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Tommy

Akku-Neuling

  • »Tommy« ist der Autor dieses Themas

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Registrierungsdatum: 23.02.2016

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1

23.02.2016, 17:40

T3 Zusammenfassung - 2 Batterien, Kabel, Sicherungen, ect.

Moin,

bisher war ich nur ein stiller Mitleser und muss sagen super Beratung hier. Ich restauriere gerade einen T3 und bin nun bei der Versorgungselektronik angekommen. Bald möglichst soll die Bestellung für das Trenn-MOSFET plus den Lader rausgehen, doch davor habe ich zu der Verkabelung, den Querschnitten und Sicherungen nun selbst ein paar Fragen. Mir ist klar, dass ein Kompressorkühlschrank ein energiemonster ist, aber eine Gasanlage kommt hier nicht in Frage. Für die Verbraucherbatterie habe ich mich wegen der Wärmeproblematik bei AGM Batterien für eine leider teurere 120AH Exide GEL Batterie entschieden.

So würde ich es in meinem T3 verlegen



1. Zunächst mal ist das so in Ordnung, oder habe ich hier schon grobe Fehler verbaut?
2. Die Trennung des Pluspols zu der Bordelektrik mit einem Batterietrennschalter ist aus zusätzlichen Sicherheitsgründen gegenüber Langfingern. Reicht hier eine Dimenionierung von bis zu 250A Dauerbelastung?
3. Sind die Sicherungen überdimensioniert?
4. Wird eine zusätzliche Sicherung zum Stromverteiler benötigt?
5. Welche Kabelquerschnitte sind bei den angegebenen Kabellängen von A - F sinnvoll?
6. Kann das Ladegerät ohne Klemmen fest an der Batterie verbaut verwenden?
7. Kann man bei Verbrauchern mit einem 12V DC Anschluss das Kabel kappen und diese ohne Bedenken (natürlich gesichert) direkt an die Batterie klemmen? Definiert sich dort die Größe der Sicherung nach der einfachen Formel
8. Müssen Kippschalter für einfache Verbraucher auch in beide Richtungen abgesichert werden?

Ich hoffe ich habe hier nichts übersehen und bedanke mich schonmal recht herzlich für Anregungen, Korrekturen und weitergegebenes Wissen. :)

Tom

Moderator

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2

23.02.2016, 18:23

Hallo,

zunächst mal eins zur Absicherung: Ein längeres Kabel, welches zur Verbindung zweier Batterie-Pluspole verwendet wird, muss an jedem Pluspol einzeln abgesichert werden. Der Grund wird klar, wenn man verstanden hat, was die Sicherungen eigentlich tun sollen: Sie sollen beide blitzartig durchbrennen, wenn ein Kurzschluss dadurch entsteht, dass das Kabel in Kontakt mit dem Metallchassis des Fahrzeug kommt, damit das Kabel nicht zu glühen und dessen Isolation nicht zu rauchen beginnt. Eine Sicherung allein kann das nicht leisten, wenn Stromquellen an beiden Enden des Kabels sitzen.

Diese Überlegung führt direkt zur Einsicht, dass man bei einem Kabel, an dem nur an einer Seite eine Stromquelle sitzt, auch nur eine Sicherung benötigt. :) Für Leitung "A" im Schaltplan trifft das z.B. zu. Hier sollte die Sicherung möglichst dicht am Batterie-Pluspol sitzen, während auf die zweite Sicherung hinter dem Schalter getrost verzichtet werden kann. Ich hoffe hiermit ist das Prinzip dicker Kabelsicherungen an Batterie-Pluspolen klar geworden. Man kann solche Sicherungen auch ganz weglassen, wenn man dafür sorgt, dass Kabelkurzschlüsse weitestgehend ausgeschlossen sind, z.B. durch spezielle Verlegung in Leerrohren über Wege, die Unfallgeschützt sind. So wird es meist bei Fahrzeugen gemacht, bei denen der Motor vorn und die Batterie serienmäßig hinten sitzt (bzw. umgekehrt). Bei nachträglich eingebauten Kabeln wird man aber immer den Weg von Kabelsicherungen wählenb. Die Kosten sind gering und die Sicherheit hoch.

