Bugbatterie – mal ganz anders

[Michael Bartels]

Moin zusammen,

bei meinem 12 m Stahl Verdränger hat die Bugschraube (Side-Power SP 95 T, 6 kW) recht wenig Leistung. Das beklagte auch schon der Vor- bzw. Erst- Eigner des Bootes.

Verlegt sind 95 mm² Kabel, geschätzte Länge > 20 Meter. Die Kabel gehen von 2 parallel geschalteten Starterbatterien über den Motor-Hauptschalter, über eine Hauptsicherung nach vorne und wieder zurück zu den Starterbatterien. Ein Hauptschalter für die Bugschraube ist nicht vorhanden, leider auch kein Schaltplan.

Eine Messung ergab: bei laufender Bugschraube kommen nur 7,5 – 7,6 Volt vorne am Motor an! Das erklärt wohl die schwache Leistung.

Eine Bugbatterie sollte also nachgerüstet werden. Anbei dazu der erste Entwurf der Schaltung, wie ich sie mir vorstellen könnte. Die Starterbatterien sollen die Bugbatterie über die Schottky Dioden unterstützen.

Was ich bei laufender Bugschraube nicht einschätzen kann:

wie stark wird der Strom wohl sein, der von der Starterbatterie über die Schottky Dioden fließen wird?

wie stark wird der Strom wohl sein, der von der Starterbatterie über das Trennrelais fließen wird?

Hierfür werden Messungen nach der Installation Klarheit geben.

Bevor ich nun mit der Installation beginne, würden mich Eure (fachkundigen) Meinungen zu dieser Schaltung interessieren.

[billi]

Zitat von Michael Bartels

Moin zusammen,

bei meinem 12 m Stahl Verdränger hat die Bugschraube (Side-Power SP 95 T, 6 kW) recht wenig Leistung. Das beklagte auch schon der Vor- bzw. Erst- Eigner des Bootes.

Verlegt sind 95 mm² Kabel, geschätzte Länge > 20 Meter. Die Kabel gehen von 2 parallel geschalteten Starterbatterien über den Motor-Hauptschalter, über eine Hauptsicherung nach vorne und wieder zurück zu den Starterbatterien. Ein Hauptschalter für die Bugschraube ist nicht vorhanden, leider auch kein Schaltplan.

Eine Messung ergab: bei laufender Bugschraube kommen nur 7,5 – 7,6 Volt vorne am Motor an! Das erklärt wohl die schwache Leistung.

Eine Bugbatterie sollte also nachgerüstet werden. Anbei dazu der erste Entwurf der Schaltung, wie ich sie mir vorstellen könnte. Die Starterbatterien sollen die Bugbatterie über die Schottky Dioden unterstützen.

Was ich bei laufender Bugschraube nicht einschätzen kann:

wie stark wird der Strom wohl sein, der von der Starterbatterie über die Schottky Dioden fließen wird?

wie stark wird der Strom wohl sein, der von der Starterbatterie über das Trennrelais fließen wird?

Hierfür werden Messungen nach der Installation Klarheit geben.

Bevor ich nun mit der Installation beginne, würden mich Eure (fachkundigen) Meinungen zu dieser Schaltung interessieren.

für was die Dioden überhaupt einbauen...

einfach die Bugbatterie parallel zu der Starterbatterie und gut ist...

[Lombardini]

Im Arbeitsmoment kommen da schnell mal 350-450 A bei 11 V zusammen, die Dioden werden das nicht verkraften.
Auch sollte von deiner 52Ah Batterie 2 parallel oder gleich eine mind. 120 er installiert werden.
Die Nachladung sollte über einen MOSFET Ladestrom Verteiler direkt von der Lima aus erfolgen.

[Pobeda]

Hallo,


ich hatte eine ähnliche Frage, allerdings schon vor dem Einbau Den Thread findest du hier https://www.boote-forum.de/showthread.php?t=280125
Ich habe nur 4,4 kW, dafür habe ich 2x 100 Ah eingebaut, die abgesichert, aber ohne Dioden über 25 mm² geladen werden.

