Batteriespannung bricht zu schnell ein
Hallo,
ich habe in meinem WoMo eine neue Versorgungsbatterie (Winner SMF 180Ah) verbaut, die über
a) ein 100Wp-Solarmodul via Steca 1515-Solarregler und
b) ein Trennrelais 100A beim Fahren über die LiMa (70A) geladen wird (Plus verbunden über 16mm2, Minus über Chassis)
An der Batterie habe ich einen Wechselrichter (Sinus, 1500W).
Hier der Fall: Die Batterie ist auf 12.1V. Wenn ich jetzt ca. 1 Stunde unterwegs bin, lädt die Batterie auf 12.5V. (Spannung während der Fahrt ca. 13.4V).
Dann lade ich zwei Laptops über den Wechselrichter (ca. 200Wh).
Währenddessen sackt die Batteriespannung langsam auf 11.8V, und stabilisiert sich dann, wenn ich den Wechselrichter wieder ausmache, auf ca.12.0V.
Was kann das sein? Batterie kaputt (aber sowohl am Wechselrichter wie am Laderegler, über den die Verbraucher angeschlossen sind, haben Tiefentladeschutz)? Wechselrichter kaputt? LiMa zu schwach(aber wieso wird die Batterie dann auf 12.5 geladen?)
Wie groß darf eigentlich der Spannungsabfall an der Batterie beim Einschalten eines Verbrauchers generell sein?
Haareraufend,
Robert
27 Antworten
Manche Hersteller wie z.B. Daimler bauen anscheinend mittlerweile in ihre neuen Sprinter eine Ladereglung ein, die die Spannung direkt am Pol der Startbatterie misst. Wenn die voreingestellte Spannung erreicht wird, dann wird die Ladespannung der Lichtmaschine Reduziert. Dies ist wohl alles den neuen Calciumbatterien geschuldet.
Die Aufbauhersteller haben jetzt mit der alten Technik des Trennrelais das Problem, dass die Aufbaubatterien tatsächlich nicht mehr richtig geladen werden. Der schwarze Peter wird dann zwischen Fahrzeug- und Aufbauhersteller hin und her geschoben.
Die einzige vernünftige Lösung ist es dass der Aufbauhersteller einen Booster einbaut, der egal welche Spannung die Startbatterie hat, die Aufbaubatterie mit vernünftiger Kennlinie und Temperaturkompensation lädt. Leider scheuen viele Aufbauhersteller diesen Aufwand noch und deren Kunden müssen sich selbst helfen.
..da müsste der TE dann aber ein recht aktuelles WoMo besitzen. Welche LiMa-Regelung sein WoMo hat (haben sollte), muss er natürlich selbst mal recherchieren.
(Bei den neueren Systemen ist es zusätzlich sehr wichtig zu wissen, in welchem Ladezustand sich die Batterie befindet und deshalb wird auch der Strom von und zur Batterie gemessen. Ein externes Ladegerät soll man bei solchen Systemendaher auch immer vor dem Sensor-Modul anschließen und nicht direkt an den Batteriepolen, denn sonst bekommt die Batterieüberwachung davon nicht viel mit)
Selbst neue T5 haben so etwas nur, wenn sie mit BMT-Ausstattung (Start&Stop plus Rekuperation) bestellt wurden.
Danke an euch, langsam kommt Licht ins Dunkel.
Das heißt also, dass der Ladestrom einzig und allein durch den ladezustandsabhängigen Innenwiederstand der Batterie sowie die von der LiMa zur Verfügung gestellten Spannung definiert wird?!
Alles einleuchtend und topp!
Allerdings: Wieso kommt es in dem Test von promobil dann zu unterschiedlichen Ladeergebnissen der Versorgungsbatterie je nach Ladezustand der Starterbatterie?
Passt doch irgendwie nicht zusammen!? Der Leitungswiderstand zur Versorgungsbatterie bleibt gleich, und die Leistung der Lichtmaschine, die der Versorgungsbatterie zugeführt werden kann, dürfte ja bei größerer Entladung der Starterbatterie nicht größer werden, sondern eher im Gegenteil, kleiner.
Meine Idee war jetzt, einfach einen Batteriewahlschalter (ausreichend dimensioniert natürlich, 230A ode so) vor beide Batterien zu schalten (habe einen umgebauten Krankenwagen und Starterbatterie-Plus ist sowieso noch vor dem Anlasser in die Fahrerkabine geführt, zwecks Nato-Knochen-Batterie-Trennung).
So könnte ich nach dem Starten einfach manuell LiMa mit (ausschließlich) der Versorgungsbatterie verbinden, sodass es überhaupt keine Wechselwirkungen zwischen den Batterien gibt und ich einfach manuell wähle, welche Batterie ich lade.
