Spannungsregelung Lichtmaschine

Hallo zusammen,

ich habe im EFH das Thema Lichtmaschinenregelung und Überladung der Bordnetzbatterie gelesen.
Beim Nachmessen am meiner CX kann ich das nur bestätigen. Der Regler greift an der Sicherungsbox
eine "Sense" Leitung ab um die Spannung nachregeln zu können. Somit wird garantiert, dass die Spannung
im Vorbau unter Last konstant bleibt. Es wird der Spannungsfall auf der Zuleitung ausgeglichen.
Nachteilig an dieser Verschaltung ist nur, dass die Batterie direkt am Regler angeschlossen wird. Bedeutet, dass
die Batterie die angehobene Reglerspannung als Ladespannung abbekommt.
Die Ladespannung von Blei-Säure Batterien sollte temperaturkompensiert eingestellt werden. Das ist natürlich für
ein altes Moped zu viel erwartet. Allerdings führt eine dauerhaft erhöhte Ladespannung zum "Gasen" der Batterie.
Hat zwar den Vorteil, dass die Säureschichtung ausgeglichen wird, führt aber auch zum erhöhten Verschleiß durch
das Abtragen von aktivem Material, welches sich dann am Boden als Schlamm sammelt. Man muss auch ständig Wasser
nachfüllen. Ich habe teilweise eine Ladespannung von knapp 15V. Für eine "nasse" Blei-Säure Batterie bei ca. 15°C ist das deutlich zu hoch.

Ich haben gelesen, dass manche Abhilfe schaffen, indem sie den "Sense" Eingang von der Sicherungsbox trennen und direkt auf die Batterie
klemmen. Das führt zu einer konstanten Ladespannung und schont die Batterie. Allerdings wird sich bei Bordnetzlast im Vorbau die Spannung dort
absenken. Könnte man z.B. beim Zuschalten des Fernlichtes merken.
Ich glaube nicht, dass bei Blinken ein negativer Effekt auftritt. Da dürfte die Regelung generell zu langsam sein. Die Zeitkonstante der LIMA-Wicklung
liegt deutlich höher als die Strompulse beim Blinken.

Man müsste eigentlich die Reglerrückführung ("Sense") über einen kleinen, konstanten "Offset" manipulieren. Quasi das gesamte Spannungsniveau
etwas absenken. So wäre die Regelung weiterhin lastabhängig, nur halt mit einem etwas geringeren absoluten Spannungsniveau. Ich glaube, dass
0,5V schon eine deutliche Auswirkung hätten. Und zwar auf Batterie und Beleuchtung.

Gibt es weitere Erfahrungen zu diesem Thema im Forum?

Gruß Wolfgang

Interessante Überlegung. Leider bin ich zu wenig "Elektroniker", um das im Detail bewerten zu können.

Ich denke mir aber, dass wenn die Verbindungen im Kabelbaum ordentlich ausgeführt sind und keine großen Übergangswiderstände haben, sich der Sapnnungsabfall von hinten nach vorne nicht wirklich bemerkbar macht.

Mich beschäftigt das Thema Regler auch, weil ich in der 650er einen LiFePo4-Akku verbauen werde.

Ich bin gespannt, was Spezialisten wie Jochen oder EO dazu zu sagen haben.

Ich bin gespannt, was Spezialisten wie Jochen oder EO dazu zu sagen haben........das Thema interessiert mich auch, insbesondere wie der LiFePo4-Akku ausbalanciert werden soll.
Ich habe bei mir allerdings nur 14 V gemessen

Gruß Jörg

Hallo Ralf,

Lithiumeisenphospat ist eine relativ gutmütige Chemie. Aber das Thema Überladung und Unterspannung mag die
Zelle auch nicht.
Bei Lithiumzellen gibt es im wesentlichen zwei Alterungserscheinungen. Die "Kalendarische Alterung" und
die "Zyklische Alterung". Die zyklische Alterung wird im wesentlichen durch den Gesamtladedurchsatz bestimmt. Man spricht auch von
Ladezyklen. Bedeutet, wie oft die Nennkapazität entladen bzw. wieder geladen werden kann.

