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W50_LA_BTP

Akku-Neuling

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29.10.2013, 17:50

Mit dem Oldtimer unterwegs 24V Bordspannung und 12V Versorgungsspannung

Vor einigen Jahren habe ich bei Tom´s E-Schmiede um eine Beratung gebeten.
Ausgangslage:
Betagter IFA W50 LKW mit 24V Bordnetz und einer 30A LiMa

Was sollte realisiert werden?
Versorgungsbatterie 12V 80AH die während der Fahrt geladen werden sollte und während der Stehzeit für Licht,Trinkwasserpumpe, Chemietoilette genutzt werden sollte. Die Beleuchtung wurde mit LED geplant.
Während der Fahrt sollte zusätzlich ein Absorberkühlschrank an 12V betrieben werden sowie die üblichen Verdächtigen: Handy, Navi... etc.
Sobald 230V anliegen sollen die Starterbatterien und die Versorgungsbatterie geladen werde.

Der Schaltungsentwurf kam aus der

Die Sache wurde mit einem Schaltungsentwurf und die einbaufertigen Geräte nebst Verkabelung kamen aus der E-Schmiede...
Inzwischen haben wir gut 2 1/2 Jahre Betrieb hinter uns... und ich habe im laufe der Zeit die Schaltung weiter verfeinert. Auch weil sich im laufe des Probebetriebs noch einige Schwachstellen zeigten.
So zeigte sich , dass der DC/DC Wandler 24V/12V doch etwas knapp kalkuliert war und den hohen Einschaltstrom nicht recht vertrug. Dazu habe ich dann ein Einschaltstrombegrenzer, den ich sonst aus dem Modellbahnbereich her kannte, angepasst (Bild, aber mit 10A NTC). Auf lange Zeit erwies sich aber nicht nur der Einschaltstrom als zu hoch, leerer Akku und eingeschalteter Kühlschrank zogen dann doch schon mal mehr als 20A.
Der DC/DC Wandler wurde durch einen leistungsstärkeren ersetzt.
Um sowohl 24V und 12V Stromkreis optimal zu überwachen sind je ein V-Meter und A-Meter eingebaut worden. Gerade bei dem alten Fahrzeug mit seiner begrenzten LiMa Leistung von 30A, erwies sich diese Überwachungsmöglichkeit, kombiniert mit der Möglichkeit den Kühlschrank separat abzuschalten bzw. auch den DC/DC Wandler abzuschalten als sehr effektiv. Besonders wenn man z.B. in Skandinavien den ganzen Tag beleuchtet wie ein Weihnachtsbaum fahren muss -was zu deutlichen Einbußen führt -will man dazu noch mit 30ALima 140AH Starterbatterien laden, 80Ah Versorgungsbatterie, einen Kühlschrank mit knapp 12A und vielleicht noch Navi, Handy oder DigiCam am Start sind...

Im Ergebnis ist das Fahrzeug voll fernreisetauglich. Den Versorgungsakku haben wir noch nicht leer bekommen. Auch die Trennung von Start- und Versorgungsbatterie war stets gewährleistet -also keine Probleme mit leeren Starterakus. Standzeiten von über einer Woche kein Problem. Allerdings verbraucht man im Sommer mit LED-Licht und einer kleinen Pumpe fürs Waschbecken oder einem Handylader auch nicht wirklich viel Strom. Luxus wie TV, PC nehmen wir nicht mit Der Kühlschrank funktioniert im Stand mit Gas -weil ich die Sache mit dem Gas als Energieträger für diesen Anwendungsfall für effektiver halte.

Für Interessierte habe ich mal versucht das schematisch darzustellen und zu erläutern. Auch den Einschaltstrombegrenzer habe ich mit aufgezeichnet...
Das NTC ist aktuell aber ein 10A, dass 22,5 A hat einfach noch einen zu großen Einschaltstrom durchgelassen (beim 200W Wandler), am besten ist es wohl, das NTC hat einen Bealstungswert der in etwa der Belastbarkeit des Wandlers entspricht bei 200W wären das so um 15A bei dem 330W um 25A (da passen die 22,5A wieder) aber wie gesagt aktuell funktioniert es mit einem 10A... Wichtig an dieser Schaltung ist die Diode, die muss wirklich mindestens 30A vertragen und ohne funktioniert der Begrenzer gleich gar nicht... Anstelle des NTC könnte man auch eine Glühlampe verwenden.
Wie gesagt die Sache funktioniert. Das 230V Relais (R1)ist für die Hutschiene geeignet. Ich habe daher die 230V über einen CEE Stecker und 1,5mm² Gummileitung ins Fzg. Innere gelegt. Einen Schaltkasten für den Außenbereich mit einer 230V 10A Sicherung und einem FI-Schalter versehen. So das der gesamte 230V Kasten VDE gerecht sicher geklemmt ist. Der Schutzleiter ist ordnungsgemäß an der Karosse und diese ist mittels Erdspieß auch zu erden! Also keine fliegenden Kabel. Die Niedrigspannungskabel mit ordentlichen Querschnitten und Kabelschutzschlauch zu Kabelbäumen gefasst und sicher im Fahrzeug verlegt. Für das das Amperemeter der Starterbatterien wurde 25mm² Kabel genutzt!! Wer sich nicht sicher ist wie viel mm² benötigt wird sollte das hier nutzen:Querschnitte sind unbedingt richtig d.h. vor allem nicht zu klein, zu dimensionieren.
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05.08.2017, 19:50

