Eines der am meisten diskutierten Themen beim Fahrzeugumbau ist das Doppelbatteriesystem. Von simpel bis High-Tech ist hier alles zu finden und jede Lösung wird vehement verteidigt. Dabei ist es wie sooft, alles hat Vor- und Nachteile. Wir geben einen Überblick über die gängigen Systeme.

Das Doppelbatteriesystem – Eines der Dauerbrenner-Themen in den Foren und an den Lagerfeuern, vielleicht nur noch vom Thema „Der richtige Reifen“ geschlagen. Ok, und vom Zweitaktöl im Diesel. Hier prallen geballte Weltanschauungen aufeinander, wobei die angepriesenen Lösungen vom simplen Zusammenschalten der Akkus bis hin zur komplexen Lösung mit mehreren Schaltern, Lademöglichkeiten und Batterietypen reicht. Die richtige Antwort liegt wohl irgendwo in dieser Bandbreite. Entscheidend ist doch letztendlich nur, was ich bereit bin zu bezahlen, welchen Nutzen und welche Sicherheit ich erwarte und ob ich mit den Nachteilen meiner gewählten Lösung leben kann. Ist die Antwort „ja“, dann ist genau das die richtige Lösung.

Die zugrunde liegenden physikalischen und elektrotechnischen Gegebenheiten, bleiben von den Diskussionen jedenfalls unbeeindruckt. Jegliches Zusammenschalten von Akkus birgt Probleme in sich. Nicht umsonst kümmern sich zahlreiche Ingenieure, Elektroniker und Elektrotechniker um ausgefeilte Lademanagement-Systeme. Mit der aufkommenden E-Mobilität hat dieses Thema noch einmal rasant an Bedeutung gewonnen. Aber das Thema ist nicht neu. Schon bei unterbrechungsfreien Stromversorgungen oder der Solartechnik geht es immer wieder um Ladetechnik, die die Lebensdauer und Kapazität zusammengeschalteter Akkus möglichst hoch hält. Auch die Betriebssicherheit spielt dabei ein große Rolle, auch wenn diese eher bei Reihenschaltungen und anderen Akkutypen als dem alten Blei-Säure-Akku Sorgen macht.

Es wird viel Forschung und technischer Aufwand betrieben, negative Effekte zu verhindern. Natürlich befinden sich diese Entwicklungen auf einer anderen Ebene. Dort geht es um weitaus mehr, als nur zwei Akkus zu verbinden um ein paar Tage eine Kühlbox zu betreiben, aber die zugrunde liegenden Gesetzmäßigkeiten bleiben die selben und treffen auch bei unseren Umbauten zu.

Wir stellen hier die verschiedenen prinzipiellen Probleme und Lösungen vor und geben einen Überblick über die Vor- und Nachteile. Im Wesentlichen geht es dabei um die Lebensdauer, Kapazität, Kosten und Komplexität der Lösung, eine handwerklich saubere und betriebssichere Installation einmal vorausgesetzt. Dabei spielen die Eigenschaften der typischerweise verwendeten Blei-Säure-Akkus eine wichtige Rolle. Zum besseren Verständnis haben wir in diesem Artikel: Blei-Säure, AGM und Co. – Wie die Autobatterie funktioniert beschrieben, wie Akkus vom Blei-Säure-Typ funktionieren und was sie vorschnell altern lässt.

Warum überhaupt ein Doppelbatteriesystem?

Diese Antwort ist noch leicht gegeben. Mit einem Doppelbatteriesystem in Parallelschaltung erhöhst du die Kapazität. Das ermöglicht dir, länger Strom zu beziehen um länger von Ladefahrten und anderen Stromquellen unabhängig zu sein. Auch bei der Versorgung starker Verbraucher hilft so ein System, wenn es clever verschaltet wurde. So kannst du beispielsweis damit eine Winde unterstützen.

Die drei grundlegenden Fragen, die du für dich beantworten musst sind:

  • Permanent oder zeitweise zusammengeschaltet?
  • Welcher Akkutyp als Zweit- bzw. Verbraucherakku?
  • Mit oder ohne zusätzlichem Ladegerät?

Das Grundprinzip – die Parallelschaltung

Akkus können in Reihe oder parallel geschaltet werden. Ersteres findet sich bei 24 Volt-Fahrzeugen. Dort werden zwei 12 Volt Akkus in Reihe verbunden, was die Spannung auf die Gesamtspannung von 24 Volt anhebt. Die Gesamtkapazität erhöht sich nicht. Das ist hier insofern interessant, als dass der einzelne 12 Volt Akku im Inneren genau so aufgebaut ist. Dort sind in der Regel 6 Zellen mit je 2 Volt in Reihe geschaltet. Jede Zelle hat die gleiche Kapazität, damit sie gleichmäßig geladen werden können.

