Autoelektrik Grundlagen

Allgemeines

In diesem Beitrag sollen einige allgemeine Grundlagen zur Autoelektrik gesammelt werden, wie sie für die Fahrzeuggeneration des T3 zutreffen.

Installierte Verbraucher und ihr Stromverbrauch

Die folgende Tabele enthält Richtwerte für den Stromverbrauch installierter Stromverbraucher.

Verbraucher	Leistungsaufnahme
Motronic, Elektrokraftstoffpumpe	250 W
Radio	20 W
Standlicht	8 W
Abblendlicht	110 W
Kennzeichenleuchte, Schlussleuchte	30 W
Kontrolleuchte, Instrumente	22 W
Beheizbare Heckscheibe	200 W
Innenraumheizung, Gebläse	120 W
Elektrischer Kühlerventilator	120 W
Scheibenwischer	50 W
Bremslicht	42 W
Blinklicht	42 W
Nebelscheinwerfer	110 W
Nebelschlussleuchte	21 W
Summe
Installierte Verbraucherleistung	1145 W

Leitungsquerschnitte bestimmen

Elektrische Kupferleitungen für Kraftfahrzeuge

Einadrig, unverzinnt, PVC-isoliert; zulässige Betriebstemperatur 70 °C. nach DIN ISO 6722 Typ FLY

Nennquerschnitt	Maximaler Dauerstrorn bei 70°C	Typischer Sicherungs-nennwert	Widerstand je Meter bei 20°C	Leiterdurch-rnesser	Leitungsdurch-messer	Einzeldrähte
rnrn2	A	A	rnSl/rn	rnrn	rnrn 1)	ungefähre Anzahl	Durchmeser rnrn
0,5	6	7,5	37,1	1,1	2,3 (1,6)	16	0,21
0,75	8	10	24,7	1,3	2,5 (1,9)	24	0,21
1	12	15	18,5	1,5	2,7 (2,1)	32	0,21
1,5	16	20	12,7	1,8	3,0 (2,4)	30	0,26
2,5	24	30	7,6	2,2	3,6 (3,0)	50	0,26
4	40	40	4,71	2,8	4,4 (3,7)	56	0,31
6	56	50	3,14	3,4	5,0 (4,3)	84	0,31
10	80	70	1,82	4,5	6,5	80	0,41
16	100	100	1,16	6,3	8,3	126	0,41
25	120	125	0,743	7,8	10,4	196	0,41
35	120	150	0,527	9	11,6	276	0,41
50	160	200	0,368	10,5	13,5	400	0,41
70	200	250	0,259	12,5	15,5	555	0,41
				1) (…) mit reduzierter Wandstärke Typ FLRY

Empfohlener maximaler Spannungsfall (Datenquelle Bosch)

Art der Leitung	Spannungsfall der Plus-Leitung Uvl	Spannungsfall im gesamten Stromkreis Uvg	Bemerkungen
Lichtleitungen
von Lichtschalter Klemme 30	0,1 V	0,6 V	Strom bei Nennspannung und Nennleistung
bis Leuchten < 15 W
bis Anhängersteckdose
von Anhängersteckdose
bis Leuchten
von Lichtschalter Klemme 30	0,5 V	0,9 V
bis Leuchten > 15 W
bis Anhängersteckdose
von Lichtschalter Klemme 30	0,3 V	0,6 V
bis Scheinwerfer
Ladeleitung
von Drehstromgenerator Klemme B +	0,4 V	—	Strom bei Nennspannung und Nennleistung
bis Batterie
Starterhauptleitung
	0,5 V	—	Starterkurzschlussstrom bei + 20 °C
			(Anm. 1 und 2)
Startersteuerleitung
von Startschalter bis Starter Klemme 50	1,4 V	1,7 V	Maximaler Steuerstrom
Einrückrelais mit Einfachwicklung			(Anm. 3 und 4)
Einrückrelais mit Einzug- und Haltewicklung	1,5 V	1,9 V
Sonstige Steuerleitungen
von Schalter bis Relais, Horn usw.	0,5 V	1,5 V	Strom bei Nennspannung

