Rätselhaftes Batterieproblem

Werinhari

Werinhari

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21. Jan. 2015
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Hamburger Umland
Hallo zusammen,

in meinem U1400 befinden sich bekanntermaßen zwei 12V-Batterien, die in Reihe geschaltet sind, um die benötigten 24V Bordspannung zur Verfügung zu stellen. An den Batterien sind sonst keinerlei Verbraucher direkt separat (12V) oder in Reihe (24V) angeschlossen. Es gibt nur die beiden Leitungen ans Chassis und an den Starter.

Bereits kurz nach Kauf des Mogs gab es trotz vorangegangener langer Fahrten nach einigen Tagen Standzeit Startschwierigkeiten weil die Bordspannung nicht mehr ausreichte, obwohl im Stand lediglich gemessene 56 mA für die Versorgung des Fahrtenschreibers fließen. Nun gut, die Batterien machten keinen besonders erhaltenswerten Eindruck mehr, also hatte ich Ende Februar 2017 gleich zwei neue VARTA Blue Dynamic 12V / 70Ah eingebaut, zusätzlich das Massekabel komplett ersetzt und die Verschraubungsstelle mit dem Chassis gut blank gemacht, das Gewinde nachgeschnitten, alles leicht mit Kupferpaste bestrichen und die Ringkabelschuh mit 2 neuen Fächerscheiben dort angeschraubt. Der Plusdraht hat ebenfalls eine neue Polklemme bekommen. Der Brückungsdraht zwischen den Batterien war fast im Neuzustand und ist geblieben. So weit so gut.

Nun kommt das Problem - ich muss dazu sagen, dass ich mich mit Elektrik und Elektronik schon seit meiner Jugend intensiv beschäftige, bin also kein Neuling auf diesem Gebiet:

Was soll ich sagen - das beschriebene Problem trat bereits einige Zeit später erneut auf...
Also musste ich das mal genauer untersuchen. Spannungsmessungen ergaben, dass die "obere" Batterie (also die, die mit ihrem Pluspol am Starter liegt) deutlich mehr entladen war als die "untere" (die mit Minus am Chassis). Wenn ich das 24V-Ladegerät anschloss, flossen nur ca. 2 bis 3 A, und bereits nach kurzer Zeit (ca. 20 bis 30 ') konnte ich wieder normal starten, und der Vorrat reichte ca. +/- 1 Woche. Danach war es wieder "soweit" und zog sich bis in diesen Sommer hinein. Da es immer wieder nur die eine Batterie betraf, hatte ich irgendwann keine Lust mehr, baute sie aus und kaufte Anfang Juli diesen Jahres eine baugleiche neue Batterie.
Die bisherige gute "untere" Batterie setzte ich jetzt um an die "obere" Position. Die neu Batterie kam an die "untere" Position. Zunächst lief alles problemlos, und ich fühlte mich (bis gestern) als Sieger...
Ich war sowieso mit dem U1400 und dem großen Hänger unterwegs und wollte nach Abladen des Hängers nach ca. 1/2 h Fahrt noch schnell ein paar Teile beim Hydraulikhändler in der Nähe abholen. Ich stellte den Zug vor dessen Gelände auf der Straße nur mit eingeschalteter Warnblinkanlage und abgestelltem Motor ab und kam nur 10 min später zurück. Der Motor ließ sich nicht mehr starten! Zum Glück hatte der Händler zufällig einen Service-Lieferwagen mit Messgerät und Überbrückungskabel auf dem Hof stehen. Die Messung gleich vor Ort ergab: "untere" 12,4V und "obere" Batterie nur 11,5V. Also wieder dasselbe Problem. Wir brückten die Lieferwagenbatterie mit meiner "oberen" und auf Schlag sprang der Motor wieder an. Bei laufendem Motor mit Leerlaufdrehzahl lagen (gleich vor Ort gemessen) an der "unteren" 13,8V, an der "oberen" Batterie 13,15V an.

Die im Juli ausgebaute, vermeintlich tote Batterie, die ich eigentlich seinerzeit reklamieren wollte, hatte ich inzwischen 2 mal neu geladen, und seitdem hing sie an einem Erhaltungsladegerät in meiner Werkstatt als Reserve für irgendwas. Gut, dass ich sie habe... Sie hatte gestern beim erneuten Wechsel 13,2V. Die im Juli neu gekaufte war indes fast vollständig entladen. Ich habe sie heute einige Stunden laden müssen, und jetzt ist sie wieder fit :mauer .

