Startseite kfz laderegler für zusatzbatterie

Autarke Stromversorgung Teil 3 - Der Ladevorgang - Dachzeltnomaden

€ 27.50

4.6

(744)

Auf Lager

Beschreibung

Bevor es losgeht – ein kurzer Rückblick Aus den ersten beiden Teilen des Dreiteilers zur autarken Stromversorgung hast du nun das nötige Wissen erlernt, um mit Begriffen wie Strom und Spannung umzugehen. Du weißt auch über die verschiedenen Arten von Akkus genug, um jetzt im dritten Teil dein Wissen über das Laden von Akkus zu erweitern. Autarke Stromversorgung | Teil 1 – Elektrotechnik für Dachzeltnomaden Autarke Stromversorgung | Teil 2 – Akkus und Batterien Einmal volltanken, bitte – Ladeverfahren für Akkus Zuerst erkläre ich dir das gängigste Ladeverfahren für Akkumulatoren im Kfz-Bereich. Die Lichtmaschine lädt die Starterbatterie Wie im ersten Teil bereits beschrieben, lädt die Lichtmaschine deine Starterbatterie im Fahrbetrieb (bei laufendem Motor) wieder auf. Doch wann ist die Starterbatterie vollgeladen – und was passiert dann?Dein Motor läuft ständig in einem anderen Drehzahlbereich. Mal im Standgas, mal mit Vollgas und dazwischen auch. Diese unterschiedlichen Drehzahlen haben zur Folge, dass sich die Lichtmaschine ebenfalls mit immer unterschiedlichen Drehzahlen dreht. Demnach würde man erwarten, dass mit den Drehzahlschwankungen auch die erzeugte Ausgangsspannung schwankt. Du kennst diesen Effekt wahrscheinlich von deinem Fahrraddynamo. Dort ist es so, dass die Helligkeit von deiner Fahrbeleuchtung stark von der gefahrenen Geschwindigkeit abhängt. Dieser Effekt ist schon beim Radfahren sehr gefährlich (neuere Fahrräder haben einen Akku, der diese Schwankungen kompensiert); beim Autofahren wäre das Ganze jedoch fatal. Zwar gibt es hier auch eine Batterie, die diese Schwankungen auffängt, jedoch nur so lange wie diese auch geladen ist. Die Lösung dieses Problems ist ein Laderegler. Dieser bildet meist eine feste Einheit mit der Lichtmaschine und hat die Aufgabe die Ladespannung bei jeder Drehzahl konstant zu halten. Diese Ladespannung liegt in der Regel bei 13,8V – 14,8V. Dieses Ladeverfahren bezeichnet man als Konstantspannungs-Ladeverfahren. Bei diesem Verfahren ist der Ladestrom am Anfang (entladene Batterie) hoch, und senkt sich aufgrund der kleiner werdenden Spannungsdifferenz zwischen Lichtmaschine und Batterie auf (annähernd) 0A ab. Die Batterie ist dann vollgeladen – du erinnerst dich bestimmt jetzt an den Potentialausgleich. Durch einen funktionierenden Laderegler kann auch ein Überladen des Akkumulators verhindert werden. Wenn die Batterie geladen ist, dann fließt kein Strom mehr – na ja, kaum noch… denn selbst wenn kein Verbraucher angeschlossen ist, entlädt sich die Batterie mit der Zeit von alleine. Das geschieht zwar sehr langsam, sorgt aber dafür, dass ein minimaler Strom fließt. So weit die Theorie – im Fahrbetrieb schwankt der Ladestrom, da während des Ladevorgangs verschiedene Verbraucher die Batterie belasten bzw. entladen. Es ist also ein ständiges auf und ab. Übrigens: Du kannst natürlich (zumindest theoretisch) deine Batterie völlig entladen, während sie geladen wird. Dazu musst du einfach mehr verbrauchen, als du durch das Laden reinsteckst. In der Praxis bedeutet das, du müsstest einen Strom von weit über 200A verbrauchen. Denn gängige Lichtmaschinen sind in der Lage Leistungen von 3kW (3.000W) anzugeben. Wenn du Lust hast kannst du ja jetzt ausrechnen, wie vielen Heizdecken das entspricht. Natürlich kannst du keine 200A aus deinem Zigarettenanzünder ziehen, dafür