Lademoeglichkeit der Zusatzbatterie durch Lichtmaschine mit Trenndiode und Spannungswandler

Übersicht:

Lichtmaschinenladung über Trenndioden, Trennelais, etc

Warum Trenndioden?

Funktionsweise von Trenndioden und Angebote

Kompensation des Spannungsabfalls einer Trenndiode mit
           - Einbau einer Kompensationsdiode

           - Ersatz des Lichtmaschinenreglers

           - Vorschaltung eines Hocleistungsreglers

Trennrelais als Alternative?

Ladestromverteiler als Kombination von Trenndiode und Trennrelais

Kombination von Trenndiode und Ladeauswahlschalter

Selbstbau von Trenndioden

Lichtmaschinen- ladung mittels Spannungs- wandler

Prinzipielles

Ladebooster, Batterie zu Batterielader von Sterling

Ladung mit Spannungswandler 24 → 12 Volt

Limakit-B Ladung mit Ladekontrolleint und Wandler 24 → 12 Volt

Limakit-C Ladung mit Selbstbaukit und Wandler 24 → 12 Volt

Lader 818-2412L von mobitronic

Kombination mit Solarstromladung

Warum Trenndioden?
Trenndioden werden in Fahrzeugen benutzt, die nicht immer stehen und deren Lichtmaschinenleistung dafür mitbenutzt werden soll, die "Zusatzbatterie" zu laden. Trenndioden verhindern, daß angeschaltete Verbraucher neben der fast leeren Zusatzbatterie auch noch die volle Starterbatterie leer ziehen. Unter welchen Voraussetzungen Trenndioden technisch möglich und ökonomisch sinnvoll sind, lesen Sie hier

zurück zu: Laden mit Lichtmaschine . Funktionsweise von Trenndioden

Schaltung mit
Trenndiode

Dioden lassen den Strom nur in eine Richtung durch. Strom, der von der Lichtmaschine kommt, kann so zwar in die Batterie herein, aber wenn der Strom der Batterie wieder entnommen wird, geht das nicht über die Diode, sondern nur über die der an dieser Batterie angeschlossenen Verbraucher. Verbraucher der anderen Batterie kommen an den Strom dieser Batterie nicht heran.

Sterling
Trenndiode ST 70-2

Allerdings vermindert die Trenndiode die Ladeendspannung, die an der Lichtmaschine herauskommt von 14,4V um 0,6 Volt, diese beträgt damit nur noch 13,8 Volt. Normalerweise ist dies noch ein guter Wert für volle Batterien. Der Laderegler in der Lichtmaschine lädt aber normalerweise mit geringerem Strom weiter bis 14,2 Volt, um die Ladung zu erhalten. Die darüber hinausgehende Ladung von 14,2 -14,4 Volt mit noch geringerem Strom liegt zwar schon in der Gasungsphase, wird aber bei Blei-Säure Batterien akzeptiert, weil geringfügige Gasung die Sulfatierung beseitigen kann und damit die Lebensdauer der Batterie erhöht.
Wenn man also eine Trenndiode einbaut, gibt es im wesentlichen vier Möglichkeiten, den Spannungsabfall zu kompensieren:
1.) Man baut einen Ersatzregler in die Lima ein mit einer entsprechend höheren Regelspannung
2.) Mit dem Einbau einer Kompensationsdiode vor den Regler, zwingt mabn diesen dazu ca 0,6 Volt höher abzuregeln.
3.) Man kann durch externe Beschaltung der Trenndiode mit einem Ladeauswahlschalter den Spannungsabfall auf einen Batteriezweig beschränken. (geeignet für gleichzeitige Ladung mit solar oder Netzstrom)
4.)Man kann alle paar Monate die Batterie direkt an ein Ladegerät hängen, um den Ladeprozeß einmal kurz bis in die Gasungsphase auszudehnen.

Zu beachten ist noch der im Schaltbild eingezeichnete Widerstand. Er hat folgende Bedeutung:
Da sich die Lichtmaschine von der Stromrichtung der Batterie aus betrachtet in Sperrichtung befindet, also kein Strom (und damit keine Spannung) durchgelassen wird, merkt der (in neueren Reglern zusätzlich eingebaute Spannungssensor gar nicht, ob sich hinter der Diode eine Batterie befindet. Dieser Spannungssensor ist bei neueren Modellen in einigen Ladereglern eingebaut, damit dem Regler die wahre Batterieklemmenspannung mitgeteilt wird und nicht z. B. die über die Leitungsverluste beim Ladevorgang erzeugte.. Diese Spannung muß der Regler aber kennnen, um regeln zu können. Daher ist es manchmal notwendig, über einen vergleichsweise hohen Widerstand von einigen kOhm eine Meßleitung zwischen den Pluspolen von Starterbatterie und Lichtmaschine herzustellen. Da dieser Widerstand mit einigen kOhm jedoch recht hoch ist, liegt die Entladung von der Starterbatterie über diesen Widerstand hin zur leeren Zusatzbatterie nur in der gleichen Größenordnung wie die sowieso vorhandene chemisch bedingte Selbstentladung.
Aber weie gesagt, alte Regler, die diesen Spannungssensor nicht haben, brauchen auch nicht den Widerstand. Solche Regler messen nur die Spannung die von den Hilfsdioden der Lichtmaschine erzeugt wird und "denken" sich dann, dies sei dieselbe wie an den Batteriepolen

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Sure Power - Trenndiode ST 160-2