ICH bin mit meinem Latein am Ende. Entweder es ist immer diese "obere" Batterie defekt, oder???
Kann es möglicherweise mit einer oder zwei defekten Gleichrichterdiode/n im Generator zusammenhängen?? Was anderes fällt mir zur Zeit nicht ein, aber vielleicht bin ich ja betriebsblind :(

Bin gespannt, wer Licht ins Dunkle bringt...
 
Hallo Wolfgang,

sind für den U1400 tatsächlich nur so kleine 70AH Batterien vorgesehen?

Wielange sind die Fahrzeiten so im Schnitt gewesen und wielange die Standzeiten.
Hast Du die 56mA vom Fahrtschreiber direkt an den Batterien gemessen oder erst in der Zuleitung zum Fahrtenschreiber selbst?
 
Hallo Jürgen,

danke für Dein Interesse!

Ob "nur" 70Ah Batterien vorgesehen oder andere, kann ich Dir zur Zeit nicht beantworten. Das halte ich hier auch für nebensächlich. Wenn sie normal geladen sind, gibt es ja überhaupt keine Probleme.

Die Fahrzeiten sind unterschiedlich, teils nur 20 min, teils mehrere Stunden. Standzeiten variierten natürlich auch sehr. Im konkreten Fall (gestern) hat der Mog ca. 2-3 Tage gestanden. Dann bin ich ca. 1 Stunde gefahren bis ich ihn allein mit Warnblinkanlage (natürlich auch die beiden Blinkleuchten am Hänger zusätzlich) mit abstellte. Aber das ist doch keine nennenswerte Belastung für vermeintlich gut geladene Batterien.

Die 56 mA habe ich direkt an den Batterien gemessen. Gerade heute nochmal.

Die Grundfrage bleibt: wenn beide Batterien in Reihe geschaltet sind, kann es "eigentlich" nicht sein, dass sie sich unterschiedlich entladen. Die eine praktisch gar nicht, die andere immer wieder binnen kürzester Zeit. Es muss irgendetwas parallel NUR zu der "oberen" Batterie gegen Masse abgeleitet werden. Ich kann mir derzeit nur einen Fehler im Gleichrichter der Lima oder ähnlich vorstellen.
 
Hallo Wolfgang,

ich bin nicht ganz Deiner Meinung das die Größe der Batterien nebensächlich ist. Immerhin ist so ein ca 6 Liter Diesel ja scon einmal eine Hausnummer beim Startvorgang. Der Stress für die Batterien ist da nicht gering.

Und Du schreibtst selbst "vermeintlich gut geladene Batterien". Dies ist eben nicht sicher.
Du hast geschrieben "Die Messung gleich vor Ort ergab: "untere" 12,4V und "obere" Batterie nur 11,5V."
Das heißt das bei der Messung die untere Batterie bereits an der Grenze zu leer war und nicht "praktisch garnicht" entladen.

Wenn Die Batterien wirklich nur in Serie geschaltet sind, dann würden auch bei einem defekten Gleichrichter in der Lichtmaschine beide Batterien und nicht nur die obere belastet werden. Eine ungleiche Belastung ist nur möglich wenn in der Mitte ein Stomabfließen könnte.

Wie sind denn die Spannungen an den Batterien wenn Du längere Zeit (mindestens 30min) gefahren bist und der Motor nicht ausgeschaltet wird. Wie sind die Spannungen wenn dann der Motor ausgestellt wird und wieder ca 30min vergangen sind.
 
Hallo
Ich würde die Batterien mal einem Belastungstest unterziehen.
Der ist aussagekräftiger als die Spannungsmessung.
Wenn die Batterien gleich alt sind, sollten diese auch annähernd gleiche Spannungen haben.
11,5V ist schon kritisch. Etwa 11V sollten schon während des Startvorgangs nicht unterschritten werden.
Nicht, dass die Batterien im Sack sind.
Mich wundert heutzutage nichts mehr, auch bei namhaften Produkten.

Gruß Marc
 
Jürgen, ich kann Dich beruhigen. Laut Manual sind für alle baugleichen Typen der schweren Baureihe bei einer 12V-Anlage 100Ah vorgesehen, bei 24V 2 x 12V/70Ah. Es fließt ja auch nur der halbe Strom. Ich wollte es nun auch wissen und bin extra nochmal rausgegangen um ins Manual zu schauen...

