Strøm i overlanding biler

Her følger litt om elektrisitet og overlanding biler. Stikkord er forbruksbatteri og lading av dette, solceller og forbruk. Og litt om kabler, sikringer og koblingmateriell.

Litt om strøm, spenning og effekt (for begynnere)

Spenning måles i volt, V. Biler har som regel 12V anlegg, noen har 24V. Strømforbruk måles i Ampere, A. Produktet av strøm og spenning er effekt, Watt, W. Watt er hvor mye som brukes av batteriet akkurat nå. Hvor mye du bruker over tid er watt-timer, eller kilowatt timer, KWh som man gjerne bruker i husholdningen. En kan også bruke Ampere-timer, Ah, som mål for forbruk. Dette er greit for biler fordi batteriets kapasitet oppgis i Ah. Typisk er et bilbatteri 70 – 105 Ah.

Hvis et forbruk er oppgitt i Watt kan man finne strømforbruket i ampere ved å dele på 12 (eller 24 hvis bilen har 24 Volts anlegg).

Eksempel

Hvis du har en kjøler som bruker 48 Watt vil dette bety 48/12 = 4 Ampere.
Hvis du da har denne på 10 timer vil den da bruke 4 x 10 = 40 Ah, Ampere-timer.

Forbruksbatteri og kjøleboks

Har du kjøleboks og annet som bruker mye strøm i bilen bør du ha et eget forbruksbatteri for dette for ikke å risikere å tømme startbatteriet over natten. Skal du ligge stille flere dager uten tilgang til strøm blir det enda viktigere.
Kjølebokser er av to forskjellige typer. De billige er termoelektriske, men de bruker mye strøm. Da er kompressorkjølere langt bedre med hensyn til strømforbruk. De er også som regel større, men koster fort 10 ganger mer.

Typiske eksempler, 12 V:

Engel kompressor kjøler/fryser, 60 liter bruker 0.50 – 2.5 ampere. Snitt 1,5 A, 18 W
Termoelektrisk 20 liter, 3 – 5 ampere, Snitt 4 A, 48 W

Dvs, en kompressor kjøler bruker ca 20 Ah, ampertimer og en termoelektrisk ca 50 Ah over natta (12 timer). Da er du på god vei til å tømme batteriet.

Løsningen er altså et forbruksbatteri. Batteriet bør monteres så lavt som mulig for å holde tyngdepunktet nede. Her er to eksempler, et 90Ah batteri montert på en travers under en LC80, og to stk 105 Ah montert innvendig på gulvet i en LC78.
Sørg for å feste batteriene godt. De er tunge, og skulle det smelle eller rulle rundt vil du ikke ha batteriene flyende gjennom bilen. Jeg bruker 10 mm bolter gjennom gulvet med en plate som mothold på undersiden, og øyekroker og stropper over batteriene. I tillegg til at de holdes på plass av vinkler på gulvet.

Batteri typer

Man kan bruke et vanlig startbatteri som forbruksbatteri, men det er ikke å anbefale. Et startbatteri skal levere masse strøm over en kort tid, og helst ikke lades helt ut. Et forbruksbatteri derimot skal levere lav strøm over lang tid og kan bli helt utladet. Det tåler startbatteriet dårlig.

Så du bør satse på et forbruksbatteri som er laget for dette. Siden batteriet gjerne er inne i bilen må det være et lukket batteri som ikke slipper ut gass eller kan lekke syre. Det gjelder de fleste moderne batterier, og en bruker gjerne gel eller AGM batterier som ikke inneholder flytende syre. Litium batterier som brukes i elbiler og verktøy er også mulig. De er kompakte, lette og foreløpig veldig dyre.

Lading av Forbruksbatteriet.

For at forbruksbatteriet skal lades må det kobles til dynamoen når bilen går, men for at startbatteriet ikke skal tappes når bilen står så må forbruksbatteriet kobles fra bilens ladekrets når motoren står. Dette kan gjøres med en manuell bryter, men det er greit at det skjer automatisk så en ikke glemmer det. Det er to typer separatorer som brukes, et rele med spenningsføler eller en DC-DC lader.

Rele / Solenoid

Et laderele kobler forbruksbatteriet til bilens ladekrets når ladespenningen har kommet over et bestemt nivå, feks 13,3 Volt. Dette er en rimelig og driftssikker løsning som dekker de flestes behov. Pris fra NOK 300 og oppover, feks dette fra Biltema.

Jeg hadde et slikt en stund, men opplevde stadig at releet ikke koblet inn så forbruksbatteriet ikke ble ladet. Sannsynligvis på grunn av litt dårlige startbatterier som tok mye ladestrøm, eller spenningstap i ledninger. Det ville vært bedre med et rele hvor en kunne justere spenningen for innslag. Jeg kjøpte i stedet et vanlig 80A rele som jeg koblet til dynamoens laderele (ladelampe). Derved slår releet inn når dynamoen begynner å lade. Dette var heller ikke perfekt for av og til slo releet inn for tidlig, og da gikk sikringen til forbruksbatteriet fordi starteren dro strøm fra dette.