Anmerkungen
1 In Sonderfällen mit sehr langer Starterhauptleitung kann bei verminderter Startgrenztemperatur der Uvl-Wert gegebenenfalls überschritten werden.
2 Bei isolierter Rückführung der Starterhauptleitung soll der Spannungsverlust in der Rückleitung den der Hinleitung nicht übersteigen, zulässig sind jeweils 4 % der Nennspannung, zusammen 8 %.
3 Die Uvl-Werte gelten für Einrückrelaistemperaturen von 50 bis 80 °C.
4 Leitung vor dem Startschalter gegebenenfalls mitberücksichtigen.

Die in der Tabelle angegebenen Werte für den Spannungsfall in der Leitung Uvl dienen zur Berechnung der Plusleitung. Der Spannungsfall der Masserückführung bleibt unberücksichtigt. Bei isolierter Masseleitung ist jedoch in der Regel als Leitungslänge Hin- und Rückleitung einzusetzen.
Die angegebenen Uvg-Werte sind Prüfwerte und können zur Leitungsberechnung nicht verwendet werden, da sie außer den Leitungen auch Kontaktwiderstände von Schaltern, Sicherungen usw. einbeziehen. Diese kann man nur experimentell prüfen.

Lichtmaschine / Generator

Im T3 ist serienmäßig eine Drehstromlichtmashine in Klauenpolbauweise eingebaut. Die verwendeten Leistungsstufen sind 45 A, 65 A und 90 A bei einer Systemnennspannung von 12 V und einer Generatorspannung von 14 V.
Für eine Beschreibung wird auf den folgenden Wikipediaartikel verwiesen: https://de.wikipedia.org/wiki/Lichtmaschine

Nachdem heute nur noch wenige offene Blei-Antimon-Starterbatterien auf dem Markt sind und damit zumeist kalziumdotierte Batterien eingebaut werden, kann die Generatorspannung für eine bessere Ladung dieser Batterien durch Einbau eines Reglers für 14,5 V auf diese Spannung angepasst werden.

Anlasser

Im T3 werden sog. Schub-Schraubtriebstarter als Anlasser benutzt. Es gibt 3 unterschiedliche Bauformen mit über die Fertigungszeit teils unterschiedlicher Leistung:

- Starter für die Dieselmotoren
- Starter für die Boxermotoren mit Schaltgetriebe 
- Starter für die Boxermotoren mit Automatikgetriebe

Auch hier wird für eine Beschreibung auf einen Wikipediaartikel verwiesen: https://de.wikipedia.org/wiki/Anlasser

Bei den T3 mit Allradantrieb (Syncro) und Boxermotor ist bei Vorhandensein einer Differentialsperre hinten unbedingt auf die passende Detailausführung zu achten, da einige ältere Anlasserausführungen mit der pneumatischen Steuerung der Differentialsperre kollidieren weil zu lang. Bei den Dieselmotoren ist auf neuere Anlasser mit kleinerem Außendurchmesser zu achten, weil der Einbauraum zwischen Tank und Getriebe beim Syncro sehr knapp bemessen ist.

Batterie / Akkumulator

Im T3 wurden zur Fertigungszeit wartungsarme und später wartungsfreie Batterien nach DIN eingebaut. Bei letzteren war durch eine deutliche Absenkung des Antimongehaltes in den Bleigittern eine verringerte Gasung und damit ein geringerer Wasserverlust erzielt. Die Kontrolle konnte deshalb auf

