Batterieschalter

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Als Batterieschalter bezeichnet man einen Schalter, der überwiegend die Starterbatterie von Verbrennungsmotoren galvanisch von allen elektrischen Verbrauchern trennt. Er hat die Funktion der Trennung einer oder mehrerer Batterien vom angeschlossenen Bordnetz. Die Funktion eines Notausschalters kann ein einfacher Batterieschalter nicht übernehmen, da die Betätigung des Schalters bei laufendem Motor unwirksam ist.

Grundlagen

**Funktionsprinzip**
eines Batterieschalters

In Fahrzeugen ist die elektrische Anlage in der Regel so geschaltet, dass nach Abziehen des Zündschlüssels die meisten Verbraucher spannungsfrei geschaltet werden. Die Leitungen zum Anlasser und zum Zündanlassschalter oder zum Sicherungskasten stehen aber trotzdem unter Spannung. Wird eine dieser Leitungen beschädigt, kann es unter Umständen zum Kabelbrand kommen, da diese Hauptleitungen auch nicht abgesichert werden. Außerdem kann durch einen ständig anstehenden Kurzschluss im nicht abgesicherten Teil des Bordnetzes, z.B. in der Plusleitung zum Anlasser, die Batterie zerstört werden. Um dieses zu verhindern, werden handbetätigte Batterieschalter eingebaut. Allerdings sind sie nur für kleine Nennspannungen (12 bis 48 Volt) geeignet. Sie werden zur Unterbrechung der Stromzufuhr in die Batteriehauptleitungen geschaltet. Dazu wird der Batteriehauptschalter im Fahrzeug möglichst nahe zur Batterie so eingebaut, dass ein (Fahrzeug-) Bediener ihn jederzeit betätigen kann.

Es gibt folgende Arten von Batterieschalter:

Drehschalter
Druckschalter
Schalter mit abziehbarem Schalthebel

Schalter mit abziehbarem Schalthebel sind in bestimmten Verwendungen wie z. B. bei Gabelstaplern gesetzlich vorgeschrieben. Sie verhindern, dass das Fahrzeug von Unbefugten in Gang gesetzt werden kann. Gleichzeitig dienen diese Schalter als Diebstahlschutz.

Aufbau und Funktion

Der Batterieschalter wird in der Regel als einpoliger Schließer in die Minus-Rückleitung zwischen Masse und Minuspol der Batterie geschaltet. Es gibt Schalter mit isoliertem Gehäuse und Schalter mit Metallgehäuse. Schalter mit Metallgehäuse haben nur einen isolierten Anschlusskontakt und werden beim Einbau mit dem zweiten Anschluss (Gehäuse) direkt elektrisch leitend mit der Masse verbunden. Beim Einbau eines Batterieschalters in die Minus-Rückleitung muss das von der Batterie kommende Masseband unbedingt mit einer Isolierung versehen sein, da ansonsten der Batterieschalter unwirksam wird (Massekurzschluss). Schalter mit isoliertem Gehäuse haben zwei Anschlussklemmen und können auch in die Plus-Leitung geschaltet werden, diese Schaltungsart ist aber nicht üblich. Für Fahrzeuge mit zwei Batterien gibt es auch zweipolige Batterieschalter.

Der handbetätigte Batterieschalter ist jedoch nur beim Stillstand des Verbrennungmotors wirksam, wenn die Lichtmaschine keine Spannung abgibt. Wird der Schalter während des laufenden Betriebes abgeschaltet, kommt es bei Drehstromlichtmaschinen aufgrund der Remanenz der Lichtmaschine zu einer Spannungsüberhöhung. Dies kann zur Zerstörung der Lichtmaschinen-Dioden führen. Deshalb darf der handbetätigte Batterieschalter nur im Stillstand des Motors betätigt werden. Außerdem läuft der Verbrennungsmotor trotz betätigtem Schalter weiter , da er von der Lichtmaschine mit Spannung versorgt wird. Somit kann der Batterieschalter bei Verbrennungsmotoren keine Not-Aus-Funktion übernehmen. Wenn der Batterieschalter bei stillstehendem Verbrennungsmotor abgeschaltet ist kann dieser Motor nicht mehr gestartet werden, da die Spannungsversorgung für die gesamte Bordelektrik unterbrochen ist.