[Schmitti]

Hallo Michael,


das gleiche Problem hatten wir bei unserem Stahlverdränger auch. Wir haben das wie folgt gelöst:
Nahe beim Bugstrahlruder eine eigene Batterie mit Sicherung und Hauptschalter eingebaut. Die Batterie wird über ein BtoB (Batterie zu Batterie) Ladegerät über die vorhanden zugegeben überdimensoinierten Kabel geladen. Das wars. Funktioniert seit der letzte Saison einwandfrei.
Das mit der Diode kannst du vergessen. Bei 6 KW fließt ein Nennstrom von ca. 500 A. Und wenn ein Teil davon als stütze von den Starterbatterien kommt brauchst du schon eine wirklich dicke Diode. Deshalb lieber ein eigenes in unserem Fall BtB Ladegerät.

[TychoGold]

Hallo,
ein bistabiles Relais als Arbeitsstromrelais (nicht als Hauptschalter in deiner Zeichnung!) für eine Bugschraube halte ich für gefährlich und leichtsinnig. Wenn dir aus irgendeinem Grund die Leitung für das Abschalten unterbricht, bist du im A...

EDIT:
Es ist kein Bustrahlruder, sondern eine Bugschraube. Korrigiert.


Grüße
Tycho

[Der mit dem Boot tanzt]

Er schreibt ja, das Bi Relais ist ein Ferngesteuerter Hauptschalter für die Batterie.
Der Motor ist bestimmt nicht einfach, so wie gezeichnet, ein einfacher Moter mit nur zwei Anschlüssen. Da wird noch eine Steuerung eingebaut sein die über eine Steuerleitung mit Schaltbox vom Steuerstand bedient wird.

Sonst könnte der Motor ja auch nur in eine Richtung drehen.

[Libertad]

Zitat von Schmitti

Hallo Michael,


das gleiche Problem hatten wir bei unserem Stahlverdränger auch. Wir haben das wie folgt gelöst:
Nahe beim Bugstrahlruder eine eigene Batterie mit Sicherung und Hauptschalter eingebaut. Die Batterie wird über ein BtoB (Batterie zu Batterie) Ladegerät über die vorhanden zugegeben überdimensoinierten Kabel geladen. Das wars. Funktioniert seit der letzte Saison einwandfrei.
Das mit der Diode kannst du vergessen. Bei 6 KW fließt ein Nennstrom von ca. 500 A. Und wenn ein Teil davon als stütze von den Starterbatterien kommt brauchst du schon eine wirklich dicke Diode. Deshalb lieber ein eigenes in unserem Fall BtB Ladegerät.

Diese Lösung habe ich bereits über 10 Jahre verbaut und bin zufrieden.

[tritonnavi]

dass mit der Unterstützung durch die Starterbatterien finde ich auch nicht so prickelnd.
Die kleine Bugbatterie wird dann trotzdem heftig belastet.

Wenn man allerdings einen B2B-Lader für die Bugbatterie einsetzt, dann muss die Bugbatterie auch entsprechend leistungsfähig sein, denn die ist dann allein für den BSR-Einsatz zuständig.
Eine BSR-Batterie mit einem CCA von 520A ist bei 6,6kw-Nennleistung und 12V, gnadenlos zu mickrig.
4 davon müssten es m.E. schon sein, wenn die Spannung nicht zu stark einbrechen soll oder alternativ z.B. 2 Stück optima 75Ah.

[Raili]

...ich würd vorne einen LiFePo- Akku nehmen, den kann man zu 90% entladen ohne das er kaputt wird, wird dann wieder von einem B2B- Lader aufgeladen. Ein Akku und die vorhandenen Stromkabel sind sicher ausreichend dimensioniert.

[Michael Bartels]

Moin und erst mal vielen Dank für Eure Antworten.

Es spricht sicherlich nichts dagegen die Bugbatterie fest parallel mit den Starterbatterien zu verbinden. Aber irgendetwas in mir sträubt sich einfach dagegen.

Meine Idee war folgende: warum sollte ich die vorhandenen 95 mm² Kabel nur zum laden der Bugbatterie nutzen, z.B. mit einem B2B, wenn darüber auch, sagen wir mal mit 200 A, die Bugbatterie unterstützt werden kann?