Bei der der Reihenschaltung wird der Pluspol des einen Akkus mit dem Minuspol des anderen verbunden. Die jeweils freien Plus- und Minuspole der beiden Akkus werden dann für den Anschluss an das Bordnetz benutzt.

Reihenschaltung von Akkus.

Reihenschaltung von Akkus.

Bei den Doppelbatteriesystemen, um die es hier geht, sind die beiden Akkus parallel geschaltet. Jeweils beide Plus- und Minuspole sind miteinander verbunden. Bei dieser Verschaltung bleibt die Spannung gleich, dafür erhöht sich die Kapazität. Sie ist die Summe beider Einzelkapazitäten.

Parallelschaltung von Akkus.

Parallelschaltung von Akkus.

Häufig genannte Probleme bei der Parallelschaltung

Kapazität und Alter

Oft ist zu lesen, dass Akkus gleicher Kapazität und Alters verwendet werden müssen. Wird das nicht beachtet, drohen früher Kapazitätsverlust und ungeladene Akkus. Die Antwort darauf ist ein klares: das lässt sich überhaupt nicht vermeiden, nur reduzieren. Man kann vorweg schicken, dass beim Einsatz von Trenntechnik und eines zusätzlichen Ladegeräts egal ist, welche Akkutypen, Alter und Kapazitäten parallel geschaltet werden. Jeder Akku wird dann indivduell behandelt. Es handelt sich im Grunde gar nicht mehr um eine Parallelschaltung sondern um den Betrieb zweier getrennter Akkus. Das ist aufwändiger und teurer, garantiert aber tatsächlich eine lange Lebensdauer der Stromspeicher, wenn sie auch ansonsten auch gut behandelt werden. Deshalb trifft diese Problematik nur auf Doppelbatteriesysteme ohne zusätzliches Ladegerät zu. Ebenfalls soll erwähnt werde, dass ein defekter Akku oder einer der seine Lebensdauer überschritten hat, immer für Probleme sorgen wird.

Wo liegen die Probleme in Bezug auf Alter und Kapazität?

Ganz aus der Luft gegriffen sind die Probleme beim Parallelschalten unterschiedlicher Akkukapazitäten und Alter nicht. Das Urproblem dabei ist, das sich zwischen den Akkus mit der Zeit unterschiedliche Ladezustände und eine unterschiedliche Alterung einstellen. Diese Abweichung wird sich immer irgendwann einstellen. Selbst bei 100 Prozent gleichen Akkus, die dauerhaft und ohne Trennung parallel geschaltet sind und die gemeinsam an den Verbrauchern angeschlossen sind, wird der für das Laden wichtige Innenwiderstand auseinanderdriften. Bei einem Doppelbatteriesystem mit Trennschalter ist das Problem also schon zwingend in der Nutzung verankert.

Messungen, die im Bereich von permanent-parallel-geschalteten Blei-Säure-Akkkus gleichen Typs und Alters als Speicher für große Solaranlagen gemacht wurden, zeigten dass sich mit der Zeit ungleiche Belastungen für die Akkus einstellten. Ein Akku wurde stärker entladen als der andere und diese Differenz setzt sich weiter fort. Der Grund ist, dass bei gleichen Akkus der Akku mit dem geringeren Innenwiderstand eine höhere Ladung und eine höhere Polspannung hat. Deshalb gibt er mehr Strom ab als der andere Akku. Das führt erneut zu einem ungleichen Ladezustand.

Solange die folgende IU-Ladephase ausreichen lang ist und sie die Konstant-Spannungsphase erreicht, ist dies noch nicht so schlimm. In dieser zweiten Phase werden diese Differenzen schnell ausgeglichen. Aber selbst dann wird sich dieser Prozess weiter, wenn auch langsamer, fortsetzen und der Akku mit der besseren Ladung wird fortwährend zyklisch stärker belastet.

Kommt es gar nicht zur Konstant-Spannungsphase beim Laden, beispielsweise weil die Fahrtzeit zu gering ist, beschleunigt sich der Prozess. Die Folge ist die zunehmend stärkere Alterung beider Akkus. Liegen die beiden Akkus von ihrem Zustand, bedingt durch den Alterungsunterschied, irgendwann so weit auseinander, dass die Kapazität des einen viel schneller als die des anderen absinkt entsteht ein weiteres Ungleichgewicht. Der fittere Akku gibt beim Entladen mehr Strom ab, da er eine höhere Polspannung als der andere Akku hat. Beim Laden bekommt aber der ältere, nicht so fitte Akku mehr Ladestrom, da bei ihm die Spannungsdifferenz zwischen seiner Polspannung und der Ladespannung höher ist. Dieses Verhalten wurde einem Symposium der IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), der weltweit größte Zusammenschluss von Ingenieuren der Elektrotechnik und Elektronik, beschrieben.