Zu den Fragen im Einzelnen:

Zitat

1. Zunächst mal ist das so in Ordnung, oder habe ich hier schon grobe Fehler verbaut?
Anzahl und Lage der Sicherungen können noch optimiert werden. So kann z.B. auch das Kabel zur Verteilung hinter der Sicherung abgegriffen werden, statt direkt am Pluspol der Batterie. Man spart so eine Sicherung, bzw. erhöht die Sicherheit durch Absicherung auch dieser Leitung. Jedenfalls sofern die Verteilung nicht räumlich direkt neben der Batterie sitzt, denn dann könnte auf eine (Kabel-)Sicherung natürlich verzichtet werden.

Zitat

Sind die Sicherungen überdimensioniert?
Bei der Dimensionierung von Sicherungen muss man Kompromnisse eingehen. Einerseits sollen die Sicherungen im Fall von Kurzschlüssen sicher auslösen, andererseits dürfen sie nicht zu schwach ausgelegt werden, weil sie sich sonst im Normalbetrieb erhitzen oder ggf. sogar durchbrennen. Außerdem verursachen zu schwach ausgelegte Sicherungen unnötige Spannungsverluste unter der Last eines fließenden Stroms. Bei der Verlegung von Batterie-Plus-Kabeln im PKWs haben sich bei mir die bekannten ANL-Sicherungen mit 200A Belastbarkeit als optimal erwiesen, wenn die verlegten Kabel selbst nicht zu dünn sind. Meistens wird man 25 oder 35mm²-Leitungen als Batteriekabel verwenden und da passen die 200A-Sicherungen optimal. Wenn man ein 20m langes 6mm² absichern möchte, könnte aber im Fall eines Kurzschlusses der Spannungsverlust über das Kabel so hoch sein, dass eine 200A-Sicherung nicht mehr durchbrennen würde. Dann muss man natürlich deutlich schwächere Sicherungen verwenden, kann dann aber auch nur deutlich geringere Ströme durch das Kabel leiten.

Zitat

Wird eine zusätzliche Sicherung zum Stromverteiler benötigt?
Siehe vorher geschriebenes. Allerdings gilt es hier, ein besonderes Augenmerk auf die über dieses Kabel voraussichtlich fließenden Ströme zu richten. Es würde z.B. keinen Sinn ergeben, hier 35mm²-Leitungen zu verlegen, wenn sich danach nur eine Unterverteilung relativ leistungsschwacher Verbraucher anschließt. Abhängig von Leitungsquerschnitt und -Länge muss man dann auch entscheiden, was für eine Sicherung verwendet wird. Wird hier z.B. ein ca. 2m langes Kabel verwendet, wäre eine Sicherung erforderlich (Leitungslänge ist immer gefährlich!). Die Stärke von Kabel und Sicherung sollten dann an den Strombedarf der Verbraucher angepasst werden.

Zitat

5. Welche Kabelquerschnitte sind bei den angegebenen Kabellängen von A - F sinnvoll?
Die Kabellängen A bis F sind leider nirgendwo vermerkt. Ebenso fehlen Angaben über die zu erwartenden Ströme. Also bisher keine sinnvolle Antwort möglich.

Zitat

6. Kann das Ladegerät ohne Klemmen fest an der Batterie verbaut verwenden?
Ja, das Ladegerät sollte man nicht mit den Krokodilklemmen fest montieren. Die fallen nur von den Batteriepolen ab. Man verwendet statt dessen normale Ringkabelschuhe.

Zitat

7. Kann man bei Verbrauchern mit einem 12V DC Anschluss das Kabel kappen und diese ohne Bedenken (natürlich gesichert) direkt an die Batterie klemmen? Definiert sich dort die Größe der Sicherung nach der einfachen Formel
Hmm, diese Frage habe ich ehrlich gesagt nicht verstanden.

Zitat

8. Müssen Kippschalter für einfache Verbraucher auch in beide Richtungen abgesichert werden?
Siehe oben: Wenn nur an einer Seite eine Stromquelle sitzt, dann muss auch nur eine Seite abgesichert werden.

