Die Womo-Bordbatterie, ein unbekanntes Wesen?

Hallo zusammen,

in der Vergangenheit gab es immer wieder Postings die sich mit der Stromversorgung im Wohnmobil befassen. Kernpunkt war oftmals die Frage nach der Versorgungssicherheit bei fehlendem Landstromanschluss (E-Hookup) durch versagende Aufbaubatterien.

Wie hinlänglich bekannt, wird die Stromversorgung im Wohnmobil durch zwei 12 Volt Batterien sichergestellt.

Eine Batterie, die sogenannte Starterbatterie, ist für die Stromversorgung des Motors und aller Einrichtungen die für den Betrieb des Fahrzeuges und während der Fahrt benötigt werden (z.B. Zündung, Außenbeleuchtung, Kühlerlüfter, Autoradio usw.) zuständig.

Die zweite Batterie, oft Hausbatterie, Aufbaubatterie oder auch Bordbatterie genannt, ist für die Versorgung aller elektrischen Geräte ,die mit 12 Volt betrieben werden und sich im Aufbau des Wohnmobils befinden (z.B. Innenbeleuchtung, Wasserpumpe, Dunstabzugshaube, Kühlschrank, Heizung und Warmwasserbereiter) zuständig .

Bei Kühlschrank, Heizung und Warmwasserbereiter wird die elektrische Energie jedoch nur für die elektronische Steuerung und Überwachung dieser Geräte benötigt. Das eigentliche Betriebsmittel ist Flüssiggas (ein Propan/Butangemisch).

Die nachfolgenden Erläuterungen beziehen sich nur auf die Aufbaubatterie (nachfolgend nur Batterie genannt),  die bei Ausfall alle oben genannten Geräte, die sich im Aufbau befinden, funktionsunfähig macht. Und eine Reise in einem solchen „funktionsunfähigem“ Wohnmobil ist sicherlich kein Vergnügen und erfordert in der Regel einen Besuch in einer Fachwerkstatt.

Die Sicherstellung eines ausreichenden Stromvorrates in der Batterie ist daher eine grundlegende Aufgabe der Reisenden während der Fahrt. Wird nicht darauf geachtet, so rächt sich die Batterie manchmal schneller als man denkt, indem sie keinen Strom mehr liefert.

Eine Batterie ist ein empfindliches technisches Gerät, das pfleglich behandelt werden sollte, um möglichst lange und immer zuverlässig zu funktionieren, d.h. Strom liefern. Wer die Batterie erst wieder auflädt, wenn die Beleuchtung nur noch schummerig ist, der wird relativ schnell für seine Nachlässigkeit bestraft, in dem er eine neue Batterie benötigt, da die alte ihren Dienst aufgegeben hat.

Um eine Batterie pfleglich und sachgerecht zu behandeln, muss man sich leider ein wenig mit der Batterietechnik vertraut machen,  sonst funktioniert das nicht. Es gibt viele Einflussgrößen, die ein Batterieleben entscheidend beeinflussen. Die wichtigsten möchte ich hier kurz aufführen:

Grundsätzlicher Aufbau einer Batterie

Eine Batterie besteht im wesentlichem aus einem Kunststoffgehäuse, in dem sich zwei Elektroden befinden die vollständig in eine Flüssigkeit eingetaucht sind (es gibt auch spezielle Batterien bei denen diese Flüssigkeit zu einem GEL eingedickt wurde (Gel-Batterie) oder in Glasmatten gebunden ist (AGM-Batterien). Die Elektroden (auch Gitterplatten genannt) bestehen aus einem maschenförmigem Gitter aus metallischem Blei. Die Löcher in den Gitterplatten werden Im Neuzustand mit Bleischwamm (Minuspol) und Bleidioxid (Pluspol) durch Einpressen gefüllt. Die Flüssigkeit ist 37%ige Schwefelsäure.

Batterietypen

Batterien werden entsprechend ihren Aufgaben konstruiert und können diese dann hervorragend lösen.

