Dimensionierung Sicherungen/Kabel an den Batterien

    Hallo Tom,


    für meinen VW Bus (Heckmotor) habe ich eine 60Ah-Starterbatterie und plane eine 70Ah-Zweitbatterie mit dem 80A-Trenn-Mosfet zusammenzuschließen. Die Lichtmaschine bringt 55A. Starterbatterie ist hinten im Motorraum rechts, Zweitbatterie und Trenn-Mosfet sollen links hin. Ich denke dass die zulässige Temperatur für den Trenn-Mosfet nicht überschritten wird, prüfe das aber bei der ersten Fahrt. Was sind denn die Auswirkungen von höherer Temperatur?


    Kabel zwischen den beiden Batterien ist ca. 1,5 m lang, soll 20mm² haben und verläuft hinter dem Motor entlang. Wäre dann evtl. eine Sicherung in dieser Leitung sinnvoll, und wenn ja in welcher Größe und wo genau verbaut?
    Als Massekabel für den Trenn-Mosfet wollte ich 6mm² verwenden. Oder muss hier der gleiche Querschnitt hin wie beim Plus-Kabel?


    Für die Absicherung der Batterie-Pluskabel (direkt an der Batterie) empfehlst du in einem anderen Foren-Beitrag ANL-Sicherungen mit entsprechendem Halter. Da alle Verbraucher der Zweitbatterie max. 45A ziehen können, habe ich hier eine 60A-Sicherung und für die Starterbatterie eine 80A-Sicherung ausgesucht. Allerdings sind die Sicherungen bzw. SIcherungshalter, die ich gefunden habe, sehr groß: 6cm Länge für die Sicherung und 20cm Länge für den Halter: http://www.conrad.de/ce/de/pro…alter-SH-200/?ref=detview Meinst du sowas, oder bin ich da im falschen Bereich gelandet? Kann mir kaum vorstellen wie ich das montieren soll...


    Wäre super wenn du mir kurz ein Feedback geben könntest, ob die Dimensionierung so passt oder ob ich irgendwo zu groß oder klein ausgelegt habe. Die einzelnen Verbraucher und deren Kabelquerschnitte/Einzelsicherungen habe ich ganz gut selbst hinbekommen :)


    Vielen Dank schon mal und Grüße
    Dominik

    Hallo,


    eine zu hohe Umgebungstemperatur schadet dem Trenn-MOSFET zunächst mal nicht. Allerdings entsteht bei höherer Last im Trenn-MOSFET Wärme, die über den Kühlkörper an die Umgebungsluft abgegeben wird. Je höher die Umgebungstemperatur ist, desto schlechter lässt sich die im Gerät entstehende Wärme abführen. Bis 60°C Umgebunstemperatur treten aber keine Schwierigkeiten auf, darüber darf die Belastbarkeit jedoch nicht mehr voll ausgenutzt werden.


    Kabelsicherung sind dafür da, Kabelbrände wegen eines eventuellen Kurzschlusses zu vermeiden. Weshalb diese Sicherungen auch immer direkt an den Batterie-Pluspolen montiert werden müssen! Es macht aber keinen Sinn, die Belastbarkeit der Sicherungen nur knapp oberhalb des maximal vorkommenden Stromverbrauchs zu diemensionieren, denn im Falle eines Kurzschlusses fließt ein vielfacher Strom, der auch zur Auslösung erheblich robusterer Sicherungen ausreicht. Im Bereich des Nennstroms einer (Schmelz-)Sicherung wird jedoch bereits eine Menge Wärme in der Sicherung frei, denn sie soll ja nur bei wenig mehr Strom bereits durchbrennen. Daher ist die Belastung der Sicherung durch diese Wärmeentstehung dann sehr hoch und sie wird erfahrungsgemäß auch nicht lange halten, sondern langsam verschmoren und dann irgendwann ausfallen. Zudem ist der Spannungsabfall an einer zu klein dimensionierten Sicherung erheblich höher als erwünscht (daher ja auch die an der Sicherung abfallende Leistung). Also wird man den Nennstrom der Sicherung so hoch wie möglich legen, um diese unerwünschten Nebenwirkungen so gering wie möglich zu halten. Wichtig ist natürlich, dass die Sicherung bei Kurzschluss trotzdem noch sicher auslöst. Bei zwei Bleiakkus mit je 70 bis 80Ah und einem kurzen 20mm²-Kabel fließen im Falle eines Kurzschlusses aber weit mehr als 1.000A, weshalb hier die dickste Sicherung gerade dick genug ist (ANL 200A). Damit ist man dann in jeder Beziehung auf der sicheren Seite: Geringster Innenwiderstand, damit fällt nur eine sehr geringe Spannung an der Sicherung ab und sie erhitzt sich unter Last auch fast gar nicht mehr. Der im Conrad-Shop verlinkte Sicherungshalter ist hier also prinzipiell schon richtig. Allerdings gibt es preiswertere Lieferanten als Conrad-Electronic... ;)


