Trennrelais - Zusatzbatterie - Spannungsabfall

[Bernie192]

Also Umweg, viel Spass

 

[schmuddel65]

Der Verbrauch von der Zweitbatterie nach dem Abschalten des Motors kommt sicherlich vom Zuheizer. Der muss erst herunterfahren und wird nicht auf Schlag abgeschaltet.
Bei deinem Problem mit der Starterbatterie, wie schon mehrfach gesagt, klemme als erstes mal dein Radio inklusive CAN-Adapter ab und beobachte, ob das Problem noch da ist.

 

[10ei61]

Meine Herren,

wie geht es hier jetzt weiter? Stillstand seit einem Monat!

Was ist an den Berechnungen falsch, was richtig?

Wie sieht es aus mit der Starthilfe über die Verbindungsleitung der Batterien?


Bitte um Fortführung des Themas!

 

[Bernie192]

oha, ich hab das eigentlich als Erledigt angesehen. Leider kann ich nur aus der Praxis berichten, da ich kein "Gelernter" bin - eher Handwerker.
Also, die Amperemeter funktionieren einwandfrei. Ich sehe nun, wenn irgendwas nach dem zusperren noch Strom zieht. Mangels Bastelwut steck ich dann einfach das von mir eingebaute Ladegerät an. Im Zweifelsfall schalte ich die 2te Batterie dann händisch dazu und am nächsten Tag sind beide Batterien geladen.
Dank der eingebauten Dioden vorm Trennrelais brennt die doch helle LED nur noch, wenn das Trennrelais händisch per Schalter aktiv ist.
Vom Starten mit Leerer Hauptbatterie und voller zweitbatterie durch händisches Einschalten vom Trennrelais ist jedoch nach wie vor abzuraten:
Vor allem bei Kälte zieht der Anlasser mehr als 130 Ampere, was auch das Trennrelais an sich, sowie die Kraftsicherung überfordert.
(Kabelbrand erwarte ich dennoch nicht) Was "DENKBAR" wäre; wenn es die Hauptbatterie gerade so... nicht mehr schafft, das Relais für längere Zeit zu aktivieren, damit sich die Hauptbatterie etwas erholt und dann Starten. Hab ich aber noch nicht testen können, da ich ja seitdem keine Probleme mehr habe.
Jedenfalls ist es sehr beruhigend zu sehen, wie viel Ladestrom - in die jeweilige Batterie - reingeht. Bei 1 1/2 h Stunden Standheizung sind das schon mal 40-50 Ampere. Ebenso sieht man wieviel man im Stand, ausgeschaltetem Motor etc. verbrät.
Für ca. 40.- €uro und etwas Basteln - ein nettes Gimmick. (Vor allem die langen Gesichter, beim "Freundlichen" - HA HA HA.
Seit gegrüßt, Euer Bernhard.

Eleganter könnte man das mit 2 Volt/Amperemeter lösen, wenn ich eins fände (!) das halt auch im Minus-Bereich anzeigt.

 

[10ei61]

---nicht billig, aber eine liebe Spielerei (das Aussehen des "Messgeräts" ist programmierbar)

http://de.rs-online.com/web/p/multifunktionsmessgerate-digital/7776836/

 

[PornX]

Ja, sorry wollte schon lange mal zurückschreiben, war viel unterwegs und hatte auch sonst recht viel zu tun...

Messen und Beobachten ist immer gut und oft der Schlüssel zu einer dauerhaft guten Lösung!

Eine normale 12V-Starterbatterie die nur noch eine Spannung von 4.4V aufweist ist natürlich angeschlagen. Wenn die Batterie nur kurz tief entladen war, lässt sie sich in vielen Fällen noch "retten", wenn auch mit Verlusten bei der Kapazität und dem Innenwiderstand. Den Rettungsversuch sollte man mit einem guten Ladegerät mit manuell einstellbarem Ladestrom machen. Dabei wird zuerst mit einem kleinen Ladestrom von 0.5 - 1 A geladen und die Spannung beobachtet. Wenn die Spannung "schön" langsam ansteigt, kann der Ladestrom langsam erhöht werden. Wenn die Spannung sofort auf 14V hochschnell, muss die Batterie ersetzt werden.
Wenn ich irgendwo in der Pampa bin und primär das Fahrzeug starten will, pfeife ich natürlich auf solche Überlegungen und überbrücke mit dem das ich halt habe. Ich hatte mal notgedrungen via Laptop - VCDS – Stellglieddiagnosen (des Trennrelais) die zwei Batterien überbrückt und konnte dann meinen T5 nach ca. 30min wieder starten (mit geschlossenem Trennrelais). Das geht allerdings nur wenn die Starterbatterie noch so viel Spannung hat, dass die Steuergeräte aufstarten können.