müsstest du schon direkt an der Batterie abgreifen. Stationäres Laden – Das (Netz)-Ladegerät Natürlich kann deine Starterbatterie (wie auch die zweite Batterie) auch im Stand geladen werden. Wie im Abschnitt “Landstrom” (Teil 2) beschrieben, kommt hier ein Netzladegerät zum Einsatz. Hier gibt es auch viele verschiedene Varianten – angefangen beim guten alten Batterieladegerät bis hin zum vollelektronischem Ladegerät mit besonders akkuschonendem, speziellen Ladverfahren und Akku-Diagnose. Entscheidend ist hier, wie so oft, dein Geldbeutel. Laden der zweiten Batterie – Die Technik Wenn du dir eine zweite Batterie in dein Fahrzeug einbaust, dann muss diese auch geladen werden. Die einfachste Variante ist die zweite Batterie, genau wie die Starterbatterie, während der Fahrt zu laden. Diesen Nebenjob steckt deine Lichtmaschine locker weg. Alles was du dafür brauchst ist eine zweite Batterie (z.B. eine AGM Batterie), passende Anschlussleitungen, Kleinkram und ein Trennrelais. Trennung auf Zeit – Das Trennrelais Das Trennrelais sorgt dafür, dass deine zweite Batterie nur dann mit der Lichtmaschine und der Starterbatterie verbunden ist, wenn der Motor läuft. Wenn die Verbindung immer bestehen würde, dann würdest du auf Dauer auch deine Starterbatterie entladen. Das willst du ja auf jeden Fall vermeiden. Trennrelais gibt es in vielen verschiedenen Varianten und in jeder Preisklasse. Angefangen beim “dummen” Trennrelais für 5 Euro bis hin zum “intelligenten” Trennrelais für 300 Euro. Beide erfüllen ihren Job, jedoch ist es ähnlich wie beim Autokauf: Extras und Komfort kosten immer Geld. Du musst dir also vorher im Klaren sein, was du von deinem Batteriesystem erwartest. So kannst du vermeiden, dass du am Ende doppelt zahlst.Aber keine Angst, ich erkläre dir hier, worauf du achten musst. Außerdem erkläre ich dir ausführlich die Unterschiede zwischen den verschiedenen Trennrelais. Das “dumme” Trennrelais Das ist das günstigste Trennrelais – es sorgt dafür, dass immer dann eine leitende Verbindung zwischen Lichtmaschine und Verbraucherbatterie besteht, wenn der Motor läuft. Der Einbauaufwand ist hier etwas höher, denn es muss (zusätzlich zur Batterieleitung) eine Steuerleitung (z.B. von der Zündung) verlegt werden. Diese Steuerleitung schließt den Kontakt im Relais und stellt eine leitende Verbindung her. Nicht mehr und nicht weniger. Es gibt auch automatische Trennrelais, die ohne Steuerleitung auskommen. Hier registriert das Relais anhand der höheren Spannung, dass die Lichtmaschine läuft. Zur Erinnerung: Die Ladespannung der Lichtmaschine liegt zwischen 13,8 V und 14,8 V Diese Varianten eignet sich am besten für “ältere” Fahrzeuge. In neueren Fahrzeugen geschieht das Aufladen der Starterbatterie nach etwas anderen Regeln, die ich dir etwas weiter unten erkläre. Der Turbo für den Akku – Ladebooster Vereinfacht gesagt sorgt ein Ladebooster bei neueren Fahrzeugen dafür, dass deine zweite Batterie möglichst schnell und vor allem vollständig wieder aufgeladen wird. Denn bei modernen Fahrzeugen kommt es vor, dass die Ladespannung so herunter geregelt wird, dass ein Laden der zweiten Batterie nicht mehr stattfindet. Vor allem AGM Akkus, die eine etwas höhere Ladespannung benötigen sind am stärksten von diesem negativen Effekt betroffen. Dieser Effekt tritt vornehmlich dann auf, wenn deine zweite Batterie schon zu 80-90% geladen ist oder bei kurzen Ladephase (z.B. Kurzstrecken zwischen den Stellplätzen). Gute Ladebooster arbeiten mit eine sogenannten IUoU-Kennlinie. Im