Baudokumentation GFK-Wohnkabine auf Hilfsrahmen

Das Bordnetz ist als 24-V-Anlage ausgeführt. Speicher ist eine LiFePO4-Batterie 24 V / 100 Ah mit einem Energieinhalt von 2,56 kWh und integriertem Batteriemanagementsystem. Alle Hochstromkomponenten — Wechselrichter, Laderegler, Sammelschienen, Hauptsicherung, Hauptleitungen — sind bereits für den Endausbau auf 200 Ah (5,12 kWh) ausgelegt. Die Erweiterung erfolgt später durch eine zweite, baugleiche Batterie in Parallelschaltung; dafür ist die Parallelfreigabe des Herstellers erforderlich.

Die 12-V-Verbraucher — Beleuchtung, Wasserpumpe, Lüfter, Kühlschrank, Heizungssteuerung, USB — werden über einen DC/DC-Wandler 24 V → 12 V mit 50 A (600 W) versorgt und erst hinter dem Wandler in Einzelkreise aufgeteilt und abgesichert. Das Fahrzeug behält damit ein 12-V-Verbrauchernetz, ohne dass die Hochstromseite auf 12 V ausgelegt werden muss.

Verbraucher, die es als 24-V-Ausführung gibt — Standheizung, Boiler, USB-C-Ladedosen —, werden direkt an den 24-V-Bus gelegt und nicht hinter den Wandler. Das hält die Spitzenlast der 12-V-Ebene bei rund einem Drittel ihrer Kapazität statt bei drei Vierteln und vermeidet eine unnötige zweite Wandlung.

Sternpunkt der Anlage sind zwei Sammelschienen für Plus und Minus mit mindestens 300 A Belastbarkeit. Unmittelbar am Pluspol der Batterie sitzt die Hauptsicherung, im Minuspfad der Shunt des Batteriemonitors. Verbraucher werden nicht direkt an die Batteriepole geklemmt.

Die Absicherung der Hauptleitung wird nach dem maximalen Dauerstrom des Wechselrichters, dem gewählten Querschnitt und der tatsächlichen Leitungslänge festgelegt; der Planungswert liegt bei 200–250 A. Wegen des hohen prospektiven Kurzschlussstroms einer LiFePO4-Batterie ist eine Sicherung der Class-T-Klasse vorgesehen. Die endgültige Auswahl erfolgt gegen das Datenblatt des Wechselrichters (Anlage A-14) und gegen die Dauerstrombelastbarkeit des gewählten Querschnitts — nicht allein nach dem Spannungsfall.

Abschaltreihenfolge: der Wechselrichter muss bei Unterspannung abschalten, bevor das Batteriemanagementsystem die Batterie hart trennt. Trennt das BMS zuerst, sieht der Wechselrichter unter Last einen abrupt offenen Kreis, was Eingangsstufe und BMS-Endstufen belastet. Die Abschaltschwellen beider Geräte sind daher vor der Inbetriebnahme gegeneinander zu prüfen und, soweit einstellbar, gestaffelt zu parametrieren.

Zu beachten ist dabei, dass der Batteriestrom mit sinkender Spannung steigt: der Wechselrichter entnimmt annähernd konstante Leistung, sodass aus rund 139 A bei Nennspannung gegen Ende der Entladung etwa 151 A werden. Die Reserve des BMS wird also genau dann kleiner, wenn sie gebraucht wird. Der Einschaltstromstoß beim Zuschalten des Wechselrichters und beim Anlaufen des Kochfelds ist gegen die Kurzschluss- und Überstromauslösung des BMS zu prüfen.

Der Shunt des Batteriemonitors sitzt im Minuspfad unmittelbar an der Batterie, sodass alle Lade- und Entladeströme über ihn laufen. Sämtliche Minusleitungen von Verbrauchern und Ladequellen werden an die Minus-Sammelschiene hinter dem Shunt geführt, nicht an den Batteriepol. Das gilt ausdrücklich auch für die Minusseite eines nicht galvanisch getrennten Ladewandlers, dessen Fahrzeugmasse sonst am Shunt vorbei einen zweiten Rückweg bildet und die Messung verfälscht.

