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Aufbau einer mobilen Stromversorgung

Stromversorgung in Fahrzeugen

Ein modernes Nutzfahrzeug und insbesondere Sonderfahrzeuge sind heute mit sehr komplexen Installationen zur Stromversorgung ausgestattet.
Nachfolgend skizzieren wir die wichtigsten Komponenten einer Elektroinstallation.

Häufig haben Sonderfahrzeuge eine Einspeisung, die bei Standzeiten für eine Ladung der Batterien und Versorgung verschiedener Geräte im Dauer- oder Stand-By-Betrieb sorgen. Man kennt dies am ehesten noch vom typischen CEE-Stecker, wie er häufig bei Wohnmobilen und auf Campingplätzen Anwendung findet.
Eine andere Möglichkeit, die im KFZ-Bereich eingesetzt wird, sind so genannte DEFA-Stecker. Diese sind kleiner als CEE-Stecker und werden häufig in Stoßstangen etc verbaut. Ihren Ursprung hat diese Technik in der Motorvorwärmung.

Professionelle Anwender wie beispielsweise Feuerwehren setzen auf die Rettbox bzw. den neuen Standard PowAirBox. Diese Steckverbindungen sind in der Lage, neben einer Stromeinspeisung auch Druckluft zur Versorgung pneumatischer Anlagen zu übermitteln. Durch einen automatischen Auswurf des Steckers werden Schäden durch eiliges Losfahren vermieden.

Bei einer modernen PowAirBox wird das Ladegerät, welches aus einer 230-Volt-Spannung die für die Ladung der Aufbaubatterien 12/24 Volt macht, in das Fahrzeug eingebaut. Dies bedeutet, dass die Batterien gemäß Norm mit mehr als 16 Ampere geladen werden dürfen.
Befindet sich das Ladegerät, wie bei allen anderen vergleichbaren Systemen, außerhalb des Fahrzeugs, ist die Ladeleistung auf maximal 16 Ampere beschränkt.

Zentraler Baustein einer Elektroinstallation sind die Aufbaubatterien. Sie unterscheiden sich von Starterbatterien erheblich. Ist eine Starterbatterie dafür ausgelegt, für eine kurze Zeit einen sehr starken Strom abzugeben (Anlassvorgang), haben Aufbaubatterien unterschiedliche Aufgaben. Gemein ist Ihnen, dass sie einen kleinen Strom über einen längeren Zeitraum abgeben sollen.

Eine Bleibatterie ist in der Anschaffung günstig, verschleißt aber schnell und hat zudem eine relativ geringe Energiedichte. Die Elektroden bestehen aus Blei, das Elektrolyt – die Flüssigkeit in einer Bleibatterie – besteht aus Schwefelsäure.
Da sich beim Laden dieser Batterien Knallgas entwickeln kann, werden sie nur noch selten in Fahrzeuginnenräumen verbaut. Außerdem müssen sie gewartet werden und sind empfindlich, was die Ladung angeht.

Eine abgewandelte Bauform des Bleiakkus ist die Gelbatterie. Diese Batterie ist vollständig geschlossen und die Schwefelsäure wird mit Kieselsäure zu einem Gel gestreckt.
Gelbatterien sind als Aufbaubatterien wesentlich geeigneter als konventionelle Nassbatterien. Sie gasen nicht aus und geben zuverlässig einen kontinuierlichen Strom ab. Ebenso entfällt die Wartung.
AGM-Batterien sind eine weitere Variante der aktuell weit verbreiteten Technologie Nassbatterien. Sie unterscheidet sich in einem wesentlichen Detail von der Gelbatterie: Das Elektrolyt ist in einem Vlies (=Absorbent Glass Mat, kurz AGM) gebunden.

Ein wichtiger Faktor für die Auswahl einer Batterie ist neben dem Einsatzzweck die Zyklenfestigkeit: Wir viel Strom kann ich einer Batterie entnehmen und wie oft darf ich das tun, bis die Batterie ausgetauscht werden muss? Grob kann man sagen, das beginnend bei der Nassbatterie über Gel- und AGM-Batterie die Zyklenfestigkeit zunimmt.

Ein Alleskönner, der allerdings auch seinen Preis hat, ist die Lithium-Batterie. Doch die Vorteile dieser Technik relativieren den hohen Anschaffungspreis schnell: Es gibt nahezu keinen Leistungsverlust über die Lebenszeit dieser Akkus, sie lassen sich extrem schnell laden, gasen nicht aus und halten, im Vergleich zur Nassbatterien, wesentlich mehr Ladezyklen aus.
Außerdem, und das ist im Fahrzeugbau fast das entscheidende Argument, ist die Energiedichte enorm. So lässt sich die Energie auf wesentlich weniger Kilos verteilen. Man spart enorm an Gewicht.
Problematisch ist diese Energieverdichtung nicht. Lithium-Akkus mit Eisenphosphat-Technik sind genauso ungefährlich wie herkömmliche Batteriesysteme.

Was sicher ist, ist die Tatsache, dass unterschiedliche Batterietypen unterschiedlich geladen werden wollen. Gerade Bleibatterien verlangen, um möglichst lange Dienst tun zu können, eine so genannte Ladekennlinie. Es ganz verschiedenen Ladekennlinien, fast jede Batterie hat ihre eigene. Welche Kennlinie für die jeweilige Aufbaubatterie geeignet, erfährt man vom Hersteller der Batterie.
Diese Kennlinie mündet, nach dem eigentlichen Aufladen der Batterie, in einer so genannten Erhaltungsladung, die die Selbstentladung des Akkus ausgleicht.

Kennt man den Batterietyp und die Ladekennlinie einer Aufbaubatterie, muss nur noch die Kapazität der Batterie in Erfahrung gebracht werden, um ein passendes Ladegerät zu finden.
Als Faustregel gilt, dass ein Ladegerät etwa zehn bis dreißig Prozent des Zahlenwertes der Kapazität der zu ladenden Batterie als Nennladestrom haben soll. Hat die Batterie also 100 Amperestunden (Ah), sollte das Ladegerät mindestens 10 und maximal 30 Ampere Leistung haben. Hinzu kommt noch die Leistung der während der Ladung aktiven DC Verbraucher.  Klar ist, dass eine 12-Volt-Batterie nur mit einem 12-Volt-Ladegerät geladen werden kann, bei 24 Volt entsprechend.

Stehen die technischen Rahmendaten fest, fehlt noch eine Bewertung nach Einsatzzweck. Technische Geräte werden nach Schutzart und Schutzklasse eingeteilt.
Die Schutzklasse reicht auf einer Skala von 0 bis III. Informieren Sie sich, welche Schutzart für Ihre Anforderungen ausreichend ist.
Die Schutzart setzt sich in der Regel aus zwei Ziffern, den IP-Codes, zusammen. Mit Ihnen wird definiert, wie widerstandsfähig das Gehäuse gegen Fremdeinwirkungen ist. IP68 bedeutet beispielsweise „staub- und wasserdicht“.

Neben herkömmlichen Ladegeräten, die mit 230-Volt-Wechelspannung 12- bzw. 24-Volt-Gleichspannung machen, gibt es auch On-Board-Ladegeräte, die aus dem Bordnetz heraus Batterien laden können, so genannte DC-DC-Ladegeräte.

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