nächsten Abschnitt stelle ich dir ein Trennrelais vor, dass eine Art Ladebosster direkt integriert hat. Der Ladebooster ist auch in der Lage Verluste auszugleichen, die aufgrund der Leitungslänge entstehen. Dies ist z.B. bei großen Vans und Wohnmobilen interessant. Du musst dann keine armdicken Leitungen verlegen, damit genug Spannung am Laderegler ankommt. Ich rate dir jedoch, die Leitungslänge so kurz wie möglich zu halten, damit die Verluste so klein wie möglich gehalten werden. Verlust bedeutet, dass sich deine Leitung erwärmt – wen du dich an den ersten Teil erinnerst, dann weißt du ja sicherlich noch, dass Wärme ein unerwünschter Nebeneffekt ist. Das intelligente Trennrelais – kann mehr als du denkst Sogenannte intelligente Trennrelais mit eingebauter Ladeelektronik gibt es in Hülle und Fülle – deswegen kann ich hier natürlich nicht alle erklären. Sozusagen stellvertretend für alle “intelligenten” Trennrelais und Laderegler, erkläre ich dir am D250SA von CTEK die besondere Funktionsweise. Es ist nämlich nicht nur ein elektronisches Trennrelais, sondern übernimmt gleichzeitig auch noch viele andere nützliche Aufgaben. Diese Art von Ladereglern eignen sich hervorragend für den gleichzeitigen Einsatz von Solarzellen. Außerdem sorgt es dank intelligenter Laderegelung dafür, dass deine zweite Batterie immer möglichst effizient geladen wird. Im Folgendem nenne ich dir ein paar Gründe, die für einen solchen Laderegler sprechen. Grund Nr. 1 – Neufahrzeug mit Smart-Generator Einer der Gründe, warum ich einen intelligenten Laderegler einsetze ist, dass mein Fahrzeug nicht mehr mit einer konventionellen Lichtmaschine ausgerüstet ist. Dies ist ein enorm komplexes Thema, mit dem ich mich vor dem Einbau meines Zweitbatterie-Systems sehr lange beschäftigt habe. Ich fasse die Ergebnisse meiner Recherche mal für dich zusammen: Bei neueren Fahrzeugen oder Neufahrzeugen übernimmt das Laden der Starterbatterie ein sogenannter Smart-Generator und ersetzt somit die konventionelle Lichtmaschine. In Kombination mit dem Batteriemanagementsystem (BMS) des Fahrzeugs wird der Ladevorgang abhängig vom Verbrauch überwacht und geregelt. Es kann vorkommen, dass das BMS die Ladespannung des Smart-Generator runter regelt. Dies passiert immer dann, wenn das BMS eine volle Starterbatterie und gleichzeitig einen geringen Strombedarf im Auto registriert. Andere (herstellerspezifische) Faktoren spielen in diesen Prozess auch noch mit ein. Du kannst dir das so vorstellen, als ob ständig jemand hinter dir herläuft, der deinen Energieverbrauch überwacht und dafür sorgt, dass du immer schön das Licht ausmachst, wenn du einen Raum verlässt. Ein typisches Beispiel für das Herunterregeln des Smart-Generators durch das BMS ist eine lange Autobahnfahrt. Hier wird auf den ersten Kilometern die Starterbatterie ausgiebig geladen, bis sie voll ist – dann greift das System ein. Ein ungewünschter Nebeneffekt dieses Systems ist, dass die zweite Batterie während der Fahrt unter Umständen nicht zu 100% vollgeladen wird geladen wird. Oftmals ist das bei den letzten 10-20% der Ladung der Fall, denn dann fließt ein zu geringer Ladestrom. Dieser wird dann nicht mehr als “großer Verbraucher” vom BMS erkannt – der Smart-Generator wird runter geregelt. Der hier genannte Laderegler von CTEK ist in der Lage diesen Effekt zu umgehen – er übernimmt die Funktion des oben beschriebenen Lade-Boosters. Das Funktionsprinzip: Wenn die Ladespannung des Smart-Generators herunter geregelt wird, dann wird im