Masse-Anschluss in einer 24V / 48V - Umgebung

Hallo,

wir bauen unseren Mercedes Benz Vario 614 D - mit GFK-Koffer-Aufbau um.
Vorher: Gas + kleine autarke Solaranlage.

Der Vario hat vorne 24 V Versorgung.

Folgender Plan:

  • Solar: 1305 W (drei 435 W in Reihe)
  • Solarregler: Victron Smart Solar MPPT 150/30
  • 48 V Batterien (4 * 12 V in Reihe) - 100 Ah
  • Victron: Lynx DC Distributor
  • Victron-Inverter: Multiplus-II - 3000VA - 48 V - 230 V
  • Victron Orion-Tr 48/24-12A Isolated DC-DC converter (für Wasserpumpen, Dieselheizung)

entsprechende Sicherungen, FI/LS, …

Kabel:

  • auf der 230V-Seite 3*2,5mm²
  • auf der 24V-Seite - generell 2-adrig !! - ist ja Koffer (GFK)

Landstromanschluß incl. FI/LS

bei dem Schaltplan haben wir uns an einer Dokumentation von Victron orientiert

Ladebooster ist vorerst nicht geplant, sollte aber beim Design berücksichtigt werden.

Wo wir uns noch etwas unsicher sind, ist der Masseanschluss an die Karosserie:

  • des Multiplus (PE-Klemme)
  • des Lynx-Distributor

Kommt der Masseanschluß des Multiplus an die Karosserie ?
Kommt der Minuspol des Lynx-Distributors an die Karosserie ?
Sind weitere Masseanschlüsse zur Karosserie notwendig (z.B. PE auf der 230V-Seite) ?

Kommt es dann aufgrund der unterschiedlichen Spannungszahlen nicht zu Problemen (48V-System Minus, Masse an Karosserie - 24V-System des Varios, ebenfalls Minus an Masse - PE-Klemme an Masse - später Ladebooster) nicht zu Problemen (Ausgleichströme, etc.) ?

Hier existieren ganz unterschiedliche Meinungen - einerseits: alles an Karosserie-Masse - anderseits: 47V-System ohne Masse (als “Floating-System”).

Was ist so die Meinung incl. Begründung von Experten ?

Mit einem “Floating” System hast du das Problem von statischen Aufladungen. Weil das System isoliert ist, kann die Ladung nirgends abfliessen. Statische Ladung kann sich auf mehrere tausend Volt aufsummieren wo die üblichen Isolationen nicht mehr ausreichen. Die Energie entlädt sich dann an einer ungewollten Stelle, meist über die Elektronik welche für solch hohe Spannungen nicht isoliert ist. Der dabei fliessende Strom ist zwar gering, sorgt typischerweise aber trotzdem für Fehlfunktionen. Z. Bsp. digitale Eingänge werden gemeldet obwohl kein Signal anliegt, Speicherinhalte gehen verloren oder der Cerbo “stürzt ab”, bzw. macht einfach einen ungewollten Reset. Normalerweise sind diese Fehlfunktionen reversibel. Im Worst Case Fall können sie aber auch nicht reversibel sein. Vor allem schnelle Halbleiter mit kleinen Chipstrukturen werden dabei beschädigt.

Profis benutzen zum Test ihrer Installationen ESD Pistolen mit welchen das Verhalten provoziert werden kann. Obligatorisch sind solche Test bei Militärfahrzeugen, Luft/Raumfahrt usw. Um der statischen Ladung einen einfachen Weg zum Abfliessen zu bieten, bringt man eine künstliche Verbindung zur Erde an. Im Fall vom Womo ist das einfach die Karosserie, Es sollte aber nur an einer einzigen (starken) Verbindung zum Bsp. dem Batterie Minus gemacht werden. Berührt eine geladene Person z. Bsp. mit Synthetik Pullover jetzt ein Anlagenteil (Touchscreen!) so kann die Ladung sofort auf einem niederohmigen Weg abfliessen. Weil die Leitungen jetzt üblicherweise auch eine Induktivität haben, können steile Impulse von statischen Ladungen trotzdem noch auf einem anderen Weg über die Elektronik abfliessen welche der Installateuer oder Gerätedesigner nicht vorgesehen hat. Aus diesem Grund sind die ESD Tests teilweise recht anspruchsvoll zu verstehen. Mit einiger Erfahrung macht man aber von vornherein einfach alles richtig und braucht dann auch keine (teure) Testpistole. Ein nettes Spielzeug ist so eine Pistole trotzdem, wenn man sich sowas ausleihen kann um nachzusehen wie störfest die Installation wirklich ist und wo man durch Änderungen an der Erdung noch was verbessern kann.