Der Einbauraum von Batterie und Wechselrichter wird belüftet. Der Wechselrichter gibt bei Dauerlast Verlustwärme ab, die Batterie darf zum Laden nicht unter 0 °C liegen. Beides ist bei der Wahl des Einbauorts zu berücksichtigen: nicht in einem ungedämmten Staukasten und nicht in einem geschlossenen Möbelkorpus ohne Luftweg.

Das Basisfahrzeug hat ein 12-V-Bordnetz, die Aufbaubatterie liegt auf 24 V. Geladen wird deshalb über einen DC/DC-Ladewandler 12 V → 24 V mit eigenem Ladeprofil für LiFePO4. Eine direkte Verbindung der beiden Netze besteht nicht.

Die Ladeleistung richtet sich nicht nach dem technisch Möglichen, sondern nach dem, was die Lichtmaschine dauerhaft abgeben kann. Die Generatorleistung des Fahrzeugs ist noch nicht aus den Fahrzeugunterlagen belegt; die Recherche in Teilekatalogen weist für die Daily-Baureihe auf 90–150 A hin, für die 140-PS-Variante am ehesten 140–150 A. Solange das nicht bestätigt ist, wird die Ladeleistung auf 600–650 W ausgelegt statt auf die zunächst geplanten 800 W. Eine Lichtmaschine am unteren Ende des Bereichs wäre sonst im Leerlauf deutlich belastet.

Auf der 12-V-Eingangsseite entspricht das rund 53–70 A, die zusätzlich zum Fahrzeugbedarf aufgebracht werden. Die Zuleitung von der Starterbatterie wird dafür mit 25–35 mm² ausgeführt und starterbatterienah mit 80–100 A abgesichert.

Zwei fahrzeugspezifische Punkte sind vor der Beschaffung zu klären. Erstens verwenden die Euro-6-Motorisierungen der Baureihe einen geregelten Generator, dessen Spannung lastabhängig schwankt — der Ladewandler muss damit umgehen können, sonst lädt er zu wenig oder startet gar nicht. Zweitens gibt es Hinweise aus der Praxis, dass neuere Fahrzeuge dieser Baureihe keine nutzbare D+-Klemme mehr bereitstellen. Ein Ladewandler, der ein D+- oder Zündungssignal zur Freigabe benötigt, wäre dann nicht ohne Weiteres verwendbar; Geräte mit spannungsbasierter Motorlauferkennung sind vorzuziehen.

Solar, Lichtmaschine und Landstrom sind bewusst als drei getrennte Ladequellen ausgeführt und nicht in einem Kombigerät zusammengefasst. Das hält Fehlersuche und Austausch einfach und vermeidet, dass ein Gerätefehler alle Ladewege gleichzeitig stilllegt.

Die 230-V-Anlage wird aus zwei Quellen gespeist: aus dem Wechselrichter am 24-V-Bordnetz und aus dem Landstromanschluss. Beide Quellen sind gegeneinander verriegelt; eine gleichzeitige Einspeisung ist ausgeschlossen.

Der Wechselrichter liefert 3.000 W Dauerleistung als reine Sinusspannung. Diese Größe folgt aus dem geplanten Induktionskochfeld, das als einzelner Verbraucher den Leistungsbedarf bestimmt; alle übrigen 230-V-Verbraucher liegen deutlich darunter. Auf der Gleichstromseite entspricht die Dauerleistung rund 130–140 A bei 24 V — der wesentliche Grund für die Wahl von 24 V statt 12 V, wo derselbe Verbraucher etwa 260–280 A gezogen hätte.

Der Landstromanschluss lädt nicht über den Wechselrichter, sondern über ein eigenes Ladegerät 230 V → 29,2 V mit rund 30 A (etwa 870 W). Auch das ist eine bewusste Trennung: der Wechselrichter bleibt ein reiner Wechselrichter, das Ladegerät ein reines Ladegerät, und beide sind einzeln austauschbar.

