Wohnwagen Batterieüberwachung und Aufladung über Zugfahrzeug

[Doone (Gast)]

Hallo zusammen,

ich plane 3 Zyklenfeste Solarbatterien (gleichen Typs/ Alters) in meinem 
Wohnwagen zu verbauen, das Ganze soll u. a. vom Auto aus geladen werden.

Die Ladung soll nur bei laufendem Motor erfolgen, hierzu dient der 
rechte Schaltungsteil (Komparator mit Relaisansteuerung).

Im Wohnwagen soll eine Anlage und Licht für mehrere Tage betrieben 
werden, eine effiziente Headunit und Digitalendstufe habe ich schon 
beschafft.

Später wird evtl. noch mit einer PV nachgerüstet, idealerweise per 
Arduino mit MPP Tracking angesteuert.

Aber erst mal zum Schaltplan im Anhang für "Ausbaustufe eins"

Hierfür möchte ich mit zwei 16mm² Leitungen vom Auto zum Wohnwagen 
gehen, um keinen hohen Spannungsfall (Booster vermeiden) zu haben, so 
dass genug Spannung im Wowa ankommt.

Nachdem ich mich ein wenig in die Thematik eingelesen haben, ist der 
Schaltplan im Anhang entstanden. Nun wüsste ich gerne ob ihr Anregungen 
/ Verbesserungsvorschläge habt.

Den 1F Kondensator habe ich noch zu Hause herum liegen, und nachdem ich 
gehört habe, dass Schaltnetzteile Batterien unnötig belasten in Hinsicht 
auf die Lebensdauer, würde ich diesen als Puffer einsetzen.

Das Ganze soll über einen Mikrocontroller gesteuert werden, vermutlich 
einen Arduino. Die Batterien sollen überwacht und über Relais geschaltet 
werden, so dass bei einem Zellenschluss die defekte Batterie getrennt 
werden kann. Offen gezeichnete Leitungen werden mit dem Mikrocontroller 
verbunden. Die Spannung an den Shunts soll noch via invertierendem OPV 
auf 0-5V angehoben werden.

Es wird also gemessen: Spannung und Strom der 3 Batterien. Spannung der 
einzelnen Battrie geht natürlich nur wenn das Relais offen ist.

zu realisierende Funktionen: Unterspannungsschutz mit stufenweiser 
Abschaltung der Verbraucher (z. B. 12V Endstufe aus, 11,5V Radio aus, 
11V alles aus) und Strommessung.

Was meint ihr zu der Schaltung, kann das funktionieren? Vielen Dank im 
Voraus für Tipps und anregungen, gerne auch zur Bauteildimensionierung.

schöne Grüße,
Toni

[Stefan F. (Gast)]

Der Schaltplan ist unvollständig. So kann man ihn kaum prüfen.

Ich sehe als Strombegrenzung nur die sinnfreien 0,25Ω Widerstände. Da 
fallen maximal 12V ab, dann fließen 48A. Welchem Zweck dienen die 100A 
Sicherungen, wenn unmöglich so viel Strom fließen kann?

Deinen Komparator+Transistor kannst du durch einen TL431 ersetzen.

Wozu soll der 1F Kondensator dienen? Wo hat der seine Strombegrenzung?

Woher weisst du, dass die Lichtmaschine deines Autos 4 dicke Batterien 
laden kann, obwohl der KFZ Hersteller das Auto mit nur einer Batterie 
ausstattet? Wie lange soll das dauern?

[Marc S. (darkchaos)]

Ich kann dir jetzt keine Tipps zur Schaltung direkt geben, aber bzgl. 
der Batterien solltest du dir ggf. Gedanken machen, ob es nicht 
sinnvoller wäre eine Kategorie "höher" zu gehen.

Ich hab die Abstufung/Namen jetzt nicht mehr direkt im Kopf, aber was 
ich meine ist: Solarbatterien sind zwar günstiger und langlebig, aber 
können weder mittelmäßige Belade- bzw. Entladeströme aus.