Grüße, Tom

Tommy

Akku-Neuling

  • »Tommy« ist der Autor dieses Themas

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23.02.2016, 19:49

Okay, danke für die ausführliche und schnelle Antwort.
1. Zunächst mal ist das so in Ordnung, oder habe ich hier schon grobe Fehler verbaut?
Anzahl und Lage der Sicherungen können noch optimiert werden. So kann z.B. auch das Kabel zur Verteilung hinter der Sicherung abgegriffen werden, statt direkt am Pluspol der Batterie. Man spart so eine Sicherung, bzw. erhöht die Sicherheit durch Absicherung auch dieser Leitung. Jedenfalls sofern die Verteilung nicht räumlich direkt neben der Batterie sitzt, denn dann könnte auf eine (Kabel-)Sicherung natürlich verzichtet werden.
Meinst du laut Plan hinter der Sicherung vom Trenn-MOSFET? Mit was für einem Bauteil realisiere ich das am besten?


5. Welche Kabelquerschnitte sind bei den angegebenen Kabellängen von A - F sinnvoll?
Die Kabellängen A bis F sind leider nirgendwo vermerkt. Ebenso fehlen Angaben über die zu erwartenden Ströme. Also bisher keine sinnvolle Antwort möglich.
Leider weiß ich nicht genau wie viel Ladestrom die Lichtmaschischine erzeugt, aber es sollten laut Typ zwischen 70 und 90 Ampere sein.
Die Verbraucher sind wie im Plan beschrieben ein einfaches Autoradio, simple LED Beleuchtung, eine kleine Camper Pumpe für die Spühle und ein kleiner Kompressor Kühlschrank.
Die Kabellängen stehen neben dem jeweiligem Kabelverlauf im Plan.



A: beschreibt die Länge zwischen der Versorgerbatterie und der Lima und weitere Elektronik im Motorraum. Da die Batterie auch genau dort Verbaut ist, wird die Länge des Kabels bei ca. 100cm liegen.
B: beschreibt die Länge zwischen Versorger- und Verbraucherbatterie (insgesamt zwischen 300cm und 400cm)
C: von der Verbraucher Batterie zum Stromverteiler (Verbraucher siehe unten)
E: da der Sicherungskasten neben dem Verteiler angebracht wird bleibt die Länge der Kabel zu den jeweiligen Verbrauchern. In meinem Fall Jeweils zwischen einem und drei Metern.
Fa: Masse direkt an die Karosserie ca. 20cm
Fb: Masse direkt an der Karosserie von Werk verbaut und somit egal?

Ja, das Ladegerät sollte man nicht mit den Krokodilklemmen fest montieren. Die fallen nur von den Batteriepolen ab. Man verwendet statt dessen normale Ringkabelschuhe.
Reicht hier der Kabelquerschnitt im Auslieferungszustand?


7. Kann man bei Verbrauchern mit einem 12V DC Anschluss das Kabel kappen und diese ohne Bedenken (natürlich gesichert) direkt an die Batterie klemmen? Definiert sich dort die Größe der Sicherung nach der einfachen Formel
Hmm, diese Frage habe ich ehrlich gesagt nicht verstanden.
Entschuldigung, die Frage vergaß ich zu Ende zu schreiben.

Ganz simpel ausgedrückt:
Kann man bei Verbrauchern mit einem Zigarettenanschlusskabel das Kabel einfach kappen, eine Sicherung zwischenschalten und diesen dann direkt an die Batterie klemmen?
In einem anderen Forum laß ich folgendes und würde diese einfache Rechnung auf die Wahl der Sicherungen zwischen den Verbrauchern und der Quelle anwenden.

Die Verbraucher haben eigentlich immer eine Watt-Angabe.
Das bezeichnet (im Normalfall) die maximale elektrische Leistung des Geräts.
Leistung: P [in Watt]
Spannung: U [in Volt]
Stromstärke: I [in Ampere]
Nach der Formel P = U x I setzt sich die Leistung aus der Sromstärke x der angelegten Spannung zusammen.
Beispiel: Verbraucher mit 240 Watt, 12V Bordnetz, gesucht ist Ampere:
P/U=I=240W/12V=20A
Ein Ing. meint das man den Wert dann noch mit 0,7 oder 0,8 multiplizieren kann, weil die errechnete Amperezahl die maximale sei die der Verbraucher ziehen kann.....(?)


Danke und Beste Grüße!

Tom

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24.02.2016, 06:48

Wenn man die Sicherung näher an die Verbraucherbatterie heranbringt und den Abzweig zur Verteilung mit am Sicherungshalter kontaktiert, benötigt man kein weiteres Bauteil hierzu.

