Batteriekasten leicht gemacht

Die Batterie des Unimog 1300L fällt überaus üppig aus, selbst in Relation zu vergleichbaren Fahrzeugen. Woran das genau liegt, vermag ich nicht mehr rauskriegen. Da gibt es auf der einen Seite die Anforderung mit voller Beladung und Anhängerlast einen Bahnübergang mit der elektrischen Fahrt aus dem Anlasser räumen zu können. Möglicherweise spielt auch die potentielle Kofferversorgung und die bekannte Nato-Starthilfesteckdose eine Rolle. Jedenfalls wartet hier Mercedes mit ordentlich Kapazität auf, was sich natürlich deutlich im Gewicht niederschlägt. Insbesondere bei den militärischen 24 V Anlagen kommt  so ganz schön was zusammen. Dabei betrachte ich keineswegs nur die Batterien alleine. Auch die stabile Lagerung und die Leitungsführung sind nicht umsonst, was das Gewicht angeht. Die Leitungsführung mit der isolierten Schraube durch den Rahmen halte ich auch für keine gute Lösung. Hier kommt es gerade bei 24 V zu Migration und somit zu Rost. Ich werde einige Anstrengung zur Optimierung vornehmen. In erster Linie möchte ich Gewicht sparen, nebenbei sollen aber Zuverlässigkeit, Robustheit, Ausfallsicherheit, Wartung und Betriebssicherheit erhöht werden. Kurz gesagt, wenn ich es anpacke, dann möchte in jeden der genannten Punkte eine Verbesserung erreichen. Die unausweichlichen Nachteile entsprechend bewerten, aufzeigen und unter Umständen sogar akzeptieren. Der Kostenfaktor soll eine untergeordnete Rolle spielen.
Zuerst geht es um die Auswahl der Batterien selber. Im Original Unimog 1300L von der Bundeswehr sind 2 sogenannte Nato-Blöcke verbaut. Bei 24 V Anlagen werden jeweils 2 Einheiten in Reihe geschaltet. Diese Blei-Gel-Akkus funktionieren weitgehend unabhängig von der Einbaulage und der Fahrzeugneigung, sind wartungsfrei und in der Regel bleiben sie trocken. Der Laderegler im Unimog macht 28,3  V, daher überschreitet er die zulässigen 29 V nicht. Blei-Säure Batterien liegen auch in diesem Bereich, vertragen aber eine geringfügig höhere Spannung auch noch.
Als die Natoblöcke wegen Überalterung raus flogen, die waren von 1986, ersetzte ich dieselben durch Blei-Säure Batterien der gleichen Größe. Diese Blei Säure Batterien funktionierten einwandfrei und schafften auch bei -11°C den großen Diesel-Direkteinspritzer zu starten. Hier merkt man jedoch, dass der Batterieleistung, und sei sie noch so ausreichend, Grenzen gesetzt sind.
Mercedes ruft für die Dinger einen stolzen Preis auf. Nach dem Abziehen der Aufkleber war aber die VARTA-Nummer lesbar und so bestellte ich die zweite Batterie zum halben MB-Preis beim Bosch-Dienst.
Die Varta 625023, auch 62523 entspricht der DB-Teilenummer A001 541 8201. Dabei handelt es sich um eine herkömmliche Blei-Säurebatterie mit 125Ah. Diese passt perfekt in den Halterahmen des Batteriekastens des BW 1300L
Die Abmessungen, die in den Datenblättern von Varta angegeben sind, entsprechen nicht den Blockmaßen sondern beinhalten die Pole, Deckel, Griffschlaufen..usw.
Ein Nachteil der Teile ist die geringe Menge Säure, die nach Steilfahrten immer auslief. Das war zwar nie wirklich ein Problem, aber die Metallteile des Halterahmens litten stetig. Ein auffüllen der Batterie jeweils im Frühling mit ganz geringen Mengen Wasser reichte stets aus um die Platten im Inneren zu bedecken. Das Gewicht der beiden Brocken betrug inklusive Halterahmen und dem Brückenkabel allerdings 78 kg. Das ist mir einfach zu viel.
Der elektrische Anschluss mit den konischen Blei-Polen und den Klemmen missfiel mir ebenfalls. Die waren nur schwer fest zu ziehen, trotz Polfett immer oxidiert und auch nicht wirklich sicher. Wenn ich die 8 er Schrauben der Klemmen anzog, rissen die entweder ab oder es verbog sich die ganze Klemme. In beiden Fällen konnte man das Kabel mit Handkraft noch von dem Pol herunterziehen. Die Pluspolabdeckung ist unschön und die Berührsicherheit ist nicht gegeben. Hohe Gleichspannungen, geringe Abstände, Säure, Salze und unzählige Materialpaarungen vertragen sich zudem nicht. Hier möchte ich eine saubere, leichte Batterie-Lösung haben. Den Denkanstoß liefern dabei Luftfahrt-Batterieklemmen, die mit den entsprechenden Polen fest verschraubt werden.