Mit ähnlicher Dioden- Schaltung habe ich 30 Jahre lang die Starterbatterie meiner Segelyacht geladen. Die Bordnetzbatterien gaben dabei immer ein wenig „Starthilfe“. Das ganze hatte sich bestens bewährt und alle Batterie hielten 8 – 10 Jahre.

So kam ich auf die Idee, auch der Bugbatterie etwas „Starthilfe“ zu gönnen.

Ich hatte übrigens alle Teile liegen, nur das bi-stabile Kissling Relais (300A, 600A/20 sek) musste ich bestellen. Auch diese viel zu schwache, aber neuwertige Batterie hatte ich und werde sie für diesen ersten Versuch mal einbauen. Es jedoch genügend Platz vorhanden um z.B. eine große oder 2 Optima Batterien einzubauen.

Nun werde noch mal in mich gehen und dann die Anlage demnächst wahrscheinlich erst mal so wie beschrieben einbauen und schauen was passiert, frei nach dem Motto: Jugend forscht……

Ich bin auf die Messergebnisse gespannt und werde berichten.

Aufrüstungen und ggf. Änderungen sind später, wie auch immer, leicht möglich und auch geplant.

[tritonnavi]

Die tatsächlichen Verhältnisse lassen sich erst am "lebenden Objekt" ermitteln, aber 2 Dinge sind ja bereits bekannt:

1. die gesamte Zuleitung hat im besten Fall einen Widerstand von ca 4mOhm, was nur aufgrund dieser Zuleitung (ohne zusätzliche Widerstände durch Kontakte, Sicherung und Relais) allein zu 0,4V Spannungsabfall pro 100A führt.

2. Deine parallel geschalteten Starterbatterien inkl. der vorhandenen Zuleitung schaffen es bei Belastung gerade mal ca 7,5V am BSR zustande zu bringen.


Wenn also bei 7,5V (grob geschätzt) vielleicht noch 400A fließen, kommen allein durch den reinen Zuleitungswiderstand keine 2V Spannungsabfall zustande (s.o.)
Von daher hat das für mich ersten Moment den Anschein, dass deine Starterbatterien
(welche Nennwerte haben die? welchen Zustand haben die?)

nicht so dolle sind oder es existiert irgendwo ein schlechter Kontakt, der den Gesamt-Widerstand der Installation erhöht.

Jede Starterbatterie wird dann ja nur mit 200 bis schlimmstenfalls 250A belastet.

Auch wenn die Starterbatterien leistungsfähiger wären:

durch die zwangsläufig immer auftretenden 0,4V Spannungsverlust pro 100A der einen Zuleitung von den Starterbatterien zur BSR-Batterie, wird die BSR-Batterie in Relation immer erheblich höher belastet, als die Starterbatterien und daher sollte man als BSR-Batterie m.E. erst gar nicht mit einer viel zu schwachen Batterie anfangen.

Ich würde im Bug schlichtweg einen Kaltstartprüftstrom-Nennwert von mindestens ca 2000A (EN) installieren (z.B. durch 2x Optima 75Ah).

Wenn die Lichtmaschine, welche die Starterbatterien auflädt, mehr als 14V bringt, würde ich zudem erst einmal die Starterbatterien direkt mit den BSR-Batterien über die vorhandene Leitung verbinden und testen.

Ob man dann noch auf B2B umschwenkt und/oder eine Netzlademöglichkeit für die BSR-Batterien vorsieht (was ich in jedem Fall machen würde), kann man dann immer noch entscheiden.

Starke BSR-Batterien im Bug werden sich aber wohl in keinem Fall vermeiden lassen, wenn man eine angemessene Leistungsfähigkeit des BSR wünscht.
10V sollte unter Belastung am BSR schon einige Zeit möglich sein, ansonsten sind selbst annähernd 6kW o.ä. Utopie.

(Die tollen Sonderzeichen bitte ich zu entschuldigen, aber sobald man die Anmeldezeit überschritten hat, ist der Text zwar noch vorhanden, aber es kommt dann leider zu dieser unschönen Zeichenumwandlung)

[Michael Bartels]

Moin,

die Batterien dürften es nicht sein, ich habe alle erneuert:

Batterien ab 07 / 2017
2 Stück VETUS VESMF200 200 Ah CCA (EN) 1350 A 54,5 kg (Starter)
3 Stück VETUS VEAGM220 AGM 12V 220 Ah 60 kg (Bordnetz)

Es sah mir so aus als ob nicht alles in 95 mm² verlegt worden ist. Die langen Wege von den Starterbatterien, hinten um den Motor herum zum Motor- Hauptschalter, von dort aus zu der Verteilung mit den Hauptsicherungen, von dort aus nach vorne. Wirklich irre lange Wege, Teile davon sind eventuell mit nur 70 mm² verlegt!