Die Nennkapazität wird bei Lithiumbatterien über das C1 Profil bestimmt, während bei Blei Säure Batterien ein C20 Profil genutzt wird.
C1 bzw. C20 bedeutet, dass mit 1-fachen oder mit 1/20 fachen Entladestrom bezogen auf die Nennkapazität solange entladen wird, bis
die Entladeschlussspannung erreicht ist. Danach wird sofort wieder vollgeladen.
Bei eine Lithium-Batterie dauert daher die Entladung 1h, bei Blei-Säure Batterien 20h.
Da im Motorrad nie komplett entladen wird sondern nur sehr kleine Ladungshübe stattfinden, ist die zyklische Alterung eigentlich kein
Thema.

Die kalendarische Alterung ist quasi der Wohlfühlfaktor der Batterie. Überladung, Tiefenladung, und vor allem hohe Temperaturen
schädigen die Zellchemie.

Bei deiner Lithium Batterie werden in der Regel 4 Einzelzellen eingesetzt. Blei-Säure Batterien haben 6 Einzelzellen.
Das liegt an der jeweiligen Nennspannung der Einzelzelle. Blei-Säure hat ca. 2V pro Zelle, LiFePb4 ca. 3,6V pro Zelle.

Der Hersteller gibt den Spannungsbereich der Zelle im Datenblatt an. Meist die Unterspannungsschwelle und die Ladeschlussspannung.
Auf Zellebene sind das meist 2V und 3,6V (3,8V), auf Batterieebene dann das 4-fache also 8V und 14,4V (15,2V)

Die untere Spannung solltest du im Motorrad nicht oft sehen, die obere ist jedoch für die Reglerauslegung sehr wichtig.
Wenn du die Ladeschlussspannung dauerhaft überschreitest, schädigst du die Batterie. Im industriellen Bereich sind Lithium
Batterien mit einem Batterie-Monitoring-System (BMS) ausgestattet. Dieses hat vielerlei Aufgaben. Mitunter aber auch gewisse
Schutzfunktionen gegen Überladung und Tiefentladung.

Praktisch würde ich an deiner Stelle einfach mal messen, wo deine Ladespannung liegt. Wenn sie innerhalb des Betriebsfensters der
Batterie liegt, ist alles i.O.. Aufpassen, dass dein Ruhestromverbrauch passt. Eine tiefentladene LiFePb4 Batterie ist meist nachhaltig geschädigt.
Kann auch ein Totalausfall werden. Vor allem beim "Widerbeleben" ist Vorsicht geboten.

Hoffentlich nicht zu viel Text.

Gruß Wolfgang

Sind LiFePo4- und LiFePb4-Akkus das gleiche?


@Jörg: Ausbalanciert werden müssen die meines Wissens nach nur dann, wenn sie ohne Generator betrieben werden (Rennbetrieb).

Vielleicht ein Tippfehler? Pb (Plumbum -ich finds zu schön, um es nicht zu schreiben) würde Blei bedeuten.

Vielleicht aber auch nicht. Und deswegen hab ich gefragt.


...Mir ist nämlich bekannt, dass gerade die LiFePo4 Akkus sehr empfindsam sind, was Überspannung betrifft.

Ich habe für jemanden aus dem CR-Forum mal einen Regler etwas angepasst.

Da ging es auch um einen LiFePo4 Akkus der mit dem originalen Regler mit zeitweise >15V geladen wurde.



Es handelt sich um einen günstgen Regler aus dem Zubehör.
Der hat zwar auch das SW-Kabel als Anschluss für diese Senseleitung, die ist aber nur Fake!

