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Wechselrichter und Brücke

Verschiedene Geräte im Leistungsbereich 1200-1300 Watt hält man für unverzichtbar - das können eine Kaffeemaschine, ein Fön oder ein Staubsauger sein. Um auch beim Freistehen oder unterwegs auf den Luxus nicht verzichten zu müssen, kann man sich einen Hochfrequenz-Wechselrichter einbauen. Ich hatte mir dafür einen 1500 Watt-Echtsinus-Wechselrichter seitlich an die Sitzkonsole geschraubt. Nachdem dieser jedes Jahr kaputt war, habe ich ihn durch ein 2000 Watt-Gerät eines anderen Herstellers ersetzt. Dieser funktioniert seit vielen Jahren problemlos. Eine gewisse Leistungsreserve scheint also eine gute Idee zu sein, wobei ich vielleicht auch einfach mit dem ersten Gerät Pech hatte. Wichtig ist bei den Leistungsangaben, dass sie sich auf die Dauerleistung beziehen. Die Spitzenbelastbarkeit liegt meistens rund doppelt so hoch, ist aber in der Praxis nicht relevant. 

So sieht das ganze aus der Perspektive des Rückfahrmonitors aus. Die losen Kabel oben gehören zu Batteriecomputer und Thermometer, die erst mal einfach in der Piemontverpackung obendrauf liegen.

Teilt man die Leistung durch die Spannung, erhält man den Strom: Bei 1200W und 12V sind das schon 100A.  Da Aufbaubatterien nicht immer für hohe Ströme ausgelegt sind, wird manchmal empfohlen, Wechselrichter an die Starterbatterie anzuschliessen. Möchte man den Wechselrichter an der Aufbaubatterie betreiben, muss diese den notwendigen Strom liefern können - die Spezifikation gibt die entsprechende Auskunft. Bei meiner Lithiumbatterie ist das der Fall.

Leistungsstarke Wechselrichter müssen über dicke, möglichst kurze Kabel an die Stromversorgung (Batterie) angeschlossen werden. Alle Anschlüsse müssen ordentlich ausgeführt werden, in die Plus-Zuleitung gehört eine Schmelzsicherung möglichst dicht an den Batteriepol - ANL- oder Würfelsicherungen sind gut geeignet. Der Sicherheitsaspekt der Niederspannungsseite wird gerne unterschätzt, da es ja "nur" 12V sind. Kurzschlüsse leistungsstarker Batterien sind aber eine gefährliche Brandquelle. Neben der Absicherung am Pluspol ist daher eine saubere Kabelverlegung, ordentlich festgezogene Anschlüsse und ein Schutz gegen Beschädigungen (Kanten, Drehsitz etc) wichtig. Die Netzspannungsseite hat natürlich auch einen Sicherheitsaspekt. Möchte man den Strom nicht am Wechselrichter nutzen, sondern die Steckdosen im Womo weiterbenutzen, darf der Landstromeingang auf keinen Fall mit Spannung versorgt werden. Dies geht mit einer Netzvorrangschaltung, die beim Anstecken an Landstrom automatisch umschaltet. Sie muss so geschaltet sein, dass der Wechselrichter die Steckdosen und gewünschten Verbraucher im Womo versorgt, aber nicht die Anschlussdose und das Batterieladegerät. Alternativ zur Netzvorrangschaltung kann man auch einen allpoligen Schalter mit Mittelstellung einbauen, mit dem man zwischen Landstrom - AUS - Wechselrichter umschalten kann. Die Umschaltung kann hinter den vorgeschriebenen Schutzschaltern für den Landstromeingang erfolgen: weil Wechselrichter bei Überlast abschalten, ist ein Leitungsschutz überflüssig. Wer mit den Begriffen nichts anfangen kann, sollte es bei der Nutzung des Stroms am Wechselrichter belassen.

Um im Betrieb mehrere Optionen zu haben, habe ich sowohl einen Anschluss zur Aufbaubatterie als auch einen Anschluss zur Starterbatterie gelegt. Die Plus-Leitungen sind geschaltet, und zwar zur Aufbaubatterie mit einem mechanischen Batterie-Hauptschalter, zur Fahrzeugbatterie mit einem Relais, welches durch Zündplus über einen Zusatzschalter angesteuert wird. Dies verhindert, dass der Wechselrichter versehentlich auf der Starterbatterie läuft. Zum Wechselrichterbetrieb gibt es damit zwei Optionen:

Wechselrichter an Aufbaubatterie: Hauptschalter an, Zusatzschalter aus (Normalbetrieb)

Der Wechselrichterbetrieb belastet die Aufbaubatterie, die durch meine Solaranlage wieder aufgeladen wird. Im Sommer völlig ausreichend.

Wechselrichter an Fahrzeugbatterie: Hauptschalter aus, Zusatzschalter an (bei Motorlauf)

In diesem Zustand belastet der Wechselrichterbetrieb die Starterbatterie oder – beim wärmstens empfohlenen Motorlauf – den Generator. Bei grösserer Stromentnahme (z.B. Fön) und wenig Sonne eine günstige Alternative: eine Batteriefüllung erlaubt eine halbe Stunde fönen, eine Tankfüllung etwa 48 Stunden (überschlägig errechnet, nicht ausprobiert). Ausserdem muss man mit leerer Batterie im Dunkeln frieren, während ein leerer Tank nur den Urlaub verlängert.