    Das Minuskabel des Trenn-MOSFETs muss nur einen ganz kleinen Strom durchleiten (0,2A) und die Minus-Schraubklemme ist mechanisch aus Platzgründen nicht sonderlich stabil, weshalb man das hier angeschlossene Kabel nicht dicker als nötig ausfallen lassen sollte. 0,5 bis 1,5mm² Leitungsquerschnitt reichen an dieser Stelle voll und ganz aus.


    Grüße, Tom

    Hallo Tom, ich schreibe in diesem Thread mal weiter, da oben schon grob mein Aufbau im Bus beschrieben ist.


    Ich habe nämlich ein Problem, nachdem ich den Trenn-Mosfet eingebaut und alles verkabelt habe. So lief es ab:
    - Trenn-Mosfet und Batterien eingebaut, aber nicht verbunden, da noch Kabel fehlten. Ca. 3 h mit dem Bus gefahren, Temperatur am Trenn-Mosfet (meine Bedenken, siehe oben) im guten Bereich
    - Wieder zurück: beide Batterien und Trenn-Mosfet miteinander verbunden und Verbraucher am Sicherungskasten der Zweitbatterie angeschlossen
    - Motor gestartet --> rote und grüne LED leuchten, Spannung Starterbatterie 12,2 V, Zweitbatterie 12,7 V (ist neu)
    - alle Verbraucher an der Zweitbatterie getestet, und danach wieder ausgeschaltet (Lichter, Kühltruhe, Wechselrichter)
    - Motor aus, rote LED leuchtet weiter (mind. 30 min, danach bin ich weggegangen)
    - nach 2 Wochen: beide LEDs aus, Spannung Starterbatterie 12,8 V, Zweitbatterie 0,1 V (alles nach wie vor so angeklemmt wie zu Beginn)
    - Zweitbatterie abgeklemmt, Spannung jetzt 1,2 V, steigt nach 5 h auf 2,2 V
    - erneutes Anklemmen, Spannung jetzt wieder bei 0,1 V
    - wieder abgeklemmt, Spannung jetzt 1,9 V, steigt aber langsam mit mV-Schritten


    Ich bin echt ratlos, was das sein könnte. Ist die Batterie defekt? Oder liegt es am Trenn-Mosfet? Ist es normal dass die rote LED wenn der Motor aus ist und die Spannung der Starter-Batterie niedriger ist als die der Zweitbatterie?


    Hoffe du hast eine Idee wo mein Fehler liegen könnte oder was ich noch prüfen kann. Bei der Verkabelung und Montage habe ich drauf geachtet sauber zu arbeiten.


    Ratlose Grüße


    Dominik

    Hallo,


    also wenn die Zweitbatterie mur noch 0,1V Klemmenspannung aufweist, dann ist sie wohl definitv hinüber. Extremst tiefentladen würde ich sagen... Fragt sich nur, warum das so ist.


    Du schreibst, die rote LED vom Trenn-MOSFET leuchtet allein. Das ist aber nicht normal und kann höchstens vorkommen, wenn am Ausgang des Trenn-MOSFETs 12V anliegen, am Eingang aber nichts. Dieser Betriebszustand kommt in der Praxis aber nicht vor. Oder? Liegt da eventuell eine Sicherung zwischen Starterbatterie-Pluspol und Trenn-MOSFET-Eingang, die durchgebrannt ist? Das würde zumindest das Leuchten der roten LED erklären, denn dann wäre der Trenn-MOSFET-Eingang ja stromlos, was dann wiederum den Zustand der Zweitbatterie erklären würde.


    Letztendlich gilt: Messen, messen, messen - nur so kann man den Fehler logisch eingrenzen.


