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Kundenanfrage

Akku-Gott

  • »Kundenanfrage« ist der Autor dieses Themas

Beiträge: 320

Registrierungsdatum: 15.04.2010

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1

22.06.2010, 10:28

Saftschubse klackert regelmäßig

Sehr geehrte Damen und Herren,



wir haben die Saftschubse mit einem Zweitakku in unseren Transporter installiert. Es ergab sich ein merkwürdiges Verhalten: Bei laufendem Motor schaltet die Saftschubse ca. alle 5 s kurz auf Stützen und sofort wieder auf Laden um. Das ist an den LEDs kaum wahrnehmbar, man hört aber das Relais. Wir verwenden als Zweitakku einen zyklenfesten 50 Ah Blei-Vlies-Akku.



Haben Sie eine Erklärung für das Verhalten? Hält das Relais die Belastung aus?

Tom

Moderator

Beiträge: 1 760

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2

22.06.2010, 10:32

Hallo,

dieses Verhalten tritt dann auf, wenn die Ladespannung der Lichtmaschine durch die hohe Ladelast des Stützakkus auf weniger als 13,1V einbricht. Dann beginnt in der Saftschubse eine Verzögerung von einigen Sekunden zu laufen, nach deren Ablauf die Saftschubse den Stützakku vom Ladestrom abtrennt und auf Stützbetrieb umschaltet. Dadurch wird das Bordnetz von der Last des Ladestroms sofort entlastet und die Spannung erhöht sich sofort wieder über die Umschaltspannung von etwa 13,6V, sodass das Gerät sogleich wieder zurückschaltet. Für eine kurze Zeit von wenigen Minuten kann dieses Verhalten bei stark entladenem Stützakku normal sein, es sollte aber nach Ansteigen des Ladezustand des Stützakkus aufhören.
Falls dieses Verhalten regelmäßig länger andauert, liegt es meist an zu hohen Spannungsabfällen unter Last zwischen Lichtmaschine und Saftschubse, selten auch mal an einer zu großen Stütztbatterie an einer zu kleinen Lichtmaschine. Da die Saftschubse (wie auch meine Trenn-MOSFETs) durch die Höhe der Eingangsspannung gesteuert werden, führt ein stark von den normalen Verhältnissen abweichendes Verhalten der Ladespannungen hier bisweilen zu solchen Fehlschaltungen. Dem integrierten Schaltrelais schadet dieses Verhalten nicht, solange es nicht die Regel ist. Sollte das Klackern dauerhaft zu hören sein, empfehle ich auf jeden Fall, die Installation auf übermäßige Spannungsabfälle (ausreichender Leitungsquerschnitt, verlustarme Sicherungen und Verteilungen) hin zu untersuchen, oder notfalls den Stützakku zu verkleinern.

Viele Grüße!

Thomas Rücker

motorang

Akku-Neuling

Beiträge: 12

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3

17.08.2010, 16:47

Hier auch ...