Hier die technische Daten der angebotenen Trenndioden

Trenndiode	max. Strom	Maße LxBxH (mm)	Ausgänge
ST70-2	70 A	85x115x90	2
ST70-3	70 A	95x115x90	3
ST90-2	90 A	95x115x90	2
ST90-3	90 A	185x115x90	3
ST130-2	130 A	185x115x90	2
ST130-3	130 A	185x115x90	3
TD160-2	160 A	230x115x85	2

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Preise-Trenndioden...........
Kompensation des Spannungsabfalls mit Kompensationsdiode

Einbauanleitung Die meisten Drehstromlichtmaschinenregler sind direkt an der Lichtmaschine mit 2 Schrauben befestigt - sog Bosch Reglertypen - Man kann die beiden Schrauben ohne Probleme - meistens sogar bei eingebauter Lichtmaschine lösen und den Regler vorsichtig herausziehen. Man sieht dann 2 Kohlestifte, das sind die Verbindungen DF und D- zur Erregerspule und wenn man dann mal in das Loch der Lima reinguckt, sieht man eine Metallfeder, die gegen einen metallischen Kontakt des Reglers drücken würde, wenn dieser eingebaut ist. Bei dem Regler führt der erwähnte metallische Kontakt weiter zu einem damit verlöteten Beinchen eines runden Transistors (eigentl. ist es ein FET). Wenn diese Lötstelle mit Lack zugeschmiert ist, dann ist alles weitere chancenlos, wenn die Lötstelle jedoch frei ist, können wir genau an diese Stelle eine Kompensationsdiode dranlöten.
Dazu bohrt man ein 2,5mm großes Loch durch das Plastik (nicht den Transistor beschädigen) Man kann nun ein Kabel(woran die Kompensationsdiode dran ist) durch dieses Loch von der Außenseite des Reglers in die Innenseite schieben und dann festlöten. Die andere Seite der Diode kann man an die D+ AußenkontaktSchraube der Lima anschließen und im Prinzip ist alles fertig. Nun muß man nur noch den metallischen Kontakt mit hitzebeständigem Isolierband von der D+Feder im Innern der Lima trennen. - Einbauen und fertig - nun regelt der Regler 0,6 Volt höher ab - genau das was an der Trenndiode abfällt.- Keine Gewährleistung für Richtigkeit -

Nun noch die elektrische Erklärung des Regelungsmechanismus. Dazu bedient man sich am besten dieses Prinzipschaltplans einer Lichtmaschinenregelung. Beim Einschalten des Motors wird über den geschlossenen Zündschalter ein kleiner Strom durch die Ladekontrollleuchte (die jetzt aufleuchtet) zu dem Eingang D+ der Lichtmaschine gebracht. Der Strom fließt dann über die Feder (Presskontakt) einerseits über die zwei Kohlestifte durch die Erregerspule hindurch bis an den oberen (Kollektor) Kontakt des Transistors. Gleichzeitig liegt auch dieselbe Spannung an dem mittleren (Basis)Kontakt des Transistors an. Wenn an dieser Basis weniger als die Abregelspannung anliegt, (also alles, was kleiner als 14,4 Volt ist), dann ist der Transtor "durchgeschaltet", das heißt, er führt den Strom von dem oberen Ende(Kollektor) des Transistors zum unteren Ende (Emitter) und von da aus zum Gehäuse, das ja mit dem Minuspol der Batterie verbunden ist. Ist zwar ne lange Strecke, aber der Strom kann fließen.
Dieser geringe strom reicht aus, in der sich drehenden Erregerspule ein Feld zu induzieren, welches in der anderen Spule einen kräftigen Strom und eine steigende Spannung erzeugt. Man sieht, daß diese Spannung nun auch an der D+ Feder und der D+ Klemme anliegen kann, und von dort aus auch zum Kollektoreingang des Transistors kann. Das heißt, nun braucht gar kein Strom mehr von der Batterie zu fließen, um den Strom in der Erregerspule aufrecht zu erhalten. Die Ladekontrollleuchte, die diesen Strom aus der Batterie anzeigt, wird nun schwächer und ist dann ganz aus. Die Hauptspule erzeugt im Laufe der Zeit immer höhere Spannung und mehr Strom, von dem auch jeweils immer mehr in die Erregerspule fließt und den dortigen Strom noch mehr erhöht. Damit werden die Magnetfelder stärker und und und... Inzwischen wird von der Hauptsule soviel Strom erzeugt, daß der größte Teil davon über die B+ Klemme als Ladestrom in die Batterie hineinfließt. Je voller die Batterie wird, desto höher steigt die Spannung am B+ Pol an. Diese Spannung ist aber genau so hoch, wie an der D+ Feder und damit auch an der Basis des Kollektors. Wenn die Spannung hier jedoch 14,4 Volt erreicht, wird der Transistor etwas geschlossen (sein Widerstand steigt an) Es kann also weniger Strom hindurch. Damit fließt auch weniger Strom durch die Erregerspule, damit wird das Feld schwächer und auch der vom Generatorfeld erzeugte Strom. Bei diesen Werten pegelt sich das System nun ein Vorsicht, dies ist nur eine mögliche Regelungsmethode, wenngleich auch die gängigste.: Es kann z. B. bei anderen Reglern die Erregerspule statt zwischen D+ und Kollektor, auch zwischen Emmitter und Masse angebracht sein, der Kollektor liegt dann an D+. Kann man aber ganz leicht optisch am Regler feststellen. Auch andere Regelungen gibts noch - allerdings selten.