- bei wartungsarmer Batterie auf alle 15 Monate oder 25 000 km und
- wartungsfreier Batterie (nach DIN) auf alle 25 Monate oder 40 000 km

beschränkt werden.
Die absolut wartungsfreie Batterie (Blei-Kalzium-Batterie) erfordert keine Säurestandskontrolle mehr (und diese ist bei handelsüblichen Starterbatterien auch nicht mehr möglich). Sie ist, bis auf zwei Entgasungsöffnungen, dicht verschlossen. Unter normalen Bordnetzbedingungen (U = konstant) ist die Wasserzersetzung so weit reduziert, dass der Elektrolytvorrat über den Platten für die Gesamtlebensdauer ausreicht. Eine derartige Blei-Kalzium-Batterie hat zusätzlich den Vorteil sehr geringer Selbstentladung. Dies ermöglicht eine Lagerung über Monate im allerdings zu Anfang vollgeladenen Zustand. Sofern eine wartungsfreie Batterie außerhalb des Bordnetzes nachgeladen wird, darf die Ladespannung 2,3...2,4 V pro Zelle nicht übersteigen; denn ein Überladen mit konstantem Strom oder Ladegeräten mit W-Kennlinie verbraucht bei allen Blei-Akkumulatoren zwangsläufig Wasser.

Ladung

Im Kfz-Bordnetz wird die Batterie durch den Generator mit Spannungsbegrenzung geladen - für Blei-Antimon-Akkumulatoren mit 14 V oder 14,1 V, bei Blei-Kalzium-Akkumulatoren mit bis zu 14,4...14,5 V. Dies entspricht der IU-Lademethode, bei der der Ladestrom automatisch zurückgeht, wenn die Batteriespannung steigt. Die IU-Lademethode verhindert ein schädliches Überladen und stellt eine lange Gebrauchsdauer der Batterie sicher.
Ein Laden mit höherer Spannung erfordert intelligente Ladetechniken, die den Ladezustand der Batterie auswerten.

Werkstatt- und Heimlader arbeiten hingegen teilweise noch mit konstantem Strom oder nach der W-Kennlinie. In beiden Fällen wird auch nach Erreichen des vollen Ladezustandes mit nur wenig vermindertem oder gar konstantem Strom weitergeladen, was zu erheblichem Wasserverbrauch und zur Korrosion der positiven Gitter führt.

Batteriepflege (Quelle: Bosch)

Batterien, die vorübergehend außer Betrieb gesetzt werden, sind kühl und trocken zu lagern. Säuredichte bzw. Ruhespannung sind im Abstand von ca. drei bis vier Monaten zu kontrollieren. Sofern die Werte unter 1,20 g/ml bzw. 12,2 V liegen, ist nachzuladen. Für wartungsarme und wartungsfreie Batterien am besten geeignet ist die IU-Ladung (siehe Ladung) mit einer maximalen Spannung von 14,4 V, da hierbei ohne Risiko der Überladung eine Ladezeit von z. B. 24 h für sichere Vollladung eingestellt werden kann.

Klemmenbezeichnungen

Die Klemmenbezeichnungen richten sich nach DIN 72552 und sind teils auf die im T3 vorkommenden Bezeichnungen eingeschränkt.
Die Klemmenbezeichnungen sind nicht gleichzeitig eine Leitungsbezeichnung sondern sie richten sich nach dem Zweck am Anschluss. Es können also beide Enden einer Leitung an unterschiedlicher Klemmenbezeichnung angeschlossen sein.
Mehrfach-Steckverbindungen erhalten ggf. fortlaufende Zahlen oder Buchstabenbezeichnungen, die nicht genormt sind.

