Wie steht es um die Akku-Ladung?

Der Batteriecomputer MT 4000 iQ von Büttner Elektronik während der Messfahrt.


Mit der Energieversorgung in unserem Nugget hatten wir ja gleich nach der Fahrzeug-übernahme Probleme: Beide Batterien des Aufbaus waren defekt und wurden im Rahmen der Garantie erneuert. Für mich war dieser Werkstattaufenthalt auch der Anlass, mich mit dem Thema „Energienachschub unterwegs“ intensiver zu befassen. Doch zunächst wollte ich mir mal genauer anschauen, wie denn der Nachschub für die Batterien im Serienzustand gewährleistet ist. Dafür baute ich einen hochgenauen Batteriecomputer ein, und startete so zu einigen Messfahrten. Mit überraschenden Ergebnissen…

 


Im Ford Transit Custom Nugget HD fahren ja stattliche 190 Ah Akku-Vorrat mit. Eigentlich eine ganze Menge. Doch in Kombination mit dem Kompressorkühlschrank (den ich nicht missen möchte!!!) und der Dieselheizung (das einzig wahre!!!) sind auch zwei Energieverbraucher mit an Bord, die immer zuverlässig versorgt sein wollen. Und die natürlich ordentlich an den Energiereserven saugen. Was da genau von statten geht, wollte ich mir mit dem Batteriecomputer einmal ganz genau anschauen. Was wird verbraucht? Wieviel wird nachgeladen?

Das Kombiinstrument im Westfalia-Aufbau informiert zwar auch über die Batterie. Doch schon bei unserem letzten Ford Nugget Baujahr 2003 musste ich feststellen, dass auf den „Batterie-Balken“ in der Anzeige nur wenig Verlass ist. Und die Spannungsanzeige liefert keine Information über den tatsächlichen Ladevorgang. Also suchte ich eine Möglichkeit, die Ladung des Akkus exakt zu ermitteln. Und bei dieser Gelegenheit wollte ich möglichst auch noch einen Blick auf die Starterbatterie  werfen können. Schließlich sind im neuen Transit Custom auch hier zwei Batterien verbaut. Und die wollen ebenfalls gepflegt werden.

 

Mit dem serienmäßigen Kombiinstrument des Ford Nugget werden die Heizung und der Kühlschrank bedient. Und es zeigt die Spannung an der Bordbatterie an.



Nach intensiver Suche im Netz entschied ich mich für den Batteriecomputer MT 4000 iQ von Büttner Elektronik (HIER weitere Infos). Dieses Gerät misst alle Lade- und Entladebewegungen der Bordbatterie über ein spezielle Messtück, den Mess-Shunt. In Kombination mit der zuvor eingegebenen Akku-Kapazität errechnet der Computer dann, wie voll die Aufbaubatterie wirklich noch ist. Daraus rechnet der MT 4000 iQ auch, wie viele Stunden die Akku-Reserven beim momentanen Verbrauchen noch reichen. Außerdem kann man ablesen mit welchem Strom der Akku gerade geladen oder entladen wird und welche Spannung an der Bordbatterie anliegt. Zusätzlich misst er die aktuelle Spannung an der Starterbatterie. Das war mir wichtig.


Die übrigen eingebauten Funktionen, wie der Innen- und Außenthermometer mit Speicherung der jeweilige Tiefst- und Höchsttemperatur oder der programmierbare Schaltausgang interessierten mich im Moment nicht.


Zum Einbau des MT 4000 iQ folgt demnächst ein eigener Beitrag. Ich möchte jetzt zunächst davon erzählen, welche Ergebnisse damit gemessen wurden.


Das per GPS aufgezeichnete Höhenprofil der Testrunde zwischen Leonberg und Rastatt. Gut zu erkennen ist der Wechsel zwischen den Bergauf- und Bergabstrecken auf der Autobahn A8 und dem Teilstück in der Ebene auf der A5.


Ich wollte zwei Messfahrten zum Vergleich absolvieren. Die eine im Serienzustand. Bei der zweiten wollte ich die Start-Stop-Automatik des Transsit Custom Baujhr 2014 abschalten, um den Unterschied herauszumessen. Um einigermaßen vergleichbare Fahrzustände zu erreichen, wählte ich eine Teststrecke über die Autobahn. Auf der Landstraße sind dann doch zu viele Unregelmäßigkeiten, die ein verlässliches Ergebnis verhindern.