Elektronische Regelung mit Kompensationsdiode Schauen wir nun auf den Schaltplan mit Trenndiode und Kompensationsdiode. Der Presskontakt zwischen D+ Feder und Trasistorkollektor ist unterbrochen. Stattdessen muß der Strom nun von dem Kontakt D+ (+0,5Volt) an der Lichtmaschine über eine Kompensationsdiode zur Basis und via DF-Spule-D- zum Kollektor des Transistors. Diese Kompensationsdiode verringert die Spannung an der Basis aber um genau die 0,6 Volt, die auch durch die Trenndiode auf dem Weg vom B+ der Lima zum B+ der Batterie verringert wird. Da dem Basiseingang scheiß egal ist, was alles so in der Lima passiert, es aber nur auf die 14,4 Volt an seinem Eingang reagiert, schaltet der Regler nun genau dann ab, wenn auch 14,4 Volt an der Batterie ankommen, egal, ob an den Limaausgängen nun 15,0 Volt anliegen. Der Spannungsabfall der Trenndiode ist somit kompensiert. Der Rest der in rot eingezeichneten Bauelemente dient der Sicherheit und besseren manuellen Temperaturkompensation der Ladeendspanung.

1.) Mit einem Schalter in der Konsole kann ein Wechselrelais(Öffner) betätigt werden, der einen Kontakt öffnet, mit dem die Diode im stromlosen Fall kurzgeschlossen ist. Wenn der Schalter/Relais in Betrieb ist, ist auch die Kompensationsdiode in Betrieb und die Ladespannung der Batterie beträgt 14,4 Volt. Wird der Schalter in Ausstellung gebracht, wird die Kompensationsdiode kurzgeschlossen, der Transistor regelt früher runter und die Ladeendspannung am B+ der Batterie beträgt 13,8 Volt. Dies macht für Wohnmobilisten bei Wüstenfahrten Sinn, da die Ladeendspannung bei Hitze kleiner sein muß. Natürlich wird das Relais vom D+ Anschluß versorgt, so daß es während der Standzeiten keinen Strom frißt. Außerdem ist es sehr sicher. Sollte mal kein Strom fließen, wird die Diode kurzgeschlossen. Man kann auch eine zerstörte Diode bis zur nächsten Reparatur überbrücken, indem man den Schalter auf Aus stellt.
Der optionale Widerstand ist dafür da, daß die Ladekontrollleuchte noch leuchten kann, auch wenn der Regler mal schrott geht, oder die Kohlen keinen Kontakt mehr zu DF oder D- haben.
Zu guter Letzt: Wenn die Isolierung zwischen Feder und Metallkotakt aufgibt, machts nichts, dann wird nur statt bei 14,4 bei 13,8 Volt abgegeregelt.
Zu bemerken ist noch, daß bei Betrieb der Kompensationsdiode an dem Anschluß an dem D+ aus der Lima rauskommt nun 0,6 Volt mehr anliegen. Da von diesem Anschluß nun aber Strippen zur Konsole liegen, ist zu beachten, daß dort auch 0,6 Volt anliegen. Das kann vielleicht von Interesse sein, wenn die D+ Spannung für andere Steuerungen benutzt wird. Daher ist es sinnvoll, diese Steuerungen nun von der richtigen D+ Spannung die auch am Regler liegt, abzuzwacken.
Natürlich kann für alle Angaben keine Gewähr übernommen werden, da diese Umbauten keine seriellen und technisch auf Herz und Nieren überprüften Verfahren sind sind. Da üblicherweise im Erregerstromkreis 4 Amp fließen, scheint eine 6 Amp Diode ausreichend. Allerdings werrden normale PJ600 Dioden diesehr preiswert sind, bei voller Leistung sehr heiß. Beim Unterbringen in der Nähe des eh schon heißen Motorblocks kann die zuläsige Temperatur dieser Dioden sehr schnell überschritten werden. Eine bessere Möglichkeit sind entweder schon mit in der Trenndiode vergossene Kompensatiosdioden oder aber extern auf einem Extrakühlkörper montierte 20 Amp Dioden, die beiner Belastung mit 10 Amp gerade mal handwarm werden. Diese biete ich als fertiges aufgebautes Gerät mit Kühlkörper und aufgesetztem Relais an. Hierbei ist allerdinmgs zu beachten, daß der Kühlkörper auf D+ Niveau liegt. Das heißt, es ist darauf zu achten, daß während des Betriebes ein Kontakt des Kühlkörpers mit Masse auisgeschlosen ist, ansonsten gibt es einen Kurzschluß und die Lichtmaschine liefert keinenm Strom mehr. Sie brauchen also einen Platz von LxBxH = 120 x 40 x 100 mm, in dem Sie die Kompensationsdiode 20 Amp isoliert von Masse unterbringen können. Zur Isolation gegen Masse ist an der Unterseite des Kühlkörpers ein Isoliersockel angebracht, den Sie mit 2 M4 Schrauben an der Karposserie befestigen können So sieht das Teil aus:

Kompensationsdiode 20 Amp aufgebaut

Geliefert werden kann weiter ein Kompensationskit zu 6 Amp oder zu 20 Amp komplett aufgebaut, wie im Bild ersichtlich und es enthält:

Das 6 Amp Set enthält: eine Diode 6 Amp mit konfektionierten beidseitigen 0,5 Mtr FLY 1,5
mm² Anschlußleitung,
6 Mtr FLY 1,5 mm² sw Fahrzeugleitung
1 Wechselrelais 12ReWechsel30
4 Flachsteckhülsen 6,3-2,5
2 Flachsteckhülsen 4,8-2,5
2 Flachsteckhülsen mit Abzweig 6,3-2,5
2 Quetschkabelschuhe 6-2,5
1 Einbauschalter rund zum Einbau in Frontkonsole