Eine höhere Leerlaufspannung als 12,5 V habe ich sonst auch noch bei keinem Fahrzeug gemessen. Und damit ist bisher jedes ganz normal angesprungen. Ich gehe nicht davon aus, dass die eine auch praktisch fast leer ist. Das sieht man ja auch sofort, wenn man das Ladegerät anschließt. Bei DIESER fließt praktisch gar kein Strom, bei der ANDEREN schon so 5 A.

Ja, die beiden Batterien sind wie geschrieben nur in Reihe geschaltet.
Was ich nicht ganz korrekt geschrieben hatte im ersten Beitrag: die Stromentnahme (56 mA) habe ich aus Bequemlichkeit (einfacher erreichbar) gemessen zwischen Gesamt-Batterieminuspol ("untere Batterie") gegen Chassis. Streng genommen weiß ich mit dieser Messung noch nicht, ob durch die obere Batterie allein ein anderer (vermutlich höherer) Entladestrom fließt. Was, wenn beispielsweise eine Diode der positiven Halbwellengleichrichtung oder/und des Erregerkreises defekt ist? Ich kann mir eigentlich nichts anderes als Ursache vorstellen, und wo sonst gibt es eine einseitige Belastungsmöglichkeit als DORT? Ist halt ein wenig tricky wegen der aufgeteilten Batterien. Die "untere" KANN jedenfalls durch solche Fehler nicht betroffen sein. Muss ich morgen mal näher untersuchen, evtl. sogar mit Oszilloskop. Wahrscheinlich bewirkt der (vermutete) Fehler nicht nur eine ungleichmäßige ENTladung sondern auch eine verminderte Ladung der "oberen Batteriehäfte".

Wie verhält sich eigentlich der Innenwiderstand solch eines Bleiakkus mit dem Ladezustand? Die Ladespannungen sind ja recht unterschiedlich wie geschrieben. Das kann nur sein, wenn sich die Innenwiderstände deutlich unterscheiden, denn der Gesamtstrom durch beide muss ja identisch sein (wenn da nicht vagabundierende Parallelwiderstände sind).

@ Marc: ja, natürlich hast Du recht damit. Aber gleich 3 identische Batterien defekt (ich habe sie ja auch bewusst untereinander getauscht, und trotzdem ist immer nur die "obere" Batterie betroffen.) ?

EDIT: verschiedene Korrekturen und Nachträge
 
Hallo Wolfgang

ich hab im Januar auch einen 140eer gekauft und der hatte am Batteriekasten nen Trennschalter. Der Vorbesitzer sagte den muss man unbedingt aus machen da sonst "irgendwas" die Batterien leer zieht. Wenn der Mog ein paar Tage steht und ich den Schalter vergessen habe will er auch nicht mehr. Aber wenn ich ihn kosequent umlege gibt es keinerlei Pobleme.....
Vielleicht ist das zumindest eine Möglichkeit deine Symptome zu behandeln auch wenn es die Ursache nicht behebt...

Grüßle Michael
 
Hallo Wolfgang
Ich würde an allen Batteriepolen die Spannung am Pol, in der Batterieklemme und im Kabel (anpiken) messen. Das ganze System ist eine Reihenschaltung von Innenwiderständen und Übergangswiderständen. Wenn z.B. an der oberen Batterie ein höherer Übergangswiderstand zw Kabel und Klemme vorliegt, ist der Gesamtwiderstand aus Einzelwiderstände von Batterie-Innenwiderstand und Übergangswiderstände gleich, der Spannungsabfall am Übergangswiderstand der Klemme fehlt der Batterie beim Laden.
An den Polen oxidieren die Kabel am +Pol und -Pol unterschiedlich (elektrochemische Spannung) , die Anschlüsse vermodern gerne im Kabel bzw in der Kabelverbindung in der Polklemme.
 
Hallo Helmut,

ja, da hast Du natürlich recht, aber die Klemmen sind neu und die Leitungen habe ich natürlich bei der Gelegenheit neu abisoliert usw. Das sah damals auch wider Erwarten viel besser aus als befürchtet. Ich habe schon weitaus schlimmer oxidierte Klemmen und Litzen gesehen, die gut funktionierten.

Ich werde das natürlich auch nochmal genauer prüfen, aber auch die Lichtmaschine mit ihren Innereien. Vermute dort nach wie vor irgendeinen "Parallelverbraucher" zur oberen Batterie. Wenn es überhaupt einen gibt, kann er nur in der Lima sein. Und er kann wegen der besonderen Schaltung mit den 2 Batterien auch nur die obere betreffen.

