Trennrelais-Steuergerät TR-SG

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Fertiges TR-SG

Funktion[Bearbeiten]

Das Trennrelais-Steuergerät (TRSG) überwacht die Spannungen an zwei Batterien und steuert abhängig von den gemessenen Werten das Trennrelais an, um die Batterien zu verbinden oder zu trennen. Für die Ansteuerung des Trennrelais wird keine externe Ansteuerung, also kein Anschluss an Lichtmaschine/D+ und Masse bzw. den Anlasserkontakt B/50 benötigt. Dadurch wird der Verkabelungsaufwand bei der Nachrüstung einer Zweitbatterie deutlich reduziert.

Mit der Steuerung wird - im Gegensatz zur klassischen Trennrelais-Ansteuerung - sichergestellt, dass die Starterbatterie mit Priorität optimal geladen wird. So wird das Trennrelais grundsätzlich immer erst dann geschlossen und damit die Zweitbatterie geladen, wenn die Ladespannung an der Starterbatterie für eine längere Zeit (ca. 1,5 Minuten) stabil über 13,7 Volt beträgt. Das Trennrelais wird mit einer Verzögerung (ca. 8 s) wieder geöffnet, wenn die Spannung unter 13,4 Volt fällt.
Diverse Sicherheitseinrichtungen verhindern, dass das Trennrelais beim Anlassen des Motors geschlossen ist, und dass es wegen schwankender Spannungen (z.B. wegen eines Batteriedefektes) ständig ein-/ausschaltet. Darüber hinaus wird der Spannungsabfall am Trennrelais selbst überwacht, wodurch eine Fehlfunktion des Relais und ein dauerhaft zu hoher Strom über das Relais rudimentär erkannt werden können.
Des Weiteren läßt sich die Steuerung über einen optionalen Taster/Schalter manuell ein- und ausschalten; z.B. für die Eigenstarthilfe. Der Betriebszustand der Steuerung kann über eine ebenfalls optionale Leuchtdiode angezeigt werden.

Die aktuelle Version besitzt einen Standheizungseingang, über den das Trennrelais während des Standheizungsbetriebes automatisch geschlossen wird, wenn die Spannungen an den beiden Batterien sich verringern. Alle o.a. Sicherheitsfeatures bleiben dabei natürlich erhalten.

Last but not least, ist ein automatisches Nachladesystem für die Starterbatterie integriert.


Das nachfolgende Bild zeigt die Integration der LED und der Tasterkontakte in eine Schalterblende ab MJ1999. Die Kontakte müssen zur Bedienung der Steuerung mit einem leitfähigen Gegenstand (z.B. den Zündschlüssel) verbunden werden.

LED und Schaltkontakte in einer Schalterblende


Überwachung und Anzeige[Bearbeiten]

Es werden ständig die Spannungen der beiden Batterien, der Status des optionalen Tasters zur manuellen Bedienung und der Standheizungseingang überwacht. Der Status der Steuerung bzw. der Batterien wird über eine low-current-LED angezeigt:

Anzeige Bedeutung
LED aus Trennrelais geöffnet
LED ein Trennrelais geschlossen
LED blinkt schnell Trennrelais geöffnet und nach Fehler blockiert sowie Feedback nach Tasterbetätigung
LED blinkt lang ein - kurz aus Trennrelais manuell geschlossen
LED blinkt kurz ein - lang aus Trennrelais manuell geöffnet
LED blinkt lang ein - lang aus Unter- oder Überspannung an einer Batterie


Steuerung[Bearbeiten]

Grundfunktion[Bearbeiten]

Das Trennrelais wird immer dann geschlossen, wenn die Spannung an der Starterbatterie für ca. 90 Sekunden über 13,7 Volt beträgt und kein Fehler der Zweitbatterie (Über- oder Unterspannung) festgestellt wurde. Es wird wieder geöffnet, wenn die Spannung für ca. 8 Sekunden unter 13,4 Volt fällt oder die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Batterien für eine vorgegebene Zeit größer oder gleich 0,3 Volt beträgt. Gleiches gilt für die Nachladefunktion, wenn ein Ladegerät an die Zweitbatterie angeschlossen ist.

Wird die Standheizung eingeschaltet, schließt das Trennrelais sofort, wenn die Batterie-Spannungen im erlaubten Bereich (keine Über-/Unterspannung) liegen. Es bleibt geschlossen, bis die Spannung an einer Batterie ca. 11,3 Volt unterschreitet.