Dadurch das schon ein Trennrelais eingebaut ist, wäre sichergestellt, dass man wirklich nur mit Starterbatterie starten kann.
Was haltet ihr davon?
Regelspannung meiner LiMa (Baujahr wie gesagt '91) ist 13,8V. Und die kommen auch bei der Versorgungsbatterie an... Wie ist eure Meinung dazu? Passt das dann oder werde ich mit 13.8V ohnehin nicht glücklich?
es liegt eben doch an der
(gemittelten = add. Spannung Batt.1 + Spannung Batt.2, div. durch 2)
Summenspannung beider Batterien, die vom Laderegler leider nur als 1 Batterie gesehen werden...
-der dem Ladestrom Widerstand leistende Innenwiderstand einer Batterie ist proportional zu ihrer Spannung-
je voller die Starterbatterie ist, desto höher ist die (vom Laderegler erkannte Gesamt-)Spannung und damit erhöht sich auch der (Gesamt-)Innenwiderstand (der "Gesamtbatterie", dieser höhere Widerstand wirkt dem Ladestrom entgegen, deshalb wird der Ladestrom geringer...
und natürlich wird bei diesem Gesamtladen auch die Starterbatterie voller und voller, und das natürlich sehr viel schneller, sodaß diese alsbald übervoll ist, dann siehe oben bei Summenspannung...
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Wenn kein Strom fließt dann ist die Spannung an den Polen der beiden Batterien gleich. Fließt Strom dann bestimmt die Summen aus den Innenwiderständen der Batterien und der Spannungsabfälle an den Leitungen zu den beiden Batterien, wie sich der Strom aufteilt.
Die Startbatterie kann nicht übervoll werden. Wenn sie voll ist dann sinkt der Ladestrom gegen 0 und der Rest der Energie wird in die Elektrolyse gesteckt. Aber bis etwa 14,4V (20°C) findet kaum ein Gasen statt.
Hat also beim TE die Startbatterie an den Polen die 13,8 V erreicht, fließt praktisch kein Strom mehr in die Startbatterie und es fließt nur noch Strom in die Versorgungsbatterie. Da aber hier der meist höhere Leitungswiderstand zum Tragen kommt, dauert es viel länger, meist länger als bei typischen Fahrzeiten.
Dem kann man nur durch eine Optimierung des Ladestrangs abhelfen:
Ein Möglichkeit sind passive Maßnahme zur Reduzierung des Widerstands zwischen Lichtmaschine und Versorgungsbatterie (Masse über separates Kabel, Anschlüsse, Leitungsquerschnitt, Sicherungen).
Die andere Möglichkeit ist der Einsatz eines Boosters, der die Spannung anhebt. Gute Booster messen die Spannung direkt an den Polen der Versorgungsbatterie und gleichen dann bei hohen Ladeströmen den Spannungsabfall auf den Verbindungsleitungen aus.
Eine Trennung der Lichtmaschine während des Betriebs von den Batterien auch nur kurzzeitig beim Umschalten, kann zur Zerstörung des Lichtmaschinenregler führen. Deshalb ist auch die Lichtmaschine in der Regel ohne Sicherung fest mit der Startbatterie verbunden.
Ich würde eher die oben genannten passiven Maßnahmen durchführen und zusätzlich den Regler gegen einen mit mindestens 14,0 - 14,2 V tauschen. Die perfekte Lösung wäre aber hinter das Trennrelais einen Booster einzubauen.
@vogteiwehr:
Zitat:
je voller die Starterbatterie ist, desto höher ist die (vom Laderegler erkannte Gesamt-)Spannung und damit erhöht sich auch der (Gesamt-)Innenwiderstand (der "Gesamtbatterie", dieser höhere Widerstand wirkt dem Ladestrom entgegen, deshalb wird der Ladestrom geringer...
Spinnen wir deine Theorie mal weiter und vereinfachen etwas:
Volle Starterbatterie, vereinfacht: geringer Stromfluss = hoher Widerstand.
Was bedeutet das?
Sie spielt nahezu keine Rolle mehr für die Lichtmaschine, oder würdet du zu einem anderen Schluss kommen?
Dann schließt du einen kleineren Widerstand (leere Batterie) dazu parallel.
Wo wäre da der große Unterschied, wenn du jetzt die volle Starterbatterie (hoher Widerstand) einfach aus der Schaltung nimmst? Die hat nahezu keine Bedeutung mehr in der Schaltung und daher ist es auch nahezu egal, ob die sich noch in der Schaltung befindet oder nicht.
