Elektroinstallation im Fernreisemobil

Ich dachte, da kann man nun wirklich nicht viel falsch machen…

So haben wir, als wir den Fuso Canter 4×4 (Woelcke) bestellt haben, voll darauf vertraut, dass unsere einfachen Wünsche: 600WP Solar, Batterie-zu-Batterieladegeräte (90A), 2xLiFePo4 (2x160Ah) Batterien, USB-Ladesteckdosen, Wechselrichter/Inverter 12V – 230V (1.500W) und elektrische Seilwinde ohne Probleme umzusetzen sind.

Unsere Erfahrungen:

Anschluß LiFePo4-Schutzrelais
Schon während des ersten Monats in der Werkstatt von Woelcke ist die Stromversorgung im Fuso zusammengebrochen und es wurde eine Spannung von 10,8 Volt angezeigt. Laut Votronic-Batteriecomputer sollten aber noch mindestens 200Ah von den 320Ah in den Batterien sein. Der zuständige Elektrofachmann hat vermutet, dass dies an defekten LifePo4-Batterien liegen muss und hat diese schnell getauscht. Dabei ist mir dann aufgefallen, dass das 230V Ladegerät nicht für LifePo4 ausgelegt, die B2B-Ladegeräte und Solar-Regler falsch eingestellt waren.

In der rumänischen Werkstatt (ca. 7 Monate später) hatten wir dann das gleiche Phänomen wieder. Der Batteriecomputer zeigte noch etwa 200Ah an, aber die LifePo4-Akkus waren leer. Komisch war das schon, aber es kam noch erschwerend hinzu, dass die beiden Schutzrelais nicht auslösten. Da wir in Rumänien eh festsaßen, habe ich mir die Elektroinstallation mal näher angeschaut und folgendes rausgefunden:

1. Direkt an den Akkus (vor dem Shunt) war das Relais für den Luftkompressor angeschlossen. Versteckt unter den anderen Kabeln, so dass es kaum zu sehen war. Das Relais war immer eingeschaltet, da der Schalter hierfür schwerzugänglich in der Heckgarage angebracht war. So ein Relais hat zwar nur eine Leistungsaufnahme von 130mA; auf 24 Stunden sind das dann aber schon ca. 3 Ah, die verbraucht und nicht gemessen werden. Wenn nun über mehrere Tage nicht genug Strom von den Solarzellen geliefert wird, um die Batterien voll zu laden, zeigt der Batteriecomputer natürlich falsche Werte an.

2. Damit Schutzrelais die LifePo4 schützen können, müssen diese richtig angeschlossen sein. Nachweislich reicht es nicht, die Relais an die BMS (Batteriemanagementsystem) anzuschließen, sondern sie müssen auch zwischen Batteriepol und Verbraucher geschaltet werden. Im Fuso wurden die Schutzrelais an den Anschlußfahnen mit SPAX-Schrauben lediglich auf eine Sperrholzplatte geschraubt.

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Schutzrelais der LiFePo4 nicht angeschlossen, Relais für Kompressor vor dem Mess-Shunt an den Akkus angeschlossen

Elektrischer Anschluß der Seilwinde

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Winde direkt ohne Not-/Ein-/Ausschalter an die Starterbatterien angeschlosse

Als ich mir die Funktion der Winde erklären lassen wollte, habe ich verspielt die Fernbedienung betätigt und erschrak, als die Winde sofort loslief. Was würde wohl passieren, wenn z.B. mehrere Fahrzeuge mit ferngesteuerten Winden ihre Fernbedienung betätigen? Im Installationshandbuch ist dann auch nachzulesen, dass auf jeden Fall ein Notausschalter für die Winde zu installieren ist. Nachträglich wurde dann ein komfortabel vom Fahrersitz aus schaltbares Hochleistungsrelais eingebaut, womit auch die nach außengeführten Kabel stromlos geschaltet werden können.

