升级为锂电池 & 测试全Mastervolt直流电源系统

和许多船主一样，我珍视宁静的锚地，但不喜欢发电机的声音和气味。因此，锂离子电池的高能量密度和快速充电能力引起了我的兴趣，并最终导致我采用全Mastervolt系统，这应该在许多其他方面改善我的12伏直流家用电源系统。这是详细说明该决定原因、安装过程和性能的第一部分。

实际上安装还没有完成，但完成后，我将升级或更换 Have Another Day这栋20年老房子的电力系统的所有电源和存储设备。新的组件清单包括一个 CombiMaster 逆变器/充电器，两块 400 Ah MLi系列磷酸铁锂电池，一个 EasyView 5 显示屏，一个 200安培Alpha Compact交流发电机，以及一个 Alpha Pro III 外部调节器 — 全部 来自Mastervolt。到目前为止，我已经更换了她原来的逆变器，并安装了一块磷酸铁锂电池，但我已经看到了自己辛劳和投资的成果。

为什么选择磷酸铁锂（LiFePo4）？

锂电池——特别是本文中所指的受欢迎的LiFePo4类型——为船主提供了许多铅酸电池类型所无法比拟的优势（Luis Soltero详细解释了）：

• 高电流充电 — 低内阻意味着锂电池可以快速充电，并且它们通常被评级为在一小时内接受其全部容量。
• 更高的能量密度 ——它们通常在相同的物理空间内储存两倍的能量。
• 更轻的重量——它们的重量不到同等铅酸电池的一半。
• 放电深度 — LiFePo4 电池可以安全地放电到其容量的80%，而铅酸电池通常最多只能放电到50%，以保护其寿命。
• 恒定功率输出 — 这些电池在接近完全放电之前，即使在大负载下也能提供非常稳定的电压。
• 寿命 — 制造商声称，锂离子电池的使用次数是铅酸电池的十倍，因此使用时间是铅酸电池的十倍。（并且考虑到许多铅酸电池因放电过量等事件而死亡，实际寿命可能更长。）

LiFePo4 电池还有其他优点：它们免维护，可以以多种姿态安装，并且自放电率较低。但铅酸电池在某些方面表现优于锂离子电池，最明显的区别是初始成本。一个80安时、深循环、27组、常规铅酸（FLA）电池可以以低至80美元的价格购买。相比之下，我找到的最便宜的100安时的锂离子电池成本为800美元。

乍一看，这表明FLA电池的存储成本是每安培小时1.00美元，而LiFePo4是8美元。但由于FLA的只有半数安培小时可用，所以更像是每可用安培小时2美元，而LiFePo4的可用安培小时由于其80%的放电深度，成本约为10美元。尽管这仍使新技术的费用是FLA的五倍，但如果它们真的能用十倍的时间（并且你不提前杀死它们），从长远来看，这项投资是值得的。

但正如你可能所知，一些锂电池特性也会带来安全问题。虽然后续文章将深入探讨这个话题，但我现在可以告诉你，大量的研究使我得出这个结论：LiFePo4是所有锂电池化学成分中最安全的，它与FLA的安全性相当甚至超过，特别是Mastervolt的电池和整体电力系统中的安全装置。

为什么选择 Mastervolt？

安装锂电池并不像从传统的铅酸电池到AGM或胶体电池那么简单；在现有的船只上，使用锂电池通常需要对充电源、电路保护、监控能力等进行修改。虽然我有很多方法可以解决这些问题，但Mastervolt和Victron脱颖而出，因为两家公司都开发了广泛的船用电源产品线，并且它们 own 了用于深度集成各个组件的网络协议。在一个拥有深厚船用背景的公司单一保修和指导下的获得先进的电力系统是非常有吸引力的。

但 Victron 和 Mastervolt 的优势各不相同，我喜欢后者甚至可以提供自己的交流发电机。我也欣赏 Mastervolt 深度锂电池的经验——例如 2015 年报道的 环赛船队 Panbo——以及他们良好的贸易/测试折扣带来的减轻的财务痛苦。（而且，虽然不是计划的一部分，但看起来 Ben Ellison 将安装一个 Victron 锂系统，因此读者最终会得到一个比较。）

Rod Collins 做得非常出色深入探讨了在船上安装 LiFePo4 电池的细节。他提出的主要观点之一是电池与其充电源之间的协调的重要性。Mastervolt 的 MasterBus (MB) 通讯总线使船上所有 Mastervolt 组件之间的通讯成为可能，并有助于确保小问题在成为大问题之前得到解决。

现有的直流系统

Have Another Day 船上安装了厨房用的110伏交流电压冰箱和冷冻柜，因此它们依赖于逆变器从家用电池运行（除非有岸电或发电机电源）。Carver 为她配备了 Charles Industries 93-ACP1226C 型准正弦波逆变器/充电器，如上图所示，2003年在工厂生产。