Der Regler misst die (Wechsel)Spannung an den gelben Kabeln. Wenn diese über ~15,5V steigt, dann zünden die Thyristoren im Regler.
Letztendlich kam dabei eine max. Ausgangsspannung von 14,9V heraus, also zu viel.
Am Ausgang des Reglers habe ich dann einen zusätzlichen Brückengleichrichter geschaltet.
Der frist je nach Last dann so 0,5-1,2V
Bei dem Motorrad (Guzzi für die Rennstrecke) ergab sich dann eine konstante Ausgangsspannung von 14,1V

Anstelle des Gleichrichters könnte man auch eine Schottky-Diode nehmen. Diese mit Schraubanschlüssen sind aber zu teuer und die günstigen mit Lötanschluss mechanisch zu "instabil".
Der Brückengleichrichter hat halt 6,3mm Steckanschlüsse und ausreichend Leistung.

Hallo Ralf,

das mit dem "Pb" war ein Schreibfehler. Hat sich eingeschlichen weil ich den Vergleich mit der Blei (Pb) Batterie gezogen habe.

Auf das Ausbalancieren hat man selber keinen Einfluss. In der Industrie und in der Elektromobilität macht das ein sog.
Equalizer innerhalb der Batterie, welcher vom Batterie Management System (BMS) angesteuert wird.
Hier werden auch deutlich mehr als 4 Zellen in Reihe geschaltet. Ziel es Equalizer ist es, die Zellspannung auszugleichen.
Es wird also Ladung aus der Zellen entnommen, die eine etwas höhere Zellspannung haben, damit sich die Spannung den etwas
weniger geladenen Zellen angleicht. Das ist ein Prozess der immer in den Ruhephasen stattfindet und mitunter sehr lange dauern kann.
Den Zellausgleich macht man hier, weil ein viel breiteres Ladespektrum genutzt wird und dynamisch sowie konstant
sehr hohe Ströme fließen. Die schwächste Zelle bestimmt die Leistungsfähigkeit der gesamten Batterie. Ist eine Zelle defekt, ist die Batterie defekt.

Bei lediglich 4 Zellen verlassen sich die Hersteller auf den Zelllieferant und deren Fertigung.
Sind die Zellen aus gleicher Produktionscharge und vernünftig miteinander kontaktiert, kann man eine sehr geringe
Drift voraussetzten. Die Innenwiderstände sind dann nahezu identisch, was eine symmetrische Spannungsaufteilung garantiert.

Wenn man dann die Batterie nie zu 100% voll lädt und auch die untere Entladeschlussspannung selten bzw. nie anfährt,
müsste die Batterie viele Jahre halten.

Das mit dem Gleichrichter oder der Diode funktioniert hier wahrscheinlich nur, weil der "Sense" Eingang nicht angeschlossen ist.
Dann findet nämlich kein Spannungsausgleich mehr statt. Ich müsste mal schauen, was unsere Regler machen, wenn der "Sense" Eingang
abgeklemmt wird. Hoffentlich geht er nicht über den Jordan.

Ich habe übrigens mal gemessen. Meine CX regelt bei Last auf 14,2 V an der Sicherungsdose. Hierzu wird am Regler und somit auch an der Batterie 14,9V eingestellt.
Wenn ich eine 1,5 mm² Leitung provisorisch zwischen Batterie (+) und Sicherungsbox lege, reduziert sich die Batteriespannung auf 14,5V.
Bedeutet also, dass bei Last (Licht an) ca. 0.7V zwischen Regler - Zündschluss - Sicherungsbox abfällt.

14,9V an einer Blei-Säure Batterie sind nach meinen Erfahrungen auf Dauer grenzwertig. Darum blubbert es auch ständig im Karton.

Gruß Wolfgang

WoDi_CX schrieb:
Das mit dem Gleichrichter oder der Diode funktioniert hier wahrscheinlich nur, weil der "Sense" Eingang nicht angeschlossen ist.

Der Regler hat gar keinen Senseeingang. Das schwarze Kabel ist nur Placebo / Fake!

Ich kann Elektrik, bin aber kein Elektroniker.