CTEK intern die Spannung wieder erhöht (geboostet). Das hat zur Folge, dass der Regler einen höheren Strom aufnimmt, was wiederum vom BMS registriert wird. Das BMS sorgt dann dafür, dass der Smart-Generator seine Ladespannung wieder erhöht. Der Einbau ist denkbar simpel: Dazu muss lediglich beim Anschluss eine Steuerleitung (zusätzlich zum Plus-Kabel) verlegt werden – so wie beim “dummen Trennrelais”. Diese Steuerleitung wird dann dort angeschlossen wo, immer wenn das Fahrzeug in Betrieb ist, 12V anliegen – der “Zündungs-Plus” bzw. Klemme 15 Der Einbau Du hast folgende Möglichkeiten für den Anschluss. ACHTUNG: Vor jeder Arbeit an der Elektrik bitte unbedingt die Starterbatterie und die zweite Batterie (wenn schon vorhanden) abklemmen! Die eleganteste aber aufwändigste Lösung:Wenn dein Fahrzeug werkseitig dafür vorgesehen ist, eine zweite Batterie einzubauen, ist das schon mal die halbe Miete. Beim VW Bus ist das zum Beispiel der Fall: Hier gibt es vorkonfektionierte Kabelbäume, die nach Herstellervorgabe verlegt und verdrahtet werden müssen, ggf. sind auch noch andere Änderungen am Fahrzeug nötig, z.B. eine geeignete Halterung für den zusätzlichen Akku. Die Freischaltung der zweiten Batterie erfolgt im Anschluss der Verdrahtungs- und Installationsarbeiten per Software in der Werkstatt. Die Kosten für diese Programmieraktion belaufen sich bei Volkswagen auf ca. 70€. In dem Fall kannst du sogar ein ganz normales Trennrelais und optimaler Weise einen Ladebooster einsetzen. Das Trennrelais wird dann vom Steuergerät direkt angesprochen, wenn der Motor läuft. Wenn du diese Arbeiten alleine durchführst, brauchst du allerdings einen Verdrahtungsplan deines Fahrzeugs. Diesen gibt es, wenn man ganz freundlich nachfragt, bei der Vertragswerkstatt. Zumindest habe ich bei Volkswagen diese Erfahrung gemacht. Eine gewisse Erfahrung im Bereich der KFZ-Elektrik solltest du allerdings auch mitbringen. Sollte dein Fahrzeug nicht werkseitig dafür vorgesehen sein, eine zweite Batterie zu verbauen oder wenn du die Programmierarbeiten umgehen willst, gibt es folgende Möglichkeit:Du suchst dir eine geeignete Stelle, um den Zündungs-Plus abzugreifen. Im VW Bus ist das z.B. an einem Sicherungsverteiler im Fußraum des Beifahrers möglich. Hier gibt es viele freie Plätze, die nur bei laufendem Motor bzw. eingeschalteter Zündung bestromt werden. Am besten ist es, wenn du dir dafür einen Stromlaufplan von deinem Fahrzeug besorgst. Es gibt im Handel sogenannte D+ Generatoren (oder auch D+ Simulatoren). Diese erzeugen einen künstlichen Zündungs-Plus. Hierzu sei gesagt, dass diese nicht in Fahrzeugen mit Smart-Generator und Start-Stopp Funktion funktionieren! In der Artikelbeschreibung bezieht man sich meistens auf die Euro 6 Abgasnorm. Das ganze Prinzip hat aber nur bedingt etwas mit der Euro-Abgasnorm 6 zu tun – auch viele Euro 5 Fahrzeuge haben die Smart-Generator-Technik schon an Bord. Was passiert wenn das Start-Stopp-System aktiv wird? Bei Start-Stopp wird der Motor bei Stillstand (an der Ampel) unter bestimmten Bedingungen abgeschaltet; die Zündung bleibt aber aktiviert. Wenn das der Fall ist, wird die zweite Batterie über die Starterbatterie weitergeladen. Aber keine Angst, das BMS des Fahrzeugs überwacht vor einer Abschaltung des Motors die Starterbatterie und die Stromaufnahme. Deswegen kann es sein, dass die Start-Stopp Funktion gar nicht erst aktiviert wird, oder erst später als gewohnt zu Verfügung steht. Ähnlich wie beim Losfahren, denn es dauert ja immer eine Weile, bis