Inhaltsverzeichnis:
Einleitung
Die Lichtmaschine deines Campers lädt traditionell deine Batterien während der Autofahrt auf. Doch aller spätestens mit der Umsetzung der EURO 6 Norm – bei Mercedes sogar früher – sieht es etwas anders aus. Hier kann es vorkommen, dass der Ladezustand der Verbraucherbatterie vor einer Fahrt wesentlich höher ist als nach einer Fahrt. Doch wie kann es dazu kommen?
Die betroffenen Fahrzeuge erfüllen fast ausnahmslos die EURO 6-Abgasnormen, welche eine Einführung eines „Batterie-Management-Systems“ – kurz: BMS – zur Folge hatte. Manche Händler und Websites sprechen auch von „intelligenten Lichtmaschinen“, „SmartChargers“ oder „Intelligenten Generatoren“.
Durch die Einführung der EURO 6-Normen sind die Fahrzeugentwickler bestrebt, bereits kleinste Mengen an Energieverbräuchen zu reduzieren, um die Spritverbräuche und damit auch die Abgasbelastung in den Keller zu drücken. In der Folge arbeiten Lichtmaschinen nunmehr nur noch, wenn ein essentieller Energiebedarf detektiert wird oder sich eine „Ladesituation“ fahrbedingt ergibt.
Funktionsweise
Das „Batterie-Management-Systems“ (BMS) schaltet die Lichtmaschine somit nur noch zu, wenn ein Verbrauch für den weiteren Betrieb als notwendig erachtet wird. Hierfür bezieht es jede Menge Daten ein. Unter anderem die Umgebungstemperaturen, zugeschaltete Verbraucher und den Fahrstil. In manchen Fahrzeugen wird die Lichtmaschine erst dann zugeschalten, wenn ein Fahrzeug abgebremst wird. Es wird somit versucht einen Teil der Bremsenergie zurückzugewinnen.
Was sich im normalen Fahralltag als effizient erweist, könnte in Campern oder Wohnmobilen zum Problem werden. Die Lichtmaschine ist hier nämlich essentieller Bestandteil zum Laden der Verbraucherbatterie – sofern keine anderen Energiequellen wie Solaranlagen verbaut sind. Als weiterer Nachteil kommt zum tragen, dass durch diese neue Art der Energiegewinnung nunmehr unregelmäßig und dafür in großen Schüben Ladevorgänge in die Starterbatterie stattfinden.
Im Folgenden eine exemplarische Darstellung der Ladekurven beider Verfahren:
Aufbau und Funktion der Lichtmaschine
Die Lichtmaschine oder Generator – auch kurz „Lima“ genannt, versorgt das Fahrzeug mit Strom. Genauer betrachtet handelt es sich bei einer Lichtmaschine um einen Drehstromgenerator, welcher vom Motor über einen Riemen angetrieben wird. Durch die übertragene rotierende Bewegung erzeugt die Lichtmaschine als Generator eine elektrische Spannung und einen elektrischen Strom.
Der erzeugte Strom hängt stark von der Drehzahl des Generators ab. Bei hoher Drehzahl des Motors kann es durch eine Überlast auch zu Beschädigungen am Fahrzeug kommen. Bei einer ungeregelten Stromzufuhr können zum Beispiel Starterbatterien „überkochen“ oder Steuergeräte durchbrennen. Um dies zu verhindern, befindet sich auf der Lichtmaschine eine kleine Steuerplatine, welche die Spannung konstant hält und den Strom auf den aktuellen Bedarf anpasst.
Grundlegender Aufbau der Fahrzeugelektronik
Nachfolgend seht ihr einen stark vereinfachten Überblick über die Fahrzeugelektrik eines Campers. Mehr dazu findet ihr auch sehr ausführlich in unserem Artikel über die Grundlagen der Bordelektronik.
Kurz gefasst: Ein Camperfahrzeug besitzt in der Regel zwei Batterien. Im Motorraum (Fahrzeugnetzseite) findet man die Starterbatterie sowie die Lichtmaschine (Generator). Die Lichtmaschine versorgt alle elektrischen Verbraucher des Fahrzeuges, welche zum sicheren Betrieb notwendig sind. Hierunter fallen zum Beispiel die Beleuchtungseinrichtungen (Abblendlicht, Fernlicht etc.), die Zündungsanlage, Spritpumpen, Fahrassistenzsysteme usw. Als Puffer und zum Starten des Motor dient die Starterbatterie, welche eine Stromversorgung garantiert, wenn der Motor und damit die Lichtmaschine nicht im Betrieb sind.