1.Starterbatterien

Sie dienen dem Start von Motoren. Sie sind in der Lage für eine kurze Zeit (wenige Minuten) sehr hohe Ströme (100…200 Ampere (A)) abzugeben. Sie dürfen so gut wie gar nicht entladen werden (maximal 10%). Unmittelbar nach dem Start wird das Wiederaufladen von der Lichtmaschine erledigt. Als Aufbaubatterie für Womo´s ungeeignet.

2.Versorgungs- oder Solarbatterien

Sie dienen der Speicherung elektrischer Energie und sind in der Lage über längere Zeiträume eher  kleinere Ströme(bis ca. 5A) abzugeben. Sie können tiefer entladen werden als Starterbatterien. Werden üblicherweise in Womo´s eingebaut. Mit flüssigem, gelförmigen oder gebundenem Elektrolyt.

3.Traktionsbatterien

Sie dienen dem Antrieb von Elektrofahrzeugen in der Industrie. Sie  können über einen mittleren Zeitraum relativ hohe Ströme (bis ca. 50A) abgeben und sind robust aufgebaut. Sind dadurch allerdings relativ schwer.

Aufladen der Batterie

1.Mit dem Ladegerät

Ist das Womo an Landstrom angeschlossen, so lädt das bordeigene Ladegerät die Batterie auf. Gewöhnlich sind Ladegeräte eingebaut, die nach der IUoU-Kennline arbeiten. Das Aufladen erfolgt in 3 Schritten. Im ersten Schritt wird die Batterie solange mit einem konstanten Strom, 15 …50A je nach Batteriegröße und Ladegerät gestaffelt, aufgeladen bis die Batteriespannung auf 14,4V angestiegen ist. Die Batterie ist jetzt zu ca. 80% geladen. Im zweiten Schritt wird diese Spannung gehalten, indem der Strom immer weiter verringert wird, bis er auf einen sehr niedrigen Wert, ca. 0,5A, abgesunken ist. Die Batterie ist jetzt vollgeladen. Im 3. Schritt wird nun die Spannung auf 13,8V abgesenkt. Es fließt nur noch ein sehr, sehr geringer Strom, der die Selbstentladung der Batterie ausgleicht. Wird die Batterie entladen, so beginnt das Spiel ab einer Batteriespannung von ca. 12,6V von vorne, d.h. Schritt 1, 2 und dann 3.

2.Während der Fahrt durch den Generator (Lichtmaschine)

Wenn der Motor läuft (Startvorgang erfolgt durch Starterbatterie),  wird die Batterie durch den Generator (= "Lichtmaschine")  aufgeladen. Dazu wird mit Hilfe eines Relais die Aufbaubatterie der Starterbatterie parallel geschaltet. Somit werden beide Batterien zur gleichen Zeit vom Generator aufgeladen. Der Generator kann nur eine bestimmte Menge Strom erzeugen. Die verteilt sich je nach Ladezustand der beiden Batterien auf. Die tiefer entladene Batterie bekommt den größeren Teil, bis sich nach einer gewissen Zeit ein Gleichgewicht einstellt. Wie stark die Aufbaubatterie nun wieder aufgeladen wird lässt sich nicht bestimmen. Das hängt von sehr vielen Faktoren ab (Ladezustände beider Batterien, Fahrtdauer, Drehzahlniveau der Lichtmaschine, Batteriealter, Pflegezustand der Batterien usw.) Allgemein lässt sich nur sagen je länger die Fahrtzeit, desto grösser die Aufladung. Was jedoch Fakt ist, die Aufbaubatterie wird durch den Generator (= "Lichtmaschine") niemals zu 100% aufgeladen. Denn dazu müsste die Batteriespannung bis auf 14,4V ansteigen was jedoch nie erfolgt. Der Spannungsregler des Generators (= "Lichtmaschine") ist auf die Ladung der Starterbatterie ausgelegt und begrenzt die Spannung auf 13,6…13,8V. Durch diese Begrenzung wird ein Gasen der Starterbatterie verhindert, denn die schädigt die Batterie, wenn sie über längere Zeit anliegt. Selbst wenn man den ganzen Tag fährt wird die Aufbaubatterie durch den Generator (= "Lichtmaschine") nur zu 70…80% aufgeladen, aber niemals vollgeladen.