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Manchmal ist es sinnvoll, den in der Lichtmaschine eingebauten Laderegler auszutausachen. Insbesondere wenn dieser leicht zugänglich ist, kann man den Regler einfach durch einen anderen mit höherer Ladendspannung austauschen. Damit hat man den Spannungsabfall durch die Trenndiode kompensiert. Wie man die Dinger ausbaut, siehe hier.
Meistens sind es Bosch Limaregler, und die Fa Bosch baut eigentlich nur Regler mit 14 Volt Ladendspannung. Die passenden Regler gibts auf Anfrage. Kosten tun sie so zwischen 20,- und 25,- Euro. Notwendig zu wissen wäre die auf dem Regler aufgedruckte Typennummer, oder gute Fotos von dem Ding (siehe auch die Möglichkeit der Ladeendspannungserhöhung durch Einbau einer Kompensationsdiode)

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Prinzipielles:: Eigentlich liegt die Lösung, wie man trotz Spannugsabfällen eine ideale Ladung erreicht, auf der Hand. Man mißt die Spannung der Batterie eben direkt an den Batterieklemmen und nicht wie das jetzt der Fall ist am D+ Ausgang der Lichtmaschine. Denn durch durch hohe Spannungsabfälle auf dem Weg zur Batterie ist die Spannung an der Batterie viel niedriger als an der Lima. Die Spannungsmessung kann einfach über ein dünnes Meßkabel erfolgen daß direkt am Batterie+Pol angeklemmt wird.

Sterling
Hochleistungsregler
AR12VD

Im Prinzip braucht man nun noch eine Elektronik, die in Abhängigkeit von der gemessenen Batteriespannung auf den Steuereingang des alten Limareglers das passende Signal gibt, welches bewirkt, die Ladung fortzusetzen oder zu stoppen.
Sinnvollerweise arbeitet man in diese Elektronik eine IU0U0 Ladesteuerung ein. So kann z. B. in der Ausgleichsladungsphase eine Gelbatterie oder AGM Batterie mit den vorgeschriebenen 14,8 Volt geladen werden, eine Spannung bei der ein herkömmlicher Limaregler schon längst abgeschaltet hat, und so die Zeit der Ausgleichslsadung so lang werden läßt, daß man den Motor gleich immer an haben muß.

Der Hersteller Sterling hat hier eine Reihe von Hochleistungsreglern entwickelt, mit der ganz neue Maßstäbe gesetzt werden. Damit wird Ihre Lima optimal ausgenutzt und die eingesetzte Batterie schnell und schonend geladen.

Features: ( digitaler Hochleistungsregler AR12VD): (Maße: 1120x70x45mm, 0,4 Kg) Die Regler sind auf positive und negative Felderregung einstellbar. Batterietypen(Gel,AGM, Blei/Säure) können ausgewählt werden, Batteriegröße wird automatisch erkannt, Temperaturgesteuerte Ladung, Temperatursensor für Batterie liegt bei, Batterieüberspannungs- und Überhitzungsschutz. Standardregler kann weiter eingebaut bleiben. 6 LED Status und Ladungsanzeigen

Sterling Lader
"Pro Digital"
PDAR

Die Weiterntwicklung (Hochleistungsregler "Pro-Digital" PDAR) (Maße: 100x170x60mm, 0,9 Kg) hat noch weitere Vorteile( zusätzlöiche Überwachung des -Pol Spannungsverlustes über die Karrosserieverbindungen, externe Temperaturüberwachung der Lima und der Batterie (Temperatursensoren sind im Lieferumfang enthalten, einstellbar auf 12 und 24 V Limas.
Es kann die Fernbedienung PDARRC(Maße: 170x90x40mm, 0,5 Kg) angeschlossen werden. Digital wird die Lima und die Batteriespannung und per Tastendruck deren Temperaturen angezeigt ud Anzeige der Ladestufe und Zeitdauer. Mit der Fernbedienung kann die Ladung auch manuel ein- odere ausgeschaltet werden

Preise-Hochleistungsregler v. Sterling...........

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Sehr häufig werden Trennrelais als preisgünstige Alternative angeboten. Manchmal findet man auch Angebote über angeblich "verlustfreie" Trenndioden oder Trenndioden ohne Spannungsabfall. In der Regel ist all dieses Humbug. Während Trenndioden ohne Spannungabfall eine physikalische Unmöglichkeit darstellen, hilft bei der angeblichen Verlustfreiheit meistens schon ein Blick auf das Produkt selbst. Man wird sehr schnell Kühlrippen an der Trenndiode finden, die dazu da sind, die Verlustwärme abzuführen.
Anders sieht es bei den klassischen Trennrelais aus, zu denen aber nur unter besonderen Bedingungen geraten werden kann, nämlich dann, wenn eine relativ kleine oder kaputte Batterie aufgeladen werden soll.