Im Wohnraum (Bordnetzseite) findet sich die Verbraucherbatterie wieder. Diese versorgt all eure individuellen Geräte, wie: Notebooks, Handyladegeräte, Kühlboxen usw. Die Verbraucherbatterie kann entweder über das Fahrzeugnetz gespeist werden (A) oder durch externe Stromquellen wie Solarzellen (C).
Bei den klassischen Systemen finden sich an der Stelle (A) einfache Trennrelais wieder, welche die Verbraucherbatterie erst dann mit Strom aufladen, wenn der Motor gestartet wurde. Bei den nunmehr neuen Lichtmaschinen mit BMS ist dies nicht mehr möglich. Hier muss tiefer in die Elektronik eingegriffen werde, was mit Hilfe von Ladeboostern geschieht.
Was machen nun Ladebooster und Laderegler?
Durch die zuvor beschriebene Funktionsweise bleibt somit kaum noch ein Energieüberschuss übrig, welcher zum Laden der Verbraucherbatterie im Wohnraum ausreicht. Ladebooster setzen an dieser Stelle an. Sie beziehen den notwendigen Teil des Stroms aus der Starterbatterie und geben dem BMS zu verstehen, dass ein notwendiger Ladebedarf für die Starterbatterie besteht. Somit wird das BMS dazu gezwungen, eine höhere Ladeleistung zu erzeugen. Gleichzeitig sind Ladebooster auch in der Lage, durch kleinere Zwischenpuffer gezielte Ladekennlinien für die Verbraucherbatterien abzuspulen. Dies ist insofern wichtig, als das in neueren Camperausbauten immer mehr auf Lithium basierende Akkumulatoren (Verbraucherbatterien) zum Einsatz kommen. Bei diesen Batterien ist ein ungeregelter Ladevorgang nicht mehr möglich und würde entweder zu einer sehr geringen Zyklenzahl beim Wiederaufladen führen oder könnte im schlimmsten Fall einen „thermal runaway“ auslösen – sprich: dem Feuerfangen der gesamten Batterie.
Welche Alternativen zum Ladebooster bestehen?
Die Alternativen sind nur rar vorhanden. Zum Einen lassen sich beim Neukauf von Fahrzeugen, welche später als Camperbasis dienen sollen, zum Teil in der Konfiguration noch Lichtmaschinen ohne dieser Funktion ordern. Zum anderen besteht die Möglichkeit des Einbaues einer weiteren Lichtmaschine gezielt für die Verbraucherbatterie. Die Sinnhaftigkeit muss aber jeder selbst für sich abschätzen. Erste Variante ist nicht überall möglich und wird in den kommenden Jahren gänzlich wegfallen. Die Hersteller sind durch sich zuspitzende Abgasnormen zunehmend unter Druck ihre Kennzahlen weiter zu verbessern. Für einen kleinen Marktanteil wie die Camperfahrzeuge wird es wohl eher keine alternative Zweitlösungen mehr geben. Dies ließe sich auch kostentechnisch für die Hersteller schwer rechtfertigen.
Zum Anderen werden Ladebooster in der Zukunft automatisch an Attraktivität gewinnen. Durch den zunehmenden Einsatz von Lithium-Akkus muss der Ladevorgang zwangsläufig geregelt werden. Ob nun wie bei den älteren Systemen ein klassischer Trennrelais zum Einsatz kommt oder ein Ladebooster, wird sich lediglich in etwas höheren Kosten von knapp 80 EUR bemerkbar machen. Der Einbau ist von der Schwierigkeit in der selben Klasse einzuordnen. Am Ende ist man damit aber zukunftsorientiert unterwegs und man kann sich auch schnell erweitern. Die letzte Alternative stellt der Umbau auf weitere externe Ladequellen dar bis hin zum kompletten autarken Betrieb.
Hierfür gibt es zwei Alternativen, welche wir in den folgenden Beiträgen genauer erklären:
- Auslegung des Verbrauchernetztes auf Landstrom
- Anbringen von Solarzellen oder Windanlagen