Jede Medaille hat zwei Seiten? Wo Licht ist, ist auch Schatten. Diese Sprüche kennt ihr und in Bezug auf Doppelbatteriesysteme und eine smarte Lichtmaschine trifft das zu. In diesem Artikel geht es um die Probleme, die eine smarte Lichtmaschine beim Laden von zwei oder mehr Batterien machen kann.
Moderne Fahrzeuge ab Schadstoffklasse Euro 5 und in jedem Fall 6 oder 6+ haben sogenannte „Smarte Lichtmaschinen“. Wer sich fragt, was uns Offroader angeht, nun, zumindest die neuen Pick-ups, Vans und Kastenwagen respektive Transporter besitzen solche Lichtmaschinen. Oder besser müssen sie besitzen, um dem CO2 Ausstoß Herr zu werden. Diese Lichtmaschinen sind eine Maßnahme Schadstoffe zu reduzieren. Wurden vor ein paar Jahren Wohnmobil- und Aufbauhersteller noch mit Fahrzeugen ohne solche Lichtmaschinen versorgt, lassen heutige Schadstoffgrenzen das immer seltener noch zu.
In solchen Fahrzeugen übernimmt die zentrale Steuereinheit (ECU) die Steuerung der Lichtmaschine. Wird die Batterie normal geladen liegt die Spannung, wie üblich, ungefähr zwischen 13,8 und 14,4 V. Diese Spannungshöhe und der von den Verbrauchern angeforderte Strom erzeugt einen elektromagnetischen Widerstand an der Rolle der Lichtmaschine, den der Motor überwinden muss. Ist die Batterieladung ausreichend, senkt die ECU die produzierte Spannung ab. Wird die Spannung abgesenkt reduziert sich der Widerstand, der Motor verbraucht in Folge weniger Kraftstoff.
Genau das passiert bei smarten Lichtmaschinen, die eigentlich smart-angesteuerte Lichtmaschinen heißen müssten. Stellt die ECU fest, dass jetzt nicht geladen werden muss, wird die Spannung herunter geregelt. Ein typischer Wert ist 12,5 Volt, aber auch darunter.
Das hat zur Folge, dass bei einem Doppelbatteriesystem verschiedene ältere Systeme versagen. Oft koppeln und laden Doppelbatteriesysteme, vom einfachen Relais bis hin zum B2B-Lader (Batterie-zu-Batterie-Lader), abhängig davon ob die Spannung über 13 Volt liegt. Die einzelnen An- und Abschaltspannungen für die Ladegeräte variieren leicht. Aber alle haben gemeinsam, dass sie so erkennen sie, ob der Motor läuft oder nicht. Fällt die Spannung unter deren Schaltspannung, trennen sie die Batterien und laden nicht mehr.
Relais fallen in dem Fall ganz raus, da sie nicht intelligent auf den Spannungspegel reagieren können. Sie könnten theoretisch an Zündungs-Plus (Klemme 15) angeschlossen werden, dann entsteht aber ein anderes Dilemma, welches noch schlimmer ist. Der Anlasser würde dann bei seinem Startvorgang auch über das Relais seinen Strom ziehen, was das Relais oft nicht überlebt.
Übrigens, das Problem tritt auch auf, wenn die Verbraucherbatterie ohne viel Technik angeschlossen ist, sprich ohne Trenn- oder Ladetechnik. Denn wenn die Lichtmaschine herunter regelt, dann wird nicht geladen, so oder so.
Rekuperation
Hat das Auto eine Rekuperationsbremse, bei der die Lichtmaschine zum Abbremsen genutzt wird, kommen weitere unwägbare Faktoren für das Doppelbatteriesystem dazu. Wenn die Bremswirkung erwünscht ist, schaltet die ECU die Lichtmaschine hinzu und regelt die Spannung hoch. Den Ladezustand der Starterbatterie hält die Steuerung deshalb immer bei ca. 80%. Das ist notwendig um die beim Bremsen abgegebene Energie in der Batterie speichern zu können. Nur dann funktioniert die Rekuperation.
In dem Fall dürft ihr euch nicht wundern, wenn ein Batteriemonitor wohl nie eine volle Batterie anzeigt. Übrigens, Batterien werden selten zu 100% nur durch den Fahrbetrieb geladen. Deshalb gehen die Hersteller von Batteriemonitoren gerne dazu hin, eine fast voll geladene Batterie als 100% geladen anzuzeigen, was auch ausreichend genau ist. Das erspart viele Kundenanrufe bei der Service-Hotline, die Fragen, warum ihre Batterie nie voll wird.