Bei Strömen bis zu 100A und Kabellängen bis zu 4m empfehle ich 35mm²-Leitungen. In PKWs verwendet man zur Minus-Rückleitung normalerweise das Fahrzeugchassis. Wenn nicht besondere Faktoren dagegen sprechen würde sich das hier vermutlich auch empfehlen.

Die Ladekabel des Laders BC1210 haben einen Querschnitt von (ich glaube) 1,5mm². Das reicht normalerweise aus. Das Ladeverhalten würde sich aber speziell im Hochstrombereich verbessern, wenn man etwas stärkere Leitungen verwendet. Insbesondere bei Kabeln, die nicht nur ganz kurz sind.

Natürlich kann man 12V-Verbraucher auch direkt an der 12V-Batterie anschließen. Warum sollte man das nicht können?

Die korrekte Berechnung von Sicherungen ist komplizierter, als man es sich gemeinhin vorstellt. Das gilt besonders für Schmelzsicherungen. Der Grund ist, dass Schmelzsicherungen nicht bis zum Nennstrom problemlos funktionieren und bei Überschreitung des Nennwertes sofort durchbrennen. Da gibt es eine Vielzahl von Parametern, die es bei der Sicherungsauslegung zu berücksichtigen gilt wie Umgebungstempertur, Dauer und Größe des normalen Betriebsstroms, Dauer und Höhe des Stroms, der sicher zur Auslösung führen soll, Art der Sicherung, Haltbarkeit der Sicherung und sicher noch einige Faktoren mehr, die mir jetzt gerade nicht einfallen. Mal ganz abgesehen davon, dass ich weder Akademiker noch Ingenieur bin und auch weder Tabellenbücher noch Rechenschieber besitze, komme ich nicht auf die Idee, die Dimensionierung von Sicherungen berechnen zu wollen. Ich schaue eher darauf, wie hoch der normale Arbeitsstrom maximal werden kann, wie dick die verlegten Kabel sind und komme dann bei den üblicherweise verlegten 25 - 35mm²-Kabeln auf meine 200A-Lieblings-ANL-Sicherungen. Die haben sich in der harten Praxis des Alltags bisher ohne jede Einschränkung bewährt, weil dieser Wert meist deutlich über dem maximalen Lichtmaschinenstrom liegt und auch nicht so hoch ist, als dass er im Kurzschlussfall von den Batterien nicht aufgebracht werden könnte.

Grüße, Tom

Tommy

Akku-Neuling

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24.02.2016, 12:29

Zitat

Wenn man die Sicherung näher an die Verbraucherbatterie heranbringt und den Abzweig zur Verteilung mit am Sicherungshalter kontaktiert, benötigt man kein weiteres Bauteil hierzu.
Okay, ich wußte bis jetzt nicht dass man einfach mit einem zweiten Kabel direkt aus dem Sicherungshalter abzapfen darf, bzw dass ein zweites Kabel je nach Größe überhaupt mit in den Sicherungshalter passt.

Zitat

In PKWs verwendet man zur Minus-Rückleitung normalerweise das Fahrzeugchassis. Wenn nicht besondere Faktoren dagegen sprechen würde sich das hier vermutlich auch empfehlen.
Jup das war auch mein Plan.

Zitat

Die korrekte Berechnung von Sicherungen ist komplizierter, als man es sich gemeinhin vorstellt. Das gilt besonders für Schmelzsicherungen. Der Grund ist, dass Schmelzsicherungen nicht bis zum Nennstrom problemlos funktionieren und bei Überschreitung des Nennwertes sofort durchbrennen. Da gibt es eine Vielzahl von Parametern, die es bei der Sicherungsauslegung zu berücksichtigen gilt wie Umgebungstempertur, Dauer und Größe des normalen Betriebsstroms, Dauer und Höhe des Stroms, der sicher zur Auslösung führen soll, Art der Sicherung, Haltbarkeit der Sicherung und sicher noch einige Faktoren mehr, die mir jetzt gerade nicht einfallen. Mal ganz abgesehen davon, dass ich weder Akademiker noch Ingenieur bin und auch weder Tabellenbücher noch Rechenschieber besitze, komme ich nicht auf die Idee, die Dimensionierung von Sicherungen berechnen zu wollen. Ich schaue eher darauf, wie hoch der normale Arbeitsstrom maximal werden kann, wie dick die verlegten Kabel sind und komme dann bei den üblicherweise verlegten 25 - 35mm²-Kabeln auf meine 200A-Lieblings-ANL-Sicherungen. Die haben sich in der harten Praxis des Alltags bisher ohne jede Einschränkung bewährt, weil dieser Wert meist deutlich über dem maximalen Lichtmaschinenstrom liegt und auch nicht so hoch ist, als dass er im Kurzschlussfall von den Batterien nicht aufgebracht werden könnte.