Wie weiter oben geschrieben war die Ladespannung der oberen Batterie knapp 1 V geringer als die der unteren. Das bedeutet, ihr Innenwiderstand muss geringer sein als der der anderen. Du schreibst von hohen Übergangswiderständen. Das passt insoweit nicht zusammen.
Entweder (deswegen fragte ich weiter oben nach der Ladekapazität/Innenwiderstand-Kennlinie) liegt das am entladenen Batteriezustand oder es liegt ein Widerstand parallel (und der kann m. M. n. nur in der Lima liegen) zu ihr. Zeichne mal das Prinzipschaltbild auf.

Strenggenommen liegt der Parallelwiderstand natürlich auch noch parallel zur gesamten Batterie (2 x 12V), im höheren Maße aber parallel zur oberen. Dadurch wird diese ständig entladen und so gut wie gar nicht geladen. Die untere wahrscheinlich auch nicht so richtig, aber bei ihr fällt es nicht so ins Gewicht. Eine zeitlang bei ständiger Benutzung und wenig eingeschalteten Verbrauchern geht das gut, aber irgendwann ist es eben aus.
Aber das ist jetzt nur meine theoretische Überlegung/Vermutung. Das wird sich in der Praxis durch weitere Messungen herausstellen müssen.

Ich werde mir wohl mal n Tag frei nehmen müssen dafür :| .
 
Wenn da nicht irgendein Kabel an der Brücke zwischen den beiden Batterien 12V abgreift, kann da kein Verbraucher dran hängen, welcher nur eine Batterie belastet.
Bevor Du Dich verhädderst, lad doch mal die Batterien auf(getrennt und ausgebaut, um jeglichen Übergangswiderstand auszuschließen), und lass dann einen Belastungstest durchführen. Ein Messgerät dafür sollte jede Trecker- oder LKW-Bude haben. Der ist dann aussagekräftig.
Erst dann würde ich am Bordnetz weiter messen.

Gruß Marc
 
Marc,

doch, wenn irgendwo Diodenschluss im Gleichrichter der Lichtmaschine besteht, kann schon die + Seite der oberen Batterie direkt gegen Fahrzeugmasse entladen werden.
Die untere Batterie liegt ja nur in Reihe zur oberen wird dadurch nur weniger belastet.

Gestern hatte ich ja zwei vollgeladene Batterien eingebaut und bin danach nur 500m bis zum Stellplatz gefahren. Ich werde im Laufe des Tages mal die Batteriespannungen kontrollieren.
 
Hallo Wolfgang
von der Batterie führt doch nur das Kabel B+ zum Anlasser (30) und von dort zur Lima (B+). Die Lima liefert doch nur die Gesamtspannung und keine Teilspannungen für die beiden Batterie-Blöcke. Egal wie hoch (oder niedrig) die Spannung am Poleingang Batterie 1 ist, es liegt immer eine Reihenschaltung nach Masse vor. Eine einseitige Entladung kann doch nur dann stattfinden, wenn im Bereich der Brücke ein Masseschluss vorliegt.
Die Spannungsaufteilung erfolgt nur zwischen den beiden Anschlüssen B+ an G1und B- an G2 durch die Teilwiderstände der Reihenschaltung.
Ein Unterschied in der Ladung ist auch durch die Einbaulage möglich, wenn die Batterie1 wärmer wird als Batterie2. Besonders bei hohen Temperaturen können sich im Elektrolyt schnell unterschiedliche Dichten einstellen.
Abhilfe ist, wenn die Ursache nicht gefunden oder abgestellt werden kann, nur ein Batterie-Balancer.
 
Hallo Wolfgang,

Natürlich kann etwas an der Lichtmaschine kaputt sein und deswegen die Batterien nicht ausreichend geladen werden. Das sich dies aber nur auf eine der zwei in Serie befindlichen Batterien ist eigentlich nicht möglich. Wenn wie beschrieben die Serienschaltung in Ordnung ist, dann fließt durch beide Batterien immer der gleiche Strom. Die Spannungen können dabei dann durchaus unterschiedlich sein in Abhängigkeit der Innen und Übergangswiederstände.
Ich halte Marcs Vorschlag für gut, die Batterien außerhalb vom Mog zu überprüfen und auf gleichen Ladungssttand zu bringen. Eine vollgeladene Starterbatterie sollte es dann auf 12,7-12,8V bringen.
Und dann wäre wie von mir geschrieben Interessant, wie das Bordspannungsnetz bei möglichst vollen Batterien und laufender Lichtmaschine sich einpendelt.
 