Dem Ladegerät ist das egal

Direkte Probleme beim Laden entstehen dabei nicht. Dem Ladegerät stellen sich beine Akkus wie ein großer Stromspeicher dar. Der Ladestrom teilt sich entsprechend der Innenwiderstände auf und er ist nach oben begrenzt. Gefährlich werden kann es also nicht.

Ströme teilen sich bei Parallelschaltung auf.

Ströme teilen sich bei Parallelschaltung auf.

Wir können aber festhalten, dass ungleiche Kapazitäten und Alterungszustände dann problematisch werden, wenn die Ladephasen nicht lang genug sind. Dann beschleunigt sich die Alterung und der Kapazitätsverlust.

Die Lösung: Trennung mit zusätzlichem Ladegerät

Spendierst du deinem Doppelbatteriesystem ein zusätzliches Ladegerät für den Zweitakku, umgehst du zumindest eines dieser Probleme. Beide Akkus werden durch die Trennung zwar unterschiedlich entladen aber über das Ladegerät auch separat geladen. Jeder Akku erhält den für ihn richtigen Ladestrom. Optimierte Ladegeräte achten darauf, dass der Starterakku, der als der wichtigere gilt, immer zuerst genug Energie zum Laden bekommt. Ein weiterer positiver Effekt eines entsprechenden Ladegeräts ist, dass er auf verschiedene Akkutypen eingestellt werden kann um das optimale Ladeverfahren anzuwenden. Blei-Säure-Batterien, egal welchen Typs, liegen zwar was das Ladeverfahren angeht nicht gerade Welten auseinander, aber Unterschiede sind da. Wenn schon ein Ladegerät zum Einsatz kommen soll, warum dann nicht auch den Teil optimieren? Das andere Problem mit der ausreichend langen Ladezeit bleibt davon unberührt.

Lädst du mit diesem Ladegerät mehrere Zweitbatterien, musst du wieder auf die Ausbalancierung achten.

Ausgleichsstrom

Ein weiterer oft angeführter Punkt ist der Ausgleichsstrom. Sind deine Akkus permanent verbunden, also auch wenn sie weder geladen noch entladen werden, kommt es zwangsläufig zum Stromfluss zwischen den Akkus. Wie oben schon erklärt, liegt das an den unterschiedlichen Spannungspotentialen, die die Akkus in Ruhe einnehmen. Das ist eines der Argumente, die für die Trennung der Akkus, wenn nicht geladen wird, sprechen. Die Befürchtung dabei ist, dass sich beide Akkus gegenseitig entladen oder es zu Beschädigungen kommt.

Die Angst ist unbegründet, wenn beide Akkus intakt sind. Fakt ist, das es zu Ausgleichsströmen kommt. Die zwingende Voraussetzung dafür ist aber, dass beide Batterien eine unterschiedliche Polspannung haben, also beispielsweise 12,6 und 12,2 Volt. Wie du oben lesen konntest, ist das ziemlich wahrscheinlich. Ohne dieses unterschiedliche Potential kann und wird kein Strom fließen, egal wie die Kapazität, der Ladezustand, der Innenwiderstand, das Alter oder sonst etwas ist.

Gibt es diesen Potentialunterschied, fließt ein Ausgleichsstrom. Dann entlädt sich der Akku mit der höheren Polspannung ein wenig in den mit der niedrigeren Polspannung, bis der Potentialausgleich erfolgt ist. Wurden die Akkus gerade zusammengeschaltet, kann das für wenige Sekunden tatsächlich einen hohen Ausgleichsstrom bedeuten, wenn der Ladezustand sehr stark voneinander abweicht. Danach pegelt er sich auf einen sehr kleinen Strom ein. Das ist unproblematisch und ist bei intakten Akkus nicht gleichbedeutend mit einer Entladung. Der eine Akku gibt etwas Kapazität an den anderen ab. Bis auf die Energieverluste, die bei jedem Ladevorgang entstehen, bleibt sogar die Gesamtkapazität erhalten, sie verteilt sich nur anders auf die beiden Akkus.

Aber Achtung, ein Ende der Ausgleichsströme bedeutet nicht, dass beide Akkus nun gleich stark geladen sind. Es bedeutet lediglich, dass ihre Polspannungen gleich sind und deshalb kein Strom mehr fließen kann. Natürlich führt die Selbstentladung eines Akkus wieder zu einem neuen Ausgleichsstrom. Das könnte man durchaus als Abwärtsspirale bezeichnen. Aber Selbstentladung passiert auch bei einem einzelnen Akku.