Hallo,
dasselbe Problem hatte ich im Urlaub auch, und habe dieselbe Antwort bekommen. Mangels Internetzugang habe ich mich für den Rest des Urlaubs mit dem Klackern (Trenn-Mosfet) abgefunden, was bei mindestens der halben Fahrzeit und im 2-Sekundentakt SEHR lästig war. Habe versucht der Sache auf den Grund zu gehen und fand folgende Ungereimtheiten:
System: Kleinbus mit 100 AH Nassbatterie (Starterbatterie), 72 Ah Banner Running Bull AGM Bordbatterie vor allem für den Kompressorkühlschrank, dazwischen Trenn-Mosfet (TM). Lichtmaschine 65 Ah, kaum sonstige Verbraucher (im Griechenlandurlaub ohne Licht unterwegs, Klima hat der Bus nicht, Radio aus, nur Lüfter an).
Der TM ist etwa 50 cm von der Starterbatterie eingebaut mit reichlich Kabelquerschnitt und gut belüftet, die Bordbatterie 2 m weiter hinten. Der TM bekommt also fast verlustfrei die Spannung der Starterbatterie ab.
Ich habe einerseits ein Analog-Voltmeter eingebaut das mir die Spannung der Starterbatterie anzeigt. Da sehe ich beispielsweise eine Spannungsabsenkung beim Vor/Nachglühen während Start/Kaltlauf des Dieselmotors.
Andererseits hatte ich ein Digitalmultimeter mit Zigarettenstecker mit, und kann vom Fahrersitz aus dieses wahlweise an Starterbatterie oder Bordbatterie anstecken.
Anfangs schien es tatsächlich so als wäre die Lichtmaschinenspannung zu gering, meist im Bereich um 13,1-13,3 Volt, was das ständige Schalten erklären würde. Dann kam ich drauf dass der Lüftermotor recht viel Strom zieht und bin von da an ohne Lüftung und mit offenem Fenster gefahren. Es klackerte weiter. Auch bei Spannungen gegen 13,8 Volt und ohne dass eine Spannungsschwankung um mehr als ein Zehntelvolt zu merken/messen gewesen wären. Die Nadel vom Analogvoltmeter zuckte nicht mal.
Also, woher kommt das klackern? Es trat relativ unabhängig von der Spannung im Bereich von 12,9 bis 13,8 Volt (an der Starterbatterie, also auf der Lichtmaschinenseite) auf ... dabei ist die rote LED immer an und die grüne geht nur kurz im Rhythmus des Klackerns an. Ein Schwanken der Spannung an der Bordbatterie ist dabei kaum merkbar.
Ich kanns mir logisch nicht erklären, hatte meistens eine nur wenig geladene Bordbatterie die ich immer wieder auf Campingplätzen nachladen musste.
Die Starterbatterie ist schon etwas älter aber funktioniert problemlos, in die AGM von Banner haben wir vor dem Urlaub erst investiert, die ist neu und wurde vor Abfahrt geladen.
Irgendeine Idee was da los sein könnte? Defekte Schaltung?
Liebe Grüße,
Andreas

Tom

Moderator

Beiträge: 1 760

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4

17.08.2010, 18:12

Hallo,

das Klackern ist ein typisches Zeichen für das bekannte Unterspannungsproblem, wenn Lichtmaschinenleistung und Kapazität des Zweitakkus in einem ungünstigen Verhältnis zueinander stehen.

Saftschubse und Trenn-MOSFET (12V) sind bzgl. der spannungsabhängigen Steuerung sehr ähnlich aufgebaut und zeigen dieses Phänomen daher auch auf die gleiche Weise. Die Ursache liegt regelmäßig in zu geringer Eingangsspannung unter Last. Wie bereits in den Anleitungen beschrieben, orientiert sich die automatische Steuerung der Geräte an der Höhe der Eingangsspannung, um sich zu ein- bzw. auszuschalten. Bei den 12V-Geräten muß zur Aktivierung die fest eingestellte Spannungsschwelle von 13,3V überschritten werden. Die Geräte gehen dann davon aus, dass der Motor gestartet wurde und die Lichtmaschine Strom erzeugt. Im aktivierten Zustand vergleichen die Geräte nun ständig Eingangs- und Ausgangsspannung und schalten, wenn die Eingangsspannung über der Ausgangsspannung liegt, die Last - also den Zweitakku - zu. Sinkt dann die Eingangsspannung(!) durch einen sehr hohen ins Sekundärsystem fließenden Strom unterhalb von 13,1V ab, deaktivieren sich die Geräte nach einer kurzen Wartezeit von einigen Sekunden wieder. Durch die Abschaltung der Last bricht der Ladestrom zum Zweitakku zusammen und die Eingangsspannung steigt sofort wieder auf mehr als 13,3V an, woraufhin sich die Geräte sofort wieder aktivieren - das Spiel beginnt von neuem.