Bei Nutzfahrzeugen mit Verbrennungsmotor und mit zwei oder mehr Batterien oder bei Fahrzeugen mit 24-Volt-Starteranlagen (z. B. bei schweren Bussen) werden anstelle des handbetätigten Batterieschalters elektromagnetische Schalter eingesetzt. Hierzu werden spezielle Relais mit mehreren Lastkontakten in der Nähe der Batterien eingebaut. Die Relais werden vom Fahrersitz aus über den Fahrtschalter betätigt. Der Schalter wird mittels einer Steuerleitung über einen Öffnerkontakt des Relais verriegelt.

Einsatzbereiche

Batterieschalter werden im Nutzfahrzeugbereich, bei Camping- bzw. Wohnmobilen, bei hoheitlichen Fahrzeugen , dem Militär, Rennfahrzeugen, Booten und auch bei bestimmten Anlagen (z.B. Stromaggregate) eingesetzt.

Die Batterie wird über den Batterieschalter getrennt:

um ungewollten Stromverbrauch im unbenutzten Zustand zu verhindern,
um die Entladung der Starterbatterie bei längerer Standzeit durch Kriechströme zu verhindern,
zur Sicherung des Fahrzeugs gegen unbefugte Benutzung,
im Notfall oder bei Gefahr von Kurzschluss im Bordnetz

Bei bestimmten Rennfahrzeugen z. B. ist der Einsatz von Batterieschaltern als Sicherheitsmaßnahme vorgeschrieben, um im Notfall sowohl dem von außen agierenden Helfer als auch dem Fahrer zu ermöglichen, das Fahrzeug komplett stromlos zu schalten (Kurzschluss- und Brandgefahr bei Unfall). Diese oftmals auch in Prospekten als Batterietrennschalter bezeichneten Schalter, sind Batterieschalter die neben dem Hauptkontakt auch noch einen Hilfskontakt haben der ggf. über ein Relais die Zündung unterbricht. Gleichzeitig wird dabei auch noch die Benzinzufuhr zum Verbrennungsmotor unterbrochen. Diese Schalter sind mit einem sogenannten Pilzkopf ausgestattete, Druckschalter die dann die Funktion eines Notausschalters übernehmen können. Eine weitere Variante für einen Notschalter in Sportfahrzeugen ist der Reißleinenschalter. Bei diesem Schalter handelt es sich um einen Batterieschalter, der bei einem Unfall über eine Reißleine geöffnet wird, um den Motor zum Stillstand zu bringen.

Sonstiger Einsatz in Fahrzeugen

Parallelschaltung von Batterien

**Funktionsprinzip**
eines Batterietrennschalters
bei einem Wohnmobil
**Primärnetz:** KFZ-Stromkreise, z.B. Licht;
**Sekundärnetz:** Kühlschrank, Herd etc.

In Nutzfahrzeugen z.B. Wohnmobilen gibt es meist zwei, manchmal sogar mehrere Batterien, die unterschiedliche Aufgaben übernehmen. Werden Batterien über längere Zeit parallel betrieben und nicht nachgeladen, dann entladen sie sich im Stand gegenseitig. Um dieses zu verhindern, werden die Batterien nur über den Batterieschalter bei Bedarf elektrisch miteinander verbunden oder getrennt. Für den Einsatz als Batterieschalter sind normale KfZ - Schalter nicht geeignet, da sie eine zu geringe Kontaktbelastbarkeit haben.

