Akku- & Solarkonzept
Zweitakkukonzepte und dazugehörige Reglerkonzepte für den Einbau in Fahrzeuge gibt es wie Sand am Meer. Man kann jede Menge Geld und Technik (die ja eigentlich keiner durchschaut) drin versenken.
Die Nennkapazität eines Bleiakkumulators gilt für eine Entladung über 20 Stunden. Hat man also einen 100 Ah Akku, dann kann man 20h lange 1/20 der angegebenen Kapazität entnehmen. Dh bei einem solchen Akku, dass er nach 20h Entnahme von 5A zu 100% entleert ist. So wird die Kapazität definiert. Entlädt man mit höherem Strom, dann ist der Akku schneller entleert, die entnehmbare Kapazität ist bei höherem Strom kleiner. Bei Starterakkus sind die Elektroden sehr porös ausgelegt, um eine grosse Oberfläche und dadurch hohe Stromfähigkeit zu erhalten. Im Sinne der Haltbarkeit sollte man jedoch Bleiakkus sowieso nicht zu mehr als 50% entladen. Sie sulfatieren sonst schnell.
Meine Lösung folgt dem Kiss Prinzip (Keep it simple and stupid), obwohl ich als Elektroniker die aufwändige Technik durchschaue … aber ich will sie nicht und kann vielleicht deshalb einfachere Dinge einbauen, WEIL ich die Technik durchschaue. Aber so undurchschaubar ist die Sache nicht.
Das Konzept ist eine Trennung der beiden (Blei-Säure) Akkus, einem klassischen Starterakku und einem Traktionsakku als Zweitakku ... allerdings super simpel über ein 200A Trennrelais, das vom Lichtschalter angesteuert wird.
Erst das Einschalten des Lichtes verbindet also die beiden Akkus miteinander. Ist das Licht aus, sind sie getrennt.
Das erste Grundprinzip ist der Gedanke, dass ich Akkus mit annähernd gleicher Ladeschlussspannung wie der Starterakku hat (für den der Regler der Lichtmaschine ja optimiert ist), auch problemlos parallel schalten kann, solange keiner der Akkus mit dem Ladestrom "überfahren" wird. Das gilt für die meisten Blei-Säure-Systeme.
Da man inzwischen sowieso überall mit Licht fährt, sind die beiden Akkus verbunden, sobald das Licht eingeschaltet wird und sie werden dann parallel geladen. Das geht problemlos, wenn beide Akkus eine ungefähr gleiche Ladeschlussspannung haben. Im Stand werden sie durch Abschalten der Scheinwerfer getrennt. Der Zweitakku ist ein Blei-Säure Traktionsakku mit Unterspannungsschutz, der die Last abwirft, wenn eine bestimmte Spannung unterschritten wird. Für Traktionsakkus wird beispielhaft folgene Lebensdauer angegeben:
1250 Zyklen bei einer Entladung von 80%
2000 Zyklen bei einer Entladung von 50%
2600 Zyklen bei einer Entladung von 30%
Natürlich muss im Auto ein Zweitakku sein, wenn man reisen will und eine Kühlbox „ständig“ an der Spannung hängen soll. Als Zweitakku muss ein Akkutyp eingebaut werden, der im Gegensatz zum Starterakku zyklenfest sein muss. Dafür muss er nicht soviel Strom liefern können. Das ist das zweite Grundprinzip: Der Zweitakku muss zyklenfest sein.
Ein Vorteil ist, dass man Starterakkus (auch ausgediente) an jeder Strassenecke bekommt und die Akkus jederzeit damit fast überall austauschbar werden. Als Zweitakku wird er in diesem Fall um einiges kürzer halten, weil er nicht so zyklenfest ist, aber es wird völlig problemlos funktionieren. Der Starterakku wird also beim Fahren geladen und er bleibt im Stand normalerweise immer unangetastet. Mit einem Natoknochen, der das Trennrelais überbrückt kann ich trotzdem im Stand beide Akkus parallel schalten, wenn es mir erforderlich erscheint. Zum Beispiel, um mir selbst Starthilfe zu geben.
Der Download des Schaltschemas ist abgeschaltet, weil ich inzwischen auf LiFePO4 umgebaut habe. Siehe ganz unten.
Solarenergie im Auto ist wünschenswert und elegant, wenn man etwas länger an einem Ort bleiben will und die Akkukapazität dafür nicht reicht. Leider hat eine fest angebaute solare Stromerzeugung den Nachteil, dass der Wagen dann auch in der Sonne stehen sollte … was wiederum das Auto stark aufheizt und deshalb dem Schlaf nicht besonders zuträglich ist. Ein klassischer Zielkonflikt. Zu lösen ist das allerdings mit einem transportablen Solarköfferchen, das in einiger Entfernung vom Auto in die Sonne gestellt wird, während der Wagen im Schatten steht. Ein weiterer Vorteil dieser Lösung ist, dass die Ausbeute dieser transportablen Solaranlage deutlich ansteigt, weil sie in einem passenderem Winkel stehen kann und sogar der Sonne nachgedreht werden kann.
Eine kleine Solarzelle mit 30W Peak ist auf dem Dach als Ladeerhaltung. Zusätzlich 120W Peak Solar sind in der transportablen Solartasche mit Kabel, damit ein wenig mehr Leistung als vom Dach kommt. Aber das Auto steht trotzdem im Schatten. Einmal im Jahr gibt es zusätzlich eine externe Formierladung mit dem Ladegerät für beide Akkus, was aber möglicherweise das 30W Modul auf dem Dach für den Traktionsakku, der da ja immer dran hängt, sowieso schon übernimmt. Die Formierladung bringt beide Akkus und alle Zellen in den Akkus wieder auf 100% Ladezustand.
Die Gesamtleistung ist in diesem Fall sehr niedrig angesetzt, weil die Solartasche ja auch eine kleine Baugrösse haben soll, damit es verstaubar ist. Ich hab die Spitzenleistung deshalb niedrig angesetzt, weil ich früher 100 W Peak direkt auf dem Dach (mit allen Nachteilen) hatte und mir das immer gereicht hat. Ich verbrauche weder viel Strom, noch stehe ich lange an ein und demselben Ort.
Eine weitere Idee ist es, die Kühlbox immer mit voller Power laufen zu lassen, sobald der Motor angelassen ist. Dann steht ja Strom von der Lichtmaschine im Überfluss zur Verfügung und alles, was in der Kühlbox ist würde als Thermoakku wirken. Natürlich kann man dann auch noch andere Thermoakkus dazu legen. Die Box würde also im übertragenen Sinne "Kälte speichern". Es sollte also eigentlich reichen, wenn mit einem Relais die Box eingeschaltet wird und mit einem weiteren Relais der Kühlthermostat überbrückt wird. Auch diese Relais können durch den Lichtschalter betätigt werden.
Inzwischen hat sich das aber überholt, weil ich eine ARB Kühlbox mit 35 Liter eingebaut habe, die erheblich sparsamer ist.
Hier ist alles nicht mehr ganz aktuell, weil ich auf einen LiFePO4 Akku umgebaut habe. Im Explorer Magazin gibts den Artikel dazu.