Wir waren am tüfteln wie wir die Batteriespannung aufrecht halten können, obwohl schon ne richtig fette Lichtmaschine (210A) verbaut war, reichte die Leistung noch nicht aus um die Batterie "ganz" voll zu bekommen und auch voll zu behalten.
Da hat mir ein schlauer, älterer Herr das mal zukommen lassen:
Ladeschlussspannung erhöhen
In den meisten Fällen ist es so, dass der Regler einer Lichtmaschine immer etwas unter der maximal möglichen Ladeschlussspannung den Strom herunterregelt. Der Batteriehersteller VARTA schreibt in seinen technischen Unterlagen eine Schluss und Erhaltungsspannung seiner Bleiakkumulatoren von max. 14,4 Volt vor.
Um ein Überladen der Batterie auszuschalten, sind die Regler (auch moderne Transistorregler) vom Hersteller unterhalb der Höchstspannung eingestellt. Die Exemplarstreuung der Bauteile liegt um 5 Prozent, und so ist auch die Spannung um bis zu 10 Prozent niedriger als möglich. Eine Unterspannung von 0,5 Volt verursacht schon eine 10prozentige Unterladung der Batterie. Wenn der Regler schon bei 13,4 Volt abregelt (1 V unter der Höchstspannung), so wird die Batterie mit 22 bis 25 Prozent zu wenig aufgeladen. Man verzichtet also auf eine erhebliche Kapazitätsleistung.
Hinzu kommt, dass man einem Bleiakku möglichst nicht mehr als 50 Prozent seiner Kapazität entnehmen soll. Die Entladespannung sinkt bei Nutzung unter 50 Prozent in einen kritischen Bereich unter 11.5 Volt. Die Sulfatbildung an den Platten nimmt in diesem Bereich schnell zu. Dies liegt oft an der unzureichenden Voll Ladung der Batterie. Auch die Alterung der Akkus trägt zu einer Kapazitätsverringerung bei.
Was ist also zu tun?
Es gibt eine relativ einfache Möglichkeit, den Regler zu überlisten und an den Grenzwerten der Ladespannung heranzuführen. Unbedingte Voraussetzung ist ein genaues Digitalvoltmeter (+/ 0,1 V). Heute sind diese Voltmeter leicht und erschwinglich zu erhalten. So steht also einer Überlistung des Reglers, es spielt keine Rolle ob extern oder an der Lichtmaschine angebaut, nichts mehr im Wege.
Drei Anschlüsse benötigt ein Regler, um die Erregerwicklung im Alternator mit Spannung und Strom zu versorgen. Diese Wicklung sorgt erst dafür, dass in die Statorwicklung der Lichtmaschine Spannung erzeugt (für Puristen: Spannung induziert) wird.
"D " (Klemme Nr. 31) ist der gemeinsame Minusanschluss (Gehäuse des Alternator)
"DF" (Klemme Nr. 67) ist der Eingang für die Erregerwicklung.
Beide Anschlüsse werden über Kohlebürsten an die Erregerwicklung weitergegeben. DF ist unbedingt mit einem Kondensator zu entstören. "D +" (Klemme Nr. 15) ist die erzeugte Ladespannung des Alternators, mit der der Akku geladen wird sowie Anschluss für die Ladeleuchte.
"Fühlt" nun der Regler an D+, dass die Ladeschlussspannung erreicht ist, so sinkt die Spannung am Anschluss DF und die Erregerwicklung erhält über die Kohlebürsten den Befehl, sich nicht mehr zu "erregen". Diese Wicklung liegt auf dem sich drehenden Teil (Rotor) der Lichtmaschine. Durch die fehlenden Magnetlinien im Rotor sinkt auch schlagartig die induzierte Spannung an der Hauptwicklung im Stator. Der Trick dabei ist, dass man den benötigten hohen Ladestrom nicht über verschleißende Kohlen abgreifen muss. Nur der kleine Erregerstrom fließt über die Schleifkohlen. So verringert sich der Verschleiß erheblich, und die Störungen bleiben sehr gering.
Bei null Drehzahl und bei Drehbeginn der Lichtmaschine ist deshalb auch die Statorwicklung nicht in der Lage, einen Strom zu liefern, der die Erregerwicklung veranlasst, ein Magnetfeld aufzubauen. Die Ladeleuchte liefert zu Beginn dann den Strom über die Plusleitung der Batterie. Sobald der Alternator nun schnell genug läuft, so dass an Klemme D+ eine Spannung über 12 Volt steht, so verlischt die Leuchte, und der Erreger erhält seinen Strom über den Regler von D+ der Lichtmaschine. Dieses Prinzip hat sich Herr Robert Bosch patentieren lassen.
Es ist also sehr wichtig, dass die Ladeleuchte nicht defekt ist und keine Korrosion an den Anschlüssen auftritt. Sollte kein Ladestrom fließen, so ist das oft die Ursache.
Wenn wir nun dafür sorgen, dass der Regler an D+ nicht schon bei z. B. 13,0 Volt sondern erst 0,7 Volt später erkennt, dass die Ladeschlussspannung erreicht ist, so haben wir eine Lösung für das Problem. Nämlich genau diese Spannungsdifferenz hat eine moderne Siliziumdiode in Durchlassrichtung. Wir schalten also eine Diode (Normaltype 40 V/5 A; z. B. P600X oder R250) in Reihe von Anschluss D+ Alternator nach Anschluss D+ des Reglers. Jetzt fühlt der Regler die Batteriespannung 0,7 Volt zu spät. Folglich wird die Ladeschlussspannung um diesen Betrag angehoben und liegt bei 13,7 Volt.