    Zitat

    Motor gestartet --> rote und grüne LED leuchten, Spannung Starterbatterie 12,2 V, Zweitbatterie 12,7 V (ist neu)

    Auch das sollte Dir zu denken geben, denn das ergibt keinen Sinn! Wie kommt es, das bei laufendem Motor die Spannung der Starterbatterie nur 12,2V beträgt, obwohl die LEDs des Trenn-MOSFETs korrekt anzeigen? Das kann nicht sein und da ist doch irgend etwas faul!


    Entweder

    • lief der Motor nicht
    • oder die Lichtmaschine erzeugte keinen Strom
    • oder die Stromaufnahme aller Verbraucher zusammen war deutlich höher als der Strom, den die Lichtmaschine zum Zeitpunkt der Messung erzeugte
    • Oder etwas ist falsch verkabelt
    • oder die Gesetze der Physik gelten gerade nicht ;)
    • oder Du hast einfach falsch gemessen

    Grüße, Tom

    Hallo Tom, danke für die schnelle Antwort. Ich werde die Sachen morgen prüfen und gucken was da los ist.


    Am ehesten tippe ich darauf dass die Gesetze der Physik hier nicht gelten ;)


    Gruß Dominik

    So, heute habe ich das Ganze also nochmal probiert:


    - Batteriespannungen bei Motorstillstand wie bisher, Sicherung zwischen Starterbatterie-Plus und Trenn-Mosfet-Eingang ist i.O., auch bei allen anderen Verbindungen konnte ich kein Problem feststellen


    - Motor gestartet, Starterbatterie 14,0 V, Zweitbatterie 13,9 V --> Lima und Ladung i.O., beide LEDs am Trenn-Mosfet leuchten. Bei Drehzahlen unter Leerlaufdrehzahl flackert die rote LED. So soll es ja sein wenn die Ladung durch die Lima nicht ausreichend ist. Verbraucher der Zweitbatterie funktionieren


    - Motor aus, beide LEDs gehen gleichzeitig nach ca. 10 sec aus, Zweitbatteriespannung wieder 0,1 V, Starterbatterie 13,0 V, Verbraucher der Zweitbatterie funktionieren nicht mehr



    Unterschied zum ersten Versuch vor zwei Wochen: die rote LED leuchtet nicht mehr nach. Die Spannungen <13 V habe muss ich bei stehendem Motor gemacht haben, sonst hätte ich die rote Ladekontrollleuchte bemerkt. Die Verbraucher haben damals auch alle noch funktioniert nachdem der Motor aus war.



    Ich vermute momentan die Batterie als Ursache. Auch wenn sie neu war, aber das kann ja immer mal passieren. Wie geht denn so eine Batterie kaputt? Wenn ich versehentlich mal nen Kurzschluss erzeugt hätte, wären doch Funken geflogen und ich hätte es bemerkt... Stellt sich bei einem Defekt evtl. eine höhere Spannung ein, die dazu führt dass die rote LED leuchtet? Aber wohin hätte sie sich denn entladen sollen? Würde die Starterbatterie geladen, wenn sie weniger Spannung hätte?



    Auch wenn ich mir fast sicher bin, dass es nicht so ist: was wäre wenn ich die Kühltruhe vergessen habe auszuschalten... ;( aber würde so eine Gel-Batterie (Exide Gel ES900 80Ah) das nicht mal verkraften? Dann müsste ich die nächste längere Fahrt abwarten, ob sie sich wieder voll laden lässt.


    Oder können irgendwelche Kriechströme so hoch sein dass die Batterie davon leer geht? Außer der 100W-Kühltruhe hängen noch zwei 10W-Birnen, ein 300W-Wechselrichter (neu) und ein paar LED-Streifen mit zusammen ca. 10W dran...



    Immer noch ratlos, aber zuversichtlich das alles zu lösen...


    Dominik

    OK, damit kann ich etwas anfangen. Offensichtlich ist die Zweitbatterie tot, sprich, sie nimmt keinen Strom an und hält die Spannung nicht. Dies kann zwei Ursachen haben:

    • Zellenverbinder gebrochen.


      Sowas passiert eigentlich nur nach mechanischer Einwirkung (Sturz, Schlag) oder nach sehr langer Betriebszeit. Es kann natürlich auch mal ausnahmsweise ein Frühausfall durch einen Herstellungsfehler sein. Die Batterie wäre dann ein Garantiefall.


    • Batterie total sulfatiert.