Anschluss Solarzellen, Außenverkabelung
Die aufgeklebten Solarzellen wurden mit zweiadrigem (schwarz/rot) 4qmm KFZ-Kabel, das einen PVC-Mantel hat, außen angeschlossen. Der UV-beständige PVC-Mantel wurde an den Anschlussdosen entfernt, um die Adern einzeln einführen zu können. Ob die offenliegenden Litzen UV-beständig sind, konnte nicht geklärt werden. Deshalb wurden diese nachträglich mit Sika (schwarz) UV-beständig gemacht.

Am Solar-Regler kommen dann ein braunes und ein violettes 4qmm Kabel an. Wo der Farbwechsel stattfindet, habe ich einfach nicht herausfinden können. Die Kabel sind oben auf dem Dach nach vorne rechts geführt worden, um dann hinter dem Kühlschrank nach unten in den doppelten Boden und dann wieder nach hinten links an die Seitenwand des Büroschrankes zu laufen. Natürlich hätte man auch gleich im Büroschrank nach unten gehen können.

12 V und 230 V Kabel dürfen nicht im selben Kabelkanal verlegt werden
Und schon gar nicht einzelne Adern. Auch nicht, wenn nur eine Leitung für den Boiler geschaltet werden soll. Im Fuso wird die 230V-Steckdose für den Warmwasserboiler mit einem Ein-/Ausschalter über der Eingangstür geschaltet. Zu diesem Schalter ist eine einzelne blaue Leitung verlegt, die gleiche, wie sie auch für 12V verwendet wird. Hinter der Schalttafel sind die einzelnen Litzen nicht mehr zu unterscheiden.

Pfeifende USB-Ladesteckdosen
Wir haben im Fuso fünf USB-Ladesteckdosen einbauen lassen. Eines Tages hatten wir tatsächlich an jeder Dose ein Gerät zum Laden angesteckt. Als wir dann zum Schlafen das Licht ausgeschaltet haben, staunten wir nicht schlecht, als die USB-Ladesteckdosen anfingen zu pfeifen.

Eine Erklärung habe ich nicht; nur einen Spannungsabfall von der Batterie zu den Verbrauchern von 0,2 Volt ohne Last habe ich gemessen. Interessant ist aber, dass das Pfeifen verschwindet, wenn das Licht eingeschaltet wird.

Undurchsichtige Verkabelung
Ein Überprüfen der Verkabelung bzw. die Fehlersuche war im Fusel so gut wie unmöglich. Kabel wurden immer wieder mit Quetschverbindern und wechselnden Farben verlängert oder abgezweigt. Es wurden auch, für eventuelle zukünftige Erweiterungen, Abzweigungen mit nicht isolierten Enden eingefügt. In den Kabelkanälen lagen 60-70m ungenutzte Kabel, die wir bei dem Versuch, endlich einen Durchblick zu erlangen, in Rumänien entfernt haben.

Für Plus-Leitungen wurden die Farben schwarz, rot, braun, gelb/grün, blau, gelb, grün, grau und mehr verwendet; was eben gerade so greifbar war. Für die Minus-Leitungen dann auch schwarz, braun, rot und gelb/grün. Grundsätzlich eine gute Idee, um Kabel direkt einem Verbraucher zuordnen zu können, aber die Farben wechseln leider auf ihrem Weg von schwarz auf rot genauso wie von braun auf blau und von blau auf rot usw. Beschädigte Isolierungen sind teilweise mit Isolierband geflickt oder offen gelassen. Die Kabelkanäle sind mit zu langen, aufgewickelten Kabeln so vollgestopft, dass sie fast aufplatzen. Die Kabelführung der Solarzellen und B2B wurden mit unnötig langen Kabelwegen durchgeführt.

So ein Chaos führt unter anderem dazu, das USB-Steckdosen pfeifen, 12V-Steckdosen nicht funktionieren, der Batteriecomputer falsche Werte anzeigt und die Kraftstoffpumpe zum Umpumpen des Diesels aus dem Zusatztank in den Haupttank nur funktioniert, wenn der Schalter für den Abwassertank auf „geschlossen“ steht.


