Strom für Unterwegs

Damit fing es an...

Was letztes Jahr mit dem harmlosen Bau einer Wasserversorgung für unterwegs startete ist mittlerweile in ein größeres Projekt mutiert. Das Problem war, dass die Pumpe an der 12 V-Dose im Auto nur dann Strom bekam, wenn auch der Zündschlüssel auf Position 1 war. Also quasi das halbe Auto mit Strom versorgt (Innenbeleuchtung, Radio, Parklicht, ...). Das ist natürlich nicht gerade das Beste für die Autobatterie. Bleibt man mal ein paar Tage stehen, könnte die schnell mal entladen werden. Ich wollte also eine permanente Stromquelle im Auto ohne auf die Zündung angewiesen zu sein.

Der erste Ausbauschritt war also ein Kabel direkt von der Batterie in den Kofferraum zu ziehen. Leider konnte ich keinen guten Zugang zu der Brandsperre finden, sodass ich das Kabel schließlich einfach direkt unten am Rahmen bis zu einem der Rücklichter gezogen habe (man kann hier hinter der Stoßstange bis zum Licht) und dort über dessen Einlass wieder ins Auto. Einen 12V verteiler mit 4 Dosen + Schalter und somit konnte die Pumpe schon mal direkt betrieben werden.

Nun kamen aber weitere 12 V Geräte dazu (siehe DYI-Cooler und ein Inverter) und ich dachte mir, es wäre doch schön, eine Art Energiezentrale im Kofferraum zu haben. Weitere Überlegungen ergaben, es wäre auch schön, wenn man etwas mit Solar machen könnte. Dann bräuchte man aber eigentlich auch noch einen weiteren Akku. Also entstand das folgende Projekt.

Die Energiezentrale

Die fertige Bastelei liefert jetzt folgende Optionen:

• Strom von der Lichtmaschine während der Fahrt
• Strom aus Autobatterie wenn Zündschlüssel auf Position 1
• Strom aus Zusatzakku wenn Auto ausgeschaltet
• Zusatzakku wird während der Fahrt geladen
• Zusatzakku kann im Stehen per Solar geladen werden
• Manuelles und automatisches Umschalten zwischen Autobatterie und Zusatzbatterie
• Unterverteilung im Kofferraum mit eigenen Sicherungen
• Spannungsanzeige für Auto- und Zusatzbatterie (umschaltbar)
• Schaltbare Ausgänge für:
  • Wasserpumpe
  • 4x 12 V Zigarettenanzünder-Dose
  • 3x Andersonstecker (Kühlbox, Inverter, Dachzelt, ...)

Um die Kabel und Schalter unterzubringen entstand zunächst ein neuer Kofferraumboden. Praktischerweise hat mein Auto diesen doppelten Boden in dem man Zeug verstauen kann, an das man selten ran muss. Also z.B. Werkzeug, der Wasserkanister für die Pumpe und jetzt eben auch die Zusatzbatterie. Weil ich es praktisch finde, habe ich das Sperrholz, aus dem der Boden besteht, mit einer Teichfolie bespannt. Das hält Schmutz und Batz in Zaum.
Auf die Unterseite des neuen Zwischenbodens kamen jetzt also der Sicherungshalter, die Pumpe, zwei Relais zum Umschalten zwischen Bordspannung und Zusatzbatterie, sowie zum Umschalten zwischen Bordspannung und Solarpanel zum Laden der Zusatzbatterie. Dieses System ist eine relativ gängige Praxis im Wohnwagenbereich, wo ebenfalls das Bordnetz nur dann zugeschaltet wird, wenn der Motor läuft, bzw. wenn eben die Zusatzbatterien wieder geladen werden müssen.

Auf der Oberseite ist eine kleine Plastikbox mit einer Reihe von Schaltern und an der Seite den Steckern. Bei der Solarzelle gab es kürzlich ein Angebot, das ich nicht ablehnen konnte: 50 W für 42 Euro. Das ist also deutlich unter den üblichen 1 Euro / W und sollte mehr oder minder reichen, um die Kühlbox den Tag über zu versorgen. Als Akku kommt ein 20 Ah LiFePO4 Modell zum Einsatz. Die sind zwar leider immer noch verhältnismäßig teuer, aber die Technologie überzeugt im Endeffekt dann doch: Leichter, kein Tiefentladen mehr, deutlich mehr Zyklen und was mir besonders wichtig war, keine Schwefelsäure. Die ist nämlich der Tod eines jeden Kletterseils und das schlimmste dabei, man kann von Außen nicht erkennen, ob ein Seil geschädigt wurde. Unfallberichten des DAV zufolge reichen schon geringe Ausdünstungen um ein Seil soweit zu schädigen, dass man es mit der Hand zerreißen kann. Das einzige was es davor noch zusammenhält ist der Mantel.

Das Laden des Akkus übernimmt derzeit ein einfacher PWM-Regler (CMTD-2420) aus der Bucht. Diesen hatte ich vor einigen Jahren mal zum Testen meines größeren Solarsystems besorgt, ist aber dann doch nie zum Einsatz gekommen. Leider fehlte mir bisher auch die Zeit weiter an dem MPP-Tracker zu basteln. Inzwischen sind die aber auch so günstig geworden, dass ein Eigenbau fast nicht mehr lohnt. Zu erwähnen ist bei diesem Regler noch, dass er Low-Side-MOSFETs verwendet. Das bedeutet dass alle Pluspole zusammen geschaltet sind (also Solarzelle, Batterie und Lastausgang) und nur der jeweilige Masseanschluss geschaltet wird. Ihr müsst also eine separate Masse für die Zusatzbatterie verlegen und ein Relais verwenden, das beide Leitungen umschaltet: +/- von Lichtmaschine und Solarpanel. Andernfalls werdet ihr nur eure Autobatterie leer machen, anstatt der Zusatzbatterie.

Hier also noch ein paar Bilder des Aufbaus und ein Blockschaltbild aus dem hoffentlich ersichtlich ist, wie das ganze verkabelt ist. Auf dem Bild fehlt noch das Relais, das auch die Massen umschaltet.

Über den roten Andersonstecker kommt der Strom direkt von der Autobatterie (natürlich an der Batterie nochmal abgesichert) an und wird in die Energiezentrale eingespeist. Der obere, linke Schalter steuert die Relais zum Umschalten zwischen Bordnetz und Zusatzbatterie. Das ist ein 3-stufiger schalter, sodass ich entweder auf automatischen Betrieb schalten kann: wenn ein Zündungssignal anliegt, wird Strom aus dem Bordnetz bezogen, ansonsten aus der Zusatzbatterie. Oder auf manuellen Betrieb: Strom von der Zusatzbatterie (Mittelstellung) / Strom von Autobatterie (untere Stellung).

Der obere, rechte Schalter is für die Spannungsanzeige. Hier kann ich zwischen Bordnetz und Zusatzbatterie umschalten.

Mitte links ist der Schalter für die Pumpe, mitte rechts für die Zusatzbatterie. Die unteren schalter sind dann für die Stromausgänge. Hier habe ich wie gesagt einen 4-fach Zigarettenanzünder-Verteiler (der jeweils nochmal eigene Schalter besitzt) und drei weitere Andersonstecker für z.B. Kühlbox, Dachzelt, usw.