Deshalb möchte ich mich auch nicht so intensiv mit dem Thema beschäftigen. Ich brauche eine praktikable Lösung, die funktioniert.


@Jochen: Welchen Brückengleichrichter brauche ich? Wo bekommt man den? Und wie wird er angeschlossen?

Wäre eine Shottky-Diode besser als der Brückengleichrichter? Wäre das dann so eine?

Mal ne ganz dumme Frage, ist es nicht besser gleich einen vernünftigen Gleichrichter einzubauen  

Egal was für ein Akku Typ, auch LiFePo4 verträgt keine Überspannung.
Ein Balancer "rechnet" sich bereits nach 1 1/2 kaputten Zellen ;-) und er verbrät auch Überspannung. Sauberer wäre es wenn der Gleichrichter max. 14,4 V liefern würde.

Das ganze gibt es auch als Bausatz, für Nichtelektriker ;-)
https://shop.lipopower.de/LiNANOZ-10-Ah-12V-10C-LiFepo-Batterie

oder Einbau fertig
https://shop.lipopower.de/LiNANOZ-Booster-8-Ah-12V-25C-LiFepo-Bleibatterie-Zusatzakku

Gruß Jörg

Grundsätzlich sollte eine Diode mit mindestens 30A Nennstrom ausreichen.
In einem Brückengleichrichter sind halt 4 Stück verbaut und der hat dann auch 6,3mm Anschlüsse und kann angeschraubt werden und ist unschlagbar günstig.
Z.B von Reichelt

Dann gibt es noch Schottkydioden mit Schraubanschlüsse mit noch größerer Leistung.
So wie die von Dir verlinkte oder etwas günstiger z.B von Reichelt
Bei den Schottkydioden muss man aufpassen, da gibt es auch Typen die nur 0,2V Durchlassspannung haben, das ist dann etwas wenig.

Hat der Limaregler keinen Senseeingang, dann wird die Diode (bzw. zwei parallel) einfach in Durchlassrichtung direkt hinter dem Reglerausgang geschaltet.
Die Diode senkt dann die Ausgangsspannung um ca.~0,7V. Hat der Regler einen (funktionierenden) Senseeingang, dann würde dieser die 0,7V kompensieren in dem er einfach seine Ausgangsspannung um 0,7V anhebt.
Funktioniert also nur, wenn der Limaregler keinen Senseeingang hat.
Oder man verbindet den Senseeingang direkt mit dem Reglerausgang. Das hat dann aber den kleinen Nachteil das immer ein ganz kleiner Strom auch bei ausgeschalteter Zündung fliest.


Wenn ich mehr Zeit habe, dann kann ich da mal ne Skizze machen.

Da gefällt mir die Variante von Jochen aber besser.

...Am besten würde mir das mit der Shottkydiode gefallen.


Bei 12,70 € denke ich über andere Lösungen oder irgendwelche Kompromisse gar nicht erst nach.

Hej Ralf
das werden 25,40 für 2 Stück.

Gruß Jörg

Nö, in dem einen Gehäuse für 12,70€ sitzen ZWEI Dioden

Ja o.k. da hat Ralf wie immer Recht, da braucht man nicht drüber nach zu denken.

Ich komme noch mal auf meine Frage zurück, gibt's Austausch gleichrichter die besser sind?

Mir wurde dieser hier empfohlen. Die sollen von der Technik her angeblich besser sein.

...aber nix genaues weiß man nicht. So lange mir niemand sagt, dass er max. 14,3 Volt durchlässt, bin ich da sehr vorsichtig.

@Jörg
Gute Frage!

Ich weiß es nicht.
Der Limaregler (nicht Gleichrichter!) den ich modifiziert habe war ein günstiger, neuer aus dem Zubehör. Der machte 14,9V Ausgangsspannung im kalten! Zustand.
Im warmen/heißen Zustand wird das vermutlich etwas weniger sein. Aber merklich warm werden die Dinger ja eigentlich nicht.

Klingt so als wenn ich da mal einen "Sezieren" sollte.
Aber für aktuell 27€ kann man son Ding nicht selber bauen Ebay

Brummbaehr schrieb:Der machte 14,9V Ausgangsspannung im kalten! Zustand.
Im warmen/heißen Zustand wird das vermutlich etwas weniger sein. Aber merklich warm werden die Dinger ja eigentlich nicht.

Du meinst jetzt, BEVOR Du ihn modifiziert hast?

Ja, wobei der das streng genommen immer noch macht.
Aber die dahinter geschalteten Dioden (Zwei von den Vier im Brückengleichrichter) "verbraten" je nach Last so 0,5-1,2V (üblicherweise so 0,7V)

Hallo zusammen.

es kommt darauf an, wo ihr die Dioden einbauen wollt. Am Reglerausgang (+) oder (Masse) bringt es nichts,
da der "Sense" abgriff den Spannungsabfall an der Diode wieder ausgleicht.

Ziel ist es, dass die Spannung an der Batterie etwas reduziert wird. Die Bordnetzspannung kann bleiben wie sie ist.

Bedeutet, die Ladespannung der Batterie muss heruntergesetzt werden. Das könnte man auch mit Dioden machen.
Allerdings in Antiparallelschaltung, da ja Strom in die Batterie (Ladestrom) und beim Start wieder heraus (Entladestrom) fließen muss.
Beim Entladen sollte der Spannungsabfall jedoch geringer sein als beim Laden, da sonst Startperformance verloren geht.
Dem Starter würde ich ungern zuviel Spannung wegnehmen.

Könnte man dadurch realisieren, dass die Ladediode eine Gleichrichterdiode (0,7V) ist und die Entladediode eine Shottky Diode (0,2V).

Da der Regler ja eine Konstantspannung erzeugen will, scheint es mir am einfachsten, wenn der Sense-Eingang direkt auf die Batterie
gelegt wird. Dann wird der Regelpunkt vom Bordnetz auf die Batteriespannung verlegt.
Im EFH wurde beschrieben, dass die Stromaufnahme 400µA sind. Das ist so wenig, da braucht es nicht mal ein Relais dazwischen.

Gruß Wolfgang

Wir hatten doch in einem Faden den Fall diskutiert, dass der Laderegler viel zu hohe Ladespannung lieferte, weil die Referenzleitung wegen Alterskorrosion einen hohen Eigenwiderstand hatte. Am Laderegler lag immer eine zu niedrige Spannung an, was der mit einer höheren Ladespannung auszugleichen suchte. Die schnelle Lösung bestand darin die Referenzspannung nicht vom Kabel Schwarz aus dem Kabelbaum zu zapfen sondern auf kurzem Wege direkt von der Batterie.

Oxidation im Kabelbaum ist nach 40 Jahren ein Problem!

Brummbaehr schrieb:Ja, wobei der das streng genommen immer noch macht.
Aber die dahinter geschalteten Dioden (Zwei von den Vier im Brückengleichrichter) "verbraten" je nach Last so 0,5-1,2V (üblicherweise so 0,7V)

Das klingt nach meinem Verständnis so, als würde ich mein Ziel damit erreichen können:

max. 14,3 V Ladespannung auf meinen LiFePo4-Akku. ...Ohne Mosphet- oder sonst welche Technik, die mir auch keine Garantie dafür geben kann.

WoDi_CX schrieb:Allerdings in Antiparallelschaltung, ...

Ist das dann eine Parallelogrammschaltung?

Bei dem originalen Regler mit Senseleitung muss dann diese Sennseleitung direkt mit dem Reglerausgang verbunden werden.
Dahinter kommen dann erst die Dioden. Die Dioden haben dann auch noch den netten Nebeneffekt, das bei ausgeschalteter Zündung nicht mal mehr diese 400µA fließen und die Batterie also nicht entladen wird.