Was dabei heraus gekommen ist, ist keineswegs Bull-Shit, sondern :


Shit-Bull

Super Helden Intelligenz Test  Batterie Ultra Leicht Lösung

 
Die Shit-Bull Batterie-Lösung besiegt nämlich Chuck-Norris, verhaftet erfolgreich das A-Team, tötet einen von Bruce Willis gespielten Filmhelden in der ersten Filmminute, lässt Rambo die Munition ausgehen und verhilft Lord Voldemort, Darth Vader und sämtlichen abgehalfterten James-Bond Endgegnern zur Weltherrschafft, jawohl.
And now for something completetly different...
 
Zuerst stellt sich die Frage nach der Akku-Technologie selber. Hier ist inzwischen einiges auf dem Markt und da ich auch die Flugzeug- , die Ultraleicht- und Modellfliegerszene gut kenne, recherchierte ich ausgiebig.
Jetzt kommt kein Vortrag über Akkumulatoren, aber selbstverständlich fällt jetzt das Wort Li-Ionen. Diese Akkus und alle Ihre Derivate zeichnen sich durch hohe Leistungsdichte aus. Sie bauen im Vergleich zu Blei-Akkus deutlich leichter und kleiner. Auf dem Markt befinden sich mehrere Einheiten, die durch entsprechende integrierte Elektronik "nach außen" einen Blei-Gel Akku vortäuschen und sich somit mit dem meist vorhandenen Laderegler betreiben lassen. So weit so gut, dieses Verfahren birgt aber auch Nachteile und Gefahren. Diese Technologie reagiert empfindlich auf alles unvorhergesehene und eine Störung des integrierten Schaltkreises möchte ich mir nicht vorstellen. Leider ist die Konsequenz dabei häufig Feuer und dass wird mir dann doch zu heiß. Ich kenne selber Leute, die solche Batterien in Ihrem Flugzeug als Starterbatterie eingesetzt haben und das nun nicht mehr tun.
Gewicht sparen möchte ich schon, nur möchte ich mir nicht die Frage stellen ob und warum das Ding abrennt, weil ich an irgend einen Mist nicht gedacht habe. Bei meinem Kollegen war es die negative Spannungsspitze des Hauptschalterrelais, der die Elektronik des Akkus nach und nach geschlachtet hat. Der erzählte Monate lang begeistert von Seine LI-Po Lösung und von der Gewichtsersparnis. Am Ende ist mir ein völlig elektronikfreier Fahrbetrieb doch lieber, Freilaufdiode hin oder her. Daher entschied ich mich für die klassische Blei-Gel Lösung.