      Das passiert, wenn ein Verbraucher die Batterie restlos leernuckelt und die so entladenen Batterie dann eine Weile so stehen bleibt. Sie nimmt nun keinerlei Ladung mehr an und verhält sich wie tot. Hier gibt es zwei Möglichkeiten. Man kann zunächst versuchen ein (geregeltes!) Ladegerät über mehrere Tage an die Batterie anzuschließen. Wenn die Sulfatierung noch nicht lange besteht (max. einige Tage), gibt es eine gewisse Chance, dass sie dann nach ein paar Tagen langsam wieder Ladung annimmt.


      Funktioniert dieses Verfahren nicht, hilft nur eine Lader/Pulser-Kombination, z.B. mein Power-Pulsar . Hier wird mit 56V-Spannungsimpulsen gearbeitet, mit denen versucht wird, die isolierende Bleisulfat-Schicht auf den Batterieplatten anzugreifen. Gelingt dies, sinkt die Impulsspannung durch den sinkendenn Innenwiderstand der Batterie ab und es bilden sich Stromimpulse bis zu 200A, die Bleisulfat wieder in aktives Blei und Bleidioxid umwandeln. Dieses Verfahren dauert länger, führt aber bei fast allen sulfatierten Batterien sicher zum Erfolg (soweit diese nicht schon vor der eigentlichen Sulfatierung anderweitig verschlissen oder defekt waren).


      Auf jeden Fall dauert die Desulfatierung einer bis zur völligen Taubheit sulfatierten Batterie seine Zeit. Schnell geht da gar nichts.

    Weshalb aber beim Trenn-MOSFET die rote LED allein geleuchtet hat, ist durch Deine obigen Ausführungen jedoch nicht erklärbar. Wie bereits erwähnt passiert das nur, wenn der Eingang spannungslos ist, am Ausgang aber 12V anliegen. Ein Fall, der im normalen betrieb nicht vorkommt.


    Grüße, Tom

    Es geht vorwärts... :)

    Zitat

    Letztendlich gilt: Messen, messen, messen - nur so kann man den Fehler logisch eingrenzen.

    Nachdem ich die Zweitbatterie heute für 5-6 h geladen habe, hat sie zumindest wieder 12 V gehabt und selbstständig gehalten. Ich dacht mir ich bau sie einfach nochmal ein und seh mal weiter. Da die Spannung direkt nach Einbau auf 11,8 und danach noch tiefer sank, war klar dass irgendwo Strom gezogen wird. Also alle Sicherungen raus und nacheinander wieder rein, dabei jedesmal den Strom, der von der Zweitbatterie zum Sicherungskasten weg geht, gemessen. Im Normalfall lag er bei 0,4 mA. Ist das ok, auch wenn alle Sicherungen draußen sind?


    Erst als ich die Kühltruhe (Dometic CombiCool RC1200 EGP) dazu geschaltet hab, stieg der Strom, obwohl sie aus war!! :!: Genaue Stromstärke unbekannt da mein Multimeter bei 100mA aufhört --> Grund für die leere Batterie ist also die Kühltruhe!!


    Hab die Kühltruhe dann via Wechselrichter mit 230 V betrieben, und damit gibt es erstaunlicherweise keine Probleme. Wenn die Kühltruhe am Steckverbinder ausgesteckt ist (rot-weißes Kabel auf dem Foto, dann ist alles i.O, d.h. das Problem liegt am Kabel vom Steckverbinder zur Kühltruhe oder an der Kühltruhe selbst.


    Kann ich mit den Crimpkontakten was derart falsch gemacht haben, dass das zu Problemen führt? Die Stecker hab ich ja im ganzen Bus verbaut.


    Oder liegt es an dem Kabel, das zur Kühlbox gehört, jedoch ursprünglich nen Stecker für den Zigarettenanzünder hatte? Das ist im Vergleich zu meiner 6mm² Leitung mit 1,5mm² um einiges kleiner. Oder hat einfach die Kühltruhe nen Schuss wenn sie mit 12 V arbeiten muss? Muss ich mich mal beim Vorbesitzer der Kühltruhe erkundigen, ob er das Problem kennt... Oder vielleicht weiß der Hersteller eine mögliche Ursache.


    Soweit erst mal vielen Dank für deine Hilfe Tom, wirklich sehr toll!! :thumbsup:
    Vielleicht fällt dir ja noch die ein oder andere Sache zu den obigen Fragen ein.