 

Die Strecke startete am Leonberger Dreieck und führte auf der A8 zunächst bis nach Karlsruhe. Auf diesem Abschnitt geht es einige Male kräftig bergauf und bergab. Dann fuhr ich weiter bis Rastatt. In der Rheinebene wollte ich das gleichmäßige Fahren ohne Steigung oder Gefälle simulieren. Und um die Bergaus- und Bergabstücke gegeneinander auszugleichen, fuhr ich den gleichen Abschnitt wieder zurück. Oben sieht man das Höhenprofil der Testrunde. Ich habe es mit dem Smartphone (Samsung Note 3) und der App Locus Pro aufgezeichnet.

 

Bei einem Euro 5-Motor wie im neuen Nuggets ist die Lichtmaschine nicht mehr dauernd aktiv, sondern wird nur zugeschaltet, wenn sich das Fahrzeug im Schiebebetreib (bergab) befindet oder die Spannung an der Starterbatterie unter 12,6 Volt fällt. Die Strategie dahinter: Während der Motor das Fahrzeug beschleunigt, versorgt er sich aus den Reserven seiner Starterbatterie und die Lichtmaschine (die für ihren Antrieb ja auch Energie benötigt) wird abgekoppelt. Dadurch kann der Euro-5-Motor Diesel einsparen. Bei den Bergabfahrten wird die Lichtmaschine dann eingekuppelt, und quasi als „Elektrobremse“ genutzt. Die Bremse wird so etwas entlastet und die Energie, die normalerweise an den Bremsen nur in Wärme umgewandelt wird, die wird dann über die Bremswirkung der Lichtmaschine in die Batterie eingespeist. Eigentlich eine clevere Sache. Wenn da in Nugget nur nicht noch die Bordbatterie mit im Spiel wäre…

Das Westfalia-Ladegerät ist im Küchen- block unter dem Kochfeld montiert.


Bevor man den Batteriecomputer zuverlässig messen kann, muss man ihn erst an den Akku des Fahrzeugs "anlernen". Dazu wird die Bordbatterie länger Zeit am 230-Volt-Netz aus der Steckdose geladen. Dabei fließt ein Ladestrom von rund 10 A in den Akku. Das ist etwas wenig. Die Ladespannung bereitete mir da etwas Kopfzerbrechen: Während der Hauptladung lagen 13,2 bis 13,8 V an. Als der Akku dann voll war schickte das Westfalia-Ladegerät allerdings 15,3 V raus. Laut Varta-Datenblatt soll jedoch eine Maximalspannung 14,8 V nicht überschritten werden.


Ladung während der Fahrt:

Da unser Bus eigentlich nur sehr selten an 230 V hängt, ist die Nachladung während der Fahrt für uns am wichtigsten. Und dafür gibt es beim Ford Custom zwei Moglichkeiten.

 

Testfahrt 1: Laden mit eingeschalteter Start-Stopp-Automatik

Ich bin für die Messung mit 83% Akku-Ladung gestartet. Für die Testrunde benötigte ich mit Stau rund zwei Stunden. Während der Fahrt lief die Kühlbox auf maximaler Stufe, um einen gewissen Verbauch zu simulierren (rund 5 A).


Unmittelbar nach dem Start lädt die Lichtmaschine den Bordakku mit satten 46 A. Der Energieschub hält allerdings nur kurz an. Schon nach wenigen Mintuen wird die Batterie des Aufbaus mit 6 bis 14 A ENTLADEN. Der Motor bedient sich also nicht nur aus der Starterbatterie, sondern auch aus den Reserven, die eigentlich für die Versorgung der Kühlbox und der Heizung gedacht sind. Auch beim gemütlichen Fahren in der Ebene (Tempo 120) fließen 16 A aus dem Bordakku. Grund: Über das angezogene Trennrelais sind beide Batterien verbunden.