3.Durch Solarzellen

Wäre nicht schlecht, sind bei Miet-Womo´s aber nicht vorhanden. Ich selbst habe ein 90Watt Paneel auf dem Womodach (Ertrag im Durchschnitt ca.10…30Ah/Tag je nach Sonnenschein).

4.Im Stand durch den 120V Generator

Während der Generatorstunden auf den Campgrounds lässt sich die Batterie mit Hilfe des bordeigenen Ladegerätes aufladen. Mit welcher Stromstärke die Batterie geladen wird durch das Ladegerät festgelegt. Üblich sind Ladegeräte mit einem maximalen Ladestrom von 15… 20A. Eine leere Batterie mit einer Kapazität von 100Ah wäre demnach in 10…8 Stunden wieder voll aufgeladen. Eine Stunde Generatorbetrieb würde ca. 10…15Ah in die Batterie laden.

5.Im Stand bei laufendem Motor durch den Fahrzeugenerator (Lichtmaschine)

Im Notfall lässt sich die Batterie auch auf diese Weise ein klein wenig aufladen. Ein klein wenig deshalb, weil der Generator bei Motorleerlauf nur sehr wenig Strom liefert. Den Nennstrom von 90…130A liefert ein Generator erst ab einer Generatordrehzahl von ca. 6000 U/min. Den nur unwesentlich höheren Maximalstrom bei Drehzahlen bis hin zu 20.000 U/min. Bei einer Generatordrehzahl von 1500 U/min wird ungefähr der halbe Nennstrom geliefert. Die Motorkurbelwelle dreht sich jedoch nicht so schnell. Bei Benzinmotoren bis ca. 6000 U/min und bei Dieselmotoren bis ca. 3500 U/min. Um die hohen Generatordrehzahlen zu erreichen sitzen auf der Kurbelwelle und auf der Generatorwelle Riemenscheiben unterschiedlichen Durchmessers. Die größere auf der Kurbelwelle und die kleinere auf der Generatorwelle. Wenn sich die Kurbelwelle 1x gedreht hat, hat sich die Generatorwelle, je nach Übersetzungsverhältnis, 2…2,3x (bei Benzinern) und 3,5…5x(bei Dieselmotoren) gedreht. Dadurch erreicht man auch schon bei mittleren Motordrehzahlen relativ hohe Generatordrehzahlen und damit einen hohen Ladestrom. Die Generatorkennline zeigt die Stärke des Ladestromes in Abhängigkeit von der Generatordrehzahl. Unterhalb einer Mindestdrehzahl wird kein Strom geliefert, weil die in der Generatorwicklung erzeugte Spannung niedriger ist als die Batteriespannung. Bei Leerlaufdrehzahlen des Benzinmotors im Bereich von 600 U/min ergibt das Generatordrehzahlen von ca. 1500 U/min. Bei dieser Drehzahl wird nur in etwa der halbe Nennstrom geliefert, der sich auch noch auf Starter- und Aufbaubatterie aufteilen muss, da beide Batterien ja parallel geschaltet werden. Übliche Generatoren im PKW- / leichten Nutzfahrzeugbereich haben Nennströme im Bereich um 100A. Im Leerlauf würden so ca. 50A erzeugt, so dass jede Batterie mit ungefähr 25A geladen wird. Bei einer Laufzeit von 15 min (=0,25 h), wie hier oftmals propagiert, würden somit ca. 6 Ah in die Aufbaubatterie eingespeist. Berücksichtigt man noch den Wirkungsgrad bei der Batterieladung (man muss mehr Energie hineinstecken als man herausbekommt) dann wird die Batterie in diesem Fall um vielleicht 5 Ah aufgeladen. Das reicht vielleicht um den Kühlschrank und eine LED-Lampe und die sporadisch laufende Wasserpumpe für ein paar Stunden mit elektrischer Energie zu versorgen, aber nicht um daneben noch ein stromhungriges Heizungsgebläse zu versorgen. Dieses Beispiel ist sicherlich  nicht exakt, sondern soll nur zeigen, dass mit dieser Methode keine dauerhafte Stromversorgung möglich ist sondern nur im Notfall, und nur bei geringem Strombedarf, eine geeignete Vorgehensweise ist um  ein paar Stunden zu überbrücken.