Wer die größte Internet Suchmaschine nutzt bzw. sich ihr unterwirft, stolpert schon nach 0,5 Klicks über die Optima Batterieserie und kann, sofern er weiter die Wellen des WWW reitet, auch noch Feature-Listen diverser anderer Anbieter durchgehen. Da gibt es Angaben über Gewichte, Stromstärken, Kapazitäten und eine ganze Menge weiterer toller Eigenschaften, die das beschriebene Monstrum jeweils mitbringt. Nun ja, egal wie diese Quartettkartenweisheiten zu Stande kommen, zaubern kann keiner. Ein Manager würde jetzt vielleicht fragen: "warum nicht?".
Von einigen Fliegerkameraden hörte ich positives über die Odyssey Batterien. Ich erinnere mich an einen direkten Vergleich als wir an einem kalten Januarmorgen unsere Flugzeuge vor der Halle starteten. Mein Blei-Gel Akku eines anderen Herstellers hatte trotz der überlegenen Größe seine liebe Not, den Propeller zu drehen. Mein Nachbar besitzt einen baugleichen Anlasser und hat einen größeren Motor und eine halb so große und halb so schwere (Odyssey) Batterie. Er startete mit merklich mehr Drehmoment am Anlasser, obwohl er zudem dünnere Kabel verlegt hatte.
Letztendlich überzeugt mich hier aber nur ein Versuch am Unimog selber. Den letzten Ausschlag eine entsprechende Testreihe zu riskieren, machten die Abmessungen. So könnten zwei PC 925 sogar in das Werkzeugfach der Unimog-Schaltplatte passen. Das wäre super, weil die Batterien dann wesentlich geschützter liegen. Die Kabel werden deutlich kürzer und in Sachen Leichtbau schlägt das sogar einen Batteriekasten aus Titan und Kohlefaser mit Millionen Erleichterungsbohrungen.
Nur packen die zwei Hightech-Würfel auch bei niedrigen Temperaturen den alten Diesel anzudrehen? Das ist schließlich neben einer Langzeiterprobung die alles entscheidende Frage.
Daher wartete ich ab, bis es in der Nacht mal unter -10°C abkühlte. Häufig gibt es das nicht bei uns in Südhessen, aber es kommt doch gelegentlich vor.
Die guten PC 925 meisterten den Startversuch bravourös und mit der gewohnten Schwerfälligkeit bei Kälte lief das alte Eisenschwein an. Ich provozierte die Batterie noch ein wenig, indem ich den Nullförderknopf während des Startvorganges gedrückt hielt.
Die Kapazität ist ausreichend, jedoch etwas schwächer als die der dicken, nassen Blei-Säure Monster. Nach einer Minute leiern brachen die Odyssey-Batterien dann doch ein. Die alten Batterien konnten das noch eine Weile länger ab. Der Spitzenstrom der PC 925 Akkus hingegen ist bei kalten Temperaturen den dicken Vorgängern sogar überlegen. Ein Vergleich auf der Basis von Ah Stunden aus der Featureliste ist hier nicht aussagekräftig, da sich Batteriekapazitäten auch mit der Temperatur und dem entnommenen Strom ändern. Je höher der Strom, desto kleiner wird die tatsächliche Kapazität, das ist logisch. Je tiefer die Temperatur, desto niedriger wird der mögliche Kurzschluss-Strom. Auf diese Bedingungen reagieren die verschiedenen Modelle unterschiedlich. Welche Kapazität in Ah bei 25°C und kleinem Entladestrom theoretisch im Vergleich vorliegt, ist wenig aussagekräftig. Am Ende traue ich dem Doppelpack aus PC 925 einen Einsatz als Starterbatterie im Unimog zu.

Hier erprobe ich die neue Batterie in der originalen Batteriehalterung. Dazu baute ich eine kleine Adapterplatte, die in die originale Halterung passt. Das war wichtig, denn nur so lässt sich herausfinden, wie die deutlich kleineren Sammler sich schlagen. Nach einigen erfolgreichen, morgendlichen Startversuchen während der "Kälteperiode" im Winter 2017 war ich von der Leistung überzeugt. Die Batterien ließen sich problemfrei an dem vorhandenen Lader im Unimog laden und funktionierten über Monate zuverlässig und problemfrei. Die Entscheidung ist gefallen, ich stelle das Batteriekonzept um und ersetze die originalen Nassbatterien endgültig.
   
