Allgemeine Info
Relais
Relais schalten mit einem geringen Steuerstrom hohe Leistungsströme. Dies gewährleistet eine sichere Funktion der angeschlossenen Verbraucher (Beleuchtung, Vorglühanlage usw.) und schützt diese und das Bordnetz vor Überlastung bzw. Schäden.
Vor allem für Anwendungen bei hohen Strömen sind Relais unentbehrlich. Das Relais ist über den gesamten Umgebungstemperaturbereich von -40 °C bis 85 °C ein idealer Schalter mit äußerst niedrigem Kontaktwiderstand im geschlossenen Zustand und hoher Trenn-Isolation im geöffneten Zustand. Moderne Kfz-Relais sind in der Lage, trotz ihres kompakten Aufbaus, Ströme bis 300 A einzuschalten und in Einzelfällen sogar Kurzschlussströme von 500 A für einige Millisekunden zu führen und abzuschalten.
Durch die extrem niedrige Verlustleistung am geschlossenen Kontakt und die geringe elektrische Steuerleistung im Bereich von einem Watt kommen Kfz-Relais ohne zusätzliche Kühlkörper aus. Elektromechanische Relais verbrauchen zudem im ausgeschalteten Zustand keine elektrische Energie.
Ein weiterer Pluspunkt für Relais im Automobil ist die Unempfindlichkeit gegen Störspannungen, die von außen einwirken oder im Fahrzeug selbst erzeugt werden: es gibt keine Probleme mit der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV).
Warum müssen Batterien getrennt werden?
Fahrzeuge und auch Boote benötigen in der Regel mehrere Batterien, um ihren besonderen Strombedarf zu decken. In den meisten Fällen sind eine Starterbatterie und eine oder mehrere Batterien für elektrische Zusatzverbraucher verbaut. Zum besseren Verständnis der Vorgänge bei der Ladung einer Batterie oder Batteriebank sei nachstehend der Vergleich von Elektrizität mit Wasser gestattet:
Der elektrische Strom ist der Wasserfluss (Menge), die Spannung ist der Druck. Die Lichtmaschine oder das Ladegerät pumpt den verbunden sind. Der Strom fließt dann über die Drähte (Rohre) weiter zu den Verbrauchern. Verglichen mit einem Wassertank mit der Ladung. Wenn eine voll aufgeladene Batterie direkt mit einer
ganz oder teilweise entladenen Batterie parallel geschaltet wird, treibt der Spannungsdruck in der vollen Batterie, bis der Füllstand in beiden Batterien ein etwa gleiches
Niveau erreicht hat.
Die leerere Batterie entzieht also der aufgeladenen Batterie beim Zusammenschalten Energie. Da die beiden Batterien jetzt parallel geschaltet sind, entziehen Verbraucher automatisch auch aus allen angeschlossenen Batterien Strom. Das ist ein bekanntes Problem. Wenn die Entladung längere Zeit unbemerkt erfolgt, werden die Batterien so stark entladen, dass zum Beispiel der Motor nicht mehr gestartet werden kann
Lösung 1 - Trennrelais
Eine Möglichkeit, diese ungewollte Entladung zu verhindern, ist: der Einsatz eines herkömmlichen Trennrelais. Ein Trennrelais ist ein Schalter, der die Batterien voneinander trennt, wenn zum Beispiel keine Ladung erfolgt. Somit können sich die Batterien im Stand nicht mehr gegenseitig entladen, solange sie getrennt sind. Sobald man die Batterien wieder miteinander verbindet, findet jedoch ein Ladungsausgleich statt, der der volleren Batterie Energie entzieht.
Die Stromentnahme, die beim Zusammenschalten der ungleich entladenen Batterien auftritt, kann unter Umständen das eingesetzte Trennrelais und die Leitungsquerschnitte überlasten. Wichtig ist es, ausreichende Reserven bei der Dimensionierung einzuplanen. Die Verwendung von herkömmlichen Trennrelais mit zusätzlichen Batterien wird daher in der Praxis keine befriedigenden Ergebnisse liefern.
Die Ansteuerung dieser Trennrelais erfolgt in aller Regel über ein Signal der Lichtmaschine (D+, Klemme 61), das die Batterien unabhängig vom jeweiligen Ladezustand zusammenschaltet. Im Extremfall kann trotz ladender Lichtmaschine die Starterbatterie über die Zusatzbatterie entladen werden, wenn der Stromverbrauch insgesamt höher liegt als die Leistung der Lichtmaschine. Soll über ein Batterieladegerät Starter- und Zusatzbatterie geladen werden, ist eine umständliche Schaltung notwendig, die die Batterien auch in diesem Fall zusammenschaltet.
LEAB Trennrelais
LEAB Trennrelais sind elektronisch gesteuerte Hochleistungsrelais, die speziell für den Einsatz mit mehreren und großen Batterien entwickelt wurden. Die Zusammenschaltung beziehungsweise das Trennen erfolgt spannungsabhängig, so dass die Starterbatterie immer zuerst einen bestimmten Teil an Ladung erhält, bevor die Zusatzbatterie zugeschaltet wird. Fällt die Batteriespannung trotz Ladung unter einen bestimmten Wert, trennen LEAB Trennrelais selbsttätig und verhindern zuverlässig eine gegenseitige
Entladung der beiden Batterien.
Da der Schaltvorgang ohne Signalleitungen aus dem Fahrzeug geschieht, ist ein Nachrüsten auch in moderne CAN-Bus gesteuerte Fahrzeuge problemlos möglich.
Viele der LEAB Trennrelais bieten zusätzliche Optionen wie beispielsweise eine Notstartüberbrückung, um bei leerer Starterbatterie die Zusatzbatterie zum Anlassen heranzuziehen.
Lösung 2 - Ladestromverteiler
Um das Problem einer gegenseitigen Entladung zwischen den Batterien in allen Fällen auszuschließen, arbeiten die LEAB Ladestromverteiler und Diodenverteiler wie eine Absperrklappe zwischen den Batterien: Sie verhindern, dass der Strom von der einen zur anderen Batterie fließen kann.
Jede Batterie bleibt von der anderen getrennt und funktioniert wie eine unabhängige Energiequelle. Der Ladestrom aus der Lichtmaschine kann nur in Richtung der Batterien fließen und die Spannung der einzelnen Batterien bestimmt dann, wie viel Strom aufgenommen wird.
Vom Ladezustand der Batterie und der jeweils durch die Verbraucher entnommenen Strommenge hängt also ab, wie die einzelne Batterie versorgt werden muss. Sind die beiden Batterien sehr unterschiedlich in ihrer Spannungslage, „erkennt“ der Regler der Lichtmaschine auch nur die leerere Batterie und liefert deutlich mehr Strom als bei einer herkömmlichen Installation.
Mit einem LEAB Ladestromverteiler erfolgt die Ladungsverteilung deutlich effektiver und schonender für die Batterien.