Bei einem externen Regler ist es kein Problem, eine oder zwei Dioden zwischen Regler D+ und Alternator D+ zu schalten.
Was tun bei einem angebauten Regler in Einheit mit den Kohlebürsten am Alternator? Auch hier ist es möglich, die D+ Leitung zu unterbrechen.
Den Regler abbauen. An einer Seite des Unterteils wird die D+ Spannung in Form einer Feder oder eines Federstiftes dem Regler zugeführt. Eine Kontaktfläche am Regler (Unterseite) nimmt die Federspannung bei Einbau auf. Diese Kontaktfläche ist mit einem guten Isolierband sorgfältig zu isolieren. Auch ein vorsichtiges Verbiegen der Andruckfeder "vom Kontakt weg" hilft hier weiter. Damit haben wir eine Unterbrechung von der Ladespannung D+ zum Kontakt D+ des Reglers hergestellt. Sollte einmal ein Kurzschluss entstehen, so ist das weiter kein Beinbruch. Es wird dann nur der ursprüngliche Zustand wieder hergestellt, und die Ladespannung wird wieder zu früh abgeregelt.
Der eigentliche Regler ist auf eine 4 bis 6 mm dicke Plastikplatte montiert. Man bohrt neben dem Regler durch diese Platte ein 2,5 mm großes Loch. Aufpassen, dass man nicht zu nah am Gehäuse des Alternators rauskommt! Durch das Loch steckt man ein 1,5 mm/2 flexibles, isoliertes Kabel. Der Anschluss D+ am unteren Teil des Reglers hat fast immer eine kleine Lötfahne o. ä. Hier lötet man dieses Kabel an. An die andere Seite des Kabels eine Quetschverbindung. Nach Einbau des Reglers in den Alternator hat man nun mit dieser Leitung eine Verbindung zum Punkt D+ des Reglers.
Fast jede Lichtmaschine hat den Anschluss D+ noch einmal extra herausgeführt (für die Verbindung zur Ladekontrollleuchte). Auch hier wird ein zusätzliches Kabel angeschlossen. Jetzt haben wir die beiden notwendigen Anschlüsse für unsere Diode.
Die Kathode (die Seite mit dem aufgedruckten Ring) der Diode kommt an die herausgeführte Leitung vom Regler. Die Anode (Seite ohne Ring) an D+ der Lichtmaschine. Nochmals alles genau kontrollieren. Die Ladekontrollleuchte muss jetzt brennen. Falls nicht, so ist die Diode verpolt.
Dieser Schaltplan soll die elektrische Verschaltung der Diode in den D+ Kreislauf verdeutlichen.
Beim Start des Motors wird man schon die erhöhte Leistung der Lichtmaschine bemerken. Es geht deutlich mehr Strom in die Batterie als ohne Diode. Die Batterie nun so lange laden, bis der Ladestrom auf unter 2 Ampere absinkt. Der Akku ist nun voll geladen. Eine genaue Kontrolle der Spannung mit dem Digital Instrument ist jetzt unerlässlich. Die Ladespannung darf nicht über 14,4 ansteigen. Sollte dies doch der Fall sein, so ist die Diode wieder zu entfernen und D+ (Regler) und D+ (Alternator) miteinander zu verbinden. So hat man den ursprünglichen Zustand wieder hergestellt. Muss man die Batterie wieder laden, so kann man die Diode wieder dazwischenschalten.
Die Firma VARTA empfiehlt, pro 24 Stunden eine Stunde lang die normale Ladespannung um 0,5 Volt zu überschreiten. Die Gasung sorgt für eine gute Durchmischung der Säure. Moderne Ladegeräte machen dies auch schon im Intervall alle 24 Std.
Hier noch die Relaisschaltung
Ein kleiner Nachteil dieser 100% Volladung sei nicht verschwiegen: Es muss regelmäßig alle drei Monate der Säurestand kontrolliert werden. Der Verbrauch an destilliertem Wasser steigt durch die leichte Gasung im Grenzbereich etwas an. Der Säurespiegel soll ca. 15 mm über den Bleiplatten stehen.
Die passenden Dioden erhält man bei www.conrad.de
Am besten bestellt man 10 Stk. von der 100V Sorte.
Ich hoffe, dass jeder auch ohne große Kenntnisse in Elektrik meine Anleitung verstehen kann. Falls es mal Probleme gibt, so liegt es bestimmt an meinen beschränkten Fähigkeiten, eine Sache perfekt zu beschreiben. Das Wichtigste ist die exakte Kontrolle der Ladeschlussspannung bei vollen Batterien (wie oben beschrieben). Lieber bei Unsicherheit ein oder zwei Zehntel Volt darunter bleiben. Viel Spaß beim Einbauen und Ausprobieren.
Quellennachweis:
BOSCH, Techn. Unterrichtung "Batterien" und "Generatoren"
VARTA, Batterieratgeber für das Bordnetz Joachim F. Muhs