Wie wir es im Benz aufgebaut haben:

12V Systemspannung
Ich habe in der Kabine eine Systemspannung von 12V verwendet, weil:

  1. Alle Verbraucher wie Licht, Kühlschrank, Wasser-Pumpe, USB-Steckdosen, Heizung, Umwälzpumpe, Lüfter und Wifi-Repeater arbeiten mit 12V, so ist kein DC/DC-Wandler (12V/24V) notwendig
  1. Die stromliefernden Systeme sind redundant ausgelegt 2 X 12V LifePo4 400AH – 2 x Solar-Regler Victron Energy 100/50 mit je 2 x Photovoltaik 600WP – 2 x VCC2412-45 Li B2B-Ladegeräte

Den Nachteil der größeren Kabelquerschnitte, die bei 12V gegen über 24V notwendig sind, haben wir durch drei Unterverteilungen/Sicherungskasten, die jeweils mit 25qmm (+ und -) angeschaltet und in der Kabine vorne rechts, mitte links und hinten rechts verteilt sind, nicht. Die Hauptsicherungen für Batterien, Ladegeräte und Winde habe ich mit Sicherungsautomaten ausgeführt, die gleichzeitig als Schalter dienen.

Elektrik Benz.jpg
Die Angaben M5-M8-M10-M14 sind die verschiedenen Größen der Anschlußschrauben – eine Herausforderung –

Aus preislichen Gründen und mangels Nachdenken habe ich das mir angebotene Kombi-Gerät Easysolar 12V/1600/70-16 MPPT100/50 von Victon eingesetzt. Dieses vereint einen Wechselrichter 230V/1200Watt (Dauerlast), Ladegerät 70A, 230V Wechselstromverteilung mit Fehlerschutz-Schalter und einem MPPT100/50 Solarregler. Zwar funktioniert das Easysolar einwandfrei und gibt keinen Grund zur Beschwerde, heute würde ich aber lieber die einzelnen Systeme von Victron einsetzen, um im Fehlerfall nicht alles tauschen zu müssen.

Verkabelung
Grundsätzlich haben ich die Kabellängen so kurz wie möglich gehalten, die Längen zwischen den Ladegeräte und Batterien sind kleiner als 1m. Ich habe keine Kabel mittendrin verlängert, von der Stromquelle bis zum Verbraucher sind die Kabel durchgängig und an der Farbe zu erkennen. Die Verbraucher sind von den Sicherungskästen sternförmig (+ und -) und mit gleichem Querschnitt und Länge angeschlossen.

Zum Verbinden der Kabel habe ich Quetschverbinder mit Schrumpfschläuchen verwendet. Diese schaffen eine zugfeste, geschlossene und wasserdichte Verbindung. Wenn kurz vor dem Verbraucher nochmal verteilt werden musste bzw. die Verbindung lösbar sein sollte, habe ich WAGO-Klemmen eingesetzt. Die Kabel laufen in einem geraden Strang von vorne nach hinten und von diesem nach rechts oder links.

Die Solarzellen sind jeweils einzeln mit H4-Steckern und durchgehendem 6qmm Kabel an die MPPT-Regler angeschlossen. So können wir  die Panels schnell einzeln testen und notfalls vom Netz nehmen.