Das eigentliche Problem dabei: ein defekter Akku

Eine komplette oder schnelle Entladung eines Akkus findet nur dann statt, wenn ein Defekt vorliegt. Beispielsweise wenn die Selbstentladungsrate des einen Akkus so hoch ist, dass er sich binnen kurzer Zeit entlädt. Seine Polspannung sinkt dann immer wieder sehr schnell ab und sorgt so für einen stetigen Ausgleichsstrom. Wenn du so etwas bei deinem System hast, ist mindestens ein Akku nicht mehr in Ordnung.

So beruhigend das jetzt sein mag, dass es doch nicht ständig zu verheerenden Ausgleichsströmen kommt, so muss man auch sagen, dass dies am Ende doch wieder ein Grund für einen Trennschalter ist. Denn was passiert, wenn eine Batterie tatsächlich einen Defekt hat und du merkst es nicht? Spätestens nach einem längeren Halt steht nicht mehr genug Strom zum Fahrzeugstart zur Verfügung. Fatal, wenn man über längere Etappen mit kurzen Pausen weit ins Nichts gefahren ist und nach einer längere Standzeit plötzlich kein Startstrom mehr da ist.

Die Lösung: Trennschalter

Wer hier auf Nummer sicher gehen will, entscheidet sich für eine Trennung der Akkus, wenn nicht geladen wird. Weiter unten besprechen wir einige dieser Trennsysteme.

AGM- und Gelakkus brauchen andere Ladekurven

Wie in unserem Artikel über den Blei-Säure-Akku beschrieben, basieren auch die AGM- und Gel-Akkus auf dem Prinzip verdünnte Schwefelsäure als Elektrolyt zu verwenden. Auch das Material der Elektroden ist gleich. Warum sollten sie also ein anderes Laden benötigen? Als Grund trifft wohl am ehesten zu, dass die AGM- und Gel-Akkus tiefer entladen werden können, also zyklenfester sind. Genau das ermöglicht das Binden des Elektrolyts in festeren Stoffen (Vlies oder Kieselgur). Ein Akku, der in dieser Tiefe entladen wurde, benötigt tatsächlich eine höhere Ladespannung. Nutzt du den AGM-Akku als Verbraucherbatterie mit geringen oder länger anhaltenden Entladeströmen, wird er besser mit einer angepassten, sprich höheren Ladespannung geladen. Da selbst der normale Laderegler einer Lichtmaschine einen normalen „nassen“ Blei-Säure-Akku nur selten voll laden kann, hat er bei einem AGM-Akku der als Verbraucherbatterie genutzt wird, so gut wie keine Chance.

Ein Laden mit einer höheren Spannung verlangt am Ende der Vollladung unbedingt ein Absenken der Ladespannung, eine sogenannte IUa- (Abschaltung) oder IU0U-Ladekurve (Ladeerhaltungsspannung). Ein Standard-Fahrzeug-Laderegler dürfte diese Kurven nicht beherrschen.

Die Lösung: Ein zusätzliches Ladegerät für verschiedene Akkutypen

Auch hier bietet sich wieder ein zusätzliches Ladegerät an, was bei den zur Verfügung stehenden Ladezeiten zumindest das Optimum an Ladung ermöglicht

Von simpel bis komplex, die einzelnen Systeme im Überblick

Die Frage die sich nun aufdrängt ist, wie solltest du dein Doppelbatteriesystem denn nun aufbauen? Dauerhaft verbunden oder nur beim Laden? Mit oder ohne Ladegerät? Wir betrachten diese Fälle und beschreiben was die einzelnen Verschaltungsarten tatsächlich bedeuten.

Dauerhafte Parallelschaltung ohne Trenn- und Ladetechnik

Oft favorisiert, da einfach, billig und als robust angesehen ist sie die Urlösung aller Doppelbatteriesysteme. Ausreichend dicke Kabel zwischen den Polen der Batterien montiert, fertig. Die Kapazität hat sich um die Einzelkapazitäten erhöht, bei minimalem Aufwand. Allen Verbrauchern steht nun genug Strom, gespeißt aus zwei Akkus, zur Verfügung. In einem ideal aufgebauten System entlädt sich jede Batterie jetzt nur noch halb so schnell. Die Lichtmaschine des Fahrzeugs muss im Gegenzug natürlich auch beide Akkus laden, aber auch das passiert wie die Stromentnahme parallel. Zur Not kann eine größere Lichtmaschine eingebaut werden.

Simple Parallelschaltung von Akkus, ohne Trenn- und Ladetechnik.

Simple Parallelschaltung von Akkus, ohne Trenn- und Ladetechnik.

Wie diese Lösung gut funktionieren kann

Damit diese einfache Art des Doppelbatteriesystems gut und sicher funktioniert, solltest du zwingend nur zwei Akkus des selben Typs verwenden. Also nasse Blei-Säure oder AGM. Gel-Akkus fallen eigentlich raus, da sie nicht sonderlich als Starterakku geeignet sind. Eine Kopplung mit anderen Batterietypen als Blei-Säure kann zu sehr unschönen und gefährlichen Ergebnissen führen, davon also unbedingt die Finger lassen.