En starter på en dieselmotor drar 400 – 700 A under start, og uten et stort rele og kraftige kabler er det ikke mulig å starte fra forbruksbatteriet. Se under.

Løsningen ble å koble til et tidsrele i tillegg så hovedreleet slår inn etter noen minutter. Det fungerer fint, men løsningen begynner å bli komplisert.

DC-DC lader

En DC-DC-lader er en mer sofistikert lader som konverterer inngangsspenningen til en spenning som er tilpasset batteriets ladestatus. Det vil si at du kan få høyere eller lavere spenning ut av omformeren enn du sender inn. Det betyr at den alltid kan velge den mest effektive ladespenning for forbruksbatteriet. I praksis betyr det at ladetiden blir noe kortere. De er dyrere enn et rele, fra NOK 2.000 og oppover. Jeg tviler på om de er så mye mere effektive at de er verdt prisen. I praksis kjører man langt nok til at batteriet blir ladet. Men det er vel og en mulighet for at batteriet får lenger levetid.

Solceller

Skal du ligge stille en stund et sted uten 220V er solceller tingen. Du får pakker med 110W effekt fra litt over NOK 1000 og oppover. Pakken består av panel, fester og regulator. Dimensjon panel 100 x 65 cm. Dette er en størrelse som er lett å montere hvis du har flatt tak, eller på toppen av et taktelt. Jeg monterte en slik pakke på LC78 og har brukt den en sommer i Norge.

110W tilsvarer 9A ladestrøm. Du skal være ganske heldig med vær og parkering for å få dette i Norge. Jeg målte strømmen til typisk 2 – 5 A. Dette er nok til å drive kjøleboksen. Drar man sørover vil det bli mere sol, men da oppstår problemet at du ikke vil parkere i solsteiken. Så da er du like langt.

Løsningen er å ha ett løst panel, eller helst en fleksibel matte med litt lang ledning så du kan parkere i skyggen og ha solcellene i solskinnet.

Regulatoren som følger med en slik billig pakke er en såkalt PWM regulator. Skal man oppgradere bør man satse på en MPPT regulator som er mer effektiv, ca 20%. Den virker på samme måte som en DC-DC lader som nevnt over.

Solcelle-lading kan godt kjøres samtidig (i parallell) med dynamoen, eller en 220 V lader.

220 V «landstrøm»

Noen ganger har man tilgang til 220V på campingplasser. Da er det greit å kunne koble seg til for forbruk og lading av batterier. Jeg bruker da en vanlig batterilader koblet til et vanlig campingbil- inntak gjennom veggen.

Komplett Skjema

Her er fullt skjema for min LC78 med batterier og lading:

Ladekabel til forbruksbatteri bør være 6 eller 10 kvadrat for å få minst mulig spenningsfall. De store sikringene på 50A plasseres nærmest mulig batterienes plusspoler.

Strømforbruk

Et viktig spørsmål er, hvor lenge har du strøm hvis du ligger stille? En kompressorkjøler bruker i snitt 1,5 A i timen. Dvs 36 Ah pr døgn. Om du da har et 105 Ah forbruksbatteri tilsvarer det at du kan ligge stille 105/36 = 3 døgn.
Dette er teoretisk siden du ikke kan tappe batteriet helt tomt. Dessuten bruker du vel litt lys etc. Men LED lys bruker veldig lite strøm, så i alle fall innvendig moderat belysning betyr ikke mye.

I praksis, 2 – 3 døgn på et 105 Ah batteri.

Hvis du har solcellepanel blir regnestykket litt anderledes.

Mitt 110W panel gir 2-5 A i praksis. La oss si 3,5 A i snitt. Over 10 timer blir dette 35 Ah pr døgn. Dvs, når det er brukbart med sol kan du regne med at et 110W panel akkurat leverer nok til å drive kjøleboksen. På gråværsdager må du nok tappe batteriet litt også, men hvis det er rimelig bra vær kan du ligge hvor lenge du vil.

Dimensjonering av sikringer og kabler

Generelt kan man si, bruk så grov ledning som mulig når du legger ledning i en bil. Det har to grunner. Det betyr lavest mulig spenningsfall. Jo høyere strøm i en gitt ledningstverrsnitt jo lavere blir spenningen i andre enden på grunn av tap i ledningen. Og aller viktigst, unngå at isolasjonen smelter på grunn av overoppheting, med etterfølgende kortslutning og i verste fall brann.

Alle ledninger må også beskyttes med sikringer. Jo større sikring, jo tykkere ledning.

