Bordelektronik Sichere Ladung II

Bordelektronik
Sichere Ladung II
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Nachdem wir im „Artikel „Sichere Ladung I“ beschrieben haben, wie die Gebrauchsdauer von Bleibatterien von den Ladeverfahren bestimmt wird, wenden
wir uns nun der Umsetzung dieser Erkenntnisse in der Praxis an Bord zu.
Alles wäre ganz einfach, wenn wir nur eine Batterie an Bord hätten. Diese könnte mit
einem Ladegerät optimal versorgt werden, und, falls kein Landanschluss vorhanden ist
Schaltungen!
und ausreichend Kraftstoff im Tank, mit der Lichtmaschine des Motors in einem guten
Die in diesem Bericht gezeigten Beispielschaltungen sollen lediglich einen
Überblick über den Einsatz
der einzelnen Geräte
geben. Aus Gründen der
Übersichtlichkeit werden
daher Sicherungs- und
Schaltelemente, die für
einen sicheren Betrieb der
Anlage erforderlich sind,
zum Teil nicht dargestellt.
Ladezustand gehalten werden.
Nun haben wir aber mindestens zwei - und zunehmend sogar drei - Batteriegruppen an
Bord, die in der Regel vollkommen unterschiedliche Aufgaben übernehmen müssen, oft
unterschiedlicher Größe oder sogar Typs sind und in den seltensten Fällen denselben
Ladezustand aufweisen.
Beginnen wir mit der wichtigsten Batterie, die oft am wenigsten beansprucht wird und
trotzdem in vielen Fällen als erste ausfällt: Die Starterbatterie des Motors. Der Ausfall dieser
Batterie fern vom Land führt, sind keine sogenannten alternativen Energieerzeuger an Bord,
zu sehr ernstzunehmenden Konsequenzen. Der Motor kann nicht mehr gestartet werden,
wodurch die Lichtmaschine nicht mehr arbeiten kann und folglich die Bordnetzbatterie
früher oder später ebenfalls mangels Ladung ausfällt. Die Folgen eines Stromausfalls auf einer modernen Yacht werde ich
hier nicht noch einmal schildern, auch, weil ich es der Phantasie jedes Eigners überlassen will, sich diese selbst auszumalen.
In Kraftfahrzeugen erreichen selbst billige Batterien eine Gebrauchsdauer von vier bis sechs Jahren. Sie werden im Kraftfahrzeug von den gleichen Lichtmaschinen geladen wie im Schiff. Dort werden diese Batterien oft nur zwei Jahre alt - nach
dem zweiten Winter werden sie ausgemustert, weil sie dem Motor trotz vorhergehender Ladung keine Umdrehungen
mehr entlocken können. Dies ist umso erstaunlicher, da die Starterbatterien im Schnitt bei jedem Startvorgang lediglich
etwa drei Prozent ihrer Kapazität abgeben müssen. Kann es vielleicht gerade daran liegen, oder vielleicht daran, dass
Starterbatterien im Gegensatz zu Bordnetzbatterien nicht zusätzlich mit einem separaten Ladegerät ausgestattet sind?
Um die Antwort vorweg zu nehmen: Es sind in der Regel mehrere Faktoren daran beteiligt. Oft handelt es sich um
Geräteeinbau
Lüftungsöffnungen
Auskleidung mit nicht
brennbarem Material
Ladegerät oder Inverter
Lüftungsöffnungen
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Die meisten Ladegeräte mögen keine Feuchtigkeit und
produzieren während des Betriebs Wärme. Ausserdem
sind einige Fälle bekannt, bei denen Ladegeräte infolge
innerer Schäden regelrecht abgebrannt sind. Daraus ergeben sich einige Anforderungen an den Einbauort: erstens
sollte gewährleistet sein, dass auf keinen Fall Wasser an
das Gerät gelangen kann. Damit fallen Bilgenbereiche, die
zwar in der Regel verhältnismäßig kühl sind, aus der Wahl.