Die 230-V-Installation wird nach DIN VDE 0100-721 ausgeführt: Fehlerstrom-Schutzeinrichtung 30 mA, Leitungsschutzschalter, feste Verlegung, Schutzleiterverbindung zum Aufbau und Fahrzeugrahmen. Die Anlage wird vor der Vorführung durch eine Elektrofachkraft geprüft und bestätigt (Anlage A-22).

Als Leitungsmaterial wird durchgehend flexible Gummischlauchleitung H07RN-F verwendet — 3 × 1,5 mm² im Aufbau, 3 × 2,5 mm² für den Einspeisekreis. Starre Installationsleitung nach Art von NYM-J wird nicht verlegt: eindrähtige Leiter brechen unter Dauervibration im Fahrzeug.

Offener Nachweispunkt — Erdungskonzept im Wechselrichterbetrieb: Im Landstrombetrieb liegt ein Netz mit vorhandenem Neutralleiter-Schutzleiter-Bezug an, die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung arbeitet wie in einer Gebäudeinstallation. Im reinen Wechselrichterbetrieb hängt das dagegen davon ab, ob der Wechselrichter am Ausgang eine Verbindung von Neutralleiter und Schutzleiter herstellt. Ohne diese Verbindung ist das Ausgangsnetz erdfrei; ein einzelner Fehler zwischen Außenleiter und Aufbau oder Fahrzeugrahmen treibt dann möglicherweise keinen ausreichenden Fehlerstrom, um die 30-mA-Schutzeinrichtung auszulösen.

Vor der Vorführung ist deshalb zu belegen, wie das gewählte Gerät den Schutzleiter im Inselbetrieb behandelt — hochwertige Wechselrichter schalten dafür ein Erdungsrelais. Der Nachweis erfolgt nicht über die Prüftaste der Schutzeinrichtung, die nur die Mechanik prüft, sondern über eine Fehlerschleifen- und Auslösemessung in beiden Betriebsarten, Landstrom und Wechselrichter. Ergebnis und Messprotokoll gehören zur Bestätigung durch die Elektrofachkraft (Anlage A-22).

Die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung wird mindestens als Typ A ausgeführt. Das Induktionskochfeld enthält gleichrichtende Elektronik; ein Typ AC kann bei glatten Gleichfehlerströmen unwirksam werden.

Die Module werden auf das Sandwichdach geklebt. Vorgesehen ist eine Klebung mit dauerelastischem Konstruktionsklebstoff nach Reinigung und Primerung der GFK-Oberfläche; Durchdringungen des Dachs für Befestigungspunkte werden vermieden. Werden dennoch Schrauben gesetzt, erfolgt das ausschließlich in Lastverteilplatten oder eingeklebte Inserts, nie in den Schaumkern allein.

Flexible Module werden nicht vollflächig ohne Spalt verklebt. Vorgesehen sind Randklebung oder ein definierter Luftspalt, damit die Wärme unter dem Modul abgeführt wird und der Ertrag im Sommer nicht einbricht. Zwischen den Modulen bleiben 40–50 mm Abstand.

Die Verschaltung erfolgt in Reihe zu Strings. Der Laderegler ist für eine PV-Eingangsspannung bis 200 V ausgelegt, sodass mehrere Module in Serie geschaltet werden können; das hält die Ströme und damit die Querschnitte auf der Dachseite klein. Maßgeblich für die Stringlänge ist die Leerlaufspannung der Module bei tiefer Temperatur: die Summe der Voc bei −20 °C muss unter der zulässigen Eingangsspannung des Reglers bleiben. Dieser Nachweis wird mit dem Datenblatt der tatsächlich gewählten Module geführt.

Die Modulauswahl ist bewusst noch offen. Sie wird erst nach dem endgültigen Dachlayout getroffen, weil Lage von Dachluke, Antenne und Laufweg die nutzbare Fläche und damit Modulformat und Stückzahl bestimmen. Erst danach werden Voc, Vmp, Isc, Imp, Temperaturkoeffizient, Bypass-Dioden, Abmessungen und Gewicht der konkreten Module gegen die Anlage gerechnet.