Also wenn du noch keine Batterien hast, dann schau dich mal um bzw. 
achte auf die Spezifikationen. 100Ah bei 1A laden macht kein Spaß :P


Weiterhin probiere vor deiner Fahrt aus, was konkret mit der 
Lichtmaschine passiert. Wenn ich deinen Plan richtig verstanden habe, 
schalten die Relais einfach die Batterien an's Bordnetz an.

Idee: Die Relais die du für die Entladeschlussspannung (also vor 
Tiefentladung) benutzt kannst du auch benutzen um eine volle Batterie zu 
trennen (denn: )

Ich kann dir nicht vorhersagen was deine Lichtmaschine/Sicherungen 
machen wenn du bestenfalls 4 nahezu leere Bleiakkus anschließt.
Idealerweiße laden alle 4 mit nur 1/4 der Ladestromstärke die eine 
einzelne Batterie bräuchte. In einem ungünstigeren Falle knallt eine 
Sicherung bzw. die Lima wird heiß und belastet den Motor.


Dann hast du natürlich noch kein Current-Balancing bzw. Battery 
Management, das heißt konkret: Die Ladeströme verteilen sich je nach 
Innenwiderstand. Hast du zB einmal 100mOhm und einmal 50mOhm, dann 
bekommt die letztere schonmal 2/3.

Ich kann nicht beurteilen wie wichtig das bei Bleiakkus bzw. deiner 
Anwendung ist, aber vermutlich nicht so wichtig, da der Ladestrom ja 
ohnehin geringer ausfällt als für eine einzelne.

Zu guterletzt noch ein Tipp: Du kannst ruhig einzelne "Kabel" im 
Schaltplan beschriften, dann ist die Funktion noch ein wenig intuitiver.

Gruß und Viel Spaß Im Urlaub!

[batman (Gast)]

T11 als P-MOSFET mit Source an Masse verschaltet?!

[Doone (Gast)]

Okay, vielen Dank schon mal für die ersten Antworten, ich werde den 
Schaltplan im Laufe der Woche nochmal überarbeiten und eure 
Ideen/Einwände berücksichtigen.

Wegen den Widerständen:
Diese sollen als Shunts dienen um den Stromfluss der einzelnen Batterien 
zu überwachen. Der Kondensator hat deshalb keinen, und auch weil er ja 
kurzfristige Spitzen von den Batterien abhalten soll, was eben durch das 
fehlen des Widerstands gewährleistet werden soll.

Dass das bei leerem C im Anschluss/Einschaltmoment Probleme geben kann 
weiß ich, aber ich möchte die Verdrahtung dort hin auch durchgehend mit 
16mm² durchführen und direkt im Auto verbaut funktioniert das ja auch. 
Ist so ein Hifi Ding mit integrierter Spannungsanzeige für Endstufen.

Die Sicherungen hatte ich primär als Kurzschlussschutz (vor dem Shunt) 
vorgesehen, hier werde ich den Wert auf irgendwas zwischen 35 und 50A 
gehen, die Endverbraucher werden der Nennleistung entsprechend einzeln 
abgesichert.

Danke auch für die Idee, die Relais auch beim Laden zu nutzen, um die 
LiMa nicht zu überlasten.  Fahrzeug ist ein 320d e46 touring von bmw, 13 
Jahre alter 2l turbodiesel. Die Lima gibt es in 2 varianten, 120 und 
150A, ich hoffe dass es damit auch so geht, werde aber sowieso testen 
und ggf. die Batterien bei zu geringer Restladung einzeln zu zu 
schalten. Ich müsste mir dann noch überlegen wie ich es mache, dass die 
Batterien nicht zu hohe Ladungsunterschiede haben, damit ich 
grundsätzlich im Betrieb parallel schalten kann, ohne dass zu große 
Ausgleichsströme fließen. Die Programmiererei würde ich mir gern sparen.