Ich hoffe am Wochenende zum Boot zu kommen. Dann schaue ich mir die Anlage noch mal genauer an und werde auch die Stromaufnahme der Bugschraube messen.

[tritonnavi]

Zitat von Michael Bartels

Moin,

die Batterien dürften es nicht sein, ich habe alle erneuert:

Batterien ab 07 / 2017
2 Stück VETUS VESMF200 200 Ah CCA (EN) 1350 A 54,5 kg (Starter)
3 Stück VETUS VEAGM220 AGM 12V 220 Ah 60 kg (Bordnetz)

Es sah mir so aus als ob nicht alles in 95 mm² verlegt worden ist. Die langen Wege von den Starterbatterien, hinten um den Motor herum zum Motor- Hauptschalter, von dort aus zu der Verteilung mit den Hauptsicherungen, von dort aus nach vorne. Wirklich irre lange Wege, Teile davon sind eventuell mit nur 70 mm² verlegt!

Ich hoffe am Wochenende zum Boot zu kommen. Dann schaue ich mir die Anlage noch mal genauer an und werde auch die Stromaufnahme der Bugschraube messen.

Vom Batteriealter her, sollte man nahezu Neuzustand unterstellen.

Nur mal zur groben Abschätzung des Istzustands:
Wie schon geschrieben: Dein BSR wird keine 450A bei den real erreichten ca 7,5V an Strom ziehen.

Deine Starterbatterien haben die Angabe CCA 1350A nach EN, was ca 790A nach DIN bedeutet.
Nach DIN müssen dann bei 790A Belastung mindestens 30 sec lang mehr als 9V zu messen sein (und das bei einer Batterie, die auf 18Grad-Minus abgekühlt ist.
Unterstellen wir mal, dass es 700A auch dann sein sollten, wenn die Batterie, wie nahezu immer in der Realität, nicht ganz voll geladen ist.
Die Minus 18Grad unterschlagen wir bei der Betrachtung zu Gunsten der Batterie auch mal....

In dem Fall sollten also bei 2 Starterbatterien 1400A für 30sec fließen können, ohne dass die Spannung an deren Polen unter 9V fällt.

Real fließen, da am BSR nur ca 7,5V anliegen, aber nur maximal 450A.

Bei 450A beträgt der theoretische Spannungsabfall durch eine 20 m lange 95mm²-Zuleitung ca 1,7V.

Wenn also die Batterien intakt sind, wird der Einfluss zusätzlicher Installationswiderstände für den Spannungsabfall auf effektiv 7,5V verantwortlich sein. Man darf halt den Einfluss von Kontakten, Sicherungen usw. bei der Stromstärke auch nicht unterschätzen.

Die 1,7V sind bei 450A aber eine Größenordnung, die nicht zu verhindern ist und bei 500A wären das dann eben schon knapp 2V.

Ein Großteil des realen Spannungsabfalls ist, da jeder Kontakt usw. zusätzlichen Widerstand hat, daher nicht zu vermeiden und aus dem Grund können die, an sich sehr leistungsfähigen, Starterbatterien nur bedingt helfen, wenn eine höhere Leistung am BSR gewünscht ist.

Um leistungsfähigere Batterien direkt am BSR kommst du daher definitiv nicht herum, auch dann nicht, wenn die Starterbatterien mithelfen.

[Michael Bartels]

Solange wir nicht wissen ob z.B 20 oder 25 m Kabel verlegt sind und wie viel davon eventuell nur 70 mm² haben, lässt es sich schlecht rechnen.

4 Batterie Trennschalter wie diese von Hella sind verbaut: 6EK 002 843-002.

Da mein Vertrauen dazu doch sehr begrenzt ist, werde ich sie, wenn der Platz es erlaubt, gegen z.B. diese:

0.341.002.003 Amp (5 sek) 2500 A, ständig 250, Volt 24

oder besser noch gegen diese:

Amp (5 sek) 3000 A, ständig 300 , Volt 24 SAE J 1171, IP 67

austauschen.