Es empfiehlt sich dringend hier zwei absolut gleiche Typen gleichen Alters zu verwenden. Es ginge zwar auch mit unterschiedlichen Kapazitäten, aber wie oben ausgeführt, beschleunigt das die Alterung. Da in den meisten Fällen ein Akku ein klassischer Nass-Blei-Säure-Starterakku sein wird, ist somit der Typ des zweiten Akkus vorgegeben. Zyklenfeste Verbraucherbatterien sollten nicht mit weniger zyklenfesten Starterbatterien gemischt werden.

Problem Spannungsverlust
Der Akku, der weiter von der Ladequelle entfernt ist, erhält eine etwas geringere Ladespannung als der nähere Akku. Ursache dafür sind die Kabellänge und Übergangswiderstände an den Kontakten, die mit fortschreitender Entfernung die Spannung immer weiter absinken lassen. Der Effekt lässt sich mit ausreichend im Kabelquerschnitt dimensionierten, möglichst kurzen Kabeln und sauberen, einwandfreien Verbindungsstellen reduzieren, ist aber vorhanden. Bei den üblichen Doppelbatteriesystemen in Geländewagen, wo nur zwei Akkus verwendet werden die direkt nebeneinander stehen, ist diese nicht ausbalancierte Ladung ein zu vernachlässigender Effekt. Trotzdem kannst du den Zustand mit einer ausbalancierten Ladung optimieren.

Hast Du aber ein größeres Fahrzeug, mehr als zwei parallele Batterien oder längere Kabelwege, solltest du dich darum kümmern. Im einfachsten Fall wechselst du den einen Anschluss des Generators bzw. des Ladegeräts ans andere Ende der Akkus, dann hast du eine bereits besser balancierte Ladung. Sorgst du dafür, dass die Anzahl, Länge und der Querschnitt aller Verbindungskabel zwischen den Akkus gleich ist, damit überall das gleiche Spannungspotential anliegt, erreichst du eine vollkommen ausbalancierten Ladung.


Das linke Bild zeigt das Problem. Mit zunehmender Kabellänge zwischen dem Generator, der die Ladespannung UG erzeugt, nimmt die Spannung an den Akkus ab. Schon die Spannung US an der Starterbatterie S ist etwas geringer, die am Verbraucherakku UV nochmals.

Bitte beachte, dass bei mehr als zwei Batterien weitere Verschaltungsarten zum Tragen kommen, um eine ausbalancierte Ladung zu erreichen.

Vor- und Nachteile

Vorteil: Simpel und günstig
Der klare Vorteil dieser Lösung ist die simple Installation und die geringen Kosten. Die Kabel sollten kurz und ausreichend dimensioniert und die Crimpverbindungen der Kabelschuhe müssen fachgerecht ausgeführt sein.

Sie erfordert keine Bedienung und steht immer zur Verfügung. Selbst wenn eines der anderen Doppelbatteriesysteme verwendet wird, in Notfall kann immer auf dieses System zurück gegangen werden. Bei cleverem Einsatz von Schaltern, können auch die anderen Kopplungsarten einfach per Schalter und ohne Umbau in diese Variante verwandelt werden.

Nachteil: Defekter Akku
Die größte Gefahr dieser Lösung ist ein unbemerkter Akkudefekt. In diesem Fall können sich beide Akkus in kürzester Zeit entladen. Dann steht dir kein Startstrom mehr zur Verfügung. Das führt zum nächsten Nachteil.

Nachteil: Manuelle Überwachung
Im Betrieb hängt alles an dir und deinen Verbrauchern. Im Idealfall haben diese eine automatische Abschaltung, wenn die Spannung unter einen bestimmten Wert fällt, um die Akkus vor der Tiefenentladung zu schützen. Zur Erinnerung, die Entladeschlussspannung eines 12 Volt Blei-Säure-Akkus liegt bei 10,5 Volt oder 1,75 Volt pro Batteriezelle. Sinkt die Spannung weiter ab, ist die Batterie kaputt, zumindest aber dauerhaft geschädigt. Das sorgt bei diesem Doppelbatteriesystem wieder für die gerade beschriebenen Folgeprobleme.

Deshalb ist eine Spannungsüberwachung anzuraten. Diese solltest du so schalten, dass sie nicht dauerhaft die Spannung anzeigt, denn sie verbraucht selbst Strom. Am besten spendierst du dem Instrument einen Taster, der nur auf Wunsch die Spannung anzeigt. Du solltest im Stand regelmäßig die Spannung kontrollieren, um ein unerwünschtes Entladen frühzeitig festzustellen. Ist das der Fall, trenne sofort die Akkus und Lade wenn nötig den Starterakku.

