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08.03.2020 15:02    |    quattr0    |    Kommentare (11)

Ein Batteriemonitor bietet die Möglichkeit etwas mehr über den Stromverbrauch, Spannungsverhalten und (Rest-)Kapazität eines Akkus zu erfahren. Nachdem der Wohnwagen nun eine erweiterte 12V Anlage, bestehend aus Akku mit internen Laderegler, Mover, 12V Sicherungsverteilger und diverse 12V Verbraucher, möchte ich mir anhand eines Batteriemonitors Übersicht über das 12V Netz verschaffen.

 

Auf dem Markt sind diverse Produkte verfügbar die sich in Funktion, Qualität und Preis deutlich unterscheiden.

 

Für meine Zwecke reichen grundlegende Funktionen um hohe Ströme und Spannungen bis ca. 15V zu messen zu können. Die Kapazitäten werden in Abhängigkeit von Zeit vom Gerät errechnet und als (Rest-)Akkukapazität angezeigt.

 

Erweiterte Funktionen, um beispielweise bei Unterspannungen zum Schutze des Akkus ein Relais zu triggern, werden in meinem Fall nicht benötigt, weil der verbaute Victron PPP Akku sich komplett selbst steuert. Daher habe ich mich für einen einfachen Batteriemonitor (kurz BM) entschieden.

 

AILI Voltmeter Ammeter Spannung, 350 m – 80 V

 

BM mit ShuntBM mit Shunt

 

 

 

 

Eigenschaften

 

Der kleine Messcomputer wird mit verschiedenen Shunts (Niederohmiger Mess-Widerstand) von 50A bis zu 350A angeboten. Ich habe mich aufgrund des Movers, der mit einer 80 Ampere Streifensicherung abgesichert ist, für die Variante mit dem 100A Shunt (max 150A) entschieden.

 

ShuntsShunts

 

 

 

Eine farbig ausgedruckte englische Bedienungsanleitung liegt bei. Sie ist sachlich und logisch gut erklärt. Eine Onlineversion ist leider nicht verfügbar. Edit: jetzt hier als Download Klick

 

Das Display ist mit einer Schutzfolie versehen. Die Verpackung ist gut und sicher, jedoch optisch sehr einfach gehalten.

 

 

UnboxingUnboxing

 

 

Der BM zeigt die Messergebnisse von Spannung und Strom in Echtzeit an und kalkuliert daraus die restliche Kapazität des Akkus. Um die Messung und eine annähernd richtige Kalkulation zu ermöglichen, muss der Shunt direkt am Minuspol angeschlossen sein und alle Verbraucher und Ladeleitungen mit der Minusleitung über den Shunt angeschlossen sein.

 

Das bedeutet, die hohen Ströme laufen nicht direkt durch den BM. Er ist lediglich mit einem Datenkabel mit dem Shunt verbunden. So werden ein- und ausgehenden Ströme am Shunt gemessen, aber trotzdem vom BM erfasst.

 

SpannungsanzeigeSpannungsanzeige

 

SchaltplanSchaltplan

 

 

 

Im Setup des Batteriemonitors kann die Kapazität der Batterie bzw. des Akkus festgelegt werden. Per Default ist der Wert auf 100Ah gesetzt ist. Ich habe den Wert entsprechend meines Akkus auf 40Ah geändert. Anschließend wird die Messung bei vollem Akku einmalig gestartet werden. Mit dem Start wird Batterieanzeige auf 100% gesetzt und Balkenanzeige wird erstmalig angezeigt. Die Messung beginnt.

 

Nun lassen sich per Tastendruck folgende Anzeigen abrufen. Ampere Meter (A) mit drei Stellen hinter dem Komma. Voltmeter V, restliche Akkukapazität in Ah und der Akkufüllstand in Prozent mit jeweils zwei Stellen hinter dem Komma.

 

Die Balkenanzeige des Akkus ist bei allen Anzeigen sichtbar.

 

Die Hintergrundbeleuchtung des Displays kann auch dauerhaft abgeschaltet werden. Dazu beide Pfeiltasten zirka 2 sek gedrückt halten.