Aber nicht nur in Wohnmobilen wird neben dem eigentlichen Bordnetz (Primärbordnetz) auch noch ein zusätzliches Bordnetz für den Wohnbereich besteht. Auch in privaten Personenkraftwagen können Batterieschalter eingesetzt werden, wenn man leistungsstarke Hifi - Verstärker beim Parken des PKW betreiben will. Es sollten nur handbetriebenen Schalter verwendet werden, die als Lastschalter dimensioniert sind. Damit es nicht zu Kurzschlüssen mit der Masse kommt, müssen diese Schalter unbedingt ein isoliertes Gehäuse haben. Mit einem so verschalteten Batterieschalter kann man bei Bedarf die Pluspole der eingebauten Batterien miteinander trennen oder verbinden.

Eine weitaus komfortablere Schaltungsvariante sind sogenannte Batterietrennrelais.

Einbau und Verschaltung

Datei:Batterietrennschalter + 2 Poliger Batteriehauptschalter .svg

Blockschaltbild
der elektrischen Anlage eines Wohnmobils mit Batterietrennschalter und 2 poligem Batteriehauptschalter
(Blackboxdarstellung)

Damit bei diesen Fahrzeugen die eigentliche Starterbatterie im Stand nicht über die anderen Stromkreise (Innenbeleuchtung, Kühlschrank etc.) entladen werden kann, werden die Batterien durch den Batterietrennschalter auf einfache Weise voneinander getrennt.

Überwachung des Bordnetzes und Betrieb

Allerdings muss darauf geachtet werden das man den Schalter bei laufendem Motor wieder einschaltet, damit die anderen Batterien auch geladen werden. Auch sollte der Schalter nur eingeschaltet werden, wenn die Lichtmaschine genug Ladeenergie hat, da sonst die Batterien nicht genügend geladen werden. Dies ist insbesondere immer dann kritisch wenn im Primärbordnetz viele Verbraucher eingeschaltet sind und die Lichtmaschine gerade mal genug Strom für das Primärbordnetz erzeugt. Da in diesem Fall die Strommenge nicht ausreicht um alle Batterien zu laden, werden die Batterien nur teilweise geladen. Dadurch kann die Starterbatterie im Extremfall nicht genügend geladen werden, um einen möglichen Kaltstart am anderen Tag zu trotzen.

Aus diesem Grund sollte immer eine zusätzliche Ladekontrolle mittels eines Strommessers und eines Spannungmessers erfolgen, damit der Fahrer im Bedarfsfall das Sekundärnetz abtrennen kann. Der Schalter sollte im Griffbereich des Fahrers, wenn möglich im Armaturenbrett, eingebaut werden damit der Fahrer den Schalter jeder Zeit während der Fahrt erreichen kann. Damit bei dem Batterietrennschalter die Schaltkontakte nicht schon nach kurzer Zeit verschmoren, muss unbedingt ein Schalter eingebaut werden, der in der Lage ist auch Lasten zu schalten. Die entsprechenden Nennstromangaben sind in den Herstellerunterlagen zu ersehen. Die Leitungen zum Schalter sollten so verlegt werden, dass sie nicht beschädigt werden können, außerdem müssen sie einen großen Querschnitt (mindestens 6mm²) haben. Unmittelbar hinter den beiden Batterien müssen die Leitungen jeweils mit einer dem Leitungsquerschnitt entsprechenden Sicherung abgesichert werden, um einen Kabelbrand zu verhindern. Vor dem Betätigen des Anlassers sollte der Batterietrennschalter geöffnet werden damit die Starterbatterie mit ihrer vollen Kapazität für den Startvorgang zur Verfügung steht.