Fehlerüberwachung[Bearbeiten]

Wird das Trennrelais innerhalb einer vorgegebenen Zeit mehr als 5 Mal hintereinander ein-/ausgeschaltet (z.B. weil die Spannung wegen einer defekten Zweitbatterie jedes Mal beim Schließen des Trennrelais zusammenbricht), erfolgt eine Blockierung der Steuerung. Diese wird nach Ablauf von 15 Minuten automatisch aufgehoben. Alternativ kann die Blockierung der Steuerung aber auch manuell über den optionalen Taster aufgehoben werden.


Manuelle Steuerung[Bearbeiten]

Die Steuerung kann über einen optionalen Taster manuell betätigt werden. Die durch das Schließen des Tasters ausgelöste Aktion ist vom aktuellen Status der Steuerung abhängig. Sie wird aus Sicherheitsgründen immer erst dann ausgelöst, wenn der Taster wieder losgelassen wird. Zudem muss der Taster zunächst mindestens 0,25 Sekunden geschlossen sein.

Status Aktion nach Betätigung
Trennrelais geöffnet Trennrelais wird geschlossen
Trennrelais geschlossen Trennrelais wird geöffnet
Trennrelais manuell geschlossen Trennrelais wird geöffnet
Trennrelais manuell geöffnet/geschlossen Reset der Steuerung
Steuerung blockiert Reset der Steuerung


Sonderfall: ist das Trennrelais manuell geschlossen und steigt die Spannung an der Batterie über die normale Einschaltspannung (> 13,7 V), wechselt die Steuerung zurück in den Automatikbetrieb. Die LED wird dann dauerhaft an sein und nicht blinken.


Sonderfälle[Bearbeiten]

Anschluss eines Ladegerätes / Nachladeautomatik[Bearbeiten]

Wird ein externes Ladegerät an die Starterbatterie angeschlossen, wird die Steuerung das Trennrelais schließen, wenn die Spannung an der Starterbatterie über 13,7 Volt ansteigt. Wenn dies z.B. wegen einer dann suboptimalen Ladung der Starterbatterie nicht gewünscht wird, muss die Steuerung über den Taster für die Dauer des Ladens manuell ausgeschaltet werden.

Wird das Ladegerät an die Zweitbatterie angeschlossen, wird die Starterbatterie durch Schließen des Trennrelais automatisch mitgeladen, wenn die Spannung an der Zweitbatterie über ca. 13,8 V ansteigt. Das Relais trennt die Batterien, wenn das Ladegerät abgeklemmt und die Spannung unter 13,4 V fällt. Diese Nachladeauomatik kann über den Taster fallweise deaktiviert werden.


Manuelle Steuerung bei Batterieproblemen[Bearbeiten]

Damit eine tiefentladene Batterie über das Trennrelais aufgeladen werden kann oder damit eine Eigenstarthilfe möglich ist, kann das Trennrelais auch dann manuell geschlossen werden, wenn die Spannungen an den Batterien außerhalb des normalen Bereichs liegen (z.B. bei Tiefentladung). Ein automatisches Öffnen des Trennrelais erfolgt erst 25 Sekunden, nachdem eine zu niedrige Spannung oder ein zu hoher Spannungsabfall zwischen den Batterien erkannt wurde. Sollte diese Zeit nicht ausreichen, muss nach Anzeigen einer Störung (LED blinkt schnell) das Trennrelais erneut manuell geschlossen werden.


Schaltung[Bearbeiten]

Bei der Schaltung handelt es sich im Wesentlichen um eine Standardbeschaltung eines Mikrocontrollers des Typs Atmel ATTINY 85 mit 8 kByte Speicher, der mit 1 MHz betrieben wird. Die Schaltung selbst und die Eingänge der Schaltung sind gegen die üblichen Störungen in einem Kfz-Bordnetz geschützt. Der Ruhestrom der Schaltung liegt bei geöffnetem Trennrelais in der Größenord­nung von 2 mA. Hierzu addiert sich der Strom für das Trennrelais, wenn es geschlossen ist. Er liegt üblicherweise in der Größenordnung von 120 mA.

Die Helligkeit der LED lässt sich in Grenzen über ein Potentiometer einstellen.

Anschluss[Bearbeiten]

Anschluss TR-SG Version 1
Anschluss TR-SG Version 2 (mit Standheizungseingang)
Gerenderte Platine

Achtung: Bitte vor Nachbau/Test den aktuellen Anschlussplan erfragen. Die Steuerungen werden, wenn erforderlich, ständig weiterentwickelt.