Dieses Verhalten ist bei einer automatischen, spannungsabhängigen Steuerung unter ungünstigen Umständen leider unvermeidlich. Es kommt allerdings nur dann vor, wenn, wie erwähnt, die Lichtmaschine im Verhältnis zum Zweitakku eher schwach und der Zweitakku gerade besonders stark entladen ist, oder eine hohe externe Last am Sekundärnetz betrieben wird, die ihrerseits die Lichtmaschinenausgangsspannung in die Knie zwingt. Wenn diese Betriebsumstände unvermeidlich sind, wären Trenn-MOSFET und/oder Saftschubse für diesen Anwendungszweck in der Tat ungeeignet und man sollte eine Lichtmaschinen-'D+'- oder über Zündungsplus gesteuerte Relais-Lösung der Automatik vorziehen.

Sehr oft führen aber Spannungsverluste in Plus- oder Minusleitungen zwischen Starterbatterie/Generator und Trenn-MOSFET oder Saftschubse zu Erkennungsfehlern. So verursachen z.B. lange Leitungen mit zu geringem Querschnitt, Sicherungen mit zu hohen Verlusten und insbesondere auch Masserückleitungen über die Karosserie bisweilen erstaunlich hohe Spannungsabfälle, die dann die Automatik verwirren. Diese Probleme sind durch genaue Messung direkt an den Plus- und Minus-Anschlüssen von Trenn-MOSFET und Saftschube aber recht einfach zu erkennen und deren Ursache kann dann meist auch schnell gefunden werden. Wenn die Ladespannung ohnehin im besonders niedrigen Bereich unter 13,8V liegt, ist allerdings mit zusätzlichen Schwierigkeiten zu rechnen. Hier empfiehlt es sich die Ursache der zu geringen Ladespannung zu ermitteln und zu beseitigen. Die beantstandeten Schaltphänomene sind dann fast immer verschwunden.

Natürlich kann es auch an fehlerhaft justierten Geräten liegen, wenn z.B. die Schaltschwellen falsch eingestellt sind. Das ist aber extrem selten und stets haben sich zuvor unerkannte Spannungsabfälle (die sich wie gesagt auch durchaus in der Masserückleitung befinden können) als die eigentliche Ursache dieser Schaltphänomene erwiesen. Es geht hier wirklich um recht kleine Spannungsänderungen, die man auf analogen Spannungsmessern meist gar nicht erkennen kann, weil die Zeiger dazu viel zu grob gelagert sind. Auf Spannungsmessern, die "irgendwo" in den Kabelbaum eingefügt sind, lässt sich schon gar nichts sinnvolles mehr ablesen, dazu sind die Übergangswiderstände in Kabelbaum und Masseleitungen viel zu hoch. Also am besten im Betrieb mit genauen Digitalmessgeräten zwischen Batterie-Pkluspol und Eingangsklemme bzw. zwischen Batterie-Minuspol und Minusklemme des Trenn-MOSFETs messen, dann erkennt man auch die hier wirklich anliegenden Werte.

Sollten Sich Ihre Schwierigkeiten trotz allem nicht lösen lassen, bin ich selbstverständlich bereit, gelieferte Geräte gegen Erstattung des vollen Kaufpreises zurückzunehmen.

Viele Grüße!

Thomas Rücker

motorang

Akku-Neuling

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5

17.08.2010, 19:39

Hallo Tom,
danke für die rasche Antwort. Wie gesagt konnte ich keine Schwankungen feststellen, und die Steckdose an der gemessen wurde liegt sicher elektrisch gesehen etwas "weiter weg" als der Anschluss des TM, der direkt über reichlich dicke Kabel mit verlöteten Ringösen angeschlossen ist. Auch die Masseleitung zum TM ist nur 50 cm kurz und direkt von der Masseklemme der Starterbatterie aus angeschlossen. Ich schau mal ob ich eine direkte Masseleitung von der Lichtmaschine zum Starterakku legen kann, das könnte helfen wenn ich es richtig verstehe.
Aber warum klackert der TM, wenn ich an der Steckdose vom Starterakku (der ja den fürs Schalten relevanten Spannungspegel liefert) mindestens stabile 13,8 Volt liegen habe (und die Steckdose über dünne Kabelchen und das Zündschloss an der Starterbatterie hängt, also sollten an der Batterie sicher ein paar Zehntelvolt mehr anliegen)??
Kann ich die Schaltschwellen selbst messen, an einem regelbaren Labornetzteil? Wäre einfacher als das Teil hin- und herzuschicken ...
Und:
Ist eine 65 Ah Lichtmaschine mit dem Setup 100Ah Starterbatterie und 72 Ah Bordbatterie "überfordert"?
Ich hab auch noch eine baugleiche und frisch vom Lichtmaschinendienst überholte Lima liegen ... einbauen?
Ich will den TM sicher nicht schlechtreden, aber ich hätte halt gerne ein funktionierendes System ...
Ich nehme an die Schaltschwellen lassen sich nicht anpassen?