Motorräume sind ebensowenig geeignet, da hier Temperaturen auftreten können, die das Wohlbefinden des Ladegeräts erheblich beeinträchtigen. In vielen Fällen werden
die Geräte daher in Schapps, Kojen oder unter Niedergangstreppen eingebaut. Stellt man sich nun vor, dass
die Wärmeleistung eines Ladegeräts durchaus im Bereich
eines mittleren Lötkolbens liegen kann, ergeben sich die
Anforderungen an den Einbauort ganz von selber: Er muss
gut belüftet sein und sollte innen so ausgeführt sein, dass
selbst bei enem Brand des Gerätes kein weitere Schaden
im Schiff entstehen kann. Die Lüftung sollte so ausgeführt
sein, dass Kühlluft durch den Einbauraum fließen kann. Ein
paar Löcher im oberen Bereich sind daher nicht genug - es
müssen auch unten Belüftungsöffnunge vorhanden sein.
Der Brandschutz lässt sich zum Beispiel durch Auskleiden
des Schrankes mit dünnen Blechen erreichen.
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eine Kombination von Über- und Unterladung, die das Leben der Starterbatterie vorzeitig beenden.
Eine wesentliche Rolle spielt dabei die Tatsache, dass Starter- und Bordnetzbatterie zwar getrennt entladen, jedoch
gemeinsam geladen werden. Schauen wir uns die diversen Techniken der Ladestromverteilung näher an:
Batterietrennschalter
Diese gibt es, seitdem zwei Batterien an Bord eingesetzt wurden. Die auch als „Lichtmaschinenzerstörer“ bekannten Schalter haben drei oder vier Schaltstellungen, mit denen entweder eine, beide oder keine Batterie geladen werden konnte.
Der Knackpunkt ist hier „keine“. Wird diese Schaltstellung versehentlich bei laufendem Motor eingeschaltet, bleibt der
Lichtmaschine nicht einmal gebührend Zeit, sich aus dem aktiven Leben zu verabschieden. Der zweite Nachteil dieser
Schalter ist, dass nur in Verbindung mit zwei Voltmetern und, noch wichtiger, einem aufmerksamen Beobachter auch
nur Annähernd eine zufriedenstellende Ladung erreicht werden konnte. Alles andere war ein Glücksspiel - oft genug
wurden beide Batterien entladen, weil vergessen wurde, nach Abstellen des Motors den Schalter in die Aus-Stellung zu
bringen. So ist es nicht verwunderlich, dass diese Schalter mittlerweile kaum noch eingebaut werden.
Trennrelais
waren die ersten automatischen Trennschalter. In der einfachen Ausführung bestehen sie aus einem Kontakt, der
mittels einer Magnetspule geschlossen wird und so die Verbindung zwischen Starter- und Bordnetzbatterie herstellt.
Die Magnetspule wird von dem Anschluss D+ an der Lichtmaschine mit Strom versorgt, an dem nur dann Spannung
anliegt, wenn die Lichtmaschine genug Spannung für eine Ladung produziert. Steht der Motor, ist der Kontakt offen,
somit sind die Batterien getrennt, und die Starterbatterie wird nicht entladen. Die Vorteile gegenüber den manuellen Trennschaltern liegen auf der Hand: Die Geschichte arbeitet automatisch und muss nicht beaufsichtigt werden.
Eine versehentliche Trennung der Lichtmaschine von den Batterien oder eine Entladung der Starterbatterie über das
Bordnetz sind im Normalbetrieb ausgeschlossen. Außerdem gibt es - im Gegensatz zu Trenndioden - praktisch keinen
Spannungsabfall in den Relais.
