Als de dynamo meer dan één accu moet laden

Inleiding
Een jacht heeft op zijn minst twee accu’s: één om de hoofdmotor te starten en één huis- (of hulp- of service-) accu. Om ervoor te zorgen dat de motor altijd gestart kan worden, worden alle accessoires (navigatieapparatuur, verlichting, stuurautomaat, koelkast, enz.) op de serviceaccu aangesloten. De startaccu mag alleen voor de startmotor van de hoofdmotor worden gebruikt en mag absoluut nooit leeg raken, want dan kan de motor niet meer worden gestart.
Vaak is er een derde accu aan boord, de boegschroefaccu en er kan zelfs een vierde zijn, de accu voor de navigatie en communicatie apparatuur. De accu’s zijn door middel van relais, diode isolatoren