Das richtige Ladegerät ist nötig
Besitzt euer Fahrzeug eine smarte Lichtmaschine oder Rekuperation und ein Doppelbatteriesystem müsst ihr beim Ladesystem darauf achten, dass es dafür vorbereitet ist. Die Hersteller lösen das Problem auf unterschiedliche Arten.
Mit der Zündung als Signal
Die meisten Ladesysteme überwachen die Bordspannung und schalten sich beim Überschreiten eines bestimmten Wertes automatisch an und beim Unterschreiten wieder ab. Zusätzlich besitzen sie eine optionale Leitung, die wenn sie angeschlossen wird, diesen Automatismus umgeht. Diese wird zumeist mit Klemme 15 verbunden. Das sind alle Anschlüsse, die bei „Zündung ein“ Strom führen. Damit schaltet sich das Ladegerät unabhängig von der Spannungsanhebung durch die Lichtmaschine ein, es wartet also nicht auf den laufenden Motor. Trotzdem ist eine automatische Abschaltung gegeben, die im Zweifelsfall das Laden und die Verbindung zwischen den Batterien beendet. Diese Spannung liegt dann zumeist unterhalb von 12,5 Volt, womit sie sicher mit smarten Lichtmaschine funktionieren.
Beispiele für dieser Variante wären die Sterling Power B2B-Ladegeräte der ProCharge-Reihe: Sterling B2B-Loader.
© Sterling Power
Abfrage der Generatorspannung und der Zündung
Andere Ladesysteme, gerade wenn sie speziell für Euro 6 Fahrzeuge gemacht sind, überwachen die Spannung und die Zündung. Nur wenn die Spannung unter einen bestimmten Pegel fällt, beispielsweise 13 V und die Zündung aus ist, wird auch das Laden bzw. die Verbindung zwischen den Batterien unterbrochen. Diese Lösung hat allerdings einen Nachteil. Die Batteriekopplung bleibt aktiv, wenn die Spannung, z.B. durch eine andere Ladequelle über dem Schaltpegel bleibt. Das ist vielleicht nicht gewünscht.
Systeme die stur die Zündung abfragen (ein oder aus) sind da im Vorteil. Wird der Wagen geparkt, wird die Verbindung unterbrochen, also ein simples ein oder aus, Pegelabfragen entfallen. Aber auch hier gibt es einen Nachteil. Ist die Zündung an ohne das der Motor läuft, kann Ladung aus der Starterbatterie in die Verbraucherbatterie übernommen werden. Ihr solltet euch dessen bewusst sein, wenn ihr diese Variante gewählt habt und die Zündung nur einschalten, wenn auch der Motor gestartet wird oder zumindest die Zündung bewusst ein- und ausschalten.
Per Parametrisierung
Die dritte Variante bietet die größte Flexibilität. Dabei können mehrere Parameter zur Erkennung eingestellt werden. Dazu gehört die Mindestspannung der Lichtmaschine. Wird diese unterschritten, gilt der Motor als abgeschaltet und die Ladung wird unterbrochen. Als zweites ein Zeitspanne, die dieser Wert doch unterschritten werden darf. Arbeitet die Lichtmaschine gerade mit reduzierter Spannung und wird beispielsweise die Motordrehzahl beim Beschleunigen gesteigert, kann die Lichtmaschinenspannung kurzzeitig unter den Minimalwert absacken, bis nachgeregelt wurde. Solange der Zeitparameter nicht überschritten wird, wird der Ladevorgang der Verbraucherbatterie noch nicht beendet und die beiden Batterien nicht getrennt.
Als Beispiel sei hier die Orion-TR SMART-Geräteserie von Victron genannt: Orion-TR SMART bei amazon.
© Foto: Victron Energy
SMART-Funktion ausprogrammieren
Nicht selten kann die smarte Funktion abgeschaltet werden. Dazu können Werkstätten mit einem entsprechenden Gerät die Funktion im Steuergerät des Fahrzeugs abschalten. Es ist fraglich, ob das in jedem Fall legal ist, denn damit wird das Abgasverhalten verschlechtert. Bei Fahrzeugen, die auch mit abgeschalteter smarter Regelung die Abgasnormen erfüllen ist das kein Problem diese Funktion abzuschalten.