori sono documentati nel video dedicato, dove potete seguire passo a passo tutta la costruzione della batteria LiFePO4 a 24V da 280Ah, fino alla messa in opera.