Risiko Trennrelais
Trennrelais haben unter „normalen“ Betriebsbedingungen einen wesentlichen Vorteil gegenüber unkompensierten Trenndioden: In ihnen
gibt es keinen Spannungsabfall. Daher wurden und werden sie von vielen Eignern für die Trennung von Starter- und Bordnetzbatterie
während der Entladephasen bevorzugt. Handelsübliche Trennrelais sind für 70 Ampere ausgelegt, was für Standard-Lichtmaschinen mit
ihren maximal 55 Ampere Ladestrom vollkommen ausreicht. Kritisch wird es dann, wenn
Lichtmaschine
Trennrelais
irgendwann ein Großverbraucher in das Bordnetz eingefügt wird. Dazu gehören Ankerwinden,
elektrische Schot­winschen, Bugstrahlruder
und ähnliche Geräte, deren Stromverbrauch im
dreistelligen Bereich liegen kann. Dann wird es
in dem Moment kritisch, wenn die BordnetzbatGroßverbraucher
terie annähernd entladen ist, während die Starterbatterie, wie in den meisten Fällen, nahezu
voll geladen ist. Wird dann der Motor gestartet
und ein Großverbraucher eingeschaltet, fließt
der Strom nicht aus der - leeren - Bordnetzbatterie, sondern aus der Starterbatterie. Auf dem
Weg von der Starterbatterie zum Verbraucher
(in der Zeichnung mit roten Pfeilen dargestellt)
passiert der Strom die Kontakte des Trennrelais,
die dann bei einem Verbraucher mit 1.200 Watt
Bordnetzbatterie
Starterbatterie
etwa 100 Ampere verkraften müssen. Dies
führt im besten Fall dazu, dass das Trennrelais
beschädigt wird, in schlimmeren Fällen gibt es
einen Brand.
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Es gibt jedoch zwei Haken: Erstens enthält ein Standard-Trennrelais eine Menge Mechanik, die irgendwann verschleißt,
wodurch die Zuverlässigkeit mit zunehmendem Alter nachlässt. Zweitens kann unter bestimmten Umständen - wie
in dem Kasten namens „Risiko Trennrelais“ auf Seite xx beschrieben - ein so hoher Strom durch das Relais fließen, dass
dieses zerstört wird.
Auch an den Trennrelais ist die technische Entwicklung nicht spurlos vorübergegangen; moderne Ausführungen
werden nicht mehr mittels einer Spule von D+ gesteuert, sondern von der an der Starterbatterie anliegenden Spannung. So schaltet das Relais erst dann, wenn gewährleistet ist, dass genug Energie für die Ladung der Bordnetzbatterie
vorhanden ist. Während bis vor einigen Jahren der Strom durch das Relais 70 Ampere nicht überschreiten durfte, gibt
es heute mikroprozessorgesteuerte Lastrelais, die mehrere Hundert Ampere schadlos verkraften. Diese kosten allerdings
auch das Zehnfache eines antiken Trennrelais, Schäden durch Überlastung sind jedoch hier praktisch ausgeschlossen.
Sowohl mit Trennschaltern als auch mit Trennrelais werden beide Batterien parallel geladen. Erfolgt die Ladung ausschließlich mit einer Standard-Lichtmaschine, ist daran auch nicht viel auszusetzen, wenn ab und zu eine Volladung
beider Batterien durch ein Ladegerät mit entsprechender Kennlinie durchgeführt wird. Bei Motorbetrieb ist kaum eine
ausreichende Ladung - zumindestens auf einem Segelboot - mangels Motorlaufzeiten möglich. Allerdings besteht auch
keine Gefahr, dass die Batterien überladen werden. Dies ändert sich in dem Moment, wenn ein Hochleistungsregler oder
ein geregeltes Ladegerät zur Ladung beider Batterien eingesetzt werden, jedoch nur eine davon mit einer Messleitung
versehen ist. Dies ist in der Regel die Bordnetzbatterie, welche fast immer tiefer entladen ist als die Starterbatterie. Die
Ladespannung und der Ladestrom werden dann entsprechend den Bedürfnissen der Bornetzbatterie geregelt, so dass
die Starterbatterie, die ja schon zu Beginn der Ladung ziemlich voll war, hoffnungslos überladen wird.