Nachteil: Akkutypen
Da mindestens ein Akku der Starterakku sein wird, endet das Ganze mit zwei Starterakkus. Die sind von ihrer Konstruktion her aber so ausgelegt, dass sie kurz hohe Ströme (Starten) abgeben können aber das lange oder langsames Entladen, womöglich noch mit niedrigen Strömen, nicht gut verkraften. Der Akku für die Verbraucher wird also falsch genutzt, was ihn schneller altern lässt.

Zudem sind die meisten Laderegler von nicht Stopp-Start-Fahrzeugen nur in der Lage Blei-Säure-Akkus zu laden. Sie beherrschen keine Ladekurven anderer Akkutypen. Zyklenfeste Verbraucherakkus müssen länger und mit höherer Spannung geladen werden, wozu meistens auch nicht die Fahrzeiten ausreichen.

Parallelschaltung mit automatischer Trennung ohne Ladetechnik

Das ist sicherlich die am häufigsten anzutreffende Variante. Früher vornehmlich per Relais realisiert, gibt es heute verschiedene auf Elektronik basierte Trennschaltungen, die sich dennoch unterscheiden.

Trennrelais

Sobald die Lichtmaschine dreht und eine Spannung abgibt, liegt diese an ihrem Kontakt D+ an. Dort ist das Trennrelais angeschlossen und schaltet ein sobald Spannung anliegt. Es verbindet die Pluspole der beiden Batterien und der Ladestrom kann zu beiden Akkus fließen.

Wird der Motor abgeschaltet, trennt das Relais die Akkus. Verbraucher ziehen nun ihre Energie aus der Zweitbatterie, die Starterbatterie bleibt verschont. Es sei denn, es werden auch Verbraucher genutzt, die über das Bordnetz an die Starterbatterie angeschlossen sind. Klassische Beispiele dafür sind das Radio oder die Lüftung, gerade bei Wasser-Standheizungen (Wasserheizung).

Das Trennrelais ist eine sehr preiswerte Lösung und arbeitet meistens zuverlässig. Aber es kann Tücken haben. Die älteren Camper unter uns werden sich vielleicht noch an das D+ Problem mit diesen Relais erinnern. Während der Anlasser noch orgelte und die Lichtmaschine mitdrehte, lag an D+ schon eine Spannung an. Das Relais schaltete die Batterien zusammen. Der kluge Anwender hat daran gedacht und eine Sicherung zwischen die Batterien geschaltet, die dann hoffentlich durchbrannte. Im ungünstigeren Fall, fehlte die Sicherung und dann schmolz oder brannte gar irgendetwas zwischen den beiden Akkus ab. Meistens ein Kabel oder das Relais, da nun der Anlasser über diese Verbindung seine durchaus mehrere hundert Ampere Strom zog.

Brannte auch nichts durch, konnte das Relais immer noch zu heiß werden und verkleben. Dann trennte es nicht mehr, natürlich unbemerkt. Und schon lief auch der Starterakku Gefahr, seiner Leistung durch Kühlbox, Standheizung und Smartphone beraubt zu werden.

Trennschaltung mit Leistungs-Relais.

Trennschaltung mit Leistungs-Relais.

Keine Einbahnstraße
Ein weiteres Problem des Relais ist, dass es den Strom in beide Richtungen fliessen lässt. Das führt zumindest zu einem unschönen, wenn auch nicht fatalen Problem. Läuft der Motor mit niedriger Drehzahl, kann es passieren, dass die Verbraucher im Fahrzeug mehr Strom verbrauchen, als die Lichtmaschine liefern kann. Das bleibt zumeist unbemerkt, da der Starterakku hier aushilft. Ist aber am Starterakku auch der Zweitakku angeschlossen, wird er ebenso als Stromlieferant herangezogen. So kann er unbemerkt entladen werden, gerade wenn die Fahrtzeiten zum Laden nicht ausreichen.

Vor- und Nachteile

Vorteil: Günstig, im Grunde robust
Günstiger ist eine automatische Trennung nicht zu bekommen. Wenn eine ordentliche Installation mit Sicherungen vorgenommen wird, eine gute und weit verbreitete Installation. Wer der Automatik nicht traut, kann das Relais auch manuell mit einem eigenen Schalter betätigen. Wenn du es ganz clever machst, benutzt du einen Taster und verwendest ein zweites Relais als sogenanntes Halterelais um das erste zu schalten. So kannst du das Verbindungsrelais manuell einschalten und wenn du den Motor ausschaltest, trennt es von alleine.

Vorteil: kein Spannungsabfall
Ein vernünftig dimensioniertes Relais erzeugt so gut wie keinen Spannungsabfall, es ist also für das Laden als neutral anzusehen.