Die beiden gewaltigen Nassbatterien haben mir immer gute Dienste geleistet, folglich gebe ich sie mit gemischten Gefühlen her. Im Stich gelassen haben die mich nämlich nie und die Kapazität ist mehr als ausreichend. Ich erinnere mich an einige Kaltstartvorgänge bei -11°C, bei denen ich selber überrascht war, wie lange die beiden durchhielten. So ein Direkteinspritzer springt ohne Starthilfen bei diesen Temperaturen nicht mehr so gerne an. Es sei denn, man erwärmt den Brennraum durch länger anhaltendes Durchdrehen des Motors, bis eine Zündung möglich ist. Das dauert mitunter 1 Minute, aber das schafften diese Batterien. Mit 37 kg pro Stück fällt das Gewicht jedoch üppig aus. Noch üppiger war der Preis, denn eine der beiden Batterien erwarb ich direkt von Mercedes. Der Listenpreis pro Stück lag bei über €500,- Euro. Die zweite kaufte ich über den Boschdienst, nachdem ich unter dem tollem Mercedes-Aufkleber die entsprechende Seriennummer von Varta lesen konnte. Das Teil kostete dann die Hälfte. Jetzt ist mir klar, wie die Mercedes Aktionäre zu Ihren Dividenden kommen.
   
Hier ist der neue Powerpack zu sehen. Der kompakte Verbund aus zwei PC 925 wiegt keine 24 kg und bietet die Möglichkeit, weitere Ideen umzusetzen. Bevor ich die beiden identischen Akkus mit Gewebetape verband, brachte ich zwischen den Dingern noch ein paar 3 mm Schicht Filzgleiter an. Das verhindert das Reiben des überstehenden und umlaufenden Randes oben  am Gehäuse. Jetzt berühren sich die beiden Würfel flächig. Um die Akkus vollständig zu verbinden, versah ich den gesamten Boden mit 20 mm starkem Moosgummis. Das Zeug ist selbstklebend und wird zudem Vibrationen fernhalten. Es ist auch nötig, um die Krümmung, sprich die Radien am Boden des Fahrerhausfaches, zu umgehen.
   
Selbstverständlich setze ich nur PTFE-Kabel ein, wenn ich schon dabei bin, den fetten Kabelbaum rauszuschmeißen. Gutes Teflon-Kabel ist zwar teuer, hält aber im Gegensatz zu dem gammeligen PVC-isolierten Originalkabelbaum, 200°C statt 90°C aus. Dazu ist es mechanisch um ein vielfaches belastbarer. Ein durchscheuern ist praktisch unmöglich und die Isolierung ist trotzdem dünner und leichter. Ich versteh es ja, dass der Unimog-Kunde nicht ein vielfaches für schöngeredetes MIL-SPEC Gewurschtel ausgeben möchte, wenn es der billige Automotive-Elektro-Einheitsmüll auch tut. Geht es jedoch um übertriebenen und kommerzfreien Leichtbau Marke Heimwerker, dann führt an dem hochwertigen Kabel kein Weg vorbei. Die größte Gewichtsersparnis erreicht der Kabelbaum jedoch durch seine geringere Länge.
Das neue, untere Kabelstück (weiß) wiegt etwa 2 / 3 von dem oberen Kabel. Die Kupfer-Querschnitte sind dabei beinahe identisch.
Da der neue Kabelbaum nur noch etwa halb so lang ist, dürfte auch der Querschnitt bei bleibender Stromkapazität eine Nummer kleiner werden. Er wird aber nicht in gleichem Maße kleiner, folglich kann der neue, leichte Edelkabelbaum sogar noch mehr Strom als der Alte.
   