Um es kurz zu machen: Die Lichtmaschine lädt wie erwartet nur im Schubbetrieb. Also bergab. Bergauf und in der Ebene wird überhaupt nicht geladen!!!! Als ich weider zurück am Startpunkt ankam, betrug die Akkuladung exakt 83 % wie beim Start.

 

Testfahrt 2: Laden mit ausgeschalteter Start-Stopp-Automatik

Wieder die gleichen Ausgangsbedingungen mit laufender Kühlbox. Wieder 83% Akku-Reserve, ich konnte das ja gleich von der ersten Messfahrt übernehmen.... Auch die Strecke war natürlich die gleich. Die Start-Stopp-Automatik war jetzt allerdings ausgeschaltet. Diese Einstellung lässt sich jedoch nicht speichern, und man muss nach jedem Motorstart die Automatik wieder per Hand ausschalten.

Nach rund zwei Stunden Fahrt hatte der Bordakku dann endlich 99 % seiner Kapazität eingelagert. Während der Fahrt fiel allerdings die für eine AGM-Batterie zu geringe Ladespannung auf: Hier lagen während der ganzen, zweiten Fahrt mit ausgeschalteter Start-Stopp-Automatik nur 14,3 V an. Das ist für die Vollladung einer AGM-Batterie zu wenig. Varta schreibt für die Batterien von Typ AGM eine Ladespannung von 14,4 bis 14,8 V vor.

 

Das ist wahrscheinlich auch der Grund  weshalb Westfalia im Handbuch des Nugget vorschlägt, den Bus alle paar Wochen für 48 Stunden am 230-Volt-Netz zu laden. Denn nur so wird der Akku wirklich voll und eine Sulfatierung der Bleiplatten wird verhindert. Doch die wenigsten Nugget-Fahrer halten sich an diese Empfehlung - sei es aus Bequemlichkeit oder mangels geeignetem Stellplatz.

Die beiden AGM-Batterien können bis zu 190 Ah speichern. Aber nur wenn sie auch optimal geladen und gepflegt werden. Nur mit der Lichtmaschine alleine gelingt leider dies nur bedingt ...



Fazit: Eine echte Volladung ist mit der Lichtmaschine alleine nur bedingt möglich und so verschenkt man einen Teil der wertvollen Akkukapazität. Ich plane deshalb den Einbau eines Lade-Boosters in unseren Nugget. Ein solches Zusatzgerät ermöglicht eine zuverlässige Akkuladung - auch bei eingeschalteter Start-Stopp-Automatik, denn es wird unabhängig vom Ladeverhalten der Lichtmaschine mit mindestens 20 A geladen. Der Booster hebt außerdem die Ladespannung direkt am Akku an, was für die Volladung entscheidend ist.

 

Doch dazu später mehr...


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Kommentare: 8
  • #1

    Holger Schmitz (Donnerstag, 25 Juni 2015 13:21)

    Bei einem Kollegen mit neuem Nugget steigt die Spannung beim Fahren sogar teils bis auf 15,9V !!!!!

  • #2

    Matthias Maas (Mittwoch, 28 Oktober 2015 08:49)

    Hi Alex, hast du aus diesem Grund das original Ladegerät ausgebaut und durch daß Kombigerät (Booster/220v Lader) ersetzte ?

  • #3

    Administrator (Mittwoch, 28 Oktober 2015 09:50)

    Hallo Matthias,
    ich habe mir das serienmäßige Ladegerät mal angesehen und war nicht überzeugt. Und da habe ich dann zum Kombigerät Booster plus Ladegerät entschieden. In Kombination mit dem Solarpanle ist es aber eher unwahrscheinlich, dass unser Buss mal länger am 230-Volt hängen wird. Mit Solar ist der Akku im Stand ja immer schön voll ;-)

  • #4

    Frank Weichert (Mittwoch, 02 November 2016 21:19)