Liebe Grüße,
Andreas

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »motorang« (17.08.2010, 20:10)


Tom

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6

17.08.2010, 21:27

Hallo Andreas,

wenn der Trenn-MOSFET unter Last hin und herschaltet, dann schwankt die Eingangsspannung um die Schaltschwelle herum. Die Schaltschwelle kann man messen, wenn man über ein Labornetzteil langsam von 12,8V an hochregelt. Ab etwa 13,3V soll der Trenn-MOSFET einschalten. Als Hysterese sind genau 0,2V fest eingestellt, er schaltet also genau 0,2V unterhalb der Einschaltspannung wieder ab. Allerdings erst nach Ablauf einer kurzen Zeitverzögerung, weshalb diese Schwelle am geschlossenen gerät nicht ganz so leicht zu messen ist. Man muss dazu etwas Zeit mitbringen und die Netzteilspannung im Millivoltschritten reduzieren und zwischen zwei Schritten immer 20 Sekunden Pause verstreichen lassen. So kann man die Schaltschwellen genau ermitteln. Die Schwellen sind übrigens sehr stabil temperaturkompensiert, so dass sie sich im Bereich zwischen -10 und +70°C nur um wenige Millivolt verändern. Solltest Du bei einer Prüfung am Netzteil deutlich andere Werte messen, müsste das Gerät als dejustiert und damit als Reklamationsfall gelten. Die Schaltschwellen lassen sich natürlich anpassen, nur nicht im zusammengebauten Zustand. Da die Gehäuse aus Gründen der Dichtigkeit seit einiger Zeit kaltverschweißt werden, ist eine Reparatur nicht mehr zerstörungsfrei möglich. Das Gehäuse muß nach dem Öffnen in jedem Fall ausgetauscht werden.

Eine 65A-Lima kann man nicht generell als zu schwach für die Größe der Akkus ansehen. Wenn denn wirklich 65A herauskommen und zur Aufladung zur Verfügung stehen. Natürlich braucht der Wagen auch Strom zum und beim Fahren, sodass man ohne genaue Messung des fließenden und des zur Verfügung stehenden (Rest-)Ladestroms nur raten kann. Und schließlich hängt es natürlich auch davon ab, wie stark man die Zweitbatterie entlädt, wie stark die Starterbatterie entladen ist und wie lange man fährt. Es kann natürlich sein, dass Deine Lichtmaschine nicht die Nennleistung und/oder Nennspannung bringt. Dann wäre hier anzusetzen, um die Probleme in den Griff zu bringen. Ein versuchsweiser Austausch würde vielleicht weitere Informationen bringen. Eine einfache Messung von Spannung und Strom ist aber leichter. Ein Bosch-Dienst hat auf jeden Fall die nötigen Messgeräte, um solche Prüfungen schnell und unkompliziert ohne Ausbau der Lima durchführen zu können.