Das passiert, wenn "hohe" Gleichspannung und ein geringer Kontaktabstand aufeinander treffen. Wird diese blanke und keinesfalls versiegelte Verschraubung feucht, dann übernimmt die Galvanik. Kondenswasser, Spritzwasser, Luftfeuchtigkeit  und unter Umständen sogar Streusalz sorgen dann für Ionenwanderung. Dann oxidiert die eine Seite und es Reduziert die Andere. Bei dieser Lösung könnte sogar Wasser dauerhaft zwischen den beiden Bundscheiben aus Kunststoff stehen bleiben und nach und nach den Rahmen zernagen. Ganz doof wird es, wenn die Scheiben von den Ausblühungen zerstört oder zerdrückt werden und die Schraube im Inneren echten Kontakt bekommt. Keine Ahnung was sich Mercedes dabei gedacht hat. Ich vermute, das Kabel sollte geschützt im Rahmen verlaufen und war auf so kleinem Raum nicht anders um die Ecke zu bringen. Ach ja, und da war ja früher auch die Abzweigung für die Nato-Steckdose dran. Mir gefällt die Lösung jedenfalls nicht so...

   
Hier die neue Batterieklemme im Detail. Es handelt sich um einen starken Rohrkabelschuh mit 6 mm Loch für ein AWG 2 Kabel. Dies entspricht einem Kabelquerschnitt von 35 mm ². Wobei ich die ganze Umrechnung nicht verstehe, denn der Leiter hat ohne Isolierung einen Durchmesser von 8 mm. Folglich beträgt der Querschnitt doch um 50 mm ². Bei den Kabelschuhen ist es dasselbe, als 35 mm ² ausgewiesene Teile haben oft eine 9 mm Öffnung. Das kapiere ich nicht und muss immer leider so lange alle möglichen Größen bestellen, bis zufällig die richtige dabei ist.

Zur Montage verwende ich eine starke, kupferne Distanzhülse, die den Kabelschuh entsprechend über die Vertiefung hebt. Diese besteht aus rundem 20 mm Kupfer-Vollmaterial, in welches ein 6 mm Loch gebohrt wurde. Die Hülse ist genau 10 mm hoch.

Im Hintergrund liegt noch meine tolle, Cadmiumgelbe AMP-Wahnsinnszange. In dieses Werkzeug habe ich seinerzeit ein ganzes Monatsgehalt investiert um die dicken Kabel an meinem Flugzeug vernünftig pressen zu können. Jetzt freue ich mich natürlich über die sauberen Quetschungen, die ich auch mit meinem Körpergewicht nicht lösen kann. Löten ist bei vibrierenden Kabelbäumen nämlich tabu.
   
Diese Distanzhülse bietet dem Silikon-Isolator besten Halt. Der ist auch Militär-Raumfahrt-Luftfahrt- spezifiziert und hält chemisch, mechanisch und thermisch deutlich mehr aus als ein Gummi-Derivat. Zudem altert das Material nicht ich finde es passt einfach bestens. Ich mag es solche hochwertigen Dinge zu verarbeiten, gerade wenn es auch anders ginge. Alle Kontaktstellen und Materialpaarungen sind so luftdicht versiegelt. Das wird die Verbindung blitzsauber halten, ganz ohne Ausblühungen, weil sogar die Luftfeuchte fern bleibt.

Das Wunderding nennt sich "Silicon Nipple Black MS25171-2S"

   
, Hier verbinde ich die Batterien elektrisch, hier entsteht die Reihenschaltung. Das ist viel zuverlässiger und sicherer als die alte Kabelbrücke. Außerdem spart das enorm Platz und Gewicht und bietet sich bei diesem Konzept einfach an. Mich hat es immer genervt, dass in jeder Taschenlampe, die Reihenschaltung der Batterien prima einfach gelöst ist und jedes 24 V Auto nicht ohne eine Kabelbrücke auskommt. Dabei geht es ja nicht nur um Gewicht, sondern um zusätzliche Klemmen. Zusätzliche Klemmen bedeuten mehr Fehlermöglichkeiten und mehr Gewurschtel.
Die Köpfe der 6er Edelstahlschrauben besitzen bekanntlich eine 10 mm Schlüsselweite und die entsprechenden Kunststoffkappen finden sich sogar im Baumarkt.