Når kabler og sikringer dimensjoneres for hus er det klare regler for hva som er tillatt. Jeg har ikke funnet noe lignende for biler, så tallene jeg oppgir i tabellen under må ses på som veiledende og gis uten garanti. Det er delvis av egen erfaring, delvis hva som kan finnes ved litt googling. Tillatt strøm for husinnstallasjoner er oppgitt for sammenligning.
Det er en forskjell på hus og bil-innstallasjoner ved at i hus legges kabler inne i vegger, mens i bil ligger de mer åpent og får bedre kjøling.

AWG er en amerikansk måte å oppgi tverrsnitt på. Det brukes ofte for å oppgi tilkoblingstverrsnitt feks på kontakter.

Opplegg og komponenter

Kabling

Når du legger opp kabler er det viktig å merke godt, gjerne i begge ender. Bruk helst forskjellige farger og lag tegninger. Skriv på tegningen hvor de forskjellige komponenter er. Du husker ikke det etter et år, og så går det plutselig en sikring som du stappet inn under dashbordet et eller annet sted.

Hold orden. Samle helst sikringer og releer på et sted. Bunt ledninger og fest med strips. Merk alle sikringer og releer.

Når du bygger opp en bil prøv å bruke like komponenter alle steder, som feks releer. Da slipper du mange varianter som reserve.

Og en ting, bruk aldri tjuvkoblinger, og i alle fall ikke utvendig. De vil garantert begynne å korrodere, og i verste fall knekker ledningen du har koblet til. Skaff deg en loddebolt og lodd alt. Bruk krympestrømper til å isolere, og om det ikke går bruk en god tape. Utvendig isolerer du med vulkaniseringstape først, deretter vanlig tape. Jeg bruker Scotch 88 tape. Dyr, men den holder evig. De billige tapene blir stive, løsner og tåler ikke olje. Scotch 88 kan kjøpes fra elektrogrossister, feks Elfa. Der får du også brytere etc av bedre kvalitet enn Biltema.

Vulkaniseringstape selv-vulkaniserer til en gummiklump som lager en vanntett kobling. Men den er ikke mekanisk sterk så derfor Scotch 88 utenpå.

Bilde viser sikringer fra batteriet på min LC78 når jeg kjøpte den, og etter at jeg ryddet opp ved å montere alle sikringer i en holder. Alle kurser som er styrt av tenning går via et 80A rele som igjen fordeles på mindre sikringer. Derved holder det med et rele i stedet for 4. De firkantede blokkene i høyere bilde er 2 sikringer på 50A for lading av forbruksbatteri, og til sikringsholder ved siden av batteriet.

Sikringer

Den vanligste sikringstypen i dag er flatstift ATO opp til 30 A (kan fås i 40). For høyere strøm kan Maxi sikringer brukes. Disse er greie å få tak i, men blir veldig klumpete med holder. De går opp til 100A. Da er midiOTO og megaOTO bedre. De har også bedre terminering for tykke kabler med M5 og M8 bolter. MegaOTO fås fra 80 til 500A, midiOTO går fra 30 til 200A.

Kontakter

Fra venstre: Tjuvkobling- Fysj!, vanntett 1mm2, Flatstiftkontakt 30A.
Under: En halvdel av Anderson kontakt.

Vanntette kontakter fås med 1 – 6 pinner. Lavt tverrsnitt, maks 1 mm2 kabel. Dvs bare for lave strømmer, noen få ampere.
Flatstiftkontakter fås med 2 – 6 pinner. Maks ledningstverrsnitt 6 mm2. Tåler i alle fall 30A strøm.
Anderson kontakt. Disse er smarte da de er intetkjønnet. Dvs, begge deler av kontakten er like. (Bare en del er med på bildet). Brukes der det er mye strøm. Fås i forskjellige størrelser, 30 – 400 A.

gasolin.no har en del kontakter, men det stor utvalget får man feks hos Elfa

Start fra forbruksbatteriet

Noe alle frykter er å gå tom for startstrøm langt fra folk. Reiser du sammen med andre og har startkabler er ikke dette noe problem. Er du alene blir det verre. Hvis du har et stort forbruksbatteri kan dette kanskje redde situasjonen hvis det er strøm på dette. Det går an å legge opp kabler for start så du bare kan vri på en bryter, men det krever 30-50 kvadrat kabel og en bryter eller rele som tåler 300A.

Startkabler bør du ha med uansett, og hvis de er lange nok så kan du koble rett på forbruksbatteriet. Er de for korte så må du utmontere batteriet.

Sveising

Har du solide startkabler så går det an å sveise også. Du tar ganske enkelt med noen sveisepinner, seriekobler 2 batterier så du får 24 Volt, og bruker startkablene. Det kan diskuteres hvor viktig det er å kunne sveise på tur, men en slik løsning veier bare noen hundre gram. Sveising får du gjort alle steder i verden, men du må komme frem til sveiseren. Husk å lage en kort kabel for å seriekoble batteriene, og en bit sveiseglass som du kan bruke for å lage en sveisemaske. Gjerne en pappbit som du skjærer hull i og taper glasset på.