Entladen einer Batterie

Im Womo versorgt die Batterie eine Vielzahl von elektrischen Geräten mit Strom. Dabei wird sie allmählich entladen. Wie lange sie Strom liefern wird hängt von sehr vielen Faktoren ab.

1.Batteriekapazität

Die Kapazität einer Batterie gibt an, wie viel elektrische Energie sie speichern kann. Sie wird in Amperestunden (Ah) angegeben. Rein rechnerisch kann eine 100Ah Batterie 100 Stunden (h) einen Strom von 1A liefern, dann ist sie leer. Oder 10h einen Strom von 10A. Oder 1h einen Strom von 100A. Leider ist das nicht so einfach. Die reale Kapazität hängt von der Grösse des Entladestromes ab. Je grösser der Entladestrom ist, desto kleiner wird die Kapazität. D.h. wenn die 100Ah Batterie mit 10A entladen wird, dann ist sie vielleicht schon in 8h entladen. D.h. die 100Ah Batterie liefert für diesen Entladefall nur 80 Ah (10A x 8h = 80 Ah). Bei 100 A Entladestrom ist vielleicht schon nach 6 min Schluss (100 A x 0,1 h = 10 AH). Üblicherweise wird die Nennkapazität für eine Entladedauer von 20 h angegeben. D.h. eine 100 Ah Batterie kann 20h einen Strom von 5 A liefern (20h x 5A = 100Ah), danach gilt sie als total entladen. In den Datenblättern der Batterie ist die Kapazität in Abhängigkeit vom Entladestrom angegeben. Zu allem Unglück ist die Kapazität einer Batterie auch noch vom Alter, vom Pflegezustand und von der Temperatur abhängig. Sie verringert sich bei Kälte, mit zunehmendem Alter und nach Tiefentladungen. Details hierzu möchte ich nicht angeben, da es sonst zu viel wird.

2.Lebensdauer

Eine Lebensdauer in Jahren gibt es bei Batterien eigentlich nicht. Die Anzahl der Lade-/Entladezyklen sind lebensbestimmend. Ein Zyklus ist eine Entladung gefolgt von einer Aufladung. Wie viel Zyklen die Batterie erträgt ist in den Datenblättern angegeben. Aber, und nun kommt das Entscheidende, die Anzahl der ertragbaren Zyklen hängt sehr stark von der Entladetiefe ab. Je tiefer sie entladen wird, desto weniger Zyklen wird sie ertragen. Wenn eine neue Batterie mehrmals total entladen wird, ist sie hin. Als Beispiel die Daten meiner Batterie:  Traktionsbatterie 12V 155Ah: 900 Zyklen bei 75% Entladetiefe und 1300 Zyklen bei 50% Entladetiefe. Entlade ich die Batterie jeden Tag zu 75% (=116Ah)  lebt sie 2,46 Jahre, entlade ich sie nur zu 50% (=77Ah) dann lebt sie 3,56 Jahre. Würde ich sie nur zu 30% entladen (=46Ah) dann lebt sie sicherlich noch 1 Jahr länger. Diese Daten fehlen, weil die Batterie für tiefe Entladungen entworfen wurde.

Die in den Wohnmobilen üblicherweise installierten Batterien sind Versorgungs- oder Solarbatterien mit Flüssigelektrolyt. Die Zyklenzahl liegt bei ca. 600 bei 50% iger Entladung. D.h. von den 100 Ah dürfen nur 50% = 50Ah entnommen werden, dann lebt sie 1,64 Jahre bei täglicher Ent-/Beladung.