Klemme	Bedeutung
Zündspule, Zündverteiler
1	Niederspannung
	Zündspule, Zündverteiler
4	Hochspannung
15	Geschaltetes Plus hinter Batterie (Ausgang Zündschalter)
Batterie
	Eingang von Batterie Plus
30	(direkt)
	Rückleitung ab Batterie
31	Minus oder Masse (direkt)
	Rückleitung an Batterie
Elektromotoren
32	Rückleitung 1)
33	Hauptanschluss 1)
33a	Endabstellung
33b	Nebenschlussfeld
33f	für zweite kleinere Drehzahlstufe
33g	für dritte kleinere Drehzahlstufe
33h	für vierte kleinere Drehzahlstufe
33L	Drehrichtung links
33R	Drehrichtung rechts
Blinkgeber (Impulsgeber)
49	Eingang
49a	Ausgang
49b	Ausgang zweiter Blinkkreis
49c	Ausgang dritter Blinkkreis
Starter
50	Startersteuerung (direkt)
Wischermotoren
53	Wischermotor, Eingang (+)
53a	Wischer (+), Endabstellung
53b	Wischer (Nebenschlusswicklung)
53c	Elektrische Scheibenspülerpumpe
53e	Wischer (Bremswicklung)
53i	Wischermotor mit Permanentmagnet und dritter Bürste (für höhere Geschwindigkeit)
Lichttechnik
55	Nebelscheinwerfer
56	Scheinwerfer
56a	Fernlicht und Fernlichtkontrolle
56b	Abblendlicht
56d	Lichthupenkontakt
57a	Parklicht
57L	Parklicht links
57R	Parklicht rechts
58	Begrenzungs-, Schluss-, Kennzeichen- und Instrumentenleuchten
58L	links
58R	rechts
Generator und Regler
B+	Batterie Plus
B–	Batterie Minus
D+	Dynamo Plus
U,V,W	Drehstromklemmen
Tontechnik
75	Radio, Zigarettenanzünder
76	Lautsprecher
Schalter
	Öffner/Wechsler
81	Eingang
81a	1. Ausgang, Öffnerseite
81b	2. Ausgang, Öffnerseite
	Schließer
82	Eingang
82a	1. Ausgang
82b	2. Ausgang
82z	1. Eingang
82y	2. Eingang
	Mehrstellenschalter
83	Eingang
83a	Ausgang, Stellung 1
83b	Ausgang, Stellung 2
83L	Ausgang, Stellung links
83R	Ausgang, Stellung rechts
Stromrelais
84	Eingang, Antrieb und Relaiskontakt
84a	Ausgang, Antrieb
84b	Ausgang, Relaiskontakt
Schaltrelais
85	Ausgang, Antrieb (Wicklungsende Minus oder Masse)
86	Eingang, Antrieb (Wicklungsanfang)
86a	Wicklungsanfang oder 1. Wicklung
86b	Wicklungsanzapfung oder 2. Wicklung
	Relaiskontakt bei Öffner und Wechsler:
87	Eingang
87a	1. Ausgang (Öffnerseite)
87b	2. Ausgang
87c	3. Ausgang
87z	1. Eingang
87y	2. Eingang
87x	3. Eingang
	Relaiskontakt bei Schließer:
88	Eingang
	Relaiskontakt bei Schließer und Wechsler (Schließerseite):
88a	1. Ausgang
88b	2. Ausgang
88c	3. Ausgang
	Relaiskontakt bei Schließer:
88z	1. Eingang
88y	2. Eingang
88x	3. Eingang
Fahrtrichtungsanzeige (Blinkgeber)
C	1. Kontrolllampe
C0	Hauptanschluss für vom Blinker getrennte Kontrollkreise
C2	2. Kontrolllampe
C3	3. Kontrolllampe (z. B. beim Zwei-Anhänger-Betrieb)
L	Blinkleuchten links
R	Blinkleuchten rechts

1) Polaritätswechselklemme 32/33 möglich.

Zusätzlich gibt es den sog. X-Kontakt, der einerseits der Entlastung des Stromkreises von Klemme 15 dient als auch während des Startvorganges zur Entlastung der Starterbatterie abgeschaltet wird. Dieser Stromkreis liefert im T3 einerseits direkt die Versorgung von z.B. Fahrlicht als auch die Steuerspannung für das Entlastungsrelais, das wiederum andere Verbraucher wie z.B. Scheibenwischer oder Heizungsgebläse versorgt.

Literatur

- Bosch, Kraftfahrtechnisches Taschenbuch diverse Ausgaben.
- Tabellenbuch Fahrzeugtechnik 27. Auflage, ISBN 978-3-7782-3510-2