Dann die Hauptsicherung erneuern und alle Kontaktstellen überprüfen. Viel mehr, denke ich, kann ich an der vorhandenen Anlage nicht tun.

Ab es eilt nicht, der Winter ist ja noch lang.

[tritonnavi]

Zitat von Michael Bartels

Solange wir nicht wissen ob z.B 20 oder 25 m Kabel verlegt sind und wie viel davon eventuell nur 70 mm² haben, lässt es sich schlecht rechnen.
.

ich war bei der Berechnung (knapp 2V Spannungsabfall bei 500A) ganz bewusst von einem sehr optimistischen Fall ausgegangen:

Nur 20m und ausschließlich 95mm².

Real kann es (und wird es m.E....) daher nur noch etwas schlechter sein und deswegen, wird sich eine leistungsfähige Batterie im Bug kaum umgehen lassen, wenn man irgendwie merklich näher in den Bereich der Nennleistung des BSR kommen möchte.
Wenn man dann zu der Einsicht kommen sollte, dass man im Bug leistungsstarke Batterien installiert, spielen kleine Verbesserungen der Installation (mehr als "klein" wird es nicht...) von den Starterbatterien bis zu den Bug-Batterien keine ernsthafte Rolle mehr und man kann diesbezüglich vermutlich (bis auf das Säubern von Kontakten) alles so lassen, wie es ist.

[Michael Bartels]

Nachdem ich alle Batterien einige Tage geladen hatte, habe ich nach 24 Stunden ohne Ladung an den Starterbatterien eine Ruhespannung von 12,9 Volt gemessen.

Nach 5 – 6 Sekunden laufender Bugschraube fiel die Spannung an den Batterien auf 11,35 Volt.

Zu meiner Überraschung habe ich nach weiteren 5 – 6 Sekunden an der Bugschraube nur 7,1 Volt (zuvor ca. 7,5 Volt) bei 510 A gemessen, während die Batteriespannung konstant blieb.

Also auf zur Fehlersuche.

Zitat von tritonnavi

...... spielen kleine Verbesserungen der Installation (mehr als "klein" wird es nicht...) von den Starterbatterien bis zu den Bug-Batterien keine ernsthafte Rolle mehr und man kann diesbezüglich vermutlich (bis auf das Säubern von Kontakten) alles so lassen, wie es ist.

Die erste Ursache dafür entdeckte ich am Motor Batterie- Hauptschalter, über den auch die Bugschraube versorgt wird. Ein 70 mm² Rohrkabelschuh war nicht festgezogen, der andere Anschlussbolzen steht schräg, siehe Foto. Wenn ich mir vorstelle, den Motor im ungünstigsten Moment aufgrung dieses Schalters nicht mehr starten zu können.....

Nur werde ich alle 4 Hella Batterie Hauptschalter ausbauen und gegen stärkere ersetzen.

Dann noch wie geplant alle Kontakte überprüfen, die Hauptsicherung ggf. erneuern und mal schauen was dann vorne so ankommt.

[Lombardini]

Gute Batterie Hauptschalter haben massive Kupfer Kontakte und sind zum Schnäppchenpreis nicht zu haben.
Bei ca. 500 A Arbeitsstrom benötigst du schon eine Hauptschalter mit einer Belastbarkeit vom 4-5 fachen des Arbeitsstroms

[Michael Bartels]

Siehe meinen Text # 15:

0.341.002.003 Amp (5 sek) 2500 A, ständig 250, Volt 24

oder besser noch gegen diese:

Amp (5 sek) 3000 A, ständig 300 , Volt 24 SAE J 1171, IP 67

[Oldskipper]