Zu deiner Mischspannung:
Wann wird die Zweitbatterie stärker geladen:
Wenn 14.5V an ihren Polen vorhanden sind (passiert wohl am ehesten, wenn die Starterbatterie voll ist und die LiMa nicht mehr belastet) oder wenn es zu einer Mischspannung kommt, die ja dann zwangsläufig kleiner sein muss?
@surumadurum, 13,8V LiMa's sind immer ein Problem bei Zweitbatterien die zyklisch belastet werden (= auch mal im Stand relativ weit entladen werden).
Mit 13,8V bekommt man zwar nahezu jede 12V-Bleibatterie voll, aber es dauert sehr viele Stunden (bis Tage), bis es so weit wäre. Für eine normale Starterbatterie ist das fast kein Problem, da die ja normalerweise nahezu immer voll geladen ist.
Von daher ändern sowohl Umschalter, als auch Trennrelais an dieser Geschichte gar nichts, denn mehr als 13,8V können es nicht werden und auch die dicksten Zuleitungen können daran nichts ändern. Unterdimensioinierte Zuleitungen verlängern die Ladezeit nur nochmals, weil ein geringerer Ladestrom fließt, als möglich wäre.
(Umschalter (Typ: 1,2,Off, Both) zwischen Starter- und Versorgungsbatterie sind mit besonderer Vorsicht zu genießen, denn es ist mit denen durchaus möglich, beide Batterien von der LiMa zu trennen und das mögen viele LiMa's, solange der Motor an ist, überhaupt nicht...)
In deinem Fall würde ich entweder zu einer neuen LiMa raten, die dann ca 14,5V Regelspannung besitzt (und die man sich dann auch etwas leistungsfähiger aussuchen könnte), alternativ könnte die alte LiMa mit einem Hochleistungsregler versehen werden, was aber Bastelei ist.
Als nächste Möglichkeit wäre ein A2B-Ladegerät der Fa. Sterling nennen (= qusi ein komfortabler Hochleistungrregler wo innerhalb der LiMa nicht gebastelt werden muss) oder eben die vom Installationsaufwand einfachste, hier schon genannte Lösung:
Einen Ladewandler mit angepasstem Nennstrom (ca 1/3 des LiMa-Nennstroms) der möglichst spannungsgesteuert arbeitet (also erst dann einschaltet, wenn eine bestimmte Spannung an der Starterbatterie überschritten wird).
Auch so etwas gibt es von Sterling. Der von Sterling ist genau einstellbar und hat auch eine IUoU-Kennlinie, wie jedes vernünftige Netzladegerät.
Die meisten anderen Ladewandler müssen fast immer per Zündstrom angesteuert werden, was für den Startvorgang nicht unbedingt vorteilhaft ist.
Alternativ kann man einen günstigeren Ladewandler mit einem VSR (spannungsgeführtes Relais) ansteuern, welches es für gut 40€ gibt.
In jedem Fall muss der Ladewandler ca 14,5V bringen können, denn sonst ist das ganze für die katz.
Irgendwie drehen sich die Diskussionen über Ursache, Wirkung und Zusammenhänge im Kreis. Manches reale Problem entzieht sich auch einfach der exakten Diagnose, weil zu viele Variable im Spiel sind.
Mein Vorschlag:
1. Wohnraumakku testen (lassen)
2. Bei Defekt ersetzen, wenn nur ziemlich leer, komplett laden und im Betrieb mit einem Spannungsmesser überprüfen. Entladeverhalten beobachten, frühzeitig auf Anzeichen von Tiefentladung reagieren und nachladen.
3. Installation überprüfen. Gibt es irgendwo Geräte auf Dauerplus, die permanent Energie abziehen, auch in Standby? Gibt es Korrosionen, Wackelkontakte, sind Solarmodule, Anschlüsse und Solarladeregler in Ordnung?
4. Schaltung an die realen Bedingungen anpassen. Ein Sterling Regler ist eine gute Idee, dessen fachgerechte Installation einen Laien aber überfordern kann. Und da es auch eine Solaranlage gibt, sollte man die mit einbeziehen. Damit komme ich wieder zu meinem Vorschlag des CEK D250s oder ähnlicher Systeme. Die sind Solarladeregler, Booster usw in einem Gerät.
Bis Punkt 3. einschließlich sind wir im Konsens, glaube ich. Mit Punkt 4. habe ich eine pragmatische Lösung, da alle Theorien den TE nicht weiter bringen.
Bernhard
Die Idee mit dem Sterling-Regler gefällt mir. Allerdings ist meine Lichtmaschine von '91, und in dem Datasheet des Sterling-Reglers steht, dass LiMas, die älter als 10 Jahre sind, häufig mechanisch geregelt werden und nicht kompatibel sind.
Konnte bis jetzt noch nichts finden.
Die LiMa ist aus einem Ford Transit '91, G4X2A, Type A127-70, ****22301A, ****359AB (Sternchen sind nicht mehr zu lesen).
Spannung der LiMa jetzt nochmal während der ganzen Fahrt beobachtet:
- im Leerlauf 13.1V *urx*
- bei ca. 50 km/h 13.5V
- Autobahn 13.8V
Muss also eine Lösung her.
Könnte ich in die Lichtmaschine nicht einfach einen 14.4V Regler einbauen?
z.B. LiMa-Regler
Wie finde ich heraus, ob er passt bzw. ob ich den Sterling Regler verwenden kann?
Die Lichtmaschine scheint ja erst auf der AB (bei entsprechender Motordrehzahl) nicht überfordert zu sein...
Ich würde da am ehesten eine neue, leistungsfähigere LiMa mit entsprechend hoher Regelspannung (14-14,5V) einbauen, als zu versuchen eine schwächliche LiMa mit teuren Reglern o.ä. auf die Sprünge zu helfen.
Ein Hochleistungsregler allein nützt dir da auch nicht viel, wenn die LiMa jetzt ihre Regelspannung kaum schafft, würde sie es mit HR erst recht nicht schaffen. Die ist einfach zu leistungsschwach. Wo nichts ist, kann man auch nichts regeln...
Selbst ein relativ schwaches B2B-Ladegerät (Booster) von Sterling mit 30A Nennstrom, würde deine LiMa vermutlich sofort in die Knie zwingen und dann, wegen Unterspannung, abschalten.
Versuchen könnte man, deine Zweitbatterie mit einem Booster der 8A-10A-Klasse zu laden, die an sich für WoWa-Autark-Batterien gedacht sind. Das könnte mit deiner LiMa klappen, aber mit schnellem Aufladen wird es dann trotzdem nichts. (aber man kann die Batterien damit, im Gegensatz zum direkten Laden mit deiner jetzigen LiMa, vollladen...es dauert halt).
Die rund 100€ für so ein Ding sind m.E. als Anzahlung für eine neue LiMa besser angelegt.
Okay, habe eine LiMa gefunden, die bei (ebenfalls) 70A auf 14V spezifiziert ist.
Ich muss mich also nur noch entscheiden zwischen Sterling-Regler und neuer LiMa.
Kann ich nicht einfach den Laderegler durch ein 14V-Regler ersetzen und mir so 100€ sparen (sorry, low on budget😉
Meine Schlüsselnummer ist 0928/188, leider lässt sich damit kein passender Regler finden. Und die Teilenummer ist nicht mehr lesbar.
Zweiter Gedanke: Macht der Sterling-Regler nicht dasselbe wie die neue LiMa mit 14V-Regler, nämlich die Leistung(bzw. Erregerspannung) der LiMa anpassen, aber noch angepasst nach IUoU (also ->feiner)?
Also, was ist "the way to go"?
Danke nochmal für eure Hilfe, vor allem an navec.
kein Regler kann eine unterdimensionierte LiMa zu Höchstleistungen treiben...
Wenn deine LiMa, so wie du es ja bereits geschildert hattest, im Normalfall häufig ihre geringere Regelspannung nicht mal erreicht, ist da mit einem Regler, der die Spannung auf z.B. 14,4V anheben könnte, nur eine relativ geringe Verbesserung möglich.
Die 14,4V würde deine LiMa ja noch seltener erreichen können, als bisher die 13,8V.
Von daher muss erst mal die Spannungsquelle entsprechend leistungsfähig sein und das wirst du vermutlich nur mit einer neuen LiMa erreichen können. Wenn du eine findest, die ca 14,5V Regelspannung hat, wäre aber definitiv kein weiterer Regler notwendig und deshalb würde ich persönlich diese Variante in deinem Fall bevorzugen.
Von einem Freund mit einem Fiat Ducado weiß ich, dass er für seine beiden Batterien einen doppelten Regler hat, also für jede Batterie einen eigenen Regler. Er hatte nie das Problem, dass seine Batterien ungleich geladen werden. Näheres weiß ich allerdings nicht.
Also nochmal vielen Dank an alle, ich hab mir auf ebay für 50€ eine neue LiMa mit 14,4V Regelspannung geschossen, und wie ihr vermutet habt, haben sich damit alle meine Probleme in Luft aufgelöst. Fantastisch!
Vielen Dank!