Zur Frage bezüglich der Innenwiderstände:
Meines Wissens gibt es keine allgemein gültigen Formeln zur Berechnung der Innenwiderstände von Bleibatterien. Der Innenwiderstand einer Bleibatterie ist auch keine feste Grösse sondern variiert je nach Ladezustand, Temperatur und Flussrichtung des Stroms.
Eine ganz volle Batterie gibt gerne Strom ab und weist dementsprechend einen kleinen Innenwiderstand (kleinen Spannungsabfall) bei der Stromabgabe auf. Bei der Stromaufnahme weist sie dagegen einen höheren Innenwiderstand auf. Sie will ja keinen zusätzlichen Strom mehr.
Eine ganz leere Batterie nimmt gerne Strom auf und weist dementsprechend einen kleinen Innenwiderstand (kleine Spannungserhöhung) bei der Stromaufnahme auf.

Weiter gilt
- Je mehr Kapazität die Batterie hat, desto kleiner ist der Innenwiderstand.
- Je älter die Batterie, desto grösser wird der Innenwiderstand.

Meine Abschätzung bezüglich der Ausgleichströme zwischen zwei unterschiedlich geladenen 12V-Batterien:
Eine 12V-Batterie ist bei einer Ruhespannung von 10.5 V (1.75V pro Zelle) komplett entladen. Ist die Spannung im Ruhezustand noch tiefer, ist eine Abschätzung des Ausgleichstromes in den ersten Sekundenbruchteilen schwierig.

I = Ud/R wobei Ud in diesem Fall die Spannungsdifferent der zwei Batterien und R der Widerstand der Verbindungsleitungen und des Trennrelais ist.

Ud = U1 – IR1 – U2 + IR2 wobei U1 und U2 die Spannungen der zwei Batterien sind und R1 und R2 die entsprechenden Innenwiderstände.

I = (U1- IR1 – U2 + IR2 ) /R

Das ergibt dann nach ein paar Umformungen ungefähr

I = (U1-U2) / (R(1+(R1+R2)/R)

Was wiederum ganz vernünftige Werte für den Ausgleichstrom zwischen den zwei Batterien ergibt, wenn man vernünftige Werte für die Widerstände einsetzt.

LG Roger

 

[10ei61]

...so kompliziert muss man das - glaube ich - gar nicht darstellen!

Wir nehmen an:

1) Wir betrachten einen beliebig kurzen Zeitraum zum Zeitpunkt des Parallelschaltens der Batterien.

2) Die Batterien bestehen für diesen Zeitraum aus einer idealisierten Spannungsquelle und einem für diesen Zeitraum konstanten Innenwiderstand.


Für unsere Berechnung ist die Maschenregel für die einzige vorhandene Masche anzuwenden: die Spannungsdifferenz unserer beiden idealen Spannungsquellen treibt den Strom durch die Summe aller Innen- und Kontaktwiderstände (und zwar in gleicher Richtung!!!):

U1 - U2 = I * R1 + I * R + I * R2

U1 - U2 = I * (R1 + R + R2)

I = (U1 - U2) / (R1 + R + R2)

fertig und nicht "ungefähr"

Was wiederum ganz vernünftige Werte für den Ausgleichstrom zwischen den zwei Batterien ergibt, wenn man vernünftige Werte für die Widerstände einsetzt.

...da bitte ich um nähere Erklärung: was ist "vernünftig"? Ist die früher getroffene grobe Abschätzung des Innenwiderstands über den Kälteprüfstrom zulässig? Welchen Kontaktwiderstand hat das Trennrelais?


Zur Berechnung von Roger meine, ich dass < I * R2 > mit falschem Vorzeichen eingesetzt ist und die Endformel nicht stimmen kann, schon nur deswegen, weil eine Umformung kein "ungefähres" Ergebnis liefern kann.

Sorry!


Interessante Lektüre:
Bleiakku-Interna

...da gibts auch was über Trennrelais mit MOS-FET

 

[PornX]

Das "ungefähr" bezog sich genau auf das angemahnte Vorzeichen. Ich wollte nicht mit langen Erklärungen nerven, weil sich vermutlich hier niemand wirklich dafür interessiert. Die Innenwiderstände der zwei Batterien haben unterschiedliche Vorzeichen weil der Strom in der einen Batterie von Plus nach Minus und in der anderen von Minus nach Plus fliesst bei der Parallelschaltung. Das (mathematische) Produkt des negativen Innenwiederstandes mit dem Strom gibt einen negativen Wert, daher das Plus in der Formel.