Wieder dazu gelernt. Dankeschön! :) Empfiehlst du in diesem Fall noch (d)einen Laderegler?

Tom

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24.02.2016, 14:08

Nein. An einen Wechsel des Reglers würde ich erst denken, wenn es mit dem bisherigen Regler Schwierigkeiten gibt, also wenn die Regelspannung falsch ist oder größere Kabelverluste auftreten. Normalerweise kann man auch mit dem Serienregler glücklich werden.

Grüße, Tom

Tommy

Akku-Neuling

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25.02.2016, 22:42

Okay dann schaue ich mal ob das rund läuft ;)

Spricht die Wärmeentwicklung dagegen das Trenn-MOSFET direkt im Motorraum in der Nähe der Starterbatterie zu verbauen? Könnte man dann auch die Sicherung zwischen Trenn-MOSFET und Starterbatterie durch den sehr geringen Abstand zwischen den Polen weglassen?

Ebenso das Ladegerät. Im Motorraum neben der Starterbatterie ist es Feuchtigkeitsgeschützt und dort ist noch reichlich Platz vorhanden. Gibt es da Probleme mit dem Lader bei 60 C Grad plus?

Grüße

Tom

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25.02.2016, 23:03

60°C Umgebungstemperatur sind zu viel, das mindert die Wärmeabfuhr so stark, dass die Lebensdauer leidet. Bis 40°C wäre zulässig.

Grüße, Tom

Tommy

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25.02.2016, 23:43

Das gilt auch für das Trenn-MOSFET?

Tom

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26.02.2016, 07:34

Ja, das gilt auch für den Trenn-MOSFET mit seiner passiven Luftkühlung, wenngleich der Kühlungsbedarf natürlich immer belastungsabhängig ist. Im normalen Betrieb erwämen sich die Trenn-MOSFETs zwar nur kaum merklich, aber wenn man dauerhaft mit Maximalstrom (oder darüber, was auch nicht gerade unüblich ist...) lädt, wird er natürlich heiß und muss gekühlt werden. Die Trenn-MOSFETs sind bis maximal 50°C Umgebungstemperatur spezifiziert.

Grüße, Tom

Tommy

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26.02.2016, 16:24

60°C Umgebungstemperatur sind zu viel, das mindert die Wärmeabfuhr so stark, dass die Lebensdauer leidet. Bis 40°C wäre zulässig.
Ist es beim Ladegerät, auch wenn es fest mit der Starterbatterie verkabelt ist, nicht egal dass es im warmen motorraum verbaut ist? Es ist ja nur an 24V gestöpselt und in Benutzung wenn der Motor aus ist, also in der Garage oder auf Campingplätzen, ect... Oder wird es durch die feste Installation schon irgendwie während dem normalen Fahrbetrieb beansprucht?

Tom

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26.02.2016, 16:51

Wenn es keinen Ladestrom abgeben muss, dann darf die Umgebungstemperatur natürlich höher sein, weil es dann ja auch nicht gekühlt werden muss. Eine Kühlung wird nur ab etwa 60% Last erforderlich.

Allerdings widerstrebt es mir generell, 230V-Geräte mit offenen Lufteinlässen und unter dem Gehäuse nicht weiter gekapselter Elektronik in ein Biotop wie den "Motorraum" einzubauen, denn unter "Motorraum" verstehe ich einen Raum, der in gewisser Weise wenigstens wasserfest sein muss. Bei Regen kommt dort teilweise Gischt von der Straße hin, oder bei der Motorreinigung scharfe Strahl des Dampstrahlers. Es müsste sich also schon um einen wenigstens gut geschützten Bereich des Motorraums handeln und es muss sichergestellt werden, dass dort kein Wasser hinkommt.

Grüße, Tom

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