Prinzipschaltung mit
Trennrelais

Ein Trennrelais wird zwischen die beiden Batterien geschaltet und angesteuert über den D+ Ausgang der Lichtmaschine. Im Normalzustand sind beide Batterien getrennt und eine leere Bordbatterie kann die Starterbatterie wegen des fehlenden Kontakts nicht leersaugen. Wenn nun der Motor angeschaltet wird, liegt an D+ eine positive Spannung und das Trennrelais schließt einen Kontakt zwischen den beiden Pluspolen der Batterie.
Der Theorie zufolge liegt in diesem Fall die Ladespannung der Lichtmaschine an beiden Batterien und lädt sie auf. Soweit die Theorie, die meistens auch funktioniert. Manchmal allerdings eben nicht. Angenommen, die Starterbatterie ist leidlich voll und die Bordbatterie ist völlig leer. Wenn das Trennrelais nun beide Batterien zusammenschließt, gleichen sich die beiden Ladungen aus. Normalerweise macht das nichts, weil sich schon bei relativ geringem Strom zwischen diesen beiden Batterien ein gleicher Spannungspegel einstellt, der Ladestrom der Lichtmaschine kann diesen Ausgleichsstrom überlagern.
Allerdings dann nicht, wenn die Batterien groß und noch völlig gut sind. Dann gleichen sich die Spannungspegel der Batterien erst bei sehr höhen Strömen an. Man kann diesen Strom errechnen: Sehr gute, neue und große Batterien haben Innenwiderstände von unter 5 mΩ bei 200 Ah Batteriekapazität. Das Trennrelais hat vielleicht auch 5 mΩ und ein 2 Meter langes Verbindungskabel mit 6 mm² Durchmesser nochmal 1 mΩ. Wenn die Batterien im stehenden Zustand Spannungsdifferenzen von ca. 1 Volt aufweisen, fließen im Verbindungsfall durchaus schon mal 80 Ampere von der Starterbatterie in die Versorgungsbatterie. Das kann eine 70 A Lichtmaschine schon nicht mehr auffangen.
Je nachdem, an welchem Batteriepol nun noch die Lichtmaschine mit ihren angenommenen Standardwerten von 70 A angeschlossen ist, kann nun auch noch der Ladestrom der Lichtmaschine über das Trennrelais fließen. Da meistens Trennrelais mit einer maximalen Schaltstrombelastung von 70 A angeboten werden, kann man das Trennrelais gleich als Zigarettenanzünder benutzen.
Aber wie gesagt, meistens passiert das nicht, weil die Batterien aufgrund von schlechter Pflege einen höheren Innenwiderstand haben.(Vorsicht: Aufgrund von Zellenkurzschluß zerstörte Batterien haben evtl. niedrige Innenwiderstände!) Und wenn die Batterien doch noch in gutem Zustand sein sollten und wenn man auf die Trennrelaistechnik, die zugegebenermaßen deutlich billiger ist, zurückgreifen möchte, kann man ja einfach ein ca. 10 Meter langes Verbindungskabel mit 4 mm² Querschnitt verwenden. Das hat gut 40 mΩ und dann dürfte auch nix mehr anbrennen. Man hat dann allerdings den Effekt des verlustfreien Trennens/Verbindens der beiden Batterien aufgegeben. Eine Lichtmaschine würde auf diesem Kabel schon bei einer Stromstärke von 17 A genau den Spannungsabfall von 0,7 Volt erzeugen, den auch eine Trenndiode hat. Passende Trennrelais für diese Billigvariante gibts als 12Re70mit 70 Amp für 12 Voltoder als 12Re180mit 180 Amp für 12 Volt 24Re80mit 80 Amp für 24 Volt im Angebot. Die letzten beiden Modelle haben Schraubanschlüsse für die Schaltstromkontakte und sind daher gur für höhere Ströme geeignet.
Es empfiehlt sich fuuml;r den Fall, daß sensible Elektronik von D+ gesteuert wird, paralell zur Spule des Trennrelais eine Schutzdiode der Größe mindestens 1N4001 zu schalten, um bei Stromunterbrechugen die von der Spule erzeugten Spannungsspitzen kurzzuschließen. Normalerweise wirken zwar die Limadioden selbst als Schutzdioden für die Relaisspule. Allerdings können sich beim Abreißen des Erregerstromes bei schlecht kontaktierten Kohlestiften ín der Lima hohe Spanungsspitzen aufbauen.
Bestellbar sind Schutzdioden mit Abzweigkabelschuhen unter hier

Ein Wort noch zu sog. elektronischen Trennrelais. Diese funktionieren nach demselben Prinzip, indem ein Relais elektronisch gesteuert betätigt wird und zwar wird die Bordbatterie erst dann, wenn die Starterbatterie wirklich voll ist, zugeschaltet. Das hat dann den negativen Effekt, daß die Spannungsdiffenz zwischen voller und leerer Batterie im Moment des Zuschaltens noch höher ist und der schädliche Ausgleichsstrom noch höher ist. Da das ganze Esoterikum auf einer Platine verbaut wird, finden darüber hinaus meist nur billige Print-KFZ-Relais Verwendung, die in aller Regel nur bis 40 A belastbar sind. Es gibt zwar auch bessere elektronisch geregelte Trennrelais, die zu hohe Ausgleichsströe erkennen und dann abschalten, ...bloß, dann wird die Bordbatterie auch nicht voll. Die Fehleranfälligkeit ist hoch.

                      zurück zur Themenauswahl: Laden mit Lichtmaschine Ladestromverteiler
Sinnvolle Alternativen zur reinen Trenndiodennutzung gibt es jedoch schon. Prinzipiell arbeiten viele der sog. Ladestromverteiler mit Kombinationen von Tenndioden und Trennelais. Diese funktionieren nach einem zweistufigen Verfahren. Zunächst wird über eine Trenndiode geladen, bis beide Batterien annähernd voll sind. Wenn die Elektronik diesen Zustand erkannt hat, werden je nach Ausführung beide oder eine Diode der Trenndiode mit oder ohne Shuntwiderstand kurzgeschlossen.
Das hat den Vorteil, daß nun weiter bis zur Ladeendspannung der Lichtmaschine geladen werden kann. Der hinderliche Spannungsabfall ist je nach Stromstärke deutlich geringer und nähert sich 0 Volt an. Gefährlich hohe Ausgleichsströme zwischen beiden Batterien unterbleiben ebenfalls, einmal, weil der Shuntwiderstand nur geringe Ströme durchläßt, andererseits, weil beide Batterien durch das vorherige Laden mittels Trenndioden sich sowieso im fast vollen Zustand mit fast gleicher Spannung befinden. Das Problem dieser Geräte ist der Preis. Aber Vorsicht, in diesem Bereich ist die Begriffsverwirrung enorm. Manchmal werden als Ladestromverteiler simple Trennrelais oder Trenndioden angeboten - also immer nachfragen!

