Autoelektrik Grundlagen

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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 Tabelle 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
(bis 500W im T3)
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
mm² A A mΩ/m mm mm 1) ungefähre Anzahl Durchmeser mm
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 der Isolierung 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.

Errechnung des erforderlichen Leitungsquerschnittes

Über den Leistungsbedarf der angeschlossenen Verbraucher, die erforderliche Leitungslänge, den zulässigen oder maximal gewünschten Spannungsfall zwischen Verteilung und Verbraucher kann man den geeigneten Leitungsquerschnitt bestimmen.

Der Strom errechnet sich nach:
I = P/U (I = Strom in Ampere, P = Leistung der Verbraucher in Watt, U= Systemspannung)
Die Stromstärke darf dabei nie größer als der zulässige Strom für einen angestrebten Leiterquerschnitt nach der obigen Tabelle "Elektrische Kupferleitungen für Kraftfahrzeug" sein.

Der zulässige Leitungswiderstand für einen angestrebten Spannungsfall errechnet sich:
R = Uf/I (R = Widerstand, Uf = Spannungsfall in Volt, I der eben errechnete Strom)

Der zulässige Widerstand je Meter Leitungslänge wird dann:
Rm = R/l (Rm = Widerstand je Meter in Ω/m , R der eben berechnete Widerstand, l die Leitungslänge in Metern)

Wenn wir jetzt den Rm-Wert noch mit 1000 multiplizieren können wir ihn direkt mit den mΩ/m-Werten der obigen Tabelle "Elektrische Kupferleitungen für Kraftfahrzeuge" vergleichen und die jeweils nächst stärkere Leitung auswählen um auch Kontaktwiderstände etwas abzufangen.

Wir sollten vor allem Leitungen, die nicht nur sehr kurze Zeit belastet werden, stärker als errechnet auswählen, da wir anders als bei einer Serienplanung bei Autoherstellern keine Messungen auf Erwärmung von Steckverbindern, Pressverbindungen und Leitungen durchführen werden.

Lichtmaschine / Generator

Im T3 ist serienmäßig eine Drehstromlichtmaschine 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

Anlasser Dieselmotor
Anlasser Boxermotor mit Schaltgetriebe
Anlasser für Boxermotor mit Automatikgetriebe

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

- 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 der Fahrzeuggeneration wie T3 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.

Relaiskontakte

Die Kontakte an den Relais sind je nach Generation und Norm unterschiedlich bezeichnet. Insbesondere bei den Kontakten für die Relaisspule ist auf korrekte Belegung zu achten, da sonst ev. im Relais vorhandene Löschdioden beschädigt werden.

Die folgende Tabelle gibt die Kontaktbelegung an.

Relais Schließer 1-polig, Kennzeichnung DIN alt
Relais Umschalter einpolig, Kennzeichnug ISO
Relaiswicklung
DIN ISO Beschreibung
alt neu
86 86 1 Eingang (+)
85 85 2 Ausgang (-)
       
Relaiskontakte Schließer
DIN ISO Beschreibung
alt neu
30 88 3 Eingang (+)
87 88a 5 Ausgang
       
Relaiskontakte Öffner
DIN ISO Beschreibung
alt neu
30 87 3 Eingang (+)
87a 87a 4 Ausgang

Sicherungen

Im T3 kommen bis 1985 ATS-/Torpedo-Sicherungen und im Westfalia Camper im Sicherungskasten an der B-Säule bis zum Schluss zum Einsatz. Ab Modelljahr 1986 mit der Zentralelektrik der 2.Generation (im Carat schon von Anbeginn) werden Standard-Flachsicherungen verwendet.

Kennfarben

Die KFZ-Sicherungen sind alle durch eine Kennfarbe und einen Werteaufdruck bezüglich der Stromstärke gekennzeichnet. Die folgende Tabelle listet die Werte und die zugehörige Kennfarbe auf.


ATS- oder Torpedo-Sicherung nach DIN 72581-1
Nennstrom [A] Kennfarbe
5 gelb
8 weiß
16 rot
25 blau
40 grau
 
Flachsicherungen Standard und Mini nach ISO 8820-3
Nennstrom [A] Kennfarbe
1 schwarz
2 grau
3 violett
4 rosa
5 helbraun
7,5 braun
10 rot
15 blau
20 gelb
25 weiß
30 grün
40 orange
 
Flachsicherungen Maxi nach ISO 8820-3
Nennstrom [A] Kennfarbe
40 orange
50 rot
60 blau
70 braun
80 weiß
100 violett

Anhängersteckdose 7- und 13-polig Belegung

Kontakt Dreizehnpolige Anhängersteckdose Empf. Leiterquerschnitt
Nr. Kontaktbelegung
1 Fahrtrichtungsanzeige links 1,5 mm²
2 Nebelschlussleuchte 1,5 mm²
3 1) Masse (für Stromkreiskontakte 1 bis 8) 2,5 mm²
4 Fahrtrichtungsanzeige rechts 1,5 mm²
5 Rechte Schluss-, Umriss-, Begrenzungs- und Kennzeichenleuchte 1,5 mm²
6 Bremsleuchten 1,5 mm²
7 Linke Schluss-, Umriss-, Begrenzungs- und Kennzeichenleuchte 1,5 mm²
8 Rückfahrleuchte 1,5 mm²
9 Stromversorgung (Dauerplus) 2,5 mm²
10 Ladeleitung Plus für Batterie im Anhänger 1,5 mm²
11 1) Masse für Kontakt 10 1,5 mm² 1,5 mm²
12 Codierung für gekuppelten Anähnger 2) 1,5 mm²
13 1) Masse für Stromkreiskontakte 9 bis 2 2,5 mm²
1) Masseleitungen dürfen anhängerseitig nicht elektrisch leitend verbunden werden.
2) Mit einer Brücke sind die Kontakte 12 und 3 im Stecker zu verbinden.(Information für das Zugfahrzeug ob der Anhänger an- bzw. abgekoppelt ist.)
Kontakt Siebenpolige Anhängersteckdose Empf. Leiterquerschnitt
L Fahrtrichtungsanzeige links 1,5 mm²
54g Zusätzliche Anlage, seit vorgeschriebener Nebelschlussleuchte diese 2,5 mm²
31 Masse 2,5 mm²
R Fahrtrichtungsanzeige rechts 1,5 mm²
58R Rechte Schluss-, Umriss-, Begrenzungs- und Kennzeichenleuchte 1,5 mm²
54 Bremsleuchten 1,5 mm²
58L Linke Schluss-, Umriss-, Begrenzungs- und Kennzeichenleuchte 1,5 mm²

Stecker und Buchsen

Infromationen zu im T3 verwendeten Steckern und Buchsen findet man da: Stecker

Literatur

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