Was mich an Deiner Geschichte so wundert, ist, dass die Klapperei auch bei längeren Fahrten nicht aufhört. Das ist nämlich das überraschende. Irgendwann müsste die Zweitbatterie ja mal einen Ladezustand erreichen, der die Ladespannung nicht permanent unter 13,1V zwingt. Das scheint aber nicht der Fall zu sein. Deshalb hilft alles Diskutieren auch nicht weiter, sondern es muß gemessen werden:
  • Wie hoch ist die Eingangsspannung direkt am Trenn-MOSFET unter Ladelast wenn es klappert? Bitte direkt zwischen Eingangs- und Minusklemme messen. Dabei soll der Motor mit mindestens 1.500 U/min drehen, damit die Lichtmaschine auch nennenswert Strom erzeugt.
  • Wie hoch ist die Spannung zur selben Zeit an der Starterbatterie? Bitte mit möglichst demselben Messgerät direkt an den Batetrieklemmen messen. Von Fahrzeugeigenen Messgeräten ist aufgrund der hohen Toleranzen abzuraten.
  • Wie hoch ist der fließenden Ladestrom zum Zweitakku?
Das ist ja das Tolle an der Physik: Durch Messungen kann man jedes Problem analysieren. Die Quantenmechanik lassen wir jetzt mal außer Acht... ;)

Grüße, Tom

motorang

Akku-Neuling

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7

23.08.2010, 18:38

Gelöst?

Lieber Tom,
wer viel misst .... ich muss Abbitte leisten glaube ich ...
Hab gerade den Versuch gemacht, alles direkt am TM zu messen. Das altbekannte Klackern trat auf. Dann hab ich doch mal die Batterieklappe geöffnet und an den Kabeln/Anschlüssen gewackelt und das Klackern hörte auf. Es scheint eine halbdefekte fliegende Sicherung in der Zuleitung zum TM zu sein die den Ärger macht (kontakt/vibrationsbedingt). Die Messwerte haben sich dadurch NICHT geändert, aber das Klackern ist weg. Am TM lagen vorher genauso wie nachher etwa 13,6 Volt an. Schaltet das Gerät auch bei Stromschwankungen ab?
Sachen gibt`s ...
Ich werde das mal richten und dann über meine Erfahrungen be-richten.
Welche Ladeströme wären denn zu erwarten? Ich hab nur ein normales Multimeter (keine Gleichstromzange) und das kann nur 10 Ampere messen ... ein schlauer Mensch kann das sicher aus der Spannungsdifferenz zwischen Lichtmaschinenspannung und Bordbatteriespannung rausrechnen wieviel Strom da zu erwarten wäre ... oder?
Grüße!
Andreas

Tom

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8

23.08.2010, 22:06

Hallo Andreas,

wenn sich durch Wackeln am Kabel das Verhalten des Trenn-MOSFETs ändert (Trenn-MOSFET oder Saftschubse? Wenn Trenn-MOSFET, dann ist die Rubrik leider falsch. Ich lasse es trotzdem mal hier stehen, weil das Geschriebene für die Saftschubse gleichermaßen Gültigkeit hat), ändern sich zwingend auch die Spannungen direkt am Eingang des Trenn-MOSFETs. Der macht nämlich auch nichts anderes, als zu messen und schaltet dann davon abhängig ein aoder aus. Allerdings könnte der Trenn-MOSFET im Falle eines Defekts auch selbst einen Wackelkontakt aufweisen, dann würde Wackeln am Trenn-MOSFET den Fehler auslösen oder beseitigen. Solche Fehler sind aber zum Glück außerordentlich selten.

Spannungsänderungen allein ergeben keine Ab- oder Zuschaltungen, so lange die Eingangsspannung nicht (auch nicht kurzzeitig!) unter 13,1V fällt. Höchstens die Durchschaltung (rote LED) könnte sich bei Absinken der Eingangsspannung unter das Potential des Zweitakkus ändern. Aber das soll sie ja auch.