                   zurück zur Themenauswahl: Laden mit Lichtmaschine Kombination von Trenndiode mit Ladeauswahlschalter
Eine günstigere Variante, die insbesondere gerade dann sinnvoll ist, wenn die Bordbatterie zudem von einer Solaranlage mitgeladen wird, ist die Installation von einem Ladeauswahlschalter.
. Wird dieser nach längeren Fahrtzeiten betätigt,- also wenn man annimmt, daß Starter- und Versorgungsbatterien schon ziemlich voll sind -, dann bewirkt dieser Schalter, daß die Zusatzbatterie von der Trenndiode abgeklemmt wird und die Starterbatterie über den nun durch die Schalterbetätigung parallel zur Trenndiode geschalteten Shuntwiderstand noch bis zur ursprünglichen Ladeendspannung hochgeladen wird. Dieser Schalter ist insbesondere dann zu empfehlen, wenn die Zusatzbatterie z. B. über ein Solarpanel sowieso schon des öfteren auch bis in die Gasungsphase hineingeladen wird.

                   zurück zur Themenauswahl: Laden mit Lichtmaschine Ladeauswahlschalter - Varianten:
Der Ladeauswahlschalter ist sowohl bei einer 12 Volt Lichtmaschine (LAS-12) als auch bei einer 24 Volt Lichtmaschine ( LAS-24) auf 70 A ausgelegt. Die zum Schalter gehörenden Relais und Widerstände sind fertig verdrahtet in einer Abzweigdose, auf dessen Deckel der Schalter angebracht ist, eingebaut. Man muß nur noch Trenndiode, Abzweigdose und Lichtmaschine miteinander verbinden. Trenndiode und der an der Abzweigdose angebrachte Shuntwiderstand sollten so angebracht werden, daß die beim Betrieb entstehende Verlustwärme abgeführt werden kann

Wenn man es vorzieht, den Schalter direkt von der Führerhauskonsole aus zu betätigen, sind die auch auf 70 A ausgelegten Selbstbaukits Limakit-A-12(12 Volt-Version) und Limakit-A-24(24 Volt-Version), geeignet, der Schalter der diesen Kits beigefügt ist, läßt sich problemlos in die Führerhauskonsole einbauen. Dem Kit sind die Trenndioden ST 70-2 schon beigefügt. Hier der Inhalt:
Das Limakit-A-12 enthät
1 Relais 12 Volt, 70 A Relais 12RE70
1 Relais 12 Volt, 40 A Relais 12RE40
1 Einbauwechselschalter 6 A/250 V,
1 Shuntwiderstand 0,33 Ohm, 5 W
1 Trenndiode 70 A, ST70-2
2 Schutzdioden 1N4001

Das Limakit-A-24 enthät
1 Relais 24 Volt, 70 A Relais 24RE70
1 Relais 24 Volt, 40 A Relais 24Re40/12
1 Einbauwechselschalter 3 A/250 V,
1 Shuntwiderstand 0,33 Ohm, 5 W
1 Trenndiode 70 A, ST70-2
2 Schutzdioden 1N4001

Preise-Limakits...........

Das Schaltbeispiel mit einer Trenndiode finden Sie nebenstehend.

Anschlußbeispiel

                   zurück zur Themenauswahl: Laden mit Lichtmaschine Selbstbau von Trenndioden?
Gewarnt wird vor Selbstbauten von Trenndioden, die technisch durch Paralellschaltung von zwei Dioden sehr einfach möglich sind, jedoch mit zu niedrigen Leistungswerten ausgestattet sind. Der Ladestrom bei fast leeren Batterien muß kleiner als die Nennleistung der Dioden sein. Der Kühlkörper muß entsprechend groß gewählt werden und die Durchbruchspannung darf nicht einfach nur ein paar Volt über der Limaspannung liegen. Schottkydioden mögen billig und auch aufgrund der geringen Durchlaßspannung energiesparender sein, sie sind aber für diese Anwendung viel fehleranfälliger und bei einem Durchbrennen kann es wirklich einen heftigen Kurzschluß geben, den man mit auch nicht grad billigen Sicherungsmaßnahmen verhindern muß.

                    zurück zur Themenauswahl: Laden mit Lichtmaschine Lichtmaschinenladung mittels Spannungswandlung
Prinzipielles Wie aus obigen Beschreibungen der Ladetechnik mittels Trenndioden deutlich wurde ist schon ein recht hoher Verschaltungsaufwand und Kenntnis der einzelnen Komponenten notwendig, um beide Batteriebänke zu entkoppeln und trotzdem optimal zu laden. Während es früher eher ein Notbehelf war, z. B. aus 24 Volt Bordspannung über Spannungswandlung eine 14 Volt Ladespannung herzustellen, gibt es inzwischen ausgereifte Techniken mittels Schaltnetztechnik aus der von der Lima geladenen Batterie - entsprechend ihres Ladezustandes - Strom zu entnehmen, diesen entweder auf 230 Volt ( und dann mit einem hochwertigen Ladegerät) oder direkt in die passende IU0U0 Ladespannung umzuwandeln. Der Hersteller Sterling hat hier neue Maßstäbe gesetzt.