Dies alles ist für einen Fahrer, vor, während und nach der Fahrt, unter Umständen eine erhebliche Zusatzbelastung. Eine weitaus komfortablere Schaltervariante sind sogenannte Batterietrennrelais, welche die Bordnetze automatisch trennen oder verbinden. Da von handbetätigten Schaltern diese automatischen Funktionen nicht übernommen werden können, sind handbetriebene Batterietrennschalter nur bedingt tauglich. Aus diesem Grund werden überwiegend Trennrelais zur Batterietrennung verwendet, handbetriebene Schalter heute nur noch als Batteriehauptschalter verwendet. Allerdings ist der Einbau eines Trennrelais teurer und auch aufwendiger, deshalb ist der Batterietrennschalter eine kostengünstige und einfache Variante für die oben beschriebenen Funktionen.

Einsatzbereiche

Die Batterien sollten immer dann voneinander getrennt werden:

um ungewollten Stromverbrauch der Starterbatterie am abgestellten Fahrzeug zu verhindern,
um ein Entladen der Starterbatterie durch das restliche Bordnetz zu unterbinden,
um ein gegenseitiges Entladen der Batterien bei abgestelltem Fahrzeug auszuschließen
damit sichergestellt wird das die Starterbatterie vorrangig geladen wird

Grundsätzlich sind diese handbetätigten Lastschalter auch für andere Anwendungen geeignet, um einen Stromkreis im Bereich 100 Ampere und mehr von einer 12 Volt bis 24 Volt Versorgung freizuschalten, z. B. im Camping- und Caravan-Bereich, bei Solaranlagen, bei Magnetspulen oder in kleineren Galvanikanlagen.

Sicherheitshinweise

Obwohl die Schaltung sehr trivial erscheint, dürfen Einbau, Ausbau und Auswechseln des Batterieschalters nur von einem Fachmann durchgeführt werden.
Arbeiten am elektrischen Bordnetz dürfen nur von einem Fachmann durchgeführt werden. Bei unsachgemäßer Handhabung oder falschem Einbau kann es zu Kurzschlüssen kommen die sowohl den Monteur verletzen, als auch zu schweren Schäden am Fahrzeug z.B. Kabelbrand führen können.

Gesetze und sonstige Regelwerke

DIN EN 60617-2:1996 Graphische Symbole für Schaltpläne - Teil 2: Symbolelemente, Kennzeichen und andere Schaltzeichen für allgemeine Anwendungen (IEC 60617-2:1996)
EN 61058-1:2002 + A2:2008 Geräteschalter - Teil 1: Allgemeine Anforderungen (IEC 61058-1:2000, modifiziert + A1:2001 + A2:2007)
VBG 12 Fahrzeuge, Berufsgenossenschaftliche Richtlinie

Literatur

Fachbücher

Robert Bosch (Hrsg): Autoelektrik Autoelektronik. 5. vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage. Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden 2007, ISBN 978-3-528-23872-
Jürgen Kasedorf, Richard Koch: Service-Fibel für die Kfz-Elektrik. 14. überarbeitete Auflage, Vogel Buchverlag, ISBN 3-8023-1881-1
Rudolf Hüppen, Dieter Korp: Autoelektrik alle Typen. Motorbuch Verlag, Stuttgart, ISBN 3-87943-059-4

Fachbroschüren und -Aufsätze

BOSCH: Technische Unterrichtung Batterien. Robert Bosch GmbH, Stuttgart, Unternehmensbereich Kraftfahrzeugausrüstung,1972, VDT-UBE 410/1
BOSCH: Technische Unterrichtung Schaltzeichen und Schaltpläne der Kraftfahrzeugelektrik. Robert Bosch GmbH, Stuttgart, Unternehmensbereich Kraftfahrzeugausrüstung, 1971, VDT-UBE 001/10
BOSCH: Technische Unterrichtung elektrische Startanlagen. Robert Bosch GmbH Stuttgart, Unternehmensbereich Kraftfahrzeugausrüstung, 1972, VDT-UBE 501/1
BOSCH: Technische Unterrichtung Generatoren. Robert Bosch GmbH, Stuttgart, Unternehmensbereich Kraftfahrzeugausrüstung, 1972, VDT-UBE 301/1 DE (1.80)

Siehe auch

Weblinks

LEAB