Wird auf die Entladetiefe nicht geachtet (indem man selten oder nie das entsprechende Kontrollinstrument benutzt) und die Batterie über das vorhergesehene  Mass entlädt, dann rächt sich die Batterie durch ein früheres Ableben. Wird die Batterie wohlmöglich mehrere Male gänzlich entladen, dann kommt der Batterietod sehr, sehr schnell. 5…10 Tiefentladungen reichen oft um die Batterie zu ruinieren.

3.Ladezustandskontrolle der Batterie

Damit eine Batterie recht lange lebt und nicht über das zulässige Mass hinaus entladen wird, sollte der Ladezustand regelmäßig kontrolliert werden. Dazu dient eine Spannungsanzeige im Bedienpanel. Es gibt zwei Ausführungen. Eine mit einer roten und drei grünen Lämpchen oder LED´s oder eine Anzeige bei der die Batteriespannung direkt abgelesen werden kann. Bei beiden Methoden wird die Batteriespannung zur Anzeige des Ladezustandes verwendet. Das ist zwar keine exakte, aber eine brauchbare Methode, wenn gewisse Randbedingungen eingehalten werden. Die Batteriespannung zeigt den Ladezustand nur an wenn die Batterie in Ruhe ist. D.h. sie darf weder geladen noch entladen werden. Nur dann stimmen die Werte in etwa. Werden größere Ströme der Batterie zugeführt oder entnommen, werden bei der Messung falsche Werte angezeigt. Idealerweise sollte die Überprüfung erst 3h nach Beendung einer Ladung bzw. Entladung durchgeführt werden, d.h. wenn die Batterie wieder zur Ruhe gekommen ist und die dem Ladezustand entsprechende Ruhespannung anliegt. Im täglichen Womoleben ist das aber nicht oder nur sehr schwer durchführbar. Ich führe diese Prüfung immer morgens durch noch bevor alle Geräte wieder hochgefahren werden. Während der Nacht wird kein oder nur wenig Strom der Batterie entnommen, die Batterie ist im angenäherten Ruhezustand und der Ladezustand wird halbwegs korrekt angezeigt.

4.Interpretation der Anzeige bzw. Messwerte

Wie schon erwähnt, ist die Ruhespannung einer Batterie ein guter Indikator für den Ladezustand. Die nachstehende Tabelle zeigt den Zusammenhang.

Ist ein Spannungsmesser eingebaut, bei dem die Spannung abgelesen werden kann, ist man fein raus. Mit dem abgelesenen Spannungswert kann man direkt auf den Ladezustand schließen. Bei der Lämpchenanzeige ist das etwas schwieriger. Die oberste leuchtende Lampe  zeigt immer den Ladezustand an. Leuchten z.B. die Lampen L und F so ist der Ladezustand (F)air. Leuchten die Lampen L, F, G und  C so ist der Ladezustand (C)harged oder die Batterie wird gerade geladen.

Schwierig bis unmöglich ist es den Umschreibungen C, G, F und L Spannungswerte zuzuordnen. In den Herstellermanuals ist zu lesen, dass die Werte entsprechend den Vorgaben der Womo-Hersteller eingestellt werden. Die lustigste Angabe in einem RV-Forum  folgt hier:

How about a slogan to make it easy to remember:Two lights, too low!

or for the technically inclined:

C: CHARGED:      =>12.7 volts - green light (4th light lit) = Charged or Charging Battery = OK
G: GOOD:     => 11.9 volts - green light (3rd light lit) = between 5% and 60% discharged = Charge it soon!
F: FAIR:     => 11.2 volts - green light (2nd light lit) = between 60% discharged and 95% discharged = Charge it now!

L: LOW:     =>6.0 volts - red light (1st light lit) = between 95% discharged and dead = look in wallet for battery money!