Nachteil: Strom fließt in beide Richtungen
Das Relais ist ein Schalter. Es lässt Strom in beide Richtungen fließen. Im Standgas kann so auch die Verbraucherbatterie über die Fahrzeugverbraucher entladen werden.

Trenndioden

Nach den Relais kamen die Trenndioden auf. Diese hatten den charmanten Vorteil, eine Einbahnstraße für den Strom zu sein. Er kann nur in eine Richtung fließen, in dem Fall von der Lichtmaschine und der Starterbatterie zur Zweitbatterie. In die andere Richtung fließt nichts. Das Problem scheint gelöst. Dafür ist diese Variante mit einem anderen Problem behaftet. Der Spannungsabfall an den Dioden kann bis zu knapp 2 Volt betragen, je nach Dioden und Ladestrom. Das ist für eine ordentliche Ladung ein viel zu hoher Verlust. Es gibt einen Trick um das zu kompensieren. Die meisten Dioden-Trennsysteme haben eine Ausgleichsdiode, die die Lichtmaschine auf eine höhere Spannung einregelt. Aber das kann zu Problemen an anderer Stelle führen, da die Spannung ja für alle Systeme angehoben wird. Ein weiterer Eingriff in das zunehmend empfindliche und komplexe Bordsystem. Je höher der Ladestrom ist, je heißer wird auch die Diode. Das ist natürlich verlorene Leistung. Abhilfe schafft hier eine andere elektronische, verlustarme Trennung, der MOSFET-Transistor.

Vor- und Nachteile

Vorteil: Strom fließt nur in Richtung Verbraucherakku
Im Gegensatz zum Relais ist der Verbraucherakku vor der Entladung über den Starterakku geschützt, sowohl bei laufendem als auch bei ausgeschaltetem Motor.

Nachteil: Hoher Spannungsabfall
Die Trenndiode erzeugt den höchsten Spannungsabfall aller Trennsysteme. Die meisten Trenndioden-Systeme kompensieren das, durch Anheben der Bordspannung. Das kann allerdings negative Folgen bei modernen Fahrzeugen mit Elektronik haben.

MOSFET-Transistoren

Da die Trenndioden doch einige Nachteile haben, sah man sich nach einer Trenntechnik um, die kaum Spannungsabfall und Leistungsverlust verursacht. MOSFET-Transistoren sind da genau richtig. Sie können sehr schnell hohe Leistungen schalten. Es gibt Trennsysteme, die bis zu 300 Ampere schalten können. Dabei haben sie so gut wie keine Verlustleistung und lassen wie die Dioden keinen Strom in Richtung der Starterbatterie zurücklaufen.

Schaltung mit MOSFET-Trenntransistoren.

Schaltung mit MOSFET-Trenntransistoren.

Vor- und Nachteile

Vorteil: Schaltet sicher hohe Leistung ohne nennenswerten Spannungsverlust
MOSFET-Transistoren schalten schnell und sicher auch hohe Leistungen durch. Ein Verkleben wie bei dem Relais ist nicht möglich. Dabei fällt nur so wenig Spannung ab, dass es beim Laden keinen negativen Effekt hat.

Vorteil: Strom fliesst nur in Richtung Verbraucherakku
Genau wie bei den Trenndioden kann der Strom nur in eine Richtung fließen.

Nachteil: Kosten
Ein MOSFET-Trennschalter liegt preislich bereits bei über 100 Euro.

B2B-Loader

Die bisherigen Lösungen haben die beiden Akkus einfach nur miteinander verbunden. Die optimale Ladung wurde dabei noch gar nicht berücksichtigt. An dieser Stelle möchte ich noch einmal betonen, dass ein vernünftiges Laden erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer des Akkus hat. Alle Blei-Säure-Akkus (Nass, AGM, Gel) liegen zwar nah beieinander, was die Ladekurven und das Verfahren angeht, aber es gibt Unterschiede. Gerade was die Phase nach der Vollladung angeht. Ein einfacher Lichtmaschinen-Laderegler beherrscht diese ausgefeilteren Ladekurven in der Regel nicht.

Der Battery-to-Battery-Loader ist Trenntechnik und Ladegerät in einem. Er agiert als Verbraucher mit hoher Leistung, so dass er immer den maximalen Ladestrom bekommt, der übrig bleibt. Intelligente Systeme überwachen dabei den Ladezustand der Starterbatterie. Ist diese nicht voll geladen, hält sich der B2B-Loader zurück. Sobald die Starterbatterie voll geladen ist, zieht er soviel Strom wie möglich und versorgt damit die Zweitbatterie. Zusätzlich ist ein Ladegerät integriert, dass an die verschiedenen Akkutypen eingestellt werden kann. Das ist insbesondere bei Gel-Akkus wichtig, aber auch AGM-Akkus profitieren davon.

B2B-Loader, Trenner und Ladegerät.