Der fließende Ladestrom hängt von so vielen Faktoren ab, dass er ohne genaue Kenntnis des Aufbaus, der verwendeten Komponenten sowie deren Zustands nicht sinnvoll vorherzusagen ist. Er kann im optimalen Fall bei idealen Komponenten und kurzer sowie starker Verdrahtung so hoch werden wie der maximale Lichtmaschinenstrom, aber natürlich nur dann, wenn der Zweitakku auch einen sehr großen "Stromappetit" hat. Sind Leitungen, Sicherungen, Verteiler o.ä. zwischengeschaltet, welche einen erhöhten Innenwiderstand aufweisen, wird unter den Bedingungen eines Laststroms sofort ein erhöhter Spannungsabfall auftreten, wenn der Akku Ladestrom aufnehmen möchte, was dann durch die verminderte Ladespannung direkt am Akku den Ladestrom entsprechend dem Ohmschen Gesetzt (I=U/R) vermindert (oder richtiger: gar nicht erst so hoch ansteigen lässt). Auch ein verschlissener oder beschädigter Akku kann dazu führen, dass trotz relativ tiefer Entladung nur ein geringer Ladestrom fließt. Daher geht man im Zweifelsfall so vor, dass man bei laufendem Motor zunächst die Spannung direkt an den Polklemmen der Starterbatterie misst und dann die Spannung an den Polklemmen des Zweitakkus. Treten hierbei unerklärlich hohe Abweichungen auf, misst man einmal die Spannung zwischen den Pluspolen der beiden Akkus und dann die Spannung zwischen den Minuspolen. Oft erweist sich dann, dass gar nicht die Plusleitung der Verursacher eines überhöhten Spannungsabfalls ist, sondern die minussseitige Rückleitung, die ihren Weg oft über die Fahrzeug-Karosserie nimmt. Die hat es nämlich, obwohl sie zunächst sehr stark und impedanzarm erscheint, oft in sich. Geht hier übermässig viel Spannung verloren, hilft ein extra verlegtes Minuskabel ausreichenden Querschnitts wieder zu vernünftigen Ladeströmen. 8o

Mit einem normalen Digital-Multimeter lässt sich der Ladestrom in solchen System übrigens nicht nur deshalb nicht korrekt messen, weil diese nur bis 10 oder 20A belastbar sind. Der Innenwiderstand des Messgerätes, insbesondere der seiner Messleitungen, verfälscht dagegen den fliessenden Strom ausserordentlich stark in Richtung geringer Ströme. Es wäre nicht überraschend, das ein Strom von 100A auf weniger als 10A zusammenbricht, nur weil man die Leitung auftrennt und ein Messgerät zwischenschaltet. Der Verlust von 0,1 bis 0,5V macht hier wirklich schon sehr viel aus. Daher empfiehlt es sich, bei der Messung von Akku-Ladeströnen in bestehenden Systemen, nur mit einem sogenannten Zangenamperemeter zu messen. Dieses kann fliessende Ströme anhand des um die Leitungen entstehenden Magnetfeldes messen, ohne dass man den Stromkreis auftrennen müsste. Es versteht sich, dass im Bereich von Akku-Installationen nur Gleichstrom-(DC-) Zangenamperemeter verwendet werden können. Sorry wenn ich das jetzt extra schreibe, aber da gibt es bisweilen einige Verwirrung.

Viele Grüße!

Thomas Rücker

motorang

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9

24.08.2010, 08:24

Hallo Tom
Es handelt sich um den Trenn-MOSFET. Ich habs nur deswegen hier drangehängt weil das Verhalten identisch war mit dem hier eingangs beschriebenen Saftschubse-Problem.
Ich kann Dir nur berichten dass das Klackern nach Entnahme und wieder einstecken der Sicherung weg war und danach nur wieder aufgetreten ist wenn die Eingangsspannung tatsächlich sehr niedrig war, wobei es zuvor eben auch bei hoher gemessener Eingangsspannung auftrat und nicht aufhörte.
Ich werde das ganze nochmal hinsichtlich Kontakten und Vibration überprüfen. Gleichstromzange hab ich leider keine, da bislang für die seltene Anwendung (Ladestrom/Vorglühstrom) die Anschaffung von knapp hundert Euro nicht dafürstand.
Liebe Grüße,
Andreas

motorang

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10

11.09.2011, 11:27

Hallo,
ich wollte ja berichten ...
und ich tue das hier, im passenden Forum:
Erfahrungen mit dem Trenn-MOSFET

Liebe Grüße,
Andreas