    Ladebooster - das ist das Zauberwort. Die AGM brauchen 14.8V um voll geladen zu werden. Das geht nicht über die Lichtmaschine, die liefert zu wenig. Es geht meistens auch nicht über den 220V-Zugang (bei mir im Schaudt-Verteiler).
    Ich habe vor 6 Monaten einen Booster von Büttner eingebaut. Jetzt sind meine Batterien immer voll. Der Booster arbeitet auch bei 220V und sorgt bei Landstrom für die ausreichende Ladespannung. Einfach stark.
    Beim Einbau des Booster habe ich die parallel gleich die Kabel ausgetauscht.
    Serienmäßig sind 6 qmm verbaut. Rein leistungstechnisch P=U x I reicht das auch.
    Aber man darf den Spannungsabfall nicht vergessen. Ich habe jetzt an den entscheidenden Stellen 16 qmm. Das ist der größte Querschnitt, den die Geräteklemmen vertragen. Nun ist der Spannungsabfall praktisch nicht mehr vorhanden.
    Eine weitere Funktion des Boosters: Pulsen. Damit werden Ablagerungen im Akku verhindert, was die Lebensdauer verlängern soll.
    Ich bin mit dem Ergebnis meines Umbaus voll zu frieden, oder wie mein Navi sagt: Sie haben das Ziel erreicht.

    Frank
    Der Umabau hat sich gelohnt.

  • #5

    Bernardo (Sonntag, 13 November 2016 15:46)

    Solch ein Ladebooster scheint mir nur die Ladung zu beschleunigen, wenn die Batterien eh schon relativ voll sind. Bei stärker entladenen Bordbatterien messe ich bei Ladung über das Trennrelais über 100A Ladestrom. Die Büttner Ladebooster laden dagegen nur mit 25 bzw. 45 Ampere. Und gerade bei tiefentladenen Batterien ist die hohe Ladung wünschenswert. Eine einfache (und preiswertere) Verbesserung der Ladung scheint mir das Auswechseln des dünnen (8mm2) Kabels von der Starterbatterie zur Bordbatterie im Nugget gegen ein stärkeres (z.B. 22mm2), was zu höheren Ladeströmen führt. Die beiden zu schwach ausgelegten 80A Sicherungen sollten sammt Sicherungshalter dabei auch gegen stärke ausgetauscht werden.
    Interessante Seite hier, weiter so!
    Bernardo

  • #6

    Administrator (Dienstag, 15 November 2016 11:30)

    Hallo Bernardo,
    Ladeströme im Bereich von 100 A konnte ich bislang nicht messen. Interessant wäre hier eine Inforamtion darüber, wie Du denn gemessen hast. Der Batterie-Computer von Büttner verfügt ja über einen Mess-Shunt, und ist doch sehr genau.
    Zum Lade-Booster noch ein wichtiger Hinweis: Wenn die Lichtmaschine Ladeströme über 20 A anbietet, wird vom Booster aus automatisch auf die Ladung durch die Lichtmaschine umgeschaltet. Erst wenn der Ladestrom der Lichtmaschine unter 20 A fällt (z. B. wenn der Start-Akku voll ist oder beim neuen Ford Transit Custom beim bergauf oder geradeausfahren) dann wird der Lade-Booster aktiv. Und lädt dann die teuren Bordakkus gemäß der einprogrammierten Kennlinie. Dabei wird auch dei momentane Akku-Temperatur berücksichtigt. Das ist ja bei der Serien-Ladung keineswegs der Fall. Von daher macht der Lade-Booster schon viel Sinn, denn er hebt auch ein möglicheweise zu gerinnges Spannungsniveau an. Nur so werden die Bordakkus optimal vollgeladen.

  • #7

    Bernardo (Donnerstag, 22 Dezember 2016 17:43)

    Hi, gemessen mit einem Zangenamperemeter in der Zuleitung, ein Bild findest du im Nugget Forum im Thread "Hauptsicherungen der Batterien brennen durch - wer kann helfen ?"
    Wenn der Büttner die 100A durchreicht ist der natürlich klasse...bei mir gehts aber auch gut ohne Booster. Eine der Euro5-Norm geschuldete Ladeuntebrechung tritt nur gelegentlich nach ca. 40min auf.
    Servus, Bernardo

  • #8

    Stefan (Donnerstag, 11 Oktober 2018 23:51)

    Hallo,
    welche Ladeleistung kann ich im Leerlauf erwarten bei einem neuen Seriennugget?
    Danke für eine Auskunft