LifePo4 Zellen und BMS
Im Benz haben wir wieder LifePo4 Batterien eingebaut, diesmal 8 x WB-LYP400AHA  Zellen mit jeweils 3,2V Nennspannung. Jeweils 4 Zellen sind zu 12,8V Blöcken verbunden und können einzeln über 200A Sicherungsautomaten ans/vom Netz geschaltet werden. Da sich die einzelnen Zellen  unterschiedlich schnell aufladen und somit auf Dauer stark unterschiedliche Spannungen aufweisen können, braucht man einen Ladestromverteiler / Loadbalancer. Dieser überwacht die Spannungen der einzelnen Zellen und gleicht diese durch Lastwiderstände (Stromverbrauch) aus. Damit das ganze noch gut geschützt ist, überwacht ein BMS (BatterieManagementSystem) zusätzlich noch die Gesamtspannung des Systems und schaltet bei Überspannung (OVP) oder Unterspannung  (UVP)  ein Relais, das die Akkus dann von den Ladegeräte und oder Verbrauchern trennt. Bei den fertig konfigurierten LifePo4 Akkus ist so ein BMS im Gehäuse versteckt. Die Akkus funktionieren eine zeitlang natürlich auch ohne BMS. Die Zellen, passende Polverbinder und die BMS haben wir bei Litrade gekauft. Die BMS kommen leider als Platinen ohne Gehäuse. Ich habe die Platinen mit Schutzlack gegen Feuchtigkeit und Staub bestellt und in der Eile mit nicht leitendem Silikon rüttelfest gemacht und ohne Gehäuse verbaut. Um die Widerstands- und Messleitungen an den M14 Polen zu befestigen, habe ich M14 Polschrauben mit M6 Innengewinde verwendet. Da sich LifePo4-Zellen beim Laden oder hohen Temperaturen aufblähen, soll man ihnen ein Korsett umlegen, unsere Lösung besteht aus zwei U-Profilen, die mit Gewindestangen zusammen gezogen werden.

Photovoltaik
Mir war diesmal wichtig, die Module so zu befestigen, dass sie leicht auszutauschen sind und die Halterungen auch für andere Modul-Maße zu verwenden sind. Auch haben wir festgestellt, das geklebte Module, mangels Unterlüftung/Kühlung für sehr heiße Regionen nicht so gut geeignet sind. So haben wir an den kurzen Seiten 2 und an den langen Seiten 3 Stück á 20cm lange handelsübliche C-Profile-Schienen auf das Dach geklebt. Als Halterung haben wir Modul-Klemmen verwendet.

Um die maximale Stromausbeute zu erreichen, habe ich Module mit einer Leerlaufspannung von 40V (Nennspannung 32V) eingesetzt. Die SW-300-Mono sind 1675x1001x33 mm (LxBxH) und wiegen 18 kg je Modul. Laut Hersteller sind sie besonders stabil und widerstandsfähig

– mechanische Belastbarkeit bis zu 8,5 kN/m2, geprüft bei extremen Umwelteinflüssen: Salznebelbeständigkeit, Frost-und Hagelsicherheit, Ammoniakwiderstandsfähigkeit sowie Resistenz gegen Staub- und Sandbelastung –

Bisher können wir das bestätigen; die Module haben Hagel, Salz, Sandsturm, Hitze und Kälte schadlos überstanden. Die Module sind mit 6qmm UV-, Ozon- und witterungsbeständigem Solarkabel sternförmig, auf dem kürzesten Weg einzeln an die Solarregler angeschlossen. 

Ladestrom
Die Solarzellen liefern einen Ladestrom von bis zu 1200Watt (äußerst selten, aber in Kirgisistan haben wir sogar schon 672W+682W=1354Watt gesehen), also etwa 92A.

Im Durchschnitt generiert die Solaranlage an einen Sommertag hier (40°-50°Nord), wenn wir den 20l-Boiler (75°C) mit Strom aufheizen ca. 3600Wh = 250Ah; wenn wir kein Wasser aufheizen sind es 2600Wh = 178Ah. Diese Werte stammen von Tagen, an denen wir uns nicht bewegt haben, also keine Ladung über die B2B erfolgt ist und die Akkus waren dann wieder voll.

Der Benz hat eine 24V/80A Lichtmaschine, mit der wir über die beiden (B2B)-Ladegeräte die LifePo4 mit bis zu 90A(12V) laden. Im Sommer schalten wir einen der beiden B2B-Lader aus, da die Ladeleistung der Solarzellen mehr als ausreichend ist.

Die Starterbatterien laden wir nicht direkt mit den Solarzellen; sollten diese einmal tatsächlich leer sein, laden wir sie mit einem gewöhnlichen 230V/24V Ladegerät.


Sollte ich etwas Interessantes vergessen haben, noch Fragen offen sein oder möchtet Ihr gerne Anmerkungen hinterlassen, benutzt bitte die Kommentarfunktion oder email: info@travelnotes360.com und ich werde gerne antworten.

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2 Gedanken zu “Elektroinstallation im Fernreisemobil

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