Noch schlimmer trifft es Batterien, die durch
Trenndioden
getrennt werden. Trenndioden bestehen im Wesentlichen aus zwei gegensinnig geschalteten Dioden, an deren gemeinsamen Minusanschluss die Lichtmaschine (oder eben das Ladegerät) und an deren positiven Anschlüsse die jeweiligen
Batterien angeschlossen sind. So kann zwar ein Strom von der Lichtmaschine zu den Batterien fließen, der Weg von
den Batterien zurück oder von einer Batterie zur anderen ist jedoch versperrt. An sich genial, gäbe es da nicht den physikalisch bedingten Spannungsabfall in den Dioden. Dieser liegt, je nach Art der verwendeten Dioden, zwischen 0,4
Trenndioden
Dioden wirken wie elektrische Rückschlagventile und lassen Strom nur in eine
Richtung durch. Schaltet man zwei Dioden wie in dem kleinen Bild
gezeigt zusammen, kann der Strom zwar vom Mittelpunkt - dem
Anschluss der Spannungsquelle - zu beiden Batterien fließen
(grüne Pfeile), zwischen den Batterien kann jedoch kein Strom
fließen, da jeweils eine der Dioden sperrt. Diese für die Trennung
von Starter- und Bordnetzbatterie an sich ideale Schaltung hat
einen Haken: An jeder Diode entsteht ein Spannungsabfall, der,
unabhängig vom Laststrom, bei Silizium-Dioden etwa 0,7 Volt
beträgt. Daher kommen bei der Verwendung einfacher
Trenndioden statt der von der Lichtmaschine erzeugten
14,4 Volt an der Batterie bestenfalls nur 13,7 Volt an.
Bessere Trenndioden sind mit einer Kompensationsdiode Motor
ausgestattet, die, wenn sie mit dem Lichtmaschinenregler
verbunden wird, den Spannungsabfall durch eine erhöhte
Lichtmaschinenspannung ausgleicht.
Mit den moderneren Schottky-Dioden läßt sich der Spannungsabfall auf 0,4 Volt verringern, womit schon eher befriedigende
Ladeergebnisse erzielt werden können. Ganz moderne „Trenndioden“ enthalten keine Dioden mehr. Hier Übernehmen Feldeffekttransistoren die Trennung, die so regelbar sind, dass praktisch
Starterbatterie
kein Spannungsabfall auftritt.
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Lichtmaschine
Trenndioden
Bordnetz
Bordnetzbatterie
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und 0,7 Volt und ist über den Ladestrombereich weitgehend konstant.
Im einfachsten Fall - wenn dies nicht kompensiert wird - werden die Batterien damit nie vollgeladen. Klingt nicht so
schlimm, hat aber zwei Konsequenzen: Wird nicht ab und zu vollgeladen, führt dies zu einer vorzeitigen Batteriealterung,
wie im letzten Artikel beschrieben. Zweitens wird die nutzbare Kapazität der Batterien - hier besonders der Bordnetzbatterie - erheblich eingeschränkt. Entweder muss die Batterie bei gleichem Ladeverhalten tiefer entladen werden - was
zu einer erheblichen Batteriealterung führt - oder es muss öfter geladen werden. Beides ist unwirtschaftlich.
Interessanterweise wird in den meisten Fällen lediglich die Bornetzbatterie einer Ausgleichsladung unterzogen. Gibt
es nur ein Ladegerät mit einem Ausgang, ist dies fast ausschließlich an die Bordnetzbatterie angeschlossen, weil: „..die
Starterbatterie ist doch sowieso voll, die tut doch fast Garnichts...“.
Eben nicht.