Um eventuelle Kurzschlussströme zu verhindern, kann man die Verbindung auch hochohmiger (z. Bsp. 1kOhm) machen. Bei 48V Kurzschluss würden dann nur 48mA fliessen. Statische Ladungen können aber trotzdem abfliessen. Manche machen auch ein R-C Kombination. Der C sorgt dann auch für schnelles Abfliessen von steilen Impulsen. Werte z. Bsp. 1nF, Spannungsfestigkeit min. 2kV.

Geräte haben sowas normal auch intern. Verbindung zwischen N und PE mit einem sogenannten Y-Kondensator welcher ähnliche Aufgaben hat. Wenn du dein Womo stationär betreibst, kannst du auch überlegen ob du so einen Gummibändel auf die Straße machst. Ist relativ hochhohmig, erfüllt aber die gleiche Aufgabe wenn eine Ladung von ausserhalb dem Fahrzeug auf ein Elektronikteil kommt. Zum Generatorbetrieb empfiehlt sich ein Erdspiess. Beim Landstromanschluss ist ein ordentlicher PE für den FI sowieso obligatorisch. Die DC Seite GND wird dann üblicherweise an einer einzelnen Stelle mit dem PE verbunden. Es ist ein Vorteil zum Suchen von Fehlern diese Stelle mit Kennzeichnung auftrennbar zu machen. Bei der AC Installation am Hausanschlusskasten ist die N-PE Verbindung äquivalent. Hierzu ein schon etwas älteres Merkblatt von Hensel.

@Walter0703

Hast Du die seriellen Panels mit Victron’s MPPT Calculator durch gerechnet? Die meisten Panel haben bei niedrigen Temperaturen (April, 10C) mehr als 50V und würden Dir den MPPT 150 zerstören.

Ich konnte nur zwei meiner Trina Vertex S+ an den 150er in Serie schließen.

Haben wir, laut Calculator mit den eingegebenen Panels kein Problem.

Und nicht vergessen : deine 4 Akkus (in Reihe) brauchen einen Ausgleich (Balancing) zwischen ihnen.

Ich würde ein 24V System bauen, da kannst du mit dem Orion XS 1400 dann auch einen guten Ladebooster einplanen.

Eine Reihenschaltung von 12V Akkus auf 24V oder 48V würde ich auch nicht empfehlen, da sind Probleme meiner Meinung nach vorprogrammiert, auch wenn man zusätzlich noch Balancer einbaut.

Ich würde da empfehlen direkt 24V bzw 48V Akkus zu nutzen, damit hat man letztlich weniger Probleme.

Grundsätzlich sollten sowohl Minuspol der Zusatzbatterie, Gehäuse des Multiplus sowie die Netzzuleitung (CEE/Campingsteckdose) mit dem Fahrzeugchassis über einen Schutzleiter verbunden werden.
Weiter ist das Beispielschema von Victron mit Vorsicht zu geniessen, denn Es sollte sichergestellt werden, dass Betriebsströme der Kleinspannungsanlage nicht über die Schutzleiter der Niederspannungsanlage fliessen.Somit wäre die im Beispielschema gezeigte Verbindung des Schutzleiters, welcher vom Multiplus her kommt und über die Minus-Sammelschiene läuft, nicht zulässig.

Mein persönlicher Vorschlag: Eine PE-Schiene/Verteiler im Aufbau verwenden (Wenn die Sicherungen/FIs in einem kleinen Schaltschrank montiert werden, ist da meist schon ein PE-Verteiler drin). Von der CEE einen Schutzleiter auf den Verteiler, ein weiterer zum Chassis, anschliessend Gehäuse des Multiplus und Minus-Sammelschiene über je einen Schutzleiter auf den Verteiler verbinden, 230V-Kabel zu den Steckdosen usw natürlich auch (gilt auch für weitere metallene, berührbare Teile im Caravan). L und N von der CEE müssen zuerst über einen FI/LS, anschliessend kann auf Verbraucher oder den Multiplus verdrahtet werden.

Ich nehme an das Fahrzeug wird in Deutschland zugelassen, somit gibt die VDE vor wie was anzuschliessen ist. Gab hier letztens schon eine ähnliche Diskussion, eine Suche nach DIN VDE 0100-721 hier und auf Google hilft hoffentlich auch noch weiter.

Ist beides möglich, und beides grundsätzlich zulässig. Wenn auf der Kleinspannungsseite (Extra Low Voltage ELV), hier 48VDC, keine Verbindung zum Schutzleiter besteht, wird dies als SELV bezeichnet. Wenn eine Verbindung besteht, ist es PELV.

Es hat beides Vor- und Nachteile. Da aber die eigentliche Fahrzeugverkabelung schon mit dem Chassis/Karosserie verbunden ist (heute meist Minuspol) macht es aus meiner Sicht wenig Sinn dies bei der Zusatzbatterie anders zu machen.

Sind vorgesehen (3 Stück) - habe ich in der Auflistung vergessen…