T11 schau ich mir morgen nochmal näher an, bin akut zu müde :-)

Ich melde mich wieder mit dem genaueren Schaltplan!

[Marc S. (darkchaos)]

Doone schrieb:
> Dass das bei leerem C im Anschluss/Einschaltmoment Probleme geben kann
> weiß ich, aber ich möchte die Verdrahtung dort hin auch durchgehend mit
> 16mm² durchführen und direkt im Auto verbaut funktioniert das ja auch.
> Ist so ein Hifi Ding mit integrierter Spannungsanzeige für Endstufen.

Diese Kondensatoren werden allerdings alle mit einem Widerstand langsam 
beim Einbau beladen bzw. beim Ausbau entladen.

Der Hintergrund ist einfach der, dass nur der Innenwiderstand den 
Stromfluss beim Anschließen begrenzt und du damit definitiv alle 
Sicherungen raushaust bzw. Lichtbogenschweißen wirst.

Der Anwendungsfall dieser Kondensatoren ist, damit bei einem Bassschlag 
die Versorgungsspannung der Endstufe nicht so sehr einbricht, dass sie 
clipt und dadurch die Lautsprecher grillt.

Das heißt aber, sie sind dafür gebaut, Niederfrequent eine große Menge 
Energie abzugeben. Außerdem werden sie eigentlich nie komplett entladen, 
bei dir ggf. schon weshalb eine Steuerung sinnvoll wäre.


Du möchtest damit aber den Ripple an der Batterie begrenzen, der Dank 
Regler im kHz-Bereich liegt. Da kann es sein, dass der Kondensator gar 
nicht schnell genug anspricht bzw. "normale" Elkos viel besser wären.
(Die Spannung sollte auch nicht so sehr einbrechen, es sei denn du 
möchtest natürlich 500 "W" Bassanlagen betreiben).

Tatsächlich geht es dabei aber garnicht so sehr um die Spannung sondern 
um die Strom-Impulse, daher wäre eine Speicherspule besser geeignet, 
diese "glättet" im Prinzip die Strombelastung deiner Batterie.

Andererseits hat so eine Spule Nachteile, einen davon macht sich dein 
SNT ja zu Nutze. Daher warte mal noch ab was die anderen schreiben, ggf. 
kann man den Impulsstrom einfach durch geschickte Dimensionierung im SNT 
selbst begrenzen (Größere Spule oder so etwas).

> Ich müsste mir dann noch überlegen wie ich es mache, dass die
> Batterien nicht zu hohe Ladungsunterschiede haben, damit ich
> grundsätzlich im Betrieb parallel schalten kann, ohne dass zu große
> Ausgleichsströme fließen. Die Programmiererei würde ich mir gern sparen.

Theoretisch ist es geschickter die Ströme über einen Stromteiler z.B. 
aufzuteilen oder ähnliches, dafür gibt es allerdings schon fertige 
Analog ICs. Aber ob das so relevant ist bei Bleibrocken, weiß ich nicht.

[Stefan F. (Gast)]

> Wegen den Widerständen: Diese sollen als Shunts dienen

Dann rechne nochmal den Spannungsabfall nach, und wie viel Abwärme dabei 
entsteht. Gehen wir mal einfach von einem Moderaten Laststrom von 10A 
aus:


10A * 0,25 Ohm = 2,5 Volt

Für den verbraucher bleiben also 9,5V übrig. Ist das gut?

2,5V * 10A = 25 Watt. Und das dreimal. Deine Schaltung muss 75 Watt 
Wärme abführen. Dazu wirst du einen Lüfter brauchen. Ist das gewollt?

Deine Sicherungen haben aber 100A. Dann hättest du 10x mehr 
Spannungsverlust (was gar nicht geht) und 100x mehr Abwärme (geht auch 
nicht).