Relais J7 (Batterie-Trennrelais)
Funktion
Das Trennrelais J7 dient dem Trennen bzw. Zusammenschalten der Starter- von bzw. mit der Zweitbatterie. Es soll sichergestellt werden, dass zum einen die Starterbatterie nicht von Verbrauchern an der Zweitbatterie entladen wird, und dass zum anderen die Zweitbatterie von der Lichtmaschine geladen wird, wenn auch die Starterbatterie geladen wird.
Das Trennrelais verbindet/trennt bei allen T4 mit Zweitbatterie ab Werk lediglich die Plusverbindung der beiden Batterien. Die Masseverbindung wird durch eigene Massepunkte über die Karosserie hergestellt.
Es handelt sich im Wesentlichen um ein Arbeitskontaktrelais, das jedoch baujahrabhängig unterschiedliche interne Beschaltungen besitzen kann. Dies äußert sich u.a. in den Steuerungsnummern des Relais:
Bei den ab Werk verbauten Relais handelt es sich in der Regel um ein Relais mit 2 Kontakten aus unterschiedlichen Kontaktmaterialien, die unterschiedlich schnell schließen. Der erste Kontakt 'übernimmt' den Einschalt-/Ausschaltlichtbogen, wodurch der zweite Kontakt, der für das Leiten zuständig ist, geringerem Verschleiß unterliegt. Das nachfolgende Bild von Fuchs04 zeigt ein 214er Relais, auf dem dies symbolisiert ist:
Einbauort
Ab Werk ist das Trennrelais bei T4 ohne Campingausstattung in der Nähe der Zweitbatterie in einem Relaishalter an der Batterieabdeckung unter dem Fahrersitz verbaut.
Bei T4 mit Campingausstattung (California) ist es in der Nähe der Außensteckdose verbaut; baujahrabhängig jedoch an unterschiedlichen Stellen. Bei den ganz frühen Californias, wohl bis 1995, befindet es sich über dem linken hinteren Radkasten. Die im Wäscheschrank eingebaute Klappe (unterstes Schrankfach links) muss geöffnet werden, um dranzukommen.
Ausbau
Zum Ausbau muss zunächst die Batterieabdeckung unter dem Fahrersitz an den markierten Punkten z.B. mit einem Schraubenzieher ausgeclipst und nach vorne geklappt werden.
Danach kann das in einen Relaisträger gesteckte Relais entnommen werden.
Teilenummern
Teilenummer | Bezeichnung | Preis (2011) |
4H0 951 253 | Relais 373 (bis MJ1999) ersetzt 8D0 951 253 A, 8D0 951 253, 7M0 951 253 A und Relais 214 |
ca. 12 Euro |
7D0 951 253 A | Relais 426 (ab MJ2000) (für 7D0 951 253) | ca. 22 Euro |
867 937 501 | Relaisträger | ca. 3,50 Euro |
000 979 105 | Einzelleitung 1,0 qmm | ca. 2,40 Euro |
000 979 107 | Einzelleitung 1,0 qmm | ca. 2,40 Euro |
000 979 204 | Einzelleitung 2,5 qmm | ca. 2,40 Euro |
000 979 402 | Einzelleitung 6,0 qmm | ca. 7,30 Euro |
000 979 408 | Einzelleitung 6,0 qmm | ca. 7,30 Euro |
701 070 524 A | Relais für California bis 75 A | ca. 36 Euro |
Schaltbild und Anschluss
Zur Ansteuerung des Trennrelais wurden baujahrabhängig unterschiedliche Methoden genutzt und passend dazu auch unterschiedliche Trennrelais. In allen Fällen verbindet es aber beide Batterien über ein nicht abgesichertes Kabel mit einem Leitungsquerschnitt von 6,0 qmm.
Bis 1996 wurde die auf Masse liegende Relaisspule von Kl.X (Entlastungskontakt) angesteuert. Das heisst, dass die beiden Batterien bei eingeschalterer Zündung immer verbunden waren. Beim Anlassen des Motors wurde sie getrennt, um einen zu hohen (Anlasser-)Strom über das Trennrelais und das Pluskabel zu verhindern.
Bei den Camper-Modellen (California) wird das Trennrelais allerdings schon vor 1996 über die Lichtmaschine und den Anlasserkontakt des Zündanlassschalters gesteuert. Es gilt daher das Schaltbild für T4 ab 1998.
Von 1996 bis MJ 1998 (?) wurde das Trennrelais möglicherweise nicht mehr von Kl.X sondern vom Lichtmaschinensignal D+ angesteuert. Dadurch wird sichergestellt, dass die Zweitbatterie erst zugeschaltet wird, wenn die Lichtmaschine Ladestrom liefert.