Jetzt kommen wir zu dem eingangs benutzen Wort „Schlimmer“: Werden nun mit den Standard-Trenndioden
Hochleistungsregler oder Ladegeräte mit Messleitungen eingesetzt, die die Spannung an der Batterie messen, wird die
Ladespannung um den Betrag des Spannungsabfalls an den Trenndioden erhöht. Kommen hier noch unterschiedliche
Leitungslängen und -Querschnitte ins Spiel, die ebenfalls nur für die Bordnetzbatterie kompensiert werden, ist es kaum
zu vermeiden, dass die Starterbatterie fast dauernd überladen wird.
Wozu Messleitungen
Ladegerät
-
+
Messleitung
Nehmen wir an, das Ladegerät steht in der Nähe des Kartentisches und versorgt mit einem Kupferkabel dieZusatzbatterie für die Ankerwinde, die im Vorschiff untergebracht ist. Das Ladegerät kann maximal 20 Ampere liefern, daher wurde der Kabelquerschnitt mit vier
Quadratmillimeter dimensioniert, was, wenn man von der zulässigen Strombelastbarkeit ausgeht, mehr als ausreichend ist. Die Kabellänge, also Plus- und Minusleitung , beträgt insgesamt 20 Meter, ein Wert, der bereits in einer 11-Meter-Yacht nicht unüblich ist. Daraus
ergibt sich ein Kabelwiderstand von 0,0178 x 20/4 = 0,089 Ohm.
Fließen in diesem Kabel nun tatsächlich die besagten 20 Ampere, tritt in dem Kabel folglich ein Spannungsabfall von 0,089 x 20 = 1,78
Volt auf. Mit anderen Worten: Während das Ladegerät 14,4 Volt liefert, kommen an der Batterie nur 12,62 Volt an. Mit dieser Spannung
ist keine Batterieladung möglich.
Hier tritt nun das Messkabel in Aktion: Dieses verbindet zwar auch das Ladegerät mit der Batterie, es fließen jedoch nur wenige Milliampere durch das Kabel. Es tritt daher praktisch kein Spannungsabfall auf, wodurch das Ladegerät weiß, welche Spannung tatsächlich an
der Batterie ankommt. Durch eine entsprechende Regelung wird die Ladespannung am Ladgerät nun um die in der Leitung abfallende
Spannung erhöht, und der Batterie steht somit die „korrekte“ Spannung zur Verfügung.
Neuzeitliche Trenndioden sind entweder mit Schottky-Dioden, die nur etwa den halben Spannungsabfall aufweisen
im Vergleich zu den Silizium-Dioden, oder sogar mit MoS-FET (Transistoren) bestückt, deren Spannungsabfall im
Millivoltbereich liegt und die obendrein mit Mikroprozessoren regelbar sind. Mit dieser Technologie lassen sich Batterietrennungen realisieren, in denen die Vorteile von Trennrelais und Trenndioden vereint sind, ohne deren Nacheile
in Kauf nehmen zu müssen.
AC-DC-Ladegeräte
Fassen wir das bisher Geschriebene ein wenig zusammen: Fast alle batterieschädigenden Vorgänge an Bord entstehen
dadurch, dass zwei unterschiedliche Batteriesysteme mit unterschiedlichen Ladezuständen bei der Ladung gleichbehandelt werden. Erinnern wir uns an die Ausführungen im letzten Artikel: Für eine optimale Ladung müssen Kennlinien
und Spannungen des Ladegeräts an die Bedürfnisse der jeweiligen Batterie angepasst sein. Dazu gehört die Berücksich© YachtInside Herrmann 2016
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Ac-DC- Ladegeräte
könnten auf deutsch auch WS-GS-Ladegeräte heißen. Sie werden am
Wechselspannungsnetz (WS oder AC) betrieben, typischerweise am
Landstromanschluss, und wandeln die Netzspannung in eine geregelte
Gleichspannung (GS oder DC) für die Batterieladung um. Moderne primär
getaktete Geräte können im einem weiten Spannungsbereich betrieben
werden, so dass sich keine Probleme ergeben, wenn das Gerät in einem
britischen Hafen mit 240 Volt oder in einem amerikanischen mit 110 Volt
betrieben muss. Sekundär geregelte oder gar ungeregelte Ladegeräte
sind hingegen auf eine konstante Versorgungsspannung angewiesen.