Zusatzfunktionen der Brücke

Eine detaillierte Analyse des komplexen Schaltplans zeigt, dass durch Betätigen beider Schalter Fahrzeug- und Aufbaubatterie parallel geschaltet werden können. Dies ist unabhängig vom Wechselrichterbetrieb und verbindet über Kabel mit hohem Querschnitt – das ist das, was ich als „Brücke“ bezeichne. Dadurch ergeben sich zwei interessante Zusatzfunktionen:

Ladebooster

Alternativ zu Solar kann man auch durch Rumfahren die Batterien laden. Dafür ist jedes Wohnmobil ab Werk üblicherweise mit einem Trennrelais ausgestattet. Bei Motorlauf oder Erreichen der Ladeschlussspannung an der Fahrzeugbatterie schaltet das Trennrelais die Batterien zusammen, und die Aufbaubatterie wird mitgeladen. Allerdings läuft das über recht lange Kabel, gerne wird die Verkabelung vom Bordladegerät mitbenutzt. Schaltet man Haupt- und Zusatzschalter zum Wechselrichter, werden die Batterien auch parallel geschlossen, aber über viel dickere und kürzere Kabel.

Wie sich das in der Praxis auswirkt, hängt von der Ladeelektrik, den Kontakten, Länge und Dicke der jeweiligen Kabel, Chemie der Batterien und Ladezustand ab. Da hilft nur Messen. Meine LiFePO4-Batterie wird bei der Fahrt über das Trennrelais mit etwa 100 Watt geladen, durch Zuschalten der Brücke mit 4-6 mal so viel. Damit kann die Batterie in einer guten Stunde geladen werden, der maximale Ladestrom von (in diesem Fall) 60 A wird aber nicht erreicht. Bei stark entladener Batterie (<20%) würde ich das nicht so machen, und erst mal mit mässigem Strom über das Trennrelais laden.

Ladebooster sind eigentlich separate Geräte: DC/DC-Wandler, die den Ladestrom durch erhöhte Ausgangsspannung exakt steuern können - im Prinzip ein Ladegerät für Bordspannung. Damit kann man auch mit der Originalverkabelung über das Trennrelais mit höherem Strom laden, allerdings mit dem technischem Aufwand (und Preis) in der Grössenordnung eines Wechselrichters. Der Ladestrom lässt sich genauer kontrollieren, aber eigentlich sind sie unnötig. Man kann die Funktion auch einfacher haben, indem man den Querschnitt der Verkabelung (und ggfs. die Länge) entsprechend wählt.

Starthilfe DIY

Strom fliesst auch andersrum, wenn man ihn lässt, und eine Aufbaubatterie, die für hohe Ströme ausgelegt ist, kann auch einen Motor starten. Durch Betätigen beider Schalter kann man sich selber Starthilfe geben, ohne draussen im Regen mit Kabeln und dem Fahrzeug eines hilfsbereiten Zeitgenossen hantieren zu müssen. In der Praxis habe ich das noch nicht ausprobieren müssen. Die Unterstützung für eine müde Starterbatterie, die den Motor nur noch (zu) langsam durchdreht, sollte aber in jedem Fall problemlos machbar sein. Bei tiefentladener oder kaputter Starterbatterie würde ich das lieber nicht versuchen. Durch das Zusammenschliessen können sehr hohe Ströme fliessen, die die Sicherung vertilgen, und ausserdem fällt bei stark sinkender Bordspannung das Relais ab.

Wer das nachbauen möchte und sein Wohnmobil gerne unabgebrannt mag, sollte Kabel mit hinreichendem Querschnitt ordentlich anschliessen (= fest verschrauben) und selbstredend Schalter und Relais entsprechender Belastbarkeit verwenden. An jedes Batterieplus gehört eine entsprechende Sicherung (200-400 Ampere), im Fall der Starterbatterie kann man das Kabel auch an die vorhandene Hauptsicherung anschliessen. Ich würde Schmelzsicherungen verwenden, mit Sicherungsautomaten habe ich keine guten Erfahrungen gemacht – diese lösen bei längerer Belastung schon weit unter Nennstrom aus. Wenn dünnere Leitungen abzweigen, etwa für den Batteriecomputer, müssen diese unbedingt separat abgesichert werden.

Wenn man einen leistungsstarken Wechselrichter an der Aufbaubatterie betreibt, würde ich zusätzlich eine selbstrückstellende Sicherung in die Ladeleitung einbauen, die über das Trennrelais führt. Betreibt man den Wechselrichter, während der Motor läuft, schiebt der Generator nämlich den Strom über diese Leitung, die vom Querschnitt dafür nicht ausgelegt ist. Schmelzsicherungen oder Sicherungsautomaten an der Stelle sind ungünstig, weil man nicht so bald merkt, dass die Aufbaubatterie während der Fahrt nicht mehr aufgeladen wird.