                    zurück zur Themenauswahl: Laden mit Lichtmaschine

Ladebooster, Batterie-zu-Batterielader von Sterling etc

digitales Lichtmaschinen-
Batterie-Ladegerät

Das digitale Lichtmaschinen Batterieladegerät AB1290 bzw AB12160 vereinigt die positiven Eigenschaften der Sterling-Hochleistungsregler mit noch weniger Verkabelungsaufwand. Außerdem hat er eine sehr hohe Ladeleistung. Die Ladeendspannung der Starterbatterie ist 0,4 Volt niedriger als die Ladeschlußspannung des Limareglers. Auch hier ist optional die Fernbedienung ABRC mit Display anschließbar

Das wohl beste Gerät auf dem Markt ist der digitale Batterie zu Batterielader der Serie BB..., bei dem der Lader einfach zwischen die Pluspole der beiden Batteriebänke geschaltet wird. Einfacher geht eine Installation nicht.

digitales Batterie-zu
Batterie-Ladegerät

Anhand der Batteriespannung(wenn diese über 13 Volt steigt) der an der Lima hängenden Batterie merkt der Batterie-zu-Batterie-Lader, daß die Lima lädt, diese lädt dann automatisch mit der IU0U0 Kurve die zweite Batterie, Ladeleistung von 20/50 Ampere. Auch hier gibts für alle BB...Typen die Fernbedienung mit LCD Anzeige unter der Bestellnummer BBRC

Einen günstigeren Ladebooster mit nicht so hoher Ausgangsleisung allerdings nicht von Sterling ist der Ladebooster MT-PB 1214-8. Er transformiert eine Eingangsspannung von 9 -14,5 Volt auf 14,4 Volt. Eingeschaltet wird der Booster automatisch durch das integrierte Steuerrelais bei eingeschalteter Zündung

Hier die Daten

Gerätebezeichnung	Eingangsspannung	Ausgabgsspannung	Eingangsstrom Ausgangsstrom(A)	Maße LxBxH (mm)	Gewicht (kg)
AB1290	Limasp.(12V)	einstellb 14,2-14,8(20Gr) 13,2-13,8(20Gr)	90 A(Lima)	250x280x70	3,5
AB12160	Limasp.(12V)	einstellb 14,2-14,8(20Gr) 13,2-13,8(20Gr)	160 A(Lima)	250x280x70	3,5
BB121220W	12V(über 13 V)	einstellb 14,2-14,8(20Gr) 13,2-13,8(20Gr)	20 A (Ausg.str)	250x280x70	3,5
BB121250W	12V(über 13 V)	einstellb 14,2-14,8(20Gr) 13,2-13,8(20Gr)	45 A (Ausg.str)	250x280x70	3,5
BB122420W	12V(über 13 V)	einstellb 28,4-29,6(20Gr) ?	20 A (Ausg.str)	250x280x70	3,5
MT-PB 1214-8	12V bei Zündung	Eing:9,5 - 14,5 Ausg:14,4	8 A (Ausg.str)	120x80x40	0,4

           Preise-Lader per Spannungswandler v. Sterling...........

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preisgünstigere Ladung durch Spannungswandler

24 → 12 Volt: Ladung mittels Spannungswandler
Wenn die Lichtmaschine 24 V produziert und wenn die Zusatzbatterie nur 12 Volt hat, bieten sich Spannungswandler an. Dieses sind Geräte, die aus einer Eingangsspannung zwischen 18 -30 Volt eine definierte Ausgangsspannung von 13,8 Volt machen. Dabei werden Wirkungsgrade bis zu 85 % erzielt.
Theoretisch ist es denkbar, nun einfach die 12 Voltbatterie hinter den Spanungswandler zu klemmen und dann mit der 24 Volt Lichtmachine zu laden. Im Prinzip funktioniert das auch so, allerdings liegt der Teufel im Detail: Bei den meisten gängigen Spannungswandlern darf bei 0-Volt-Eingansspannung auch keine Fremdspannung am Ausgang anliegen, außerdem sorgt eine leere Zusatzbatterie schnell für ein Ansprechen des Überlastschutzes vom Spannungswandler. Diese Probleme Können durch das Vorschalten einer Ladekontrolleinheit - in Limakit-B oder durch eine Beschaltung mit dem Limakit-C gelöst werden. Als dritte etwas teurere Variante bietet sich ein Spannungswandler der Fa mobitronoic an, der diese Probleme gleich gar nicht hat.

                      zurück zur Themenauswahl: Laden mit Lichtmaschine Funktionsweise der Ladekontrolleinheit
Die Ladekontrolleinheit wird zwischen dem Spannungswandler 24 Volt → 12 Volt und dem +Pol der Bordbatterie eingebaut. Die Ladekontrolleinheit bewirkt über den als Strombegrenzer eingebauten Shuntwiderstand, daß der Spannungswandler nicht in den Überlastbereich kommt. Weiter bewirkt die Ladekontrolleinheit, daß die Zusatzbatterie dann und nur dann an den Ausgang des Spannungswandlers geschaltet wird, wenn eine stabile Eingangsspannung über 17 Volt am Eingang des Wandlers anliegt. Andernfalls würde der Spannungswandler negativ arbeiten, daß heißt, die Zusatzbatterie noch leerer machen. Über drei LEDs werden Betriebs- und Fehlerzustände des Systems ermittelt. Ein einfacher Reset bringt das System wieder in den richtigen Arbeitsbereich. Der integrierte Schalter läßt die Zustände (An, Aus, Laden bei Fahrbetrieb) zu. Der Schalter ist zweipolig ( Grund siehe bei Limakit-C) Zusammen mit Spannungswandler und Shuntwiderstand erhalten Sie als Limakit-B ein ladefähiges System.
Limakit-B enthält
1 Spannungswandler DC-DC 24-12 10A
1 Shuntwiderstand 0,150 Ohm
1 Kontrolleinheit
alles miteinander verdrahtet