Die meisten heutigen Ladegeräte für den Bordgebrauch können zwei
Batteriegruppen versorgen. Neben dem Hauptausgang für die Bordnetzbatterie ist dort ein zweiter Anschluss für die Starterbatterie vorhanden.
Dieser kann jedoch oft nur wenige Ampere liefern , was - von Ausnahmefällen abgesehen - für die wenig beanspruchte Starterbatterie ausreicht. Der Ausgang für die Bordnetzbatterie arbeitet mit einer IU0U- oder
IU-Kennlinie und läßt sich oft an den Batterityp anpassen, während die
Starterbatterie meistens lediglich mit einer konstanten Spannung oder
sogar nach einer W-Kennlinie geladen wird.
230-Volt-Netzanschluss
Ladegerät
Bordnetzbatterie
Starterbatterie
tigung der Spannungsverluste im System und der Batterietemperatur. Dies führt zwangsläufig zu der Erkenntnis, dass
jede Batteriegruppe mit einem eigenen Ladegerät oder, falls verfügbar, mit einem eigenen geregelten Ausgang eines
Kombi-Ladegeräts für mehrere Batterien versorgt werden muss. Geht man von AC-DC-Ladegeräten aus, also Geräten,
die mit Landstrom betrieben werden, ist dies verhältnismäßig einfach. Ein - zusätzliches - kleines Ladegerät für die
Starter- oder Zusatzbatterie kostet in der Regel weniger als die zu ladende Batterie, und wenn man davon ausgeht, dass
damit unter Umständen die Lebensdauer der Batterie vervielfacht wird, rechnet sich diese Investition allemal. Soll das
Gerät allerdings längere Zeit bei Umgebungstemperaturen von über 25 Grad Celsius eingesetzt werden, sollte es mit
einem Temperaturfühler ausgestattet sein, was dessen Preis dann jedoch etwas in die Höhe treibt.
Wird ein Gerät mit mehreren Ausgängen verwendet, sollten alle Ausgänge geregelt und mit Temperaturfühlern ausgestattet sein. Ein einziger Anschluss für einen Temperaturfühler an einem Gerät mit drei Ausgängen macht wenig
Sinn - wenn schon, sollen alle Batterien optimal geladen werden. Der Preisunterschied zwischen diesen Geräten liegt,
um dies noch einmal zu betonen, unter dem Preis einer mittleren Bordnetz- oder Starterbatterie.
Hochleistungsregler und Motor-DC-Ladegeräte
Diese dienen in erster Linie dazu, die Ladeleistung der Lichtmaschine zu verbessern. Hochleistungsregler werden auf
den vorhandenen Regler in der Lichtmaschine „aufgesetzt“ oder ersetzen diesen. Dazu ist ein Eingriff in die Lichtmaschine erforderlich, der, obwohl es in der Werbung oft anders klingt, einige Klippen für den Hobbyelektriker birgt. Man
sollte schon einige Erfahrungen mit KFZ-Elektrik hinter sich haben, bevor man die Lichtmaschine öffnet und unter
Umständen den Regler schon beim Ausbau ruiniert.
Hochleistungsregler schaffen aus der W-Kennlinie einer Lichtmaschine annähernd eine IU0U-Kennlinie, womit die
für eine Volladung erforderlichen Ladezeiten erheblich verringert werden. Erheblich kann in diesem Zusammenhang
bis zu 80 Prozent bedeuten, wenn man ein wenig intelligent mit den Möglichkeiten umgeht, die diese Geräte bieten.
Motor-DC-Ladegeräte funktionieren etwas anders, heraus kommt aber das selbe. Während Hochleistungsregler direkt
in die Regelung der Lichtmaschine eingreifen, belügen die Motor-DC-Ladegeräte die Lichtmaschine. Sie täuschen vor,
eine weitgehend entladene Batterie zu sein und bringen die Lichtmaschine so dazu, einen möglichst großen Strom zu
liefern. Die damit verbunden niedrige Spannung wird im Gerät elektronisch erhöht, so dass auch hier eine Ladung mit
einer IU0U-Kennlinie und den entsprechenden Spannungen möglich wird.
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Hochleistungsregler und Motor-DC-Ladegeräte
Hochleistungsregler werden auf den vorhandenen Regler in der Lichtmaschine „aufgesetzt“ oder ersetzten diesen. Mit diesen Reglern wird die
Leistung der Lichtmaschine so gesteuert, dass deren Ladecharakteristik
in etwa einer IU- oder IU0U-Kennlinie entspricht. Moderne Hochleistungsregler können zusätzlich mit Temperaturfühlern versehen werden, so
dass, zumindestens für eine Batteriegruppe, eine nahezu optimale Ladung ermöglicht wird. Werden diese Regler geschickt eingesetzt, lassen
sich die zur Ladung erforderlichen Motorlaufzeiten um bis zu 75 Prozent
verringern.
Hochleistungsregler erfordern einen Eingriff in die Lichtmaschine, der erstens die Fähigkeiten vieler Nichtelektriker übersteigt und zweitens in der
Regel die Garantie des Motorenherstellers erlöschen lässt. Viele Werften
scheuen diesen Aufwand beziehungsweise das damit verbundene Risiko.
Hier setzen nun die Motor-DC-Ladegeräte an. Sie gaukeln der Lichtmaschine eine leere Batterie vor und bringen sie so dazu, möglichst viel
Strom zu liefern. Die dazu gehörende Spannung wird nun von dem Ladegerät elektronisch so manipuliert, dass eine IU- oder IU0U-Ladekennlinie
entsteht. Auch diese Geräte sind mit Temperaturkompensation erhältlich.
Lichtmaschine
Motor-DC-Ladegerät
Batterie
Weder Hochleistungsregler noch Motor-DC-Ladgeräte lösen jedoch das Problem der batteriespezifischen Ladung, sobald
mehrere Verbraucherbatterien angeschlossen sind. Sie erhöhen lediglich die Ausbeute aus der Lichtmaschine, indem
sie diese dazu bringen, stets mit der größtmöglichen Leistung zu arbeiten.
DC-DC-Ladegeräte
Dies sind im Prinzip Ladgeräte, die eine Batterie aus einer Batterie laden. Um Unklarheiten zu vermeiden, heißt die erste
Primärbatterie und die zweite Sekundärbatterie. Voraussetzung für eine Ladung ist, dass die Spannung der Primärbatterie über etwa 13 Volt liegt, das heißt, dass diese Batterie durch die Lichtmaschine oder ein anderes Ladegerät geladen
wird. Geräte dieser Art können im Prinzip Diodenverteiler oder Trennrelais ersetzen, wenn sie mit der Starterbatterie
verbunden sind und die Bordnetzbatterie laden. Sie werden in der Regel jedoch eingesetzt, wenn zusätzlich zur Bordnetzbatterie eine weitere Batterie, zum Beispiel für die Ankerwinde, geladen werden soll.
Mit Kombinationen der bisher vorgestellten Geräte lassen sich praktisch alle Ladevorgänge im Bordnetz unter Einbindung unterschiedlicher Energielieferanten (Lichtmaschine, AC-DC-Ladegerät) und unterschiedlicher Batterien (Starter-,
Bordnetz- oder Zusatzbatterie) so ausführen, dass jede Batterie nach dem Stand der Technik optimal geladen wird. Zwei
Dinge müssen vermieden werden: Erstens darf keine Batterie ungeregelt geladen werden, und es dürfen nicht zwei
unterschiedliche Batterien aus einer Quelle ohne weitere, dazwischengeschaltete Regelung, versorgt werden. Will man
sich hier nicht mit einer Vielzahl unterschiedlicher Geräte herumschlagen und scheut deren Installationsaufwand,
DC-DC-Ladegeräte
DC-DC-Ladegeräte können eine Batterie aus einer
anderen Batterie laden. Voraussetzung dafür ist,
dass die Klemmenspannung der ersten - PrimärBatterie über 13 Volt liegt, mit anderen Worten, das
System funktioniert nur, während die Primärbatterie
geladen wird. Dann wird die Sekundärbatterie mit
einer in dem Ladegerät erzeugten IU- oder IU0UKennlinie geladen. Einfachstes Beispiel dafür ist die
Ladung einer Zusatzbatterie, zum Beispiel für eine
Ankerwinde, die aus der Starterbatterie geladen
wird, solange der Motor läuft.
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Verbraucher
DC-DC-Ladegerät
Verbraucher
Lichtmaschine
oder Ladegerät
Primärbatterie
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Sekundärbatterie
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dürfte eine seit Anfang 2007 bestehende Lösung ganz interessant werden: Das sogenannte Easy DC der Firma Greiff aus
St. Goarshausen, in dem alle für die Regelung und Überwachung von zwei Batteriegruppen erforderlichen Elemente in
einem Gehäuse zusammengefasst sind. Der Anschluss des Geräts an Batterien und Stromerzeuger erfolgt mit vorkonfektionierten Kabeln, so dass der Installationsaufwand auf ein Minimum beschränkt ist.
Zum Abschluss noch ein Hinweis auf die unterschiedlichen Anforderungen der Gel-, Säure- und AGM-Batterien. Alle
diese Bauarten sind im Prinzip Blei-Säure-Batterien und unterliegen daher weitgehen den selben physikalischen und
chemischen Gesetzmäßigkeiten. Nach Ansicht von Fachleuten können all diese Typen mit denselben Kennlinien
geladen werden, vorausgesetzt, die zulässigen Spannungen, Ströme und Temperaturen werden nicht überschritten.
Andererseits bieten viele Hersteller Ladegeräte an, die auf die einzelnen Bauarten eingestellt werden können, wobei
meistens die Ladespannungen geringfügig angepasst werden. Dies dürfte in den meisten Fällen durchaus vorteilhaft
sein, man sollte jedoch immer prüfen, ob die Ladecharakteristiken der Ladegeräte den Vorgaben der Batteriehersteller
entsprechen. Seriöse Hersteller geben die entsprechenden Werte und Kurven in der Betriebsanleitung an, und allein
das sollte verbindlich sein.
Easy DC
Bordnetzverteilung
Easy DC
Bordnetzbatterie
Anlasser/
Magnetschalter
Starterbatterie
Lichtmaschine
Dieses System basiert auf zwei Überlegungen: Erstens sollten elektrische Geräte, die auf Booten und Yachten eingesetzt werden,
möglichst unempfindlich gegen Wasser sein. Zweitens sollte der Einbauaufwand für den Anschluss des Geräts und die Anzahl der dazu
erforderlichen Leitungen so gering wie möglich gehalten werden.
Herausgekommen ist ein Kasten aus seewasserbeständigem Kunststoff, in dem eine Regelelektronik, die für die Batterieüberwachung
erforderlichen Messwiderstände und die für einen sicheren Betrieb erforderlichen Sicherungen wasserdicht vergossen sind. Im Prinzip
muß das Gerät, das zur Zeit den Arbeitstitel Easy DC trägt, lediglich mit entsprechend dicken Kabeln an eine Spannungsquelle und an
maximal zwei zu ladende Batteriebaugruppen angeschlossen werden, um diese mit den entsprechenden Kennlinien mit bis zu 200 Ampere zu laden. Lediglich Temperaturgeber müssen bei Bedarf zusätzlich angeschlossen werden.
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