Ladebooster oder Trennrelais zum Laden der Zweitbatterie?
Zum Laden der Zweitbatterie im Wohnmobil gibt es zwei Optionen: die Verwendung eines Trennrelais oder der Einbau eines Ladeboosters (auch Battery-to-Batterie-Lader oder B2B-Lader genannt). Es hängt stark vom Nutzungsprofil ab, welche der beiden Optionen für den jeweiligen Anwender besser geeignet ist. Kurz und knapp: das Trennrelais ist günstiger, der Ladebooster leistet mehr. Ob Du die zusätzliche Leistung des Ladeboosters benötigst kannst Du im Abschnitt XXX herausfinden. Empfehlungen zu konkreten Produkten findest Du hier.
Elektrotechnische Grundlagen
Um die Ladung eines Bleiakkus (LiFePo4-Akkus bleiben hier erst einmal außen vor- diese benötigen eine aufwendigere Lade-Infrastruktur), egal ob AGM, Gel- oder Nassbatterie, zu verstehen, sind einige Grundlagen sehr hilfreich.
- Die Spannung (Bezeichnung: U / Einheit: Volt (kurz: V))
Die Nennspannung der Zweitbatterien im KFZ-Bereich ist 12 Volt. Die tatsächliche Spannung ändert sich, je nachdem, wie voll die Batterie geladen ist und wie neuwertig die Batterie ist. So ist die Spannung einer voll geladenen, neuwertigen Batterie ca. 12,8 V (der genaue Wert ist vom jeweiligen Modell abhängig). Bei 12,0V ist eine Autobatterie „normal entladen“, was einem Ladezustand von ca. 20% entspricht. Tiefer sollte eine Batterie keinesfalls entladen werden, da andernfalls nachhaltige Schäden drohen! - Der Strom (Bezeichnung: I / Einheit: Ampere (kurz: A))
Der Strom (in unserem Fall: Ladestrom) ergibt sich aus der Differenz zwischen Ladespannung und Eigenspannung der Batterie. Wie wir oben gesehen haben ist die Eigenspannung der Batterie abhängig vom Ladezustand. Das bedeutet: der Ladestrom ist bei einer zu 50% geladenen Batterie höher als bei derselben Batterie, wenn sie bereits zu 90% geladen ist. Was wir hier auch erkennen: je geringer die Ladespannung ist, desto geringer ist auch die Differenz zur Eigenspannung der Batterie und damit der Ladestrom! Bei geringerem Ladestrom dauert die Ladung der Batterie länger- auf kürzeren Fahrten wird die Batterie so ggf. nicht vollständig geladen.
Was bedeutet das für Dich?
- Wir möchten Spannungsverluste zwischen Lichtmaschine (=Generator) und der Zweitbatterie vermeiden. Dafür müssen wir die Kabel so kurz wie möglich halten und auf einen ausreichenden Kabelquerschnitt (bzw. ausreichenden Durchmesser der Kabel) achten.
- Da die Zweitbatterie i.d.R. im Wohnraum und damit wesentlich weiter als die Starterbatterie von der Lichtmaschine entfernt verbaut ist, müssen dort auch längere Kabel verbaut werden. Außerdem ist die Kapazität der Verbraucherbatterie auch oft höher als die der Starterbatterie. Somit bestimmen drei Faktoren die benötigte Zeit, um die Zweitbatterie vollständig zu laden:
- Ladezustand : dieser ist oft wesentlich geringer ist als bei der Starterbatterie- wir verbrauchen ja teilweise Tagelang Energie, ohne die Batterie zu laden)
- Kapazität der Zweitbatterie: da wir i.d.R. eine ausreichende Kapazität für einige Tage autarkes Campen haben wollen, ist diese meist deutlich höher als bei Starterbatterien
- Ladestrom: der Ladestrom ist, wie beschrieben, eine Funktion der Spannungsdifferenz von Batterie und Ladespannung.
- Rechenbeispiel: Du hast eine 180 AH Verbraucherbatterie. Nach zwei Tagen Freistehen ist der Ladezustand auf 50% abgesunken, d.h. Du hast 90AH verbraucht. Mittels Trennrelais erreichst Du (vereinfacht konstant angenommen) einen Ladestrom von 10A. Du müsstest also ganze 9 Stunden fahren, um die Batterie wieder vollständig zu laden.
- Wenn der berechnete Ladestrom für Deinen geplanten Bedarf nicht ausreicht (hier kannst Du lesen, wann das voraussichtlich passieren wird) solltest Du erwägen, einen Ladebooster einzubauen.
Das Trennrelais – Funktion und Eignung
Ein Trennrelais sorgt dafür, dass die Zweitbatterie bei laufendem Motor parallel zur Starterbatterie geschaltet wird. Die Ladespannung der Lichtmaschine liegt dann an beiden Batterien an- theoretisch. Denn wie oben beschrieben ist dieLadespannung, welche an der Zweitbatterie tatsächlich anliegt, abhängig von der Länge und dem Querschnitt der verwendeten Kabel. Wir nutzen also die Technologie, welche bereits serienmäßig für die Starterbatterie verwendet wird.
Warum reicht das möglicherweise nicht?
Die Ladespannung bei Verwendung eines Trennrelais wird durch die Ladespannung an der Lichtmaschine (LiMa) abzüglich der Verluste im Kabel bestimmt. Da die LiMa-Spannung 13,8-14,4 Volt beträgt ist hier eine technische Obergrenze vorhanden.