Hallo Jürgen,

ich habe seit gestern Abend beide Batterien separat voneinander voll geladen und wieder angeschlossen.

Folgende Messwerte ergeben sich jetzt damit

Motor aus Leerlauf 750/min 1.600/min
Obere Batterie 13,96 14,38 14,46 Volt
Untere Batterie 13,20 13,50 13,45 Volt

Mit den Tabulatoren klappt das leider nicht so ganz, aber ich denke, man kann die Spalten erkennen.

Nun bist DU dran ;-) .
 
Hallo,

sieht doch einigermaßen gut aus.
Zum Vergrößern anklicken....

Hab ich da was falsch gelesen? Da sind Unterschiede bis 1V. Das sieht alles andere als gut aus. Wenn die Batterien in gleichem Zustand sind, sollte die Spannung annähernd gleich sein. Problematisch ist immer, nur eine der beiden Batterien zu ersetzen. Auch wenn die zweite, noch funktionierende nicht alt ist. Man sollte immer zwei identische Batterien (am besten aus der gleichen Produktionscharge) nehmen. Spätestens wenn eine mal einen Schlag durch Überladung oder Tiefentladung bekommen hat, bringt es auch meist Probleme, wenn man nur eine austauscht. Die laufen dann wieder auseinander.

Alternativ kann man einen Balancer nehmen, der genau solche Unterschiede in gewissem Maße ausgleicht.

Gruß,
Michael
 
Hallo Michael,

wir wissen im Moment nicht genau, an welchen Stellen Wolfgang gemessen hat. Bei laufendem Motor und offensichtlich arbeitender Lichtmaschine fließt ein Strom durch beide Batterien und alle Anschlüsse. Durch den Strom und die jeweiligen Übergangs und Leitungswiderstände können die Messwerte durchaus variieren.
Generell zeigen aber diese Messwerte, dass 1. keine Zelle beider Batterien fehlt und die Lichtmaschine prinzipiell arbeitet. Mehr läst sich noch nicht erkennen.
 
Hallo
was wir noch nicht wissen, wie hoch die Ladeschlussspannung bzw welche Ruhespannung die Batterien nach dem Laden hatten . 13,96 und 13,20V sind weder eine korrekte Ladeschlussspannung noch Ruhespannung. Was ebenso fehlt ist die Gesamtspannung an den Batteriepolen, ob hier irgendwo ein erhöhter Übergangswiderstand vorliegt. Ebenso ist die Säuredichte ein wichtiger Parameter.
Eventuell wäre eine Gegenprobe mit vertauschen der beiden Blöcke interessant.
Die Werte bei 1600U/min sehen nicht gut aus, der Regler regelt bei 28,8 V ab, in der oberen Batterie ist die Grenzspannung von 14,4V bereits überschritten, obwohl die Gesamtspannung erst 27,91V beträgt und der Ladevorgang noch nicht beendet ist.Bis zur Endspannung erfolgt ein Anstieg von ca 0,9V für brei de Blöcke etwa die Hälfte, womit die ober Batterie dann 14,9V erreichen würde. Das ist eindeutig zuviel, ab 14,4 wird die Gasungsspannung erreicht und es tritt eine permanente Vergasung des Elektrolyt ein. Das Ende ist absehbar. Deshalb auch die Frage zur Säuredichte.
 
Hallo Helmut et al,

das Ergebnis gefällt mir ebensowenig wie Euch, und ich bin mir sicher, dass das Problem sich grundsätzlich nicht verändert haben wird. Ich kann allerdings nach allen Erfahrungen, die ich mit diesen Batterien (insbesondere unter dem Gesichtspunkt, dass dasselbe Problem bereits VOR Austausch zunächst beider Batterien, später dann einer weiteren - bereits gewechselter Batterie - auch schon mit den alten Batterien bestand) gemacht habe, noch nicht so recht folgen.

Jürgen: ich habe direkt an den Batteriepolen gemessen. Die Gesamtspannungen hatte ich auch (an den Batteriepolen) gemessen. Sie stimmten überein mit den jeweiligen rechnerischen Werten.

Helmut, was schlägst Du vor, wie die Säuredichte bei modernen Batterien gemessen werden sollte :| ?
 
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