当Have Another Day 被建造时，远离码头的电力选择要少得多，上面的贴纸突显了这一点。Carver 建议仅使用房屋电池和逆变器为负载供电“短时间内”使用，并不满足我希望在没有发电机运行的情况下安静地享受锚地的愿望。幸运的是，自2003年以来，技术进步使许多更好的选择成为可能。

改装开始了

我转向使用LiFePo4意味着必须更换Charles逆变器/充电器。它是在锂铁磷酸盐储能技术用于船舶之前制造的，因此其充电曲线不支持这种化学物质。我不想做的一件事就是用错误的充电曲线伤害我刚刚购买的电池。

此外，当由我的发电机供电时，Charles 一直难以达到其额定的120安培最大充电电流（并且其修改后的正弦波输出也从未让我很有信心）。这些新电池最大的优点之一是它们能够接受极高的充电速率，因此我希望Mastervolt CombiMaster 较高的160安培额定值及其在发电机供电时达到满充电安培的声称能力将有助于我减少发电机运行时间的目标。

更换旧的Charles装置后，很快就能注意到物理上的差异。尽管具有更大的反向和充电能力，CombiMaster的重量只有旧装置的四分之一，为20.5磅，而旧装置重达79磅，非常沉重。新的逆变器/充电器的尺寸也稍小，为17.6 x 11.2 x 6.1英寸，而旧装置为17.5 x 14 x 8.4英寸。此外，逆变器部分的额定功率增加了400瓦，并且输出为真正的正弦波。

享受新逆变器的益处

Have Another Day 最近的一个周末在锚地度过，享受着佛罗里达西南部异常温暖的冬季周末。但并非全是玩乐；我们在锚地的时光也是测试新逆变器和一个电池的机会（而物流挑战导致第二个电池的延迟）。即使只安装了一个400 Ah LiFePo4电池，升级的成果也很好。

更快的充电速度

我认为CombiMaster的160安培充电能力是我使用时最重要的升级。此外，它在陆地或发电机电源上都能稳定提供全部160安培，没有出现任何问题。而Charles充电器对电源频率很敏感，如果频率超过60赫兹，充电器的输出电流会远低于其额定充电电流。

我会在以后的文章中更详细地讨论电池性能，但我们在周末停泊时证实，MasterVolt CombiMaster和MLi电池的组合确实可以改善停泊时的家庭生活，因为我们常常会在房屋电池下降约250安培小时的情况下醒来。

使用之前的逆变器和FLA家用电池组，启动发电机后的峰值充电电流只有80安培，大约一小时后会下降到60安培左右。因为当FLA电池接近充满电时，充电接受度会显著下降——并且将它们完全充电是对待它们的最佳方式——一个典型的250安时充电循环需要六个小时或更长时间。

使用CombiMaster时，我看到充电电流稳定在140安培左右，接近逆变器/充电器的最大额定值160安培。实际到达电池的电流会随着其他12伏负载的变化在10到20安培之间波动。在锚地时，单个锂离子电池在不到两小时内就充满了电，这对我们来说是一个巨大的改变！将发电机的运行时间减少三分之二是一个巨大的差异。此外，知道我可以通过短暂的晚间发电机运行快速补充所使用的能量，意味着我们可以更多地享受没有发电机运行的时间。

更少的电力损失

在移除Charles逆变器之前，我测量了它的功耗，并发现了一些令人惊讶的结果。读者对该条目的评论似乎达成了一种共识，即大部分“缺失”的功率可能是功率因数损耗，但我很高兴地报告，CombiMaster的功率效率没有神秘的问题。相反，我发现逆变器大部分时间消耗大约100瓦的功率，其中一些用于运行冷却风扇，一些用于120伏到12伏转换的损耗。Mastervolt表示该逆变器的效率为93%，这与我观察到的情况相符。

接下来是什么

还有更多的安装工作要做，有很多话题要讨论。但是，我将把那讨论留到以后的条目中。我刚刚收到第二个电池，将会开始安装。然后，我将能够报告全容量电池组的性能、交流发电机的安装以及整个系统的监控和报告能力。此外，如果你有特别想了解的领域，请在下面的评论部分中提出。我一定会突出显示你希望了解更多信息的任何内容。

最后的思考

我还有很多工作要做，以完成全面的改装。然而，如果接下来的工作和一开始一样令人满意和顺利，我相信我对最终的结果会非常满意。安装第二块电池将使我们有足够的容量，可以在没有发电机运行的情况下锚泊一整天。此外，一旦安装了200安培的交流发电机，我们只需几个小时的航行就可以完全充满电池组。如我所述，我已享受我迄今为止所做工作的益处，但我相信项目完成后会有更多的好处。此外，一旦我完成这个项目，我就可以考虑如何在硬顶上安装太阳能，进一步减少发电机的运行时间。