Das Zeichen ( =>) soll heißen:  gleich oder größer

Die angegeben Spannungswerte sind jedoch die gleichen wie in einem Herstellermanual.

Mit dieser und weiteren groben Informationen habe ich versucht den Symbolen C, G, F und L Spannungswerte zuzuordnen die nachvollziehbar sind. Der Wert für C ist eindeutig 100%. Ein guter Ladezustand für G liegt bei 80…70%, der mittelmäßige Ladezustand F liegt nach meiner Meinung bei ungefähr 50…40% und der Ladezustand L, mit Spannungswerten zwischen 11,2 und 6 Volt, umschreibt mit schönen Worten, die Batterie ist im Prinzip total entladen.

 Ich würde allerspätestens  bei einer Spannung von 12V oder einem Ladezustand von 40% (Batterie also schon zu 60% entladen) die Batterie wieder aufladen. Nur so ist ein langes Batterieleben sichergestellt. Dieser Meinung ist man auch in den USA: Two lights, too low!

Natürlich liefert eine Batterie noch Strom wenn die „F“ und „L“-Lampen leuchten. Sie suggerieren ja, da ist noch was drin. Nur sollte man sich bewusst sein , dass die Batterie bei weiterer Entladung irreversibel geschädigt wird. Setzt man sich darüber hinweg und entlädt die Batterie weiter bis nur noch die Lampe „L“ aufleuchtet, dann hat man die Batterie voll entladen oder auch tiefentladen. Und das mag eine Batterie absolut nicht . Schon ca. 10 Tiefentladungen können, auch bei einer neuen Batterie, zum schnellen Ausfall führen.

Einen Wasserbehälter mit 100 Liter Wasser kann man beliebig oft total entleeren und anschließend wieder befüllen, der geht nicht kaputt; aber eine Batterie macht dass nicht mit.

Ich hoffe meine Ausführungen werden nicht als allzu langatmig empfunden und gehe davon aus, das ich solche Postings

Ich habe die Batterie (die mittlerweile zumindest im S27 von Moturis eine "echte" Volt-Anzeige hat - nicht nur die Lämpchen) in den ersten beiden Nächten auf Herz und Nieren getestet. 12,4 bei Übernahme klangen mir recht wenig. Aber selbst mit simuliertem Dauerheizen über längere Zeit ging sie nie tiefer als 11.5.

[…..und damit war sie schon zu ca. 85% entladen, also praktisch 1x fast tiefentladen und entsprechend geschädigt]

in Zukunft nicht mehr lesen werde, weil alle Leser dieses Forums die Batterien „artgerecht“ behandeln können.

Meine Vermutung ist, dass viele Batterien durch Mieter geschädigt werden, die die oben aufgeführten Gesetzmäßigkeiten nicht kennen, und deshalb aus Unkenntnis heraus die Batterien schädigen, so dass sie schon nach kurzer Zeit ausfallen.

Es mag Leute geben, die sagen, was stört mich die Batterie. Wenn ich sie 1 oder 2x tief entlade (und somit schädige) ,meinen Urlaub wird sie noch überleben. Und was soll´s. Ich brauche die neue Ersatzbatterie ja nicht aus der eigenen Tasche bezahlen. Das mag zwar stimmen, aber wenn alle Vormieter auch so gedacht haben, dann kann es passieren, dass die Batterie doch schnell ihren Geist aufgibt und ein Werkstattbesuch erforderlich ist, der vielleicht noch mit einer grösseren Fahrtstrecke verbunden ist, dann kann bei dem damit verbundenem Zeitverlust der Reiseterminplan schon durcheinander geraten und die Reise trüben.

Ich wünsche Allen eine gute Reise und immer genug Strom in der Batterie, denn jetzt wisst Ihr worauf es bei der Batterie ankommt. Trotzdem müsst Ihr mit Batterieausfällen rechnen, auch wenn ihr alles richtig macht, denn eure Vormieter können schon durch einige Tiefentladungen die Grundlage für ein späteres Batterieversagen bei Euch geschaffen haben.