   
Nun geht es aber los und meine schöne frisch gepulverte Schaltplatte bekommt zwei 20 mm Löcher verpasst. Die Position ist gut erreichbar und das Blech ist auch nicht zu stark für einen Akkuschrauber mit Stufenbohrer. Die Löcher sollen noch in den geraden Teil des Bleches und dabei nicht zu hoch liegen.
   
Die Löcher werden entgratet und mit Owatrol-Grundierung ausgepinselt. Hier sind die Radien, die wohl durch den Tiefziehvorgang des Staufaches unvermeidlich waren, gut zu sehen. 
   
So sieht es dann von außen aus. Die linken Leitungen sind für den Masseanschluss und die rechte Leitung führt direkt zu Anlasser. Damit reduziert sich die Länge der dicken Kabel erheblich. Die Nylon-Kabeldurchführungen 6 mm - 12 mm sind wasserdicht und halten auch mechanisch die dicken Leitungen fest.
   
So werden die Batterien dann eingebaut. Die passen tatsächlich beinahe saugend. Die Litzen des hochwertigen Kabels sind viel feiner als der grobe alte PVC-Gammel. Damit sind sie weitaus weniger störrisch als die Originalkabel und die erforderlichen Biegeradien sind überhaupt kein Problem. Um eine Verpolung auszuschließen versah ich die positive Klemme mit einem roten Schrumpfschlauch. Zwischen Batteriegehäuse und Wanne ist seitlich nur ein kleiner Spalt geblieben. Da passen ganz prima weitere selbstklebende Filzgleiter dazwischen. Bei aller Bescheidenheit macht das einen schmalen Fuß.
   
Der Deckel erhält neben einigen Filzgleitern noch ein großes Stück selbstklebendes Moosgummi. Dieses drückt von oben auf die Batterie und fixiert diese. Nicht zu sehen ist das ebenso große Stück 20 mm Moosgummi, welches ich noch auf die Batterien klebte um den etwa 35 mm großen Abstand zu überbrücken.
   
Hier sieht man die neuen Kabel mit den entsprechenden Kabelschuhen. Die neuen Gummitüllen für die Löcher im Blech sind zwar jetzt zöllisch, passen aber trotzdem besser als die alten und dichten den Boden effektiv ab. Die gibt es, wie das Kabel, im Luftfahrtbedarf.

Materialbezeichnung: "AN931-5-12  ELASTIC GROMMET  ALT MS35489-10"



   
Nun ist es Zeit ein mal die gesamte Gewichtsersparnis zu bewerten.

Originalbatterien mit Halterahmen:            -78 kg
Original PVC-Kabelbaum:                         -3,5 kg
Batteriekasten mit Kulisse:                      -31,5 kg

Odyssey-Powerpack                                    24 kg
MIL-SPEC Kabelbaum                               1,5 kg

Die Gewichtsersparnis beträgt zu diesem Zeitpunkt 87,5 kg.

Was ich mit den nun gewonnenen Platz mache, kann ich noch nicht endgültig sagen.
Man könnte den Tank nochmals vergrößern und einen kleineren Staukasten montieren. Vielleicht bau ich aber auch den alten Batteriekasten wieder dran und verstaue darin die geplanten Schneeketten. "Aber dann packst Du Dir die 31,5 kg doch wieder drauf". Nee, dann spare ich mir das Bauen des Staufaches. Alles eine Frage des Standpunktes. Jedenfalls kann man mit der entsprechenden Batterie-Lösung, beinahe 90 kg am Unimog einsparen.