Beispielrechnung: bei 13,8V LiMa-Spannung, 12,6V Eigenspannung der Batterie (=1,2V Spannungsdifferenz) , 4 Meter Kabel (mm^2 Querschnitt) und (angenommenen) 20 Ampere Ladestrom beträgt die Ladespannung an der Zweitbatterie nur noch 13,52V. Der Unterschied von 0,28V hört sich erst eimal nicht viel an- wenn wir uns aber daran erinnern, dass der Ladestrom von der Spannungsdifferenz zwischen Ladespannung und Batteriespannung abhängt, so sieht die Rechnung schon anders aus: statt 0,28/13,8= 2,03% Unterschied beträgt der Verlust nun (1,2-0,28)/1,2= 23,4%. Der Spannungsverlust durch das Kabel von der Lichtmaschine zur Verbraucherbatterie hat also die Spannungsdifferenz im Beispiel um über 23% verringert. Dies führt im Ergebnis zu einem geringeren Ladestrom, wodurch die Verbraucherbatterie langsam und nur bei langen Fahrten vollständig geladen wird.
Der Ladebooster (Battery-to-Battery-Lader bzw. B2B-Lader)
Ladebooster sind elektronisch geregelte Bauteile, welche die Ladespannung optimal an den momentanen Ladezustand der Batterie anpassen. Vereinfacht gesagt prüfen die Ladebooster, welche Spannung für die Batterie aktuell den optimalen Ladestrom erzeugen und legen diesen dann an. Eine Ladespannung der LiMa von 13,5 Volt (durch die Kabelverluste) wird so (als Beispiel) in 14,4V umgewandelt. Dies sorgt für einen deutlich erhöhten Ladestrom und somit zu einer viel kürzeren Ladezeit der Batterie. Neben der Zeitersparnis (bzw. der Möglichkeit,die Batteire unter gewissen Umständen überhaupt vollladen zu können) sorgen Ladebooster auch dafür, dass Verbraucherbatterien je nach Typ (Nassbatterie, Gel-Batterie oder AGM-Batterie) bestmöglich erhalten und schonend geladen werden.
Wer braucht einen Ladebooster und wann reicht ein Trennrelais?
Wahrscheinlich ist nachvollziehbar, dass diese Frage nie pauschal beantwortet werden kann. Ich habe mich dieser Frage bewusst subjektiv genähert und versucht, unterschiedliche Profile von Nutzern aufzuzeigen und dafür Empfehlungen zu geben. Wenn das Budget nicht sehr kritisch ist (Preisunterschied: ca. 50€ für ein brauchbares Trennrelais vs. 150-250€ für den Ladebooster) empfehle ich immer, einen B2B-Lader zu verwenden.
Trennrelais sollte ausreichen
Wenige Wochen Nutzung pro Jahr, oft werden längere Strecken gefahren. Geringer Stromverbauch an Bord und/oder fast nur Stellplätze mit Landstromanschluss, keine längeren Aufenthalte bei denen autarke Stromversorgung notwendig ist, kleine Batteriekapazität (<=80AH).
Ladebooster ist zu empfehlen
Mehr als 2 Wochen Nutzung pro Jahr, gerne wird auch mal ein paar Tage frei gestanden oder nur kurze Strecken gefahren. Höherer Energiebedarf, es sollen auch mal Laptops oder Kameras geladen werden, es ist eine Standheizung an Bord, mittlere Batteriekapazität (<120 AH).
Ladebooster ist dringend zu empfehlen, andernfalls droht Unterversorgung
Mehr als 1 Monat Nutzung pro Jahr, mehrere Tage autarkes Campen. Viele elektrische Verbraucher an Bord, hohe Batteriekapazität (>120 AH).
Welcher Ladebooster ist der richtige?
Für eine Nachrüstung ohne viele Änderungen in der Fahrzeugverkabelung und bei Batteriekapazitäten bis ca. 300 AH empfehle ich den Votronic VCC 1212-30. Diesen haben wir auch selbst verbaut, das Preis-Leistungsverhältnis ist extrem gut. Für größere Batteriebanken (>300 AH) oder andere Bordspannungen (z.B. bei LKW-Aufbauten >3,5 Tonnen oft der Fall) müssen andere Geräte verwendet werden.
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Comments 3
Hallo, ich habe den Votronic Ladebooster parallel zu meiner Versorgungseinheit
von CBE verbaut. Leider bietet die CBE mit elektronischem Trennrelais keine Möglichleit, dieses abzuschalten. Hast Du einen Rat, dieses Problem zu umgehen?
Gruß Peter
Author
Hallo Peter! Leider kenne ich den Schaltplan nicht genau- folgendes fällt mir spontan ein:
– entweder, du schaltest den ladebooster hinter das Trennrelais. So erhältst du die Vorteile des Boosters und musst das Relais nicht ausbauen.
– Oder, falls dies der Einzige Zweck der Verbindung ist, du unterbrichst die Verbindung zwischen Trennrelais und Zweitbatterie.
Wenn beides nicht möglich sein sollte sende mir nochmal genauere Informationen zum CBE Modul (Modell und, falls verfügbar, Schaltplan). Dann schaue ich mir das gerne nochmal genauer an!
Ich hoffe, ich könnte dir bis hier schonmal helfen!
Viele Grüße,
Arved
Hallo Arved
Falls du Peter weiterhelfen konntest, wäre ich auch interessiert an der Lösung.
Gruss Richi