                      zurück zur Themenauswahl: Laden mit Lichtmaschine Funktionsweise von Limakit-C
Eine Alternative zu der oben beschriebenen, noch nicht sehr erprobten Ladekontrolleinheit ist als sehr preisgünstige Alternative das Limakit-C mit einem Spannungswandler, einer Leistungsdiode, einem Shuntwiderstand, einem Ansteuerrelais und einem Schalter. Im Unterschied zur Ladekontrolleinheit bewirkt hier die Leistungsdiode, daß kein Strom von der Zusatzbatterie in den Spannungswandler fließt. Der Nachteil ist allerdings, daß die Batterie nur noch bis 13,3 Volt geladen wird. Entscheidet man sich für diese Alternative, muß die Zusatzbatterie unbedingt noch über eine weitere Spannungsquelle (z. B. ein Solarmodul) bis zur Ladeendspannung aufgeladen werden. Der Spannungswandler wird über ein Relais geschaltet, daß beim Anlassen des Motors über den D+ Kontakt der Lichtmaschine gesteuert wird. Dem Limakit-C ist ein zweipoliger Schalter beigefügt, mit dem man zwischen den Betriebsarten (Aus : An : Laden nur, wenn Lichtmaschine in Betrieb ist) wählen kann.
Die zweipolige Option ist sinnvoll, wenn man als Versorgungsspannung entsprerchend der Schalterstellung nicht die Kombination Starterbatterie-Lichtmaschine hat, sondern eine weitere 24 V Spannungsquelle und diese mit einem Tiefentladeschutz vor Tiefentladung durch den Spannungswandler bei Dauerbetrieb schützen will. Wenn der Tiefentladeschutz den Minuspol schaltet, wie das üblich ist, muß auch eine galvanische Trennung der jeweils durch die Schaltstellung genutzten Minuspole über en Schalter erfolgen.

Schaltung mit
Spannungswandler
und Limakit-C

Limakit-C enthält
1 Spannungswandler DC-DC 24-12 10A
1 Shuntwiderstand 0,150 Ohm
1 KfzRelais Relais 24Re20
1 Leistungsdiode SKN oder SKR 20/1200
1 2-poliger 3A /250 Volt
Einbauwechselschalter
1 Schutzdiode 1N4001

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Lader 818-2412L mobitronic

Dieser Batterielader der Fa. mobitronic ist ein speziell für die Ladung von 12 Volt Bordbatterien an einem 24 Volt Bordnetz konzipierter Spannungswandler. Dieses allerdings wesentlich teurere Gerät eignet sich insbesonsdere für sehr lange Fahrten, da dieser Lader mit der schonenden I/U Kennlinie lädt. Auch ist der Ladestrom von zuanfangs 15 A sehr hoch. notwendiges Zubehör:
Für den 818-2412L ist lediglich das KFZ-Relais (Relais 24RE20) notwendig.

Hier nun technische Daten:

Spannungswandler /Lader	max. Ladestrom	Maße LxBxH (mm)	Eingangs- spannung	Ausgangs- spannung>
DC-DC 24-12 10A	10 A	125x59x50	18-30 V	13,8 V
818-2412L	15 A	188x42x140	18-30 V	13,8 V
Limakit-B	10 A	3 Teile	18-30 V	13,8 V
Limakit-C	10 A	4 Teile	18-30 V	13,2 V

Bemerkungen: Der DC-DC 24-12 10 A ist allein nicht ladefähig. Limakit-B und Limakit-C enthalten bis auf Verbindungskabel zu Batterien und Lichtmaschine alle notwendigen Bestandteile:
Ob alle oben beschriebenen Geräte tatsächlich für Ihren Bedarf und Ihre Lichtmaschine angemessen sind lesen Sie hier.

zurück zur Themenauswahl: Laden mit Lichtmaschine Kombination der Ladung mit Solarstrom
Alle hier vorgestellten Möglichkeiten sind uneingeschränkt nit der Ladung mit Solarstrom kombinierbar. Daß dies alles so gut geht, liegt an der Pufferkapazität der Batterie. Durch ihre hohe Kapazität gibt die Batterie die Arbeitsspannung der Systeme vor. Die Teilsysteme beziehen sich somit immer auf den Ladezustand der Batterie und nie auf den Zustand des jeweils zusätzlichen Ladesystems.
Gefährlich wirds natürlich dann, wenn die Batterie abgeklemmt wird und Solarsystem mit Lichtmaschine über die Batteriepolklemmen miteinander - ohne Puffer(!) gekoppelt sind. Aber wenn man dieses unterläßt, besteht keine Gefahr. Ob eine Kombination auch ökonomisch sinnvoll ist lesen Sie hier Technisch besonders lohnenswert sind Kombinationen von Solarstromladung mit dem Einsatz von Trenndioden kombiniert mit Ladeauswahlschaltern. zurück zur Themenauswahl: Laden mit Lichtmaschine

Preise-Trenndioden...........
Preise-Limakits A...........
Preise-Trennrelais 12/24V...........
Preise-Lader per Spannungswandler v. Sterling...........
Preise-andere Lader-Spannungswandler allein...........
Kontakt.......... Ein Schritt zurück

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