Langzeittest nicht bestanden

Hi,
leider muss ich berichten, dass sich die Sache auf Dauer als Fehlkonstruktion entpuppte. Die Ansteuerung mit den Relais funktioniert. Allerdings sind die von Tom´s geplanten und gelieferten Geräte nicht zum aufladen des richtig leeren Akkus geeignet.
So habe ich neulich zum ersten mal seit Jahren die Versorgungsbatterie richtig unten gehabt.. d.h. 11,5V. Beim Nachladeversuch mittels Lichtmaschine stieg dann der DC/DC Wandler aus (Überlastschutz), obwohl ich diesen inzwischen mit einer 350 Watt Version ersetzt und mit einem "Einschaltstrombegrenzer" versehen hatte. Es zeigte sich, das die Geräte allenfalls zur Ladungserhaltung der vollen Batterie bei "Landstromanschluss" oder einer nur zum kleinen Teil geleerten Batterie geeignet sind.

Ich habe nun diese Relaiskaskade und das Meanwell DC/DC Gerät ausgebaut und mir das Fraron B2B40M12V mit dem zugehörigen Monitor gekauft. Das ist preislich um 230,-€ Es hat einen +D Steuereingang so das die beiden Gleichstromrelais entfallen können.
Mit laufender LIMA lädt das ganze nun.... der von TOM´s gelieferte 28V AC/DC Ladebooster ist nun ebenfalls zu klein. Er schafft es nicht allein den neuen Booster zu versorgen um die leere Batterie zu laden.
Folglich ist das aufladen der richtig leeren Versorgungsbatterie mit "Landanschluss" nicht möglich. Es funktioniert die Erhaltungsladung der Starterbatterie... Ob das Gerät genug Strom liefert um den neuen DC/DC Booster die nach der Fahrt volle Versorgungsbatterie wenigsten mit der Erhaltungsladung zu versorgen weiß ich noch nicht, muss ich noch ausprobieren...
Letztlich habe ich ja nicht so oft eine völlig leere Batterie, so das es mir reicht, wenn über den Landanschluss die Erhaltungsladung möglich ist... Zusätzlich muss ich aufpassen, dass bei leerer Versorgungsbatterie und anliegendem Landstrom der Hauptschalter der Starterakkus aus ist, denn mit Unterstützung der Starterakkus und dem 28V AC/DC Wandler arbeitet der neue 24V/12V DC/DC Ladebooster und nagt an den Starterbatterien.... nur der AC/DC Booster und der DC/DC Booster zusammen gehen in den Störungsmodus... Leistung des AC/DC Gerätes zu gering..
Na hier jedenfalls zur Info, damit es nicht noch jemand so probiert... Auf lange Sicht hat TOM`s Lösung nicht funktioniert.

Tom

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05.08.2017, 20:23

Tut mir leid wenn es nicht wie gewünscht geklappt hat. Allerdings habe ich im Moment auch keine Ahnung, was genau Du da wie zusammengebaut hast. 24V-DC/DC-Wandler, 28V-AC/DC-Wandler, Ladebooster, mehrere Wandler in Serie - ein wirkliches Bild erschließt sich mir leider nicht.

Zudem sind die Dateien leider nicht korrekt ladbar.

Jedoch glaube ich im Schaltbild eine durch Relais überbrückbare Widerstands-Einschaltstrombegrenzung zu erkennen. Das ist bei einem nachgeschalteten Ladebooster bzw. Gleichspannungswandler natürlich nutzlos bis kontraproduktiv, denn je geringer die Eingangsspannung ist, um so höher wird der vom Wandler geforderte Eingangsstrom (an P = U x I geht nun mal kein Weg vorbei). Es besteht hierbei auch die Gefahr, den Wandler in unzulässigen Eingangsspannungsbereichen zu fahren, was dessen Beschädigung zur Folge haben kann. Hier müsste man statt dessen an der Wandlersteuerung selbst ansetzen, wenn man die Stromaufnahme, warum auch immer, regulieren oder begrenzen will.

Grüße, Tom

W50_LA_BTP

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06.08.2017, 11:48

Ja, die Dateien sind nicht mehr korrekt zu laden.liegen ja schon eine Weile hier.
ausgedacht, geliefert und zusammengebaut haben Sie das ganze ja vor einigen Jahren. Mit dem ursprünglich gelieferten 200W Meanwell DC/DC Wandler hatte ich schon früher Probleme, habe deshalb schon zeitnah auf ein 350W Gerät umgestellt. Da bei relativ leerer Batterie auch da ab und an die Überlastsicherung kam, habe ich den Einschaltstrombegrenzer dazu gebaut. Dieser hatte nur die Aufgabe den im Moment des Einschaltens meist etwas höheren Strom vom Wandler zum Akku etwas langsamer ansteigen zu lassen, nach kurzer Zeit überbrückt dann das Relais den Heißleiter und der max. Ladestrom des Wandlers kann dann fließen. Dieses "Konstrukt" war also am Ausgang des DC/DC Wandlers angebracht. Bisher hat das auch gut funktioniert... Der zu ladende Akku war eben bisher nie komplett runter. Bei völlig leerem Akku ging der Wandler aber mit und ohne diese Konstruktion in Überlast...das Ding flog nun gleich mit raus... da die Sache weder mit noch ohne am Ende funktionierte erübrigt sich auch eine Diskussion über die Sinnhaftigkeit -denn es war offenbar Unsinn....
Die Idee mit den über +D gesteuerten 12V Relais bzw. über ein 230V gesteuertes Relais den +D bei Landanschluss zu simulieren war ja gut, weil sich so auch Wandler ohne eigenen +D Steuereingang nutzen lassen. Es funktionierte ja auch eine ganze Zeit... Doch die ganze Konstruktion war eben auch auf recht enge Parameter ausgelegt. Am Ende wurde die Lichtmaschine durch eine beinahe 50% stärkere ersetzt und der Akku war um 20AH größer als geplant....
Jetzt ist ein +D gesteuerter Ladebooster eingebaut, der zur LiMa-Leistung passt und während der Fahrt zuverlässig lädt. Wenn Landstrom anliegt, sollte wahlweise Erhaltungsladung für Starter- oder Versorgungsakku möglich sein... was auch in Ordnung ist.
Ich möchte auch nicht an Ihrer Konstruktion herummäkeln, die im Prinzip funktioniert sondern hier nur mal den Nutzern zeigen das diese Variante nur in engen Grenzen funktioniert und man besser gleich auf einen +D gesteuerten Ladebooster wie z.B. den B2B40M12V von Fraron oder anderen zurückgreift, man spart am Ende nichts -im Gegenteil den vom mir erwähnten Wandler gibt es (heute) ab 199,-€ und für 30,-€ noch einen Anzeige- und Steuermonitor dazu. Aber auch das kann man nicht vergleichen, da vor mehr als 6 Jahren sicher noch ganz andere Preise dafür aufgerufen wurden, nur aus heutiger Sicht ist es eben so.
Insbesondere weil im Laufe der Zeit immer mal Änderungen auftreten, andere LiMa, andere Verbraucher, anderer (größerer) Akku... ist es besser einiges an Reserven einzuplanen und nicht zu knapp zu kalkulieren.
Und es ist richtig das man an der Wandlersteuerung ansetzen müsste. Diese ist jedoch im Wandler eingebaut und der geht nun mal in den Überlastmodus, wenn ein zu leerer Akku dran ist. Man könnte da bestimmt noch eine Schaltung dran bauen... doch werden das dann immer mehr Einzelteile und am Ende Fehlerquellen. Jetzt ist das ganze um einiges "schlanker" da der Wandler einen +D Steuereingang hat und auf die Akkuladung nach verschiedenen wählbaren speziellen Kennlinien möglich ist. Was ja der alte DC-Wandler auch nicht konnte.
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Tom

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06.08.2017, 12:05

Soweit ich das jetzt erinnere, handelte es sich bei dem Mean-Well-Wandler um eine versuchsweise "Sonderkonstruktion", die so auch nie direkt von mir angeboten wurde. Mich würde mal interessieren, welcher Wandler das eigentlich war. Die genaue Typbezeichnung liegt mir nämlich nicht mehr vor. Falls es sich bei dem Wandler um einen mit "Hickup-Mode"-Strombegrenzung gehandelt hat, wäre der Fall klar: Wenn die Last am Ausgang zu groß ist, kommen immer nur kurze Stromimpulse ("Hickup-Mode"), aber es wird keine wirkliche Leistung übertragen und der leere Akku kommt hinten nicht mehr hoch. Das dürfte aber meiner Erinnerung nach bei dem von mir ausgesuchten Wandler eben gerade nicht der Fall gewesen sein. Falls doch, wäre es in der Tat mein Fehler gewesen.

Grüße, Tom

W50_LA_BTP

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06.08.2017, 13:31

Ja genau... und der Versuch hatte auch einige Zeit gut überstanden. Ursprünglich war der MeanWell SD-200B-12 vorgesehen und eingebaut, der erwies sich aber schnell als zu klein. Da ich anstatt der geplanten 80Ah Batterie ein 100AH Batterie verwenden musste... habe ich dieses Teil durch das Meanwell SD-350B-12 ersetzt, weil ich das für den Grund hielt. Das funktionierte auch. Insbesondere beim zuschalten des Kühlschrankes ging das Gerät aber auch in den Überlastmodus. Die Geräte blieben solange im Überlastmodus bis man die Eingangsspannung abschaltet, durch abschalten erfolgt also das zurücksetzen des Überlastmodus. Die grüne LED blieb dann aus, ob eine rote kam weiß ich gar nicht mehr. So steht es auch in den Datenblättern. Pick-up-Mode, d.h. selbstständiges wieder einschalten war nicht.
Da ich ein A-Meter installiert hatte, sah ich das beim Einschalten der Zeiger sofort stark ausschlug. Dann habe ich ich mich an diese "Begrenzerschaltung" erinnert, bei einem Ringkerntrafo den ich für die Modellbahn brauchte, hat es mir beim einschalten immer die Gerätesicherung weggehauen mit diesem "Konstrukt" ging das weg. Mit dieser Schaltung sah man den Zeiger des A-Meters nun langsam ansteigen und beim zuschalten des Relais gab es nur noch einen kleinen "Zuck" und das Gerät ging nicht in den Fehlermodus.
Das funktionierte, da wir nicht länger als 2 Tage ausschließlich den Versorgungsakku nutzten fiel also zunächst nichts auf. Bisher sind wir entweder spätestens nach 2 Tagen wieder gefahren oder hatten Landstrom, daher reichten die Geräte bisher aus... In diesem Jahr standen wir nun 14-Tage autark und der Versorgungsakku war ziemlich runter (jedoch nicht tiefentladen), da ging dann bei der Abfahrt nichts mehr mit nachladen...
Die Wandler scheinen mir ohne separate Begrenzung des Akkuladestromes grundsätzlich nicht geeignet zu sein einen AGM Akku zu laden, wenn er leer ist.

Tom

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06.08.2017, 18:53

In meinen Ladeboostern verwende ich die SD50-Wandler, die laufen da problemlos. Überlastschutz-Probleme treten damit nie nicht auf, obwohl Mean-Well schreibt, dass die Überlastsicherung nach dem "Schluckauf-Modus" arbeitet. Jedenfalls sind mir noch nie Überlkastprobleme bekannt geworden. Die SD200 und 350er-Versionen haben diesen im Grunde zur Akkuladung nicht so sehr geeigneten Hickup-Mode nicht, was ich seinerzeit als Vorteil ansah. Aber wenn die sich bei Überlast gleich ganz abschalten, dann ist das natürlich zur Akkuladung gleich mal völlig unbrauchbar. :pinch:

Der RSD-300 wäre hier sicher optimal gewesen, denn der begrenzt einfach den Ausgangsstrom auf das zulässige Maximum, was zufällig die ideale Ladeart für Bleiakkus ist (IU-Kennlinie). :) Mit einem Preis von etwas über 100,- Euro mit Sicherheit eine gute Wahl. Aber Du hast ja auch eine Lösung für das Problem gefunden, die gut funktioniert.

Grüße, Tom

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06.08.2017, 20:27

Ja mag sein, das es der RSD-300 getan hätte. Aber ehrlich gesagt hatte ich keine Lust noch was zu testen.... Ich habe nun schon zwei Meanwell Wandler hier liegen - die ich nicht wirklich brauche.. da wollte ich nun auf Nummer sicher gehen. Und hier dem Nachahmer mitteilen worauf er achten muss..