Batterien[Bearbeiten]

Die Spannungsversorgung der Steuerung erfolgt über die Starterbatterie. Diese ist an die Anschlüsse Kl.30 (Plus) und Kl.31 (Masse) anzuschließen. Die Steuerung besitzt eine eigene Sicherung (2 Ampere).

Plus der Zweitbatterie muss mit dem Anschluss Zweitbatterie verbunden werden. Die Zweitbatterie muss an der gleichen Fahrzeugmasse hängen wie die Starterbatterie.


Trennrelais[Bearbeiten]

Das Trennrelais wird an die Anschlüsse TR+ und TR- angeschlossen. Die Polarität spielt grundsätzlich keine Rolle, wenn das Trennrelais keine integrierte Freilaufdiode besitzt. Es wird auch keine externe Freilaufdiode benötigt, da das TR-SG eine solche auf der Platine hat. Die Strombelastbarkeit des TR-Anschlusses liegt bei ca. 1 Ampere.

Taster und LED[Bearbeiten]

Der Taster, der nach Masse schalten muss, wird an Schalter bzw. Schalter und Schalter -angeschlossen.
Bei Version 2 ist Schalter - auf der Platine nach Masse gelegt. Wenn der Taster weit weg vom Steuergerät verbaut werden soll kann man den Taster auch direkt nach Masse schalten lassen.
Die LED kommt an die Anschlüsse LED+ und LED-.

Standheizung[Bearbeiten]

Soll das Trennrelais beim Standheizungsbetrieb automatisch geschlossen werden, muss ein Signal an den Eingang SH angeschlossenen werden, das immer ca. 12 V hat, wenn die Standheizung eingeschaltet wird; z.B. ein Kabel vom Schaltausgang der Vorwahluhr.


Kombination mit ZH-SG[Bearbeiten]

Soll das TR-SG zusammen mit dem ZH-SG verwendet werden kann entweder eine Leitung vom Schaltausgang der Uhr (Eingang UHR am ZH-SG) oder vom Ausgang GEBLÄSE auf den Eingang SH am TR-SG gelegt werden.

Bei Verwendung des Signals UHR zieht das Trennrelais beim einschalten der Standheizung per Uhr an.

Bei Verwendung des Signals GEBLÄSE zieht das Trennrelais erst beim zuschalten des Gebläses an.

Soll das Trennrelais auch beim einschalten z.B. über eine GPS-Steuerung anziehen muss der entsprechende 12V-Eingang der das ZH-SG betätigt auch auf den entsprechenden Eingang SH am TR-SG gelegt werden.

Laut UdoZ macht es durchaus Sinn die Steuergeräte in Kombination zu verwenden, auch wenn das ZH-SG bereits eine Trennrelais-Steuerung integriert hat. Diese steuert das Trennrelais jedoch nur während des Standheizungs-Betriebs, ersetzt also das TR-SG nicht.

Vorhandene Trennrelais-Ansteuerung[Bearbeiten]

Folgender Absatz ist in Version 2 des TR-SG eigentlich überflüssig geworden.

Ist bereits eine Trennrelais-Ansteuerung über D+ der Lichtmaschine vorhanden, sollte diese nach dem Trennen vom Trennrelais nun an den 2-poligen Anschluss Lima D+ / D/50 angeschlossen werden. Dies gilt insbesondere für D+ der Lichtmaschine, damit es keine Probleme mit der Erregung der Lichtmaschine gibt. Dies sollte man, wenn man sich die Arbeit nicht unbedingt machen will, vorher testen. Bei meinem 2001er TDI funktionierte die Erregung der Lichtmaschine auch ohne den Anschluss.

Für den Anschluss des Trennrelais eignet sich - je nach Einbauort des Steuergerätes - die ab Werk vorhandene 2-fach-Steckverbindung T2 mit den blauen Steckern (hier: 2001er TDI). Beim Anschluss ist die interne Beschaltung des Trennrelais mit ev. vorhandener Diode zu beachten. TR+ sollte mit dem blauen Kabel (Lichtmaschine) und TR- mit dem anderen Kabel verbunden werden.

Steckverbindung T2

Dazu eignet sich der originale Stecker 1J0 971 972 (ca. 1,30 Euro) mit den Einzelleitungen 000 979 019 E (ca. 3,40 Euro). Das passende Gegenstück ist das Gehäuse 3B0 972 712 (ca. 2,20 Euro) mit den Einzelleitungen 000 979 020 E (ca. 3,40 Euro).