12V-Batterie

Aus Prius Wiki

Version vom 12. Dezember 2010, 19:19 Uhr

Die 12V-Batterie (auch Hilfsbatterie genannt, engl. Auxiliary Battery) verwendet die Technik, wie sie heute jedes Auto als Starterbatterie hat (Blei-Batterie). Sie hat allerdings eine geringere Kapazität, da sie im Prius nicht als Starterbatterie fungiert. Für diese Aufgabe ist die Hybrid-Batterie in Zusammenarbeit mit MG1 als Starter zuständig.

Funktion

Die 12V-Batterie dient der Versorgung der zahlreichen ECUs an Bord sowie zur Erhaltung der wichtigsten Lebensfunktionen. Beispiele:

• Booten des HV-Systems
• Weiterlaufen der Uhr
• Speicherung der Parameter zum Betrieb der Bordrechner
• Möglichkeiten, die Türen zu öffnen (entweder mit dem Schlüssel an der Fahrertür, mit der Fernbedienung oder mit dem Smart Entry (nur Prius II Exe).

Außerdem werden die üblichen 12V-Geräte im Bordnetz damit betrieben, wie z.B.:

• Radio/Kassette/CD
• Navigation

Die 12V-Batterie wird bei READY von der Hybrid-Batterie mit konstanter Gleichspannung versorgt und ggf. geladen, jedoch nicht bei IGN ON ohne READY.

Die Spannungsumwandlung von 273V (Prius I) bzw. 201V (Prius II) auf nominell 12V erfolgt über einen DC/DC-Wandler im Inverter. Dadurch wird die Bordspannung, die ja auch für die Glühlampen und andere »klassische« Geräte wie Radio benutzt wird, ziemlich stabil gehalten (13,8 bis 14V).

Bei Fahrzeugen mit Navigationssystem werden die persönlichen Ziel-Speicherpunkte durch Tiefentladen oder Abklemmen der 12V-Batterie nicht gelöscht.

Vor dem Aktivieren des Inverters muss die 12V-Batterie kurzzeitig (ca. 30 Sekunden lang) Stromspitzen bis zu 35 Ampere liefern.

Wichtig: Nach Ab- und anklemmen der Batterie muss der elektrische Fensterheber initialisiert werden! siehe letzter Absatz unter Fensterheber.

Laden

Die 12V-Batterie wird ja im READY-Zustand bei Bedarf geladen. Wenn sie mal so weit entladen ist, dass ihre Spannung nicht mehr zum Starten des Hybrid-Systems, reicht, muss man sich Starthilfe geben lassen oder die Batterie mit einem Batterieladegerät aufladen.

Das »normale« Laden wird von allen Batterieherstellern jeweils bis zu einem Ladestrom von 10% der Kapazität empfohlen, also bei 34 Ah eben mit max. 3,4A. Wichtig beim Laden mit einem externen Ladegerät ist dessen Kennlinie.

Ganz einfache Ladegeräte haben nur eine W-Kennlinie, d.h. der Ladestrom wird zwar beim Erreichen der kritischen Spannung von 14-14,4V geringer, kann aber bei verschlossenen Batterien immer noch schädlich sein, weil die Spannung nicht begrenzt wird und Gasungsreaktionen ablaufen, die zum Ansprechen der Zell-Sicherheitsventile führen können.

Gute Ladegeräte mit IUa oder IUIa-Kennlinie dürfen bis knapp zur Gasungsspannung durchaus mit kräftigen Strömen laden, dann aber begrenzen sie die Spannung bis knapp zur Gasungsspannung und der Strom fällt kontinuierlich ab. Diese Lademethode wendet auch der DC/DC-Wandler oder der Laderegler einer Drehstromlichtmaschine eines herkömmlichen Pkws an.

Einen guten Überblick über Ladeverfahren von Bleibatterien geben die Publikationen des ZVEI (s. Weblinks)

Ein relativ preisgünstiges geregeltes Ladegerät ist der Accumate (auch als Optimate gelabelt) mit einem Ladestrom von 1,2A. Bei Erreichen von 14,3V sinkt der Ladestrom ab. Bei Unterschreiten von 200mA Ladestrom erfolgt die Umschaltung auf die Erhaltungsladespannung von 13,6V. Diese Spannung darf gefahrlos über längere Zeit anliegen. Damit kann das Fahrzeug über längere Zeit stehen und man hat keine Probleme mit einer entladenen Batterie.

Probleme

Da der Verbrennungsmotor von MG1 gestartet wird, ist die 12V-Batterie schwächer dimensioniert als "normale" Fahrzeugbatterien (28 bzw. 34Ah gegenüber normalerweise >45h). Sie entlädt sich darum schneller, wenn das Fahrzeug längere Zeit steht. Vor allem Dauerverbraucher wie Smart Entry beim Prius II Exe oder die Diebstahlsicherung zehren am SOC der 12-V-Batterie.

Wird einmal versehentlich das Licht angelassen oder die Innenbeleuchtung brennt über Nacht, so entlädt sich die 12V-Batterie in kürzester Zeit, und das Fahrzeug kann u.U. nicht mehr gestartet werden. In diesem Fall kann man dem Prius aber wie jedem anderen Auto auch mit Starthilfe schnell wieder auf die Beine helfen.

Im Übrigen schaden Tiefentladungen der Kapazität der 12V-Batterie, sodass diese irgendwann auf zu geringe Werte abgesunken ist und sich eventuelle Startprobleme häufen. Solche Defekte sind besonders bei Vorführwagen oder Gebrauchtwagen bekannt geworden, die längere Zeit beim Händler auf dem Hof standen. Bei solchen Fahrzeugen ist daher Vorsicht geboten bzw. ein Check der 12V-Batterie ratsam.

• Prius I: Ein zu niedriger Ladezustand zeigt sich zuerst am Display, das dann nur noch weiß ist, bzw. später ganz aus ist. Auch ein Flackern des Displays liegt meist an einer zu schwachen 12V-Batterie. Diese Fehler treten nur auf, wenn das Bordnetz schon an, aber noch nicht "READY" ist, da der DC/DC-Wandler dann die Versorgung des gesamten Bordnetzes übernimmt.

• Prius II: Ein zu niedriger Ladezustand kann auf folgende Arten gemeldet werden:
  beim Öffnen der Fahrertür ertönt ein Piepston, obwohl das Fahrzeug aus ist,
  beim Booten des Fahrzeugs leuchtet die Hauptkontrollleuchte (das rote Warndreieck in der Instrumententafel) auf und es ertönt ein Piepston (auch ohne Zusatzinformation in Form des Batteriesymbols am Multi-Informationdisplay),
  zusätzlich kann am Multiinformationsdisplay die Warnung "Achtung. Der Getriebe-Mechanismus [P] ist abnormal. ..." aufscheinen,
  bei tiefentladener Batterie bleibt das Multiinformationsdisplay schwarz, bis die ordnungsgemäße Spannungsversorgung über das Hybridsystem hergestellt wird.

Der Prius II startet sein System auch noch mit einer defekten 12V-Batterie (Zellenschluß einer Zelle). Die untere Bootspannung liegt bei etwa 10V in der Inspektionsmodus-Anzeige.

Technische Daten

Die Technologie der 12V-Batterie ist nicht abschließend geklärt. Da die Batterie (zumindest im P2) keine aufschraubbaren Füllstutzen hat, ist es jedenfalls eine wartungsfreie Batterie, vermutlich eine mit Mikroglasvlies.

Varta liefert folgende Technologien:

1. VARTA ULTRA dynamic mit AGM-Technologie (Absorbent Glass Mat)
2. VARTA BLUE dynamic: Innovative Calcium-Silber-Legierung, mindestens 18 Monate lagerfähig (wenn kein Strom entnommen wird), werkzeuglose Ladezustandskontrolle
3. VARTA ASIA dynamic: maßgeschneidert für alle asiatischen Fahrzeuge mit der millionenfach bewährten Silber-Technologie

Prius I

Originalbatterie:
- Kapazität 28Ah
- Abmessungen (LxBxH): 197x129x203mm
- Hersteller: Japan Storage Battery Co. Ltd. (wurde inzwischen übernommen von GS YUASA)

Originalbatterie, alternativ:
- Kapazität: 34Ah
- Abmessungen (LxBxH): 195x122x200mm
- Hersteller: NIPPON DENCHI

Austauschbatterie, Original Toyota:
- Typ: 28800-YZZCP
- Kapazität: 35Ah
- Abmessungen, inkl. Anschlüsse (LxBxH): 197x123x224mm
- Hersteller: Optifit (Toyota Genuine Parts)
- Preis: unbekannt

Austauschbatterie, Fremdhersteller:
- Typ: Berga Basic-Block (535 118 030)
- Kapazität: 35Ah
- Abmessungen, inkl. Anschlüsse (LxBxH): 187x127x227mm
- Hersteller: Berga GmbH (wurde inzwischen übernommen von der Johnson Controls Autobatterie GmbH)
- Preis: ca. 49,- EUR

Austauschbatterie, Fremdhersteller:
- Typ: Arktis High Tech (3520)
- Kapazität: 35Ah
- Abmessungen, inkl. Anschlüsse (LxBxH): 190x125x224mm
- Hersteller: Unbekannt (Vertrieb durch A.T.U Auto-Teile-Unger Handels GmbH & Co. KG)
- Preis: ca. 61,- EUR

Prius II

12V, 34Ah Mikroglasvlieseinlage

Austauschbatterie, Original Toyota:
- Typ: 28800-YZZCA
- Kapazität: 45Ah
- Abmessungen, inkl. Anschlüsse (LxBxH): ???x???x???mm
- Hersteller: Optifit (Toyota Genuine Parts)
- Preis: ca. 148,- EUR (inkl. 3 Jahre Garantie)

TOYOTA Batterie 12V/45A 28800-YZZCA

Austauschbatterie Bosch
- Typ: S4 022
- Kapazität: 45Ah
- Abmessungen, inkl. Anschlüsse (LxBxH): 238 x 129 x 227mm
- Hersteller: Bosch
- Preis: ca. 85,- EUR

Austauschbatterie Banner
- Typ: Power Bull P4524
- Kapazität: 45Ah
- Abmessungen, inkl. Anschlüsse (LxBxH): 238 x 129 x 225mm
- Hersteller: Banner
- Preis: ca. 64,- EUR (Bezug z.B. über kfzteile24)

Messungen

Prius I

Hier nun einige ganz interessante Diagramme, gemessen an einem Prius I.

Diagramm 1: Stromverlauf beim Starten	Diagramm 2: Prius 12 V Batterie Leerlauf	Diagramm 3: Prius Ladeströme bei verschiedenen Entladeströmen.	Diagramm 4: Spannungsverlauf beim Starten
Diagramm 5: Stromverlauf beim Starten	Diagramm 6: Leerlaufspannung bei 35mA Konstantstrom, dient der Ladeerhaltung.	Diagramm 7: Ladestrommenge die in einer Zeit eingeladen wurde.

Diagramm 3 zeigt die aufgenommenen Ah der Batterie wärend der Fahrt. Es ist deutlich zu sehen, warum die 12V Batterie bei Wenigfahrern mit der Zeit verhungert. Die Batterie wird nie mehr voll geladen, da die Zeit nicht mehr dazu ausreicht, da die Batterie ja nur mit 30mA entladen wurde und nun eine lange Ladezeit benötigt wird. Das gilt auch für andere Fahrzeuge, das ist eine Eigenart der Bleibatterie. Der Ruhestrom aus der Batterie beträgt 30mA, am Tag sind das dann 0,72Ah, in der Woche dann 5,04Ah. Diagramm 2 zeigt, wie sich die Batteriespannung mit wachsender Entladung durch den Eigenverbrauch im Stand ändert. Ebenfalls ist die Temperaturabhängigkeit der Spannung durch Tag-/Nacht-Einfluss zu sehen.

Prius II

Diagramm 1: Strom-/Spannungsverlauf beim Starten

Diagramm 2: Strom-/Spannungsverlauf beim Türenöffnen

Diagramm 1 und 2 : Strom-/Spannungsverläufe bei stehendem Fahrzeug

Diagramm 2 : Hecktüre auf ohne Kofferraumbeleuchtung : ca. 0,6A

Diagramm 2 : Fahrertüre auf (Leuchte Türe 100mA LED) : ca. 1,6A

Weblinks

• Infos über Starterbatterien bei VARTA
• ZVEI-Fachbereich Batterien, Publikation Nr.11 - Ladegerätezuordnung
• Infos Accumate