 

 

Spannungsanzeige ohne Hintergrundbeleuchtung.Spannungsanzeige ohne Hintergrundbeleuchtung.

 

 

DisplaybeleuchtungDisplaybeleuchtung

 

 

Eine Memoryfunktion speichert alle Werte falls die Spannungsversorgung des Batteriemonitor über längere Zeit unterbrochen wird. Das habe ich über einen Zeitraum mehr als 24 Stunden ausprobiert. Der BM hat sich alle Werte gemerkt.

 

Wie bereits erwähnt hat das Gerät keine erweiterten Funktionen. Es ist nicht möglich Schwellwerte zu definieren oder Warnungen auszulösen. Es gibt keine akustischen Signale und auch nicht die Möglichkeit Steuersignale, beispielsweise an ein Relais zu senden. Der BM ist kein Ersatz für einen Batterie Wächter oder ein Batteriemanagementsystem (BMS).

 

 

 

Genauigkeit

 

Aufgrund bauteilbedingter Toleranzen weicht die Genauigkeit des Volt und Amperemeters gering ab.

 

Die daraus kalkulierte Restkapazität des Akkus ist demnach auch nicht zu 100% richtig. Die Kapazitäten sind also anhand von Strom und Spannung nur errechnet und nicht kapazitiv gemessen. Außerdem werden unterschiedliche Lade/Entladekurven der Akku- bzw. Batterietypen vom Gerät nicht berücksichtigt. Insbesondere bei zunehmend fallender Akkuladung steigt das Potential zu Abweichungen. Die Messung startet allerdings mit jeder vollständigen Aufladung des Akkus neu und setzt die Akkukapazität auf 100% zurück.

 

 

 

Herstellerspezifikationen

 

Arbeitsspannung: 8.0-100.0 V

Strombereich: -100 ~ + 100 Ampere

Kapazitätsbereich: 0-999 Amperestunde

Arbeitsverbrauch: 10,0-12,0 mA

Standby-Verbrauch: 0,5-0,6 mA

Schlafverbrauch: 50-60 uA

Spannungsgenauigkeit: ± 1,0%

Stromgenauigkeit: ± 1,0%

Kapazitätsgenauigkeit: ± 1,0%

Voreingestellter Kapazitätswert: 0,1-999 Ah

Temperaturbereich: 0-35 ° C

Gewicht: 300 g

Größe: ø59mm * 20 mm

Montageloch: Durchmesser 54mm

 

 

 

Einbau

 

Anfangs habe ich den Batterie Monitor für die ersten Testzwecke nicht fest verbaut, sondern einfach ein einer Polsterwand baumeln lassen.

 

Ein fester Einbau in einer Möbelwand wäre mit dem mitgelieferten Haltebügel möglich, jedoch möchte ich den Wohnwagen noch einige Jahre nutzten und die Wände nicht mit einer Lochsäge verunstalten. Wer weiß wie lange der Messcomputer hält oder schon bald durch modernere Technik ersetzt wird.

 

Stattdessen habe ich das Gehäuse mit einem zurecht gebogenen Blechwinkel an der Unterbauleuchte der Küche befestigt. So lässt sich der BM rückstandlos ausbauen.

 

BM unter dem Oberschrank, rechts in der Ecke.BM unter dem Oberschrank, rechts in der Ecke.

 

BM in Nahansicht.BM in Nahansicht.

 

Mit BeleuchtungMit Beleuchtung

 

 

Der Winkel ist zwar nicht schön, aber man sieht ihn nicht von vorne. Der Monitor hält sehr stabil und lässt sich mit einer Hand bedienen.

 

Winkelblech als HalterWinkelblech als Halter

 

 

 

Das 2 Meter lange Kabel zwischen BM und Shunt verläuft zusammen mit den Leitungen der Beleuchtung durch den Kabelschacht im Schrankboden zum Kleiderschrank. Durch den Kleiderschrank geht es weiter in den angrenzenden Staukasten, in dem sich der Akku und der Shunt befindet. Alle Kabel sind gut befestigt und ordentlich verlegt.

 

KleiderschrankKleiderschrank

 

 

Der Shunt wurde im Staukasten mit Power Doppelklebeband an der Möbelwand befestigt.

 

Sicherungskasten geschlossenSicherungskasten geschlossen

 

Sicherungskasten offenSicherungskasten offen

 

ShuntShunt

 

 

 

Der Bedienungsanleitung entsprechend ist die Minusleitung des Akkus direkt an den Shunt (linker Anschluss, M8 Mutter) angeschlossen. Bei Conrad habe ich in der Car/Hifi Abteilung passende Ringkabelschuhe für M8 und für 10mm² Leitung gekauft.

 

Am zweiten Anschluss, rechts am Shunts, läuft die Minusleitung des Movers und die des 12V Sicherungskastens zusammen. Am Masseverteiler des Sicherungskastens sind alle Verbraucher und Ladekabel mit der Minusleitung angeschlossen. Somit läufen alle Minusleitungen über den Shunt.

 

In der Mitte des Shunts ist das 2 Meter Anschlusskabel des Batteriemonitors eingesteckt.

 

Die Stromversorgung des Batteriemonitors ist über das dünne rote Kabel am Shunt am 12V Sicherungsverteiler angeschlossen.

 

 

Hier die Anschlüsse am Akku, mit nur einer Minusleitung am Anschluss "mover - ".

 

Akku Anschlüsse vorneAkku Anschlüsse vorne

 

Akku Anschlüsse seitlichAkku Anschlüsse seitlich

 

 

Erste Messung

 

Die erste Messung wurde der Anleitung entsprechend bei voll aufgeladenem Akku gestartet. Der BM setzte sich dabei auf "100%" und der zuvor eingestellten Akkukapazität 40Ah.

 

Nachdem ich mit dem BM etwas rumgespielt habe und mir den Stromverbrauch einiger Verbraucher angeschaut habe, wurde der Wohnwagen einige Tage mit einem "Grundrauschen" von 0,018 A alleine gelassen.

 

An zwei Tagen habe ich den Mover benutzt und mit den Rangierfahrten jeweils ca. 6 - 7Ah verbraucht.

 

Zwischendurch habe ich den maximalen Verbrauch des Wohnwagens erreicht. Dazu wurden alle festverbauten Verbraucher (Innenbeleuchtung, Vorzeltleuchte, Pumpen, Lüftungen, Gaswarner) eingeschaltet und gemessen. Der Wert liegt bei ca 12A. Der Akku würde bei diesem hohen Stromverbrauch theoretisch nur gute 3 Stunden reichen. Das habe ich nicht abgewartet und stattdessen alles wieder abgeschaltet.

 

Am letzten Abend des Testzyklus habe ich bei einer Restkapazität von ca. 8Ah mehrere Verbaucher eingeschaltet und die fallenden Restkapazitätswerte beobachtet. Einige Zeit später bei rund 2,7Ah Restkapazität hat sich der Akku selbst abgeschaltet.

 

 

Nach dem erneuten Aufladen leuchtete am Akku die blaue LED als Signal für den vollen Akku. Der BM zeigte zeitgleich 100% voll und wieder eine Restkapazität von 40Ah an.

 

Das sind erstmal gute Ergebnisse. Ich bin auf den ersten Urlaub gespannt.

 

 

 

Fazit

Ein BM bietet ein gewissen Mehrwert, besonders bei der autarken Nutzung des Wohnwagens. Kapazitäten, Verbrauchs- und Ladeverhalten können direkt erkannt oder besser eingeschätzt werden.

 

Trotz theoretisch geringer Abweichungen leistet das Gerät einen sehr guten Dienst.

 

Sehr hilfreiche Rückschlüsse lassen sich alleine durch das Ampermeter schließen. Es ist sehr interessant festzustellen, wieviel Strom welche Verbraucher nutzen, wie in gewissen Situation Strom gespart werden kann. Es lässt sich auch gut einschätzen, wie lange es dauern wird, bis der Akku leer oder auch voll ist, was besonders nützlich bei der Kombination aus Victron PPP und einem kleinen Solarmodul wäre.

 

Für größere Anlagen ist dieser BM nicht unbedingt die beste Wahl. Für ein kleines Autarksystem mit 40Ah Akku und einem 100Wp Solarmodul ist der BM völlig ausreichend.

 

 

Ich hoffe der Artikel hat euch gefallen. Als nächste schreibe ich über das Aufladen des Akkus mit 230V. Hier gehts weiter.

 

Joe

 

 

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08.03.2020 18:58    |    Uwe Mettmann

Hallo Joe,

 

vielen Dank für deinen interessanten Blog-Beitrag.

 

Was mich interessiert, ist wie genau der Batteriemonitor geringe Ströme erfasst. Gerade bei längeren Standzeiten kann eine genaue Erfassung des der Batterie entnommenen Stroms wichtig sein, um die Restkapazität der Batterie ungefähr abschätzen zu können.

 

Gerade aber weil der Shunt bis zu einem Strom von 100 A geeignet ist, ist halt fraglich, ob auch eine einigermaßen akzeptable Messung von geringen Strömen möglich ist.

 

Hast du da schon Untersuchungen gemacht, so z.B. mal ein Multimeter in Reihe geschaltet und die Anzeige beider Geräte bei geringer Stromentnahme verglichen?

 

 

Gruß

 

Uwe


08.03.2020 19:12    |    quattr0

Hallo Uwe,

einen Vergleich mit einem Multimeter habe ich bisher nicht gemacht. Wie ein Shunt funktioniert kann ich dir nicht sagen, aber habe etwas Interessantes gefunden. https://www.rutronik.com/.../

Ich schätze der hier eingesetzte 100A Shut ist ein Vollmetallshunt.

 

 

Ich habe die Herstellerspezifikationen aus dem Angebot bei Amazon gefunden und werde den Artikel entsprechend ergänzen. Demnach liegt die Genauigkeit bei +-1%.

 

Spezifikationen

Arbeitsspannung: 8.0-100.0 V

Strombereich: -100 ~ + 100 Ampere

Kapazitätsbereich: 0-999 Amperestunde

Arbeitsverbrauch: 10,0-12,0 mA

Standby-Verbrauch: 0,5-0,6 mA

Schlafverbrauch: 50-60 uA

Spannungsgenauigkeit: ± 1,0%

Stromgenauigkeit: ± 1,0%

Kapazitätsgenauigkeit: ± 1,0%

Voreingestellter Kapazitätswert: 0,1-999 Ah

Temperaturbereich: 0-35 ° C

Gewicht: 300 g

Größe: ø59mm * 20 mm

Montageloch: Durchmesser 54mm

 

Viele Grüße

Joe


08.03.2020 20:37    |    Uwe Mettmann

Ja, die Messung über einen Shunt ist die einfachste Messung eines Stroms. Der Shunt ist ein Widerstand und wenn man durch einen Widerstand einen Strom fließen lässt, so fällt an dem Widerstand eine Spannung ab, die das Instrument anzeigt.

 

Nun ist es aber so, dass die Spannung, die an dem Shunt abfällt, möglichst gering sein sollte, denn die fehlt ja dem Stromkreis. Weiterhin wird bei einem hohen Spannungsabfall der Shunt auch warm. Ich gehe mal davon aus, dass der Spannungsabfall maximal 0,1 V beträgt. Das wäre dann für 100 A. Wenn jetzt das Instrument nur 0,1 A anzeigen soll, so wäre das ein Spannungsabfall von Faktor 1000 kleiner, also nur 0,0001 V bzw. 0,1 mV. Das ist dann schon schwierig einigermaßen genau anzuzeigen. Daher meine Skepsis.

 

Bei einem Multimeter ist das hingegen kein Problem, denn dort wird bei einem kleineren Strombereich einfach auch der Shunt umgeschaltet. Daher fallen auch bei den 0,1 A 0,1 V am Shunt ab, was sich exakt messen lässt.

 

Die angegebene 1% Messgenauigkeit sagt nicht viel aus, denn wir wissen nicht, auf was sich das bezieht. Es gibt zwei mögliche Angaben, die 1% einmal auf den Anzeigeendwert und das andere Mal auf den Messwert. Bezieht sich das auf den Messwert wird aber noch angegeben, wie stark die letzte oder die letzten beiden Ziffern abweichen dürfen.

 

Wenn sich die Angabe bei deinem Instrument auf den Anzeigeendwert bezieht und dieser 10 A beträgt, wären 1% ein Fehler von 0,1 A. Also Ströme von 0,1 A könnte man überhaupt nicht zuverlässig messen.

 

Daher ist es halt interessant rauszubekommen, ob die das bei einem günstigen Gerät tatsächlich hinbekommen haben, auch geringe Ströme einigermaßen verlässlich zu messen.

 

 

Gruß

 

Uwe


12.03.2020 16:34    |    quattr0

Hallo Uwe und Mitleser,

mich hat das Thema auch interessiert, aber zunächst musste ich Zeit finden.

Ich habe mit einem Multimeter einen Vergleich aufgestellt. Das MM kann entweder mit dem internen Shunts bis 500mA oder bis 10A. Das MM wurde in Reihe zwischen dem BM Shunt und dem Minuspol des Akkus geschaltet.

 

Bei abgeschalteten Verbraucher schwankt es etwas zwischen den beiden Messungen.

BM = 0,010A

MM = 9,07mA

 

BM = 0,011A

MM = 10,6mA

 

 

Mit aktivem Lichtsteuerungsgerät (ohne aktive Beleuchtung) und dem Gaswarnsystem.

BM = 0,373A

MM = 379mA

 

 

 

Bei den Messungen über 500mA habe ich das MM umgesteckt.

Mit einer LED Leuchte.

BM = 0,505A

MM = 0,515A

 

 

Mit mehreren LED Leuchten

BM = 6,202A

MM = 6,27A

 

 

 

Ich bin auf deine Meinung gespannt, Uwe?

 

VG

Jörg



12.03.2020 16:49    |    Schrauber.Guru

Hi,

 

ist auf jeden Fall gut dass sich jemand mal dem Thema angenommen hat un auch so detailiert.

In der Beschreibung steht dass das Kabel geschirmt ist, deshalb vermute ich dass im Display ein OP Verstärker eingebaut ist.

Eine Bandbreite von 10mA bis 150A ist schon beachtlich. Allerdings bei 100A werden bestimmt ca. 10 Watt an Abwärme am Shunt anliegen.

 

Ciao

SG


12.03.2020 18:54    |    quattr0

Hi,

der Mover ist mit 80A abgesichert. Der Shunt liegt direkt neben zwei Zusatzbelüftungen. Das sollte da nicht zu heiß werden.

 

Du hast recht. Große Sprünge kann man mit 40Ah nicht machen, aber für unsere Reisen nach Spanien mit zwei bis drei Zwischenübernachtungen in Frankreich reichen 40Ah um ohne Landstrom zu übernachten. Handy und Co lassen sich über die USB Ports im Wohnwagen laden. Akku für Licht und Wasserpumpen reicht bei Bedarf für eine Nacht locker. Zum movern wird es auch noch langen. Am nächsten Morgen lädt sich der Akku bei der längeren Weiterfahrt komplett auf.

 

Ansonsten außerhalb der Reisen bleiben wir länger auf den CPs, bauen das Vorzelt auf und haben Landstrom. Daher nur ein kleines Autarksystem.

 

VG

Joe


12.03.2020 20:32    |    Uwe Mettmann

Hallo Jörg,

 

das ist eine überraschend geringe Abweichung. Bei 10 mA ist zwar schon eine merkliche Abweichung vorhanden, aber ich habe mehr erwartet. Also topp. :)

 

 

Hallo SG,

 

Habe ich das geträumt oder stand in deinem Beitrag mal etwas vom OP am Shunt, 100 mA und Offset des OPs?

 

Auch ich hatte vermutet, dass die Platine mit dem Shunt aktive Komponenten beinhaltet. Wenn man sich auf den Bildern den 50 A Shunt anschaut, so sieht das nicht so aus.

 

Schon erstaunlich, dass es keine Probleme mit einem DC-Offset gibt.

 

 

Gruß

 

Uwe


16.03.2020 18:16    |    Schrauber.Guru

Ja ihr hattet recht da Stand vorher noch viel mehr, aber ich habe mit gedacht dass es wohl nichts nützt

wenn man nur über OP und Offset Spannung philosophieren kann...

Ein Blick ins innere würde Klarheit bringen aber dadurch dass das Kabel geschirmt ist wissen die meisten von uns wo die aktiven Komponenten zu suchen sind.

 

:-)


19.04.2020 19:00    |    ewi286

....


10.09.2020 22:30    |    TYPxxi

Hat sich schon jemand mit dem etwas auskunftsfreudigeren Gerät des gleichen Herstellers namens tk15 beschäftigt ?

 

Sieht von der Anleitung her aus wie gleicher Hersteller.

Der Shunt wurde aber je nach Ampere weiterentwickelt. Bei der 50A Version gibt es eine 3. Version mittlerweile mit einem schwarzen Bauteil, in der letzten Version ist die Platine weiß und der Shunt wohl Mesing. beide sind kleiner als die erste und ohne Acrylglas.

Kosten um 21€ inkl. PayPal abzgl. 5% Shoop Cashback für die 50A Variante und die größeren halt +8 bis +20€ teurer, aber gibt es teils zum 25 € Preis

Auf aliexpress nach tk15 suchen ... hier mein Kauf vom Seller, der paypal erlaubt, nur zahlt man halt, um die Ware sicher zu kriegen oder sein Geld zurück. Die 1 stecken schon in den 21 € mit drin.

 

https://www.aliexpress.com/.../32823138463.html

 

Wer auf Ali selber sucht, der sei gewarnt: das Bild vom Display allein reicht nicht, denn dann kriegt man nur ein Display. Auch Shunt oder Kabel gibt es extra. Also aufpassen , dass der Artikel aus Display, Kabelsatz und Shunt / samplerboard besteht. Und nach der richtigen Version des Shunt schauen von wegen 50A oder 100A oder 350A. Wir haben max. einen 300 W Wechselrichter = 50A reichen da locker

 

Hier das PDF zur Installation und das Display - das pdf kommt aber von banggood

 

http://myosuploads3.banggood.com/.../...15batterytesterinstruction.pdf

 

natürlich englische Doku, aber die Schaltungen erklären das Meiste und sonst pdf text markieren, kopieren und in google translate einfügen

nicht perfekt, aber hilf sicher.

 

Für ein WoMo ein großer Gewinn und TOP bei unseren 2 neuen Exide Gel ES900 (G80) mit je 80Ah oder 160 Ah in Summe, da auch die PV Einspeisung saldiert beachtet wird.

Bei uns hängt der Wechselrichtrr am Solar Laderegler und kriegt so direkt max 15A von den Modulen , was natürlich NCHT IM Zähler angezeigt wird, also alles was von PV direkt zum Wechselrichter geht, veränder ja den Batteriestand nicht.

 

Kommen vom Dach 10A und aus der Batterie 5A , um den Wechselrichter mit 180W arbeiten zu lassen, dann erscheinen im Display nur die 5A aus der Batterie , um z.B einen e-bike akku in 3 h voll zu laden.

In den 3 Stunden würde die 160 Ah Batterie bei konstant 10 A vom Dach halt 3 x 5Ah verlieren ...

 

Und der Battermonitor zeigt dann auch genau das an: von 160 Ah auf 144 Ah und somit von 100% SOC auf 90% SOC und diese % passen auch ... und schaffen auch bei 3% es noch, Licht zu machen (3W LED).

Man kann den Akku entleeren und dann im Display die untere Grenze setzen. Sobald man lädt, beginnt der Ah Zähler zu zählen, was in die Batterie geht und erkennt auch 100% soc.

 

Mehr kann man für 20€ nicht erwarten.



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