Ich würde für die Batterie-Innenwiderstände Werte von ca. +/- 0.04 Ohm und für Leitungs-/Relaiswiderstände ca. 0.1 Ohm einsetzten.

Das gibt dann mit der "vereinfachten" Formel bei 2 Volt Spannungsunterschied (12.5-10.5) einen Ausgleichsstrom von ca. 11A, bzw. bei 1 Volt (z.B. 12.2-11.2) noch 5A. Dies entspricht auch etwa den Ausgleichsströmen, die ich bei mir gemessen habe.

Und selbst bei 8 Volt Spannungsunterschied (12.5-4.5) würde sich nur ein Strom von ca. 40A ergeben. Sogar bei einem unrealistisch tiefen Gesamtwiderstandswert von 0.1 Ohm, ergäbe sich nur ein Strom vom ca. 80A

Zur Plausibilitätstabschätzung bieten sich die vielen "discharge curve" die man für 12V-Batterien findet, sehr gut an. Aus diesen Kurven kann man auch die realen Innenwiderstände von 12-Batterien verschiedener Grösse bei verschiedenen Ladezuständen und Temperaturen gut abschätzen. Die eingesetzten Widerstandwerte entsprechen auch den Messwerten aus meinem eigen T5, bei denen ich auch gemerkt habe, dass das von VW verbaute (sehr kleine) Trennrelais im Einsatz richtig heiss wird. Nur schon dieses Trennrelais hatte bei mir 0.15 Ohm Übergangswiderstand!
Die Bestimmung von Innenwiderständen für den Batterieladevorgang aus den Herstellerangaben für standardisierte Kaltstartstrommessungen finde ich recht mutig. Diese Kaltstartstrommessungen sind zudem aus meiner Sicht ähnlich vertrauenswürdig wie Abgas- und Verbrauchsmessungen von Fahrzeughersteller.

LG Roger

 

[10ei61]

Die Innenwiderstände der zwei Batterien haben unterschiedliche Vorzeichen weil der Strom in der einen Batterie von Plus nach Minus und in der anderen von Minus nach Plus fliesst bei der Parallelschaltung. Das (mathematische) Produkt des negativen Innenwiederstandes mit dem Strom gibt einen negativen Wert, daher das Plus in der Formel.

...und genau hier liegt der Irrtum: In der "gebenden" Batterie fließt der Strom von minus nach plus, in der "nehmenden" von plus nach minus, da sind wir wohl einig. Der Spannungsabfall an einem Widerstand hat stets das gleiche Vorzeichen wie der ihn durchfließende Gleichstrom, ich sehe nichts, wo da ein "negativer Widerstand" herkommen sollte. Die "gebende" Batterie treibt den Strom zur "nehmenden" über alle vorhandenen (in unserer Annahme ohmschen) Widerstände. Auch am Innenwiderstand der schwächeren Batterie entsteht ein Verlust (Erwärmung), der den Maximalstrom mindert und nicht erhöht.

(Dass es "negative Widerstände" gibt, ist mit bekannt, hier kommen die aber wohl nicht vor, schon eher nach der Maschenregel negativ zu zählende Spannungen.)


Zitat aus Starterbatterien - Elektronik-

Eine 12 Volt Batterie mit 300 CCA sollte einen Kaltstartstrom von 300 Ampere für mindestens 30 Sekunden bereitstellen, wobei die Spannung auf minimal 7,2 Volt absinken darf. (6 Zellen x 1,2 Volt = 7,2V)
Ri = 12V - 7,2V = 4,8V / 300A = 16mOhmgut

Zitat Ende.

An einem Widerstand von 0,04 Ohm fallen bei 300A 12V ab, das kann's wohl nicht sein.

...wobei noch im Raum steht, wie stark sich der Innenwiderstand mit der Belastung ändert.


Hella gibt für sein Batterietrennrelais 4RC 011 152 einen Spannungsabfall von 2,5mV/A an, da muss an Deinem Trennrelais mit 150 mOhm etwas faul gewesen sein.

finde ich recht mutig

Wieso (für die erste grobe Abschätzung)? Irgendwie muss der angegebene Prüfstrom doch aus der Batterie heraus können auch und nicht schon am Innenwiderstand in Wärme umgesetzt werden, oder erkläre es mir bitte besser!