Das mit den Batterien ist ein elendes Thema. Bei mir ist eine Batteriebank mit 825Ah verbaut. Die versorgt Bordnetz und Bug und Heckstrahl. Aus Trimmungsgründen habe ich die Batteriebank ins Heck verlegt. Dazu hab ich 2x6m 125mm2 verlegt. Das ist Mist. Der Spannungsabfall ist viel zu groß. Nun könnte ich zumindest das Heckstrahl direkt an die Batteriebank anklemmen. Ca 30cm Kabel. Das ist aber auch nicht schlau. In der Anleitung steht maximal 240Ah, da sonst das Getriebe Schaden nehmen könnte.
Das Einbrechen der Spannung ist zumindest beim Anlauf gewollt um so eine Art Softstart zu bewerkstelligen.
Die Lösung wird sein:
Eine Batterie aus der Bank wandert nach vorne direkt ans Bugstrahl. Die wird in die bestehende Leitung eingeknippert und weiterhin mit der kompletten Bank verbunden sein.
Das gleiche mache ich am Heckstrahl.
Das wird eine lustige Schaltung. Drei Stromquellen speisen dann das Bug, bzw Heckstrahlruder. Eine Batterie direkt am Heckstrahler. Von da aus 2x 6m 75mm2 zur Hauptstromschiene in der Mitte des Bootes. noch mal 2x6m 75mm2 zur Batterie des Bugstrahlers. Von der Hauptstromschiene 2x6m 125mm2 zur verbleibenden Restbatteriebank.
Knippse ich nun einen Motor an, kommt die Hauptpower aus der nächstgelegenden Batterie. Zusatzschub kommt über jeweils mindestens 12m Leitungslänge. Das sollte das Getriebe ausreichend schonen.

Ich könnte natürlich auch die Batteriebank aufsplitten. Aber das möchte ich eigentlich nicht. Die Batterien von den Strahlern stehen ja quasi immer voll rum und werden ja nie wirklich leer. Die paar Sekunden beim Anleger leeren die ja nicht wirklich. Die Kapazität nehme ich gerne zum Bordnetz dazu. Das verlängert die Autonomie erheblich, zumal ich recht viel Strom verbrauche.
Weiter Vorteil: Der Spannungseinbruch im Bordnetz bei Benutzung der Strahler hält sich dann auch in Grenzen.
Eventuelle Ladungsdifferenzen befürchte ich bei den Kabelstärken nicht. Die würden eh nur eine Rolle spielen, wenn die Batterien fast voll sind. Da ist aber der Ladestrom am geringsten und Spannungsabfälle bewegen sich dann im Milivoltbereich.

Ich hab mir tatsächlich die Mühe gemacht das zu berechnen. Passt alles.

[Schmitti]

Zitat von Michael Bartels

Siehe meinen Text # 15:

0.341.002.003 Amp (5 sek) 2500 A, ständig 250, Volt 24

oder besser noch gegen diese:

Amp (5 sek) 3000 A, ständig 300 , Volt 24 SAE J 1171, IP 67

Hallo Michael,

könntest du uns evtl. den Link mitteilen wo man die Dinger bestellen kann?

[Michael Bartels]

z.B. hier:

https://www.db-shop24.de/Batterietre...pere-CA-180278

[Michael Bartels]

Moin,

endlich ist die Anlage wie geplant eingebaut. Auch sind alle Batteriehauptschalter durch stärkere ersetzt worden. Ebenso wurden einige Hauptsicherungen erneuert, denn die sahen nicht gerade vertrauenserweckend aus.

Hier nun die neuen Messergebnisse:

Da der Motor bei den Messungen nicht lief, habe ich das 180 A Relais fremd angesteuert. Ein Ladegerät war nicht angeschlossen.

Die Spannung an der Bugschraube lag ja zuletzt bei nur 7,1 Volt.
Nun liegt sie nach jeweils 5 - 6 Sekunden Lauf zwischen 9,0 und 9,1 Volt. Der Gesamtstrom an der Bugschraube beträgt dabei ca. 650 A.
Davon liefert die kleine Bugbatterie ca. 300 A, von der Starterbatterie über die Schottky Dioden und das 180 A Relais kommen ca. 350 A. Davon fließen ca. 160 A über das Relais, mehr als ich erwartet hatte.

Die Bugschraube hat jetzt jedenfalls spürbar mehr Power. Erst einmal will ich die Anlage so belassen und testen wie sie jetzt ist.

Wenn dann später mal eine Optima Batterie eingebaut wird, werden sich die Ströme sicherlich anders verteilen.

Anbei Fotos der 8 Schottky Dioden und der Sicherungen: