12V-Batterie

Aus Prius Wiki

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 Wiederanklemmen der Batterie muss der elektrische Fensterheber initialisiert werden! siehe letzter Absatz unter Fensterheber.

Laden und Fremdstarten

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.

Anschlussreihenfolge für Ladegeräte und zum Fremdstarten (Starthilfe)

--KSR1 20:28, 19. Okt. 2011 (CEST) Bilder ergänzt

Probleme

Da der Verbrennungsmotor von MG1 und der Hybridbatterie 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 oder die Diebstahlsicherung zehren am SOC der 12V-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.
  

ACHTUNG: Bei leerer bzw. abgehängter Batterie wird die Wegfahrsperre aktiviert! Deaktivieren wie folgt: Wagen mit geschlossenen Türen zu- und aufschließen.

• 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 Multifunktionsdisplay),
  zusätzlich kann am Multifunktionsdisplay die Warnung "Achtung. Der Getriebe-Mechanismus [P] ist abnormal. ..." aufscheinen,
  bei tiefentladener Batterie bleibt das Multifunktionsdisplay 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.

Aus- und Einbau der Batterie

Folgende Anleitung gilt für den Prius II.

Werkzeug: 10er und 13er Schlüssel bzw. Nüsse und Ratsche

1. Boden des Gepäckraumes entfernen.
2. Werkzeugfach entnehmen.
3. Verbandskasten und darunter liegende Abdeckung entfernen.
4. Drei Schrauben, die den schwarzen Kasten (Pufferspeicher für die Bremse) neben der Batterie halten lösen und Kasten beiseite schieben.
5. Minuspol von der Batterie abklemmen, Kabel mit einer Plastiktüte isolieren (könnte sonst versehentlich den Pol der Batterie berühren)
6. Rote Abdeckung des Pluspols entfernen.
7. Mutter der Plusklemme an der Batterie lösen, Klemme nicht abziehen.
8. Schraube und Mutter des Haltebügels der Batterie entfernen (also auch die Mutter am außen liegenden Bolzen komplett ab)
9. Plus-Terminal vorsichtig nach oben abziehen. Achtung, es ist mit dem Haltebügel der Batterie verbunden!
10. Beide Schrauben des Luftkanals entfernen. (Eine am Boden, eine an der Außenseite)
11. Luftkanal entfernen.
12. Entlüftungsschlauch von Batterie abziehen (abgewinkelter Anschlussstutzen verbleibt am Schlauch).
13. Batterie vorsichtig herausheben.
14. Eventuell vorhandenes Wasser saugfähigen Tüchern aus der Batteriemulde mit entfernen.

Einbau in umgekehrter Reihenfolge.

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: 178 €

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: VARTA BLUE dynamic 540 126 033 3132
- Kapazität: 40Ah
- Abmessungen, inkl. Anschlüsse (LxBxH): 187x127x227mm
- Hersteller: Varta Automotive
- Preis (3/2011): 74 EUR
- Entlüftungsschlauch muß evtl. angepasst werden

Prius II

12V, 34Ah Mikroglasvlieseinlage

Hinweis: man sollte so ca. 2h einplanen für den Tausch der Batterie (zumindest beim ersten Mal), man kommt da hinten rechts relativ schlecht bei und muss so alles mögliche ausräumen / abbauen, bis man dann an die Batterie rankommt.

Originalbatterie
- Hersteller: Nippon Denchi, Japan
- Abmessungen, ohne Anschlusspole (LxBxH): 235 x 125 x 200mm

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
- Batterie passt sehr gut in die Halterung, keine Modifikation erforderlich.
- Anschlussadapter für Batterieentlüftung muss gegen einen 5,9 mm Adapter (z.B. BMW) ausgetauscht werden.
- Batterie hat zweit Entlüftungsöffnungen, die zweite muss verschlossen werden. (Stopfen nicht mitgeliefert.)

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) - Anschlussadapter für Batterieentlüftung muss gegen einen 5,9 mm Adapter (z.B. BMW) ausgetauscht werden.
--26.10.2011: Banner ist 3 cm länger als Originale (die 20cm Lange hat). Mußte linken Metall-Halteholm mit Hammer verbiegen. Banner hat 2 Auslässe für Flüssigkeit, den Rechten kann man zukleben. Am Linken passt der alte Pfropfen nicht und der Schlauch ist 2 cm zu kurz da die Batterie wohl auch etwas höher ist. Habe den mitgelieferten Pfropfen zerschnitten und in alten Moped Benzin Schlauch eingesteckt und in Batterie-Öffnung + getaped, hoff. hälts. Preis bei ebay 83€ (incl. 7,50 Pfand) für 64 gibst diese Batt. nicht

Austauschbatterie Varta
- Typ: Varta BLUE dynamic-B33-12V-45AH-330A
- Kurzbezeichnung: B33
- Varta-Artikelnummer: 545 157 033 3132
- Kapazität: 45Ah
- Abmessungen, inkl. Anschlüsse (LxBxH): 238 x 129 x 227mm
- Bodenleiste: B00
- Endpolart: 3 (asiatische Pole)
- Schaltung: 1 (Pluspol: links)
- Hersteller: www.varta-automotive.de
- Preis: ca. 70,- EUR (BIG, ebay)
- Entlüftungsschlauch muß evtl. angepasst werden, möglich mit folgendem Adapter: Batterie-Überlauf- Adapter von BMW, die Teilenummer lautet: 6 121 137 78 35. (Kostet bei BMW ca. 2 €.)

Batterieentlüftung / Problem mit Austauschbatterien

Damit sich enventuell aus der Batterie austretende Gase nicht im Einbauraum ausbreiten können, werden diese über einen Entlüftungsschlauch unter den Fahrzeugboden abgeleitet. Der originale Anschlussnippel am Entlüftungsschlauch passt mit seinem Durchmesser von 7,9 mm nicht in die Entlüftungöffnung der meisten hier erhältlichen Austauschbatterien. Für diese ist ein Anschluss mit 5,9 mm erforderlich. Einen hierfür geeigneten Adapter erhält man u.a. bei BMW zu einem Preis von weniger als zwei Euro. Die BMW-Teilenummer lautet 6 121 137 78 35. Da sowohl der Anschlussnippel als auch die Entlüftungsöffnung aus hartem unelastischen Kunststoff bestehen ist eine hohe Passgenauigkeit unabdingbar. Sollte es erforderlich sein, den 190 mm langen Schlauch zu erneuern oder durch einen längeren zu ersetzen, sollte dieser einen Außendurchmesser von 7,2 mmm aufweisen, dann passt er genau in die Bodendurchführungstülle.

Batterieentlüftungsschlauch komplett. Einzelteil: Adapter 5,9 mm (BMW Orignalteil

Vergleich der Adapter. links: 7,9 mm (Toyota), rechts: 5,9 mm (BMW)

Batterieentlüftungsschlauch mit aufgestecktem 5,9 mm Adapter (BMW). Daneben 7,9 mmm Adapter (Toyota).

Achtung: Viele Austauschbatterien besitzen zwei Entlüftungsöffnungen an gegenüberliegenden Seiten. Die zweite, nicht dem Entlüftungsschlauch verbundene, Öffnung muss unbedingt verschlossen werden. Falls der Batterie kein Verschlusstopfen beiliegt, kann die Öffnung mit Klebeband abgedichtet werden.

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

Test 12 Volt Akku mit einem Multimeter

Sicherheits-Hinweis: Diese Anleitung ist nur für die Nutzer geeignet, die mit den Gefahren eines 12-V Akkumulators (wie. z.B. hohe Kurzschlussströme) umgehen und den 12V-Akku von der Hochvoltbatterie unterscheiden können !

Vorbereitung:

• Prius über Nacht (ohne Nachladen durch Ladegerät o.ä.) stehen lassen.
• Die Belastung an nächsten Morgen durch den Smart-Entry, Bremspumpe, Innenlicht, usw. stellt dann den typische Belastungsfall für den Test

und den normalen Betrieb dar.

Ablauf:

• Morgens Heckklappe auf (alternativ Messung an den Starthilfekontakten im Motorraum)
• Kofferraum-Abdeckung rechts über dem Akku abnehmen - ! Nichts mit Werkzeug abbauen !
• Multimeter auf Gleichspannung (z.B. 20 V o.ä) einstellen
• Prüfspitzen vom Multimeter auf die 12V-Akku Kontakte drücken

Ergebnisse/Empfehlungen:

11,4 Volt ................. Häufig gemessene Spannung im Winter = Normal
11 Volt (oder weniger) .... Akku bis zum nächsten Winter austauschen - Nachladen
10 Volt (oder weniger) .... Nachladen und Akku so schnell wie möglich tauschen

Weblinks

• Anleitung 12V-Batterie Prius II NHW20 rote Schutzkappe demontieren
• Infos über Starterbatterien bei VARTA
• ZVEI-Fachbereich Batterien, Publikation Nr.11 - Ladegerätezuordnung
• Infos Accumate