B2B-Loader, Trenner und Ladegerät.

Den B2B-Loader gibt es auch als A2B-Loader (Alternator to Battery). Dieser geht noch ein Stück weiter. Er wird zwischen dem Generator und beiden Akkus geschaltet. So lädt er beide getrennt und mit der jeweils optimalen Ladekurve.

Vor- und Nachteile

Vorteil: Optimales Laden
Der einzige zweck eines Ladegeräts ist das optimale Laden von Akkus. Nutzt du das für deinen Akku korrekte Ladegerät bzw. die korrekte Ladeeinstellung, bekommst du abhängig von den Fahr- und Ladezeiten das optimale Ergebnis.

Vorteil: Lade- und Trenntechnik in einem
Ein B2B-Loader ist zwei Geräte in einem. Es trennt und lädt.

Nachteil: Kosten
Solch ein Gerät liegt schon bei mehreren hundert Euro und ist somit sicherlich eine der teuersten Varianten. Können dann über das Gerät zusätzlich noch andere Ladequellen (Solar, Landstrom) angeschlossen werden, steigt der Preis weiter.

Fazit

Ein komplexes Thema, welches von vielen Seiten betrachtet werden kann und wo sich viele komplexe Vorgänge abspielen. Jeder schwört irgendwo auf seine favorisierte Lösung, die Frage ist nur, ob auch immer Erfahrungswerte mit anderen Systemen zum Vergleich vorliegen.

Wer etwas gegen Elektronik und zu viel Technik im Auto hat, sollte überlegen, ob diese hier und da nicht doch einen Vorteil bedeuten könnte. Entsprechend geplant und verschaltet lässt sich im Zweifelsfall von der High-Tech-Lösung über einfaches Umschalten mit klassischen mechanischen Schaltern die simple Lösung der manuellen oder gar der Dauerkopplung herstellen. Du kannst also die Vorteile beider Welten nutzen. Solange die Elektronik funktioniert, und das tut sie durchaus lange, nutzt du ihre Vorteile. Gerade bei der Ladetechnik. Sollte sie ausfallen, geht man wenn nötig auf die manuelle Lösung zurück.

Apropos ausfallen…wann fallen Dinge immer aus? Na klar, wenn du sie am nötigsten braucht. Fährst du irgendwo hin, wo der Starterakku auch eine Art Lebensversicherung ist, solltest du unbedingt irgendeine Art der Trennung vorsehen. Wenn die Akkus richtig hin sind, bekommst du auch mit Anschieben den Wagen nicht mehr an, da heutige Lichtmaschinen fremd-erregt sind. D.h. sie brauchen um Strom erzeugen zu können zu Anfang den Strom aus dem Akku.

Wer sich für Ladeelektronik entscheidet sollte nicht am falschen Ende sparen. Empfehlenswert sind beispielsweise Systeme aus dem maritimen Bereich, in dem es noch viel mehr auf ausfallsichere Technik ankommt, als bei uns auf der Straße und im Gelände. Außerdem sind diese Geräte auch unempfindlich was Stöße und Wasser angeht. Kommen zusätzliche Ladequellen, wie Solarpanels oder Landstrom dazu, kommst du an zusätzlicher Ladetechnik nicht mehr vorbei. Bedenke also bei der Anschaffung schon frühzeitig, ob Du später solche Ladequellen einsetzen möchtest.

Jede Installation sollte von einem Fachmann durchgeführt werden. Er kann das Batteriesystem zum einen richtig dimensionieren, so dass es nicht nur funktioniert, sondern auch ausreichend lange Strom liefert. Zum anderen kann er die Installation fachgerecht und betriebssicher durchführen. Die Gefahr eines Kabelbrandes ist nicht zu unterschätzen.

Tipps

  • Mit einem Lastschalter (auch NATO-Knochen oder Kill-Switch genannt), kannst du im Notfall beide Akkus zu einem Zusammenschalten, wenn sie ansonsten getrennt sind. Sollte beispielsweise der Starterakku kaputt sein, kannst du den Verbraucherakku so ins Bordnetz schalten um Starten zu können. Er sollte mindestens 300 Ampere vertragen. Mit dieser Schaltung umgehst du alle andere Technik um das Doppelbatteriesystem, es entspricht dann der permanenten Kopplung ohne Ladegerät.
  • Mit einem 0-1-2-3 Schalter in den Masseanschlüssen der Akkus, kannst du beide aktiv (1+2), jeweils den einen oder anderen (1, 2) oder beide abschalten (0). Das ist immer dann hilfreich, wenn das Fahrzeug stromlos gemacht und von den Akkus getrennt werden soll, beispielsweise bei Schweißarbeiten.
  • Ladegeräte gibt es für den Bootsbereich in wasserdichten Ausführungen. Für den Offroader empfehlenswert.