    Grüße, Dominik

    0,4mA sind kein Problem. Allerdings bringt es nichts, einen tauben Akku nach kurzem anladen gleich wieder einzubauen. Das macht einen nicht schlauer, weil man nie wissen kann, wie sich der Akku verhält. Er könnte z.B. gleich wieder die Hufe hochklappen, also einen sehr hohen Innenwiderstand aufweisen, was man aber an der Klemmenspannung selber nicht ohne weiteres feststellen kann. Gerade wenn sich noch weitere "Bugs" im System verbergen, sind elektische Rookies bei sowas natürlich schnell verwirrt und wissen am Ende gar nicht mehr was eigentlich los ist.


    An den Kabel wird's wohl nicht liegen, denn wenn die nicht gerade im Wasserbad verlegt wurden, fließt entweder nix oder es raucht. Dazwischen gibt es eigentlich keine Kabelfehler, von Wackelkontakten mal abgesehen (die dann ja auch wieder in "nix fließt" oder "es raucht" einzuordnen wären...). Also muss hier wohl ein Verbraucher der Störenfried sein, der unbotmäßig Strom aufnimmt. Passt ja auch in die Ursachen-Analyse weiter oben. Kühlbox klingt wahrscheinlich.


    Es gibt übrigens so niedliche DC-Stromzangen-Messgeräte, mit denen man Ströme messen kann, ohne dass man den Stromkreis auftrennen und das Messgerät dazwischen schalten müsste. Wer so ein Ding hat, ist fein raus, denn damit lässt sich recht mühelos der durch eine Leitung fließende Strom messen. Man misst damit wegen des Komfors viel öfter und rät dann weniger, was die Ursache verzwickt erscheinender Fehler viel schneller in den richtigen Blick rückt.


    Die preisgünstigsten liegen so um 50,- Euro und besitzen eine Auflösung von etwa 100mA, bei einem Messbereich von locker 50A. Es muss aber ausdrücklich eine für Gleichstrom (DC) geeignete Stromzange sein. Die Zangen für Wechselstrom (AC) sind zwar technisch einfacher und daher billiger, aber damit kann man in der KFZ-Elektrik leider herzlich wenig anfangen.


    Grüße, Tom

    Hallo Tom, Ursache gefunden! Der Drehregler der Kühlbox funktioniert nur bei 230V-Versorgung, bei 12V ist die Kühlbox immer an und er ist inaktiv! Hätte ich wohl mal in der Bedienungsanleitung lesen sollen...



    Nun noch zwei Sachen:


    - Ist ein Gel-Akku nicht dafür ausgelegt, zig-mal bis zum Ende entladen zu werden?? So habe ich einen Versorgungs-Akku bisher immer verstanden. Sonst müsste ich ja unterwegs immer nach der Spannung schauen und die Verbraucher ggfs. rechtzeitig abschalten. Das stelle ich mir arg unpraktikabel vor.


    - Die rote LED hat letzte Woche wieder mal geleuchtet, bei stehendem Motor. Spannung am Trenn-Mosfet-Eingang 12,8 V, am Ausgang 12,2 V. Echt komisch, auch weil ich das nur manchmal beobachte. Liegt es evtl. an meiner Kabelverlegung zum Eingang, das um den Trenn-Mosfet herum verläuft? (Bild vom Einbau kann ich morgen nachliefern). So lange alles funktioniert ist mir das natürlich nicht so wichtig, aber verstehen würd ichs schon gern ;)


    Grüße, Dominik

    Hallo,


    Bleiakkus sollten in keinem Falle tief entladen werden, da sie dabei immer Schaden nehmen. Es gibt leider keine mir bekannte Möglichkeit Bleiakkus so zu konstruieren, dass Ihnen Tiefentladungen nichts ausmachen.


    Es kann in sehr seltenen Fällen vorkommen, dass Trenn-MOSFETs wegen einer Bauteilestreuung im Moment des Abschaltens gerade noch den E/A-Komparator "umkippen" lassen und der dann bis zum nächsten Einschalten in dieser Stellung verbleibt (ja, auch Elektronik kann manchmal "klemmen"... ;) ). Praktisch ist das ohne Belang, nur das halt die rote LED in dieser Zeit - irreführend - leuchtet. Die Verbindung zwischen ein- und Ausgang ist in dieser Zeit trotzdem getrennt. Wie gesagt, dieser Fall ist sehr selten - aber zugegeben verwirrend.


    Grüße, Tom

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