Seit MJ 1999 liegt die von der Lichtmaschine (D+ bis MJ1999, L ab MJ2000) angesteuerte Spule nicht mehr auf Masse, sondern am Anlasserkontakt des Zündanlassschalters (ZAS D/50). Auch bei dieser Anschlussart wird die Zweitbatterie erst dann zugeschaltet, wenn die Lichtmaschine Ladestrom liefert. Zusätzlich muss aber auch der ZAS wieder in Stellung Zündung stehen. Dadurch wird verhindert, dass Anlasserstrom über die Kontakte des Trennrelais fließen kann. Gleichzeitig wird dadurch die Selbsterregung der Lichtmaschine verbessert, weil die Spule des Trennrelais während des Anlassens auch auf der 'anderen Seite' auf Plus liegt und nicht mehr relativ niederohmig nach Masse geschaltet ist.
Anmerkungen:
- D+/L liegt üblicherweise (auch) an den Mehrfachsteckern A2/1, D/1, F/3 und U2/12 an.
- Die 2-fach-Steckverbindung T2 (ab 2000) ist möglicherweise bereits ab Werk auch bei T4 ohne Trenrelais verbaut.
Bei den Campingmodellen California kommen die nachfolgenden Beschaltungen zum Einsatz. Möglicherweise fehlt in den Original-Schaltpläne eine Diode oder ein Widerstand vor der bzw. parallel zur Relaisspule. Das bis ca. 1995 verbaute Relais J226 sollte der Öffnung des Trennrelais während des Betriebs der Kühlerlüfter dienen; es ist zwar vorhanden und teilweise verkabelt, die Funktion ist aber nicht gegeben
Anmerkung: D+/L liegt üblicherweise (auch) an den Mehrfachsteckern A2/1, D/1, F/3 und U2/12 an.
Die ab 1996 oder 1998 (???) im Relais verbauten Widerstände und/oder Dioden dienen dem Schutz der Lichtmaschinen-Elektronik vor Überspannungen durch Selbstinduktion an der Relaisspule beim Ausschalten des Relais. Die im rechten Schaltbild erkennbare Diode verhindert zudem ein Schließen des Trennrelais beim Anlassen im Falle eines Defektes auf der Lima-Seite der Trennrelaisspule.
Eigendiagnose, Prüfung und Störungen
Eigendiagnose
Das Trennrelais ist nicht diagnosefähig.
Prüfung
Die Funktion kann durch Spannungsmessung (Relais getrennt und während des Ladens) bzw. nach Herausnahme des Relais durch eine Durchgangsprüfung entsprechend der Ansteuerung geprüft werden.
Störungen
Da über das Trennrelais ein hoher Strom fließen kann, kommt es nicht selten zu einem 'Festbacken' der Schaltkontakte mit der Folge, dass das Relais nicht mehr trennt, wenn die Ansteuerung entfällt.
Typische Auswirkungen einer Störung:
- Zweitbatterie wird nicht geladen
- Starterbatterie wird entladen (durch Verbraucher an Zweitbatterie)
Typische Ursachen einer Störung:
- Relais defekt
- Verkabelung defekt
Betrieb und Modifikationen
Die Trennrelais-Elektrik ist zwar im Normalbetrieb recht zuverlässig. Aufgrund der knappen Dimensionierung (35 bzw. 40 Ampere Relaisbelastbarkeit, 6 qmm Leitungsquerschnitt) ist der Spielraum für Modifikationen begrenzt.
Manuelles Einschalten
Will man das Trennrelais z.B. über einen Schalter einschalten, muss man lediglich eine Spannung (12 V) auf die Relaisspule (Pin 1) geben. Da dieser Anschluss jedoch auch entweder mit der Lichtmaschine (D+/L, Erregerwicklung) oder mit dem Entlastungskontakt Kl.X verbunden ist, muss dies über Dioden (ODER-Schaltung) erfolgen.
Als Dioden eignen sich Universaldioden mit einer Strombelastbarkeit ab ca. 150 mA; z.B. Dioden des Typs 1N400x, die es für wenige Cent gibt.
Zusätzliche Verbraucher an der Zweitbatterie
Beim Anschluss zusätzlicher Verbraucher an die Zweitbatterie bzw. beim Umklemmen von Verbrauchern von der Starter- auf die Zweitbatterie ist zu beachten, dass der Strom für diese Verbraucher bei geschlossenem Trennrelais (Zündung bzw. Motor AN) über das Relais und die Plus-Verbindung der beiden Batterien fließt. Beide können durch sehr große Verbraucher (z.B. Gebläse für Standheizungsbetrieb) überlastet werden.
Man sollte bei solch einem Vorhaben also in Erwägung ziehen, sowohl Kabel als auch Trennrelais durch ausreichend dimensionierte Komponenten zu ersetzen.
Eigen-Starthilfe
Aufgrund der o.a. Dimensionierung eignet sich die Installation ab Werk eher nicht für eine Eigen-Starthilfe, und es besteht ein nennenswertes Brandrisiko wg. Überlastung des Kabels bzw. des Relais, wenn der gesamte Anlasserstrom von der Zweitbatterie geliefert werden muss. Deswegen ist es empfehlenswert, beide Batterien nicht per Trennrelaisansteuerung, sondern, wie es bei der Starthilfe durch ein 2. Fahrzeug üblich ist, per Starthilfekabel zu brücken. Dabei sollte man auch ein Massekabel nutzen und sich nicht auf die fahrzeugeigene Masseverbindung verlassen.
Meist genügt es aber, die beiden Batterien für 10-20 Sekunden zu verbinden, um die Starterbatterie für einen Anlassversuch über die Zweitbatterie nachzuladen. Die Batterien ggf. für das Vorglühen (nur Dieselmotor) verbunden lassen, sie dann trennen und den Motor anlassen. Nach dem 'Batterieausgleich' verkraftet die knapp bemessene Ab Werk-Trennrelaisinstallation - so eigene Erfahrungen mit einem 2001er TDI - einen Anlassversuch (und ggf. einen 2. Versuch nach 10-30 Sekunden) aber auch bei geschlossenem Trennrelais klaglos. Längeres Orgeln ist natürlich nicht empfehlenswert.
Intelligentes Trennrelais
Die Trennrelais-Installation ab Werk besitzt keinerlei erweiterte Funktionen wie z.B. ein Energiemanagment zur optimalen Nutzung der Kapazitäten beider Batterien oder eine Spannungsüberwachung. An die jeweilige Batterie angeschlossene Verbraucher werden daher ausschließlich von dieser gespeist und können diese tiefentladen.
Wer häufig auf beide Batterien angewiesen ist (z.B. Camping), kann aber auf spezielle 'intelligente' Trennrelais zurückgreifen, die im Zubehörhandel angeboten werden. Bei diesen übernimmt eine integrierte Elektronik die Steuerung des Trennrelais und die Abschaltung von Verbrauchern in Abhängigkeit vom Entladezustand der Batterien; teilweise sogar ohne externe Ansteuerung durch die Lichtmaschine. Nachteil dieser Kauflösung ist aber der in der Regel hohe Preis, der den eines normalen Trennrelais erheblich überschreitet (ab 100 Euro).
Eine preisgünstige Alternative (ab ca. 60 Euro) bietet (ggf. als Bausatz) die französische Firma Scheiber. Das elektronische Trennrelais kommt ohne Ansteuerung aus. Es verbindet die Batterien bei Erreichen einer Spannung von 13,7 V und trennt sie bei Unterschreiten von ca. 12,7 V wieder. Die nachfolgenden Bilder von Bernd75kW zeigen das Relais und dessen Einbau:
Nachrüstung
Schaltungsprinzip
Abgesehen gegebenenfalls von der Dimensionierung sollte die Nachrüstung entsprechend der werksseitigen Installation ab 1996 erfolgen. Die Ansteuerung des Trennrelais erfolgt dann über die Lichtmaschine und den Anlasserkontakt des Zündanlassschalters, wodurch hohe Anlasserströme über das Trennrelais und potentielle Probleme mit der Selbsterregung der Lichtmaschine aus vermieden werden können.
Das Trennrelais muss dann allerdings wie oben beschrieben intern mit einer Diode bzw. einem Widerstand ausgestattet sein, um die Lichtmaschine vor Überspannungen zu schützen. Ein normales Relais mit (externer) Freilaufdiode ist bei diesem Anschluss nicht geeignet, weil die Diode die Spannung vom Anlasserkontakt direkt an die Lichtmaschinenelektronik weitergeben würde und diese dabei beschädigt werden kann.
Alternativ kann man das Trennrelais bei älteren T4 auch an Masse legen, wenn man den zusätzlichen Aufwand (Kabel vom Anlasser/ZAS zum Trennrelais) scheut. Eine Freilaufdiode oder ein Widerstand parallel zur Relaisspule ist aber (auch) bei dieser Methode zum Schutz der Lichtmaschine erforderlich.
Dimensionierung
Die Dimensionierung der Kabel und des Relais sollte entsprechend der vorgesehenen Nutzung der Zweitbatterie vorgenommen werden. Dabei sollte man nicht nur den reinen Ladestrom zur Zweitbatterie berücksichtigen, sondern auch angeschlossene Verbraucher, die auch während der Fahrt versorgt werden. Ist z.B. ein Gebläse an die Zweitbatterie angeschlossen, was bei T4 mit Wasserstandheizung häufig der Fall ist, können im ungünstigsten Fall allein 30 Ampere zu diesem Gebläse über das Trennrelais fliesen.
VW verbaut üblicherweise ein Relais mit einer Belastbarkeit von 35 bis 40 Ampere und Kabel mit 6 qmm Querschnitt (Ausnahme: Campingmodelle). Dies ist im normalen Betrieb auch völlig ausreichend. Lediglich, wenn ständig große Verbraucher an der Zweitbatterie betrieben werden, sollten Batterie-Kabel mit einem Leitungsquerschnitt von ca. 10 qmm und ein Relais mit einer Belastbarkeit von 70 Ampere verbaut werden. Die Vorschläge, die man in dem einen oder anderen T4-Forum lesen kann, 25 qmm-Kabel zu nutzen, sind weitgehend sinnfrei, weil dem deutlich höheren Aufwand (Kosten, Verlegung) kein nennenswerter Nutzen gegenüber steht. Siehe auch den Artikel Bordnetz -Leitungsdimensionierung. Für die Steuerleitungen zur Relaisspule genügen wegen des geringen Stroms Kabel mit einem Querschnitt ab 0,35 qmm.
Wegen der potentiell hohen Ströme sollte man in Erwägung ziehen, kurzschlussfeste Leitungen zu verlegen. Diese Leitungen vertragen aufgrund ihres Aufbaus bei gleichem Querschnitt deutlich höhere Ströme als normale Leitungen und besitzen eine flammwidrige Ummantelung. Ein typischer Vertreter dieser Leiterklasse sind die Sonder-Gummiaderleitungen NSGAFöu.
Absicherung
Dem in Foren immer wieder zu lesenden Tipp, Sicherungen (ab ca. 50 A) in der Nähe beider Batterien einzuschleifen, sollte man kritisch betrachten, weil Aufwand, Nutzen und das erhöhte Risiko von Nebenwirkungen (z.B. erhöhte Übergangswiderstände und damit erhöhter Spannungsabfall) in keinem sinnvollen Verhältnis zu einander stehen. Häufig wird angeführt, dass das Plus-Kabel zwischen Starter- und Zweitbatterie bei einem Unfall beschädigt werden kann und es so zu einem Kurzschluss und in der Folge zu einem Fahrzeugbrand kommen kann. Schaut man sich die Einbauorte der beiden Batterien an, wird man erkennen, dass ein durch eine Deformation des Fahrzeuges beschädigtes Plus-Kabel zwischen Starter- und Zweitbatterie sicherlich ein nachrangiges Problem ist.
VW hat zu keinem Zeitpunkt Sicherungen zwischen zwischen den Batterien verbaut; auch nicht bei den Wohnmobilen California. Es ist zudem kein Fall bekannt, in dem es wegen Beschädigung des Plus-Kabels zwischen den Batterien zu einem Fahrzeugbrand gekommen ist.
Kabelbaum
Der Trennrelais-Kabelbaum (ohne Dauerplus von der Starterbatterie) wird mit anderen Leitungen (Sitzheizung, Tankgeber) zusammen, wie auf den nachfolgenden Bildern von Bullytreter zu sehen, entlang von Kanten am und Sicken im Bodenblech geführt. Das dicke Dauerpluskabel ist unterhalb des Fahrzeuges verlegt und wird durch eine mit einer Gummidichtung abgedichteten Öffnung im Bodenblech unterhalb des Fahrersitzes nach oben geführt. In der unmittelbaren Nähe befindet sich der Massepunkt für die Zweitbatterie. Der weitere Kabelbaum zu den Verbrauchern (Innenleuchte, Standheizung, Steckdosen) wird in einer Sicke nach hinten geführt.
Elektrischer Anschluss
Werksseitig ist der Lichtmaschinenanschluss (D+/L) vom Mehrfachstecker U2 (Pin 12) und der der Zündanlassschalters D/50 vom Mehrfachstecker X (Pin 1) abgeleitet. Beide laufen zu einer 2-fach-Steckverbindung hinter der Zentralelektrik zusammen, an die der kleine Kabelbaum zum Trennrelais angeschlossen wird.
Bei vielen T4 ist jedoch auch bereits mindestens eine 1-fach-Steckverbindung mit blauem Kabel hinter der Zentralelektrik verlegt, an der das Lichtmaschinensignal anliegt. Ist die nicht vorhanden, muss man ggf. direkt an die Lichtmaschine gehen und das Signal in den Innenraum führen. Die 1-fach-Steckverbindung liegt üblicherweise am Mehrfachstecker D (Pin 1) an. Es gibt aber auch noch die Möglichkeit an den Stecker A2 (Pin 1) zu gehen.
D/50 findet sich am Anlasser, am Zündanlassschalter oder am Mehrfachstecker F (Pin 1).