Laderegler

Ein Laderegler, wie der Name schon sagt regelt das Laden des Akkus. Dieser Laderegler lädt den Akku so schonend, wie möglich auf. Dies geschieht, indem der Laderegler eine Kennlinie abfährt, die im Vorhinein für jeden Typen vorprogrammiert wird. So wird die maximale Kapazität des Akkus erzielt und eine lange Lebensdauer garantiert. Da jeder Akku Typ eine unterschiedliche Ladekennlinie besitzt, muss darauf geachtet werden, dass der Laderegler mit dem Akku Typen kompatibel ist. Hochwertige Laderegler messen auch während des Ladeprozesses die Temperatur, um den Akku nicht zu überhitzen.

Wann ist ein Ladregler notwendig?

Ein Laderegler ist grundsätzlich immer eine gute Wahl, doch in machen Fällen kommt man auch ohne aus. Wenn im Auto ein AGM oder Blei Akku verbaut wird, kann auch mit einem Trennrelais gearbeitet werden. Dies ist nur möglich, da die Autobatterie vom gleichen Typ ist und somit die gleiche Spannung zum Laden benötigt. Ist dies nicht der Fall, wie bei einem LiFePO4 Akku (Lithium), wird dieser nie ganz aufgeladen und hat somit nie seine volle Kapazität.
Ein voll aufgeladener LiFePO4 Akku hat eine Spannung von rund 13,5 V, ein Blei Akku rund 12,7 V, somit haben wir einen Spannungsunterschied von fast 1 V im Extremfall. Akkus im Parallelbetrieb versuchen sich auszugleichen, dass an beiden Akkus die gleiche Spannung anliegt, dies gelingt ihnen nur, wenn der LiFePO4 Akku an Spannung verliert und somit an Kapazität. Um dies zu verhindern ist Laderegler zu verwenden, dieser unterbindet den Entladungsprozess, indem er die beiden Akkus bei nichtlaufendem Motor voneinander trennt.

Bei Photovoltaik muss grundsätzlich ein Laderegler verbaut werden, da große Spannungsdifferenzen zwischen Akku und Panels entstehen. So liegen bei optimalen Bedingungen bis zu 20V an den Solarzellen an, diese Spannung würde dem sehr Akku schaden.

Im Anschluss werden die gängigsten Laderegler bzw. Lademöglichkeiten einer Zusatzbatterie vorgestellt.

Trenn-Relais

Wie im vorherigen Kapitel erwähnt ist ein Trennrelais kein richtiger Laderegler. Es trennt lediglich die Starterbatterie von der Zweitbatterie. Wenn der Motor läuft und die Lichtmaschine das Auto mit Strom versorgt wird das Trennrelais geschalten und die Zweitbatterie wird geladen. Dies hat den Vorteil, dass die Startertbatterie bei nichtlaufendem Motor nicht entladen wird.
Es ist darauf zu achten, dass beide Batterien vom selben Typ sind.

Es gibt grundsätzlich zwei verschiedene Arten von Trenn Relais. Man kann ein Relais verbauen, wie es jeder kennt, welches noch an die Lichtmaschine angeschlossen werden muss, um das Relais einzuschalten. Moderne Trennrelais haben aber auch schon eine Spannungsmessung intern, welche erkennt, ob die Lichtmaschine gerade läuft und schalten erst dann. Meiner Meinung ist dies die bessere Wahl, da nur die Starterbatterie beim Trennrelais angeschlossen werden muss, anstatt noch ein Kabel zur Lichtmaschine zu führen.

gewöhnliches Trennrelais

Bei diesem Trennrelais handelt es sich um ein herkömmliches Relais, welches bei laufendem Motor ein schaltet. Dazu muss der Pluspol der Lichtmaschine, oder ein Abzweig gefunden werden, welcher das Relais betätigt. Eine Alternative ist der D+ Pol (Zündungsplus – Aktiv, wenn Schlüssel umgedreht wird), beim Radio zu finden. Vorteil hierbei ist, dass die Zusatzbatterie beim Starten unterstützt. Wenn der Schlüssel beim Parken jedoch nicht rausgezogen wird, entlädt sich die Starterbatterie mit, da das Relais erst trennt, wenn der Schlüssel wieder rausgezogen ist.

Grundsätzlich muss man sagen, das für Hobby Bastler ein normales Trennrelais meist besser ist, da dieses günstiger ist, und das Lichtmaschinen Signal meist leicht zu finden ist. Ein weiterer positiver Punkt ist das „händische“ Schalten des Relais, man kann zusätzlich einen Hilfs-Schalter anbringen, der das Relais einschaltet, so kann auch bei einer leeren Starterbatterie das Auto über die Zusatzbatterie gestartet werden.

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intelligentes Trennrelais

Ein intelligentes Trennrelais erkennt aufgrund der anliegenden Spannung, ober der Motor läuft, bzw. ob die Lichtmaschine Strom liefert. Wenn dies der Fall ist, schaltet das Relais und die Zweitbatterie wird geladen. Sinkt die Spannung wieder unter einen bestimmten Wert, ist das ein Anzeichen, dass die Lichtmaschine nicht mehr läuft und das Relais trennt den Kontakt wieder, um ein Entladen der Starterbatterie zu verhindern.

Vorteil dieses Relais ist die einfache Installation, da nur eine Verbindung zum positiven Pol der Autobatterie gebraucht wird.

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PWM Laderegler

PWM steht für Puls Weiten Modulation und bedeutet, dass elektrische Bauteile im Laderegler verbaut sind, die im Millisekunden Takt ein und ausschalten können. Die Ein- und Auszeiten können variiert werden. So kann die Ausgangsspannung verändert werden, wird zum Beispiel die Auszeit der einzelnen Zyklen verlängert, sinkt die Spannung am Ausgang.

Dies ist nötig, wenn die vorgesehene Ladespannung des Akkus geringer ist, wie die anliegende Spannung an den Photovoltaikzellen. Liegen zum Beispiel 18V an den Zellen an und die Ladespannung des Akkus beträgt 13,6V muss der Laderegler die Spannung um 4,4V senken, um den Akku so effizient wie möglich zu laden.

Der Nachteil solcher PWM Regler ist jedoch, dass zwar die Spannung runter geregelt wird, jedoch der Strom gleichbleibt. Das bedeutet, je größer die Spannung an den Photovoltaikpanelen, desto mehr Leistung „verliert“ man. Im Anschluss werden noch zwei Beispiele gebracht, wieviel es genau ist.

MPPT Laderegler

Wie auch der PWM Regler haben MPPT Laderegler Schaltteile verbaut, der große unterschied ist aber in der Anwendung, wie die Spannung angepasst wird.

MPPT steht nämlich für „Max Power Point Tracking“ und bedeutet ganz einfach, dass immer darauf geachtet wird, dass so viel Leistung wie möglich transferiert wird. Also gleicht sich nicht nur die Spannung an, sondern auch der Strom. Man könnte es mit einem Trafo vergleichen. Wenn die Spannung am Ausgang kleiner wird, wird der Strom größer, so bleibt die Leistung (Spannung * Strom) erhalten. Natürlich hat der Laderegler Verluste, diese sind aber sehr gering.

Es gibt auch Laderegler, die mit Photovoltaik und einer Lichtmaschine betrieben werden. Diese haben den Vorteil, dass nur ein Gerät verbaut werden muss. Meist kommen diese auch mit einer besseren Steuerung und haben einen Bluetooth, oder PC-Zugang, wo Ladekennlinien und andere Einstellungen zur Auswahl stehen. So können die Akkus optimal betrieben werden und es muss nie darauf geachtet werden, wie viel Strom bezogen wird, da diese Ladregler alles kontrollieren.

Zusammenfassung

Bei Ladung der Akkus muss auf mehrere Sachen geachtet werden, vor allem sollte klar sein mit welchen Mitteln man den Akku aufladen will. Idealerweise sollte der Akku mit der Lichtmaschine und mit Photovoltaik angeschlossen werden. So ist bei einer Fahrt garantiert, dass der Akku durch die Lichtmaschine voll aufgeladen wird und die Solarzellen müssen dann nur noch den Verbrauch decken. Weiteres haben Laderegler, die mehrere Eingänge haben auch meistens die Funktion, die es erlaubt auch die Starterbatterie zu laden, wenn die Zweitbatterie voll ist. So ist garantiert, dass beide Akkus immer genug Saft haben.

Wenn aber keine Solarzellen am Auto verbaut werden, kann man sich überlegen, ob man sich nicht einfach ein Trennrelais verbaut, welches um einiges günstiger ist. Der große Nachteil dieses Systems gegenüber einem Laderegler ist, dass mit Trennrelais Akkus meistens nur bis 90% aufgeladen werden. Wenn jedoch ein AGM oder Blei Akku verbaut wird, werden diese aber voll aufgeladen, da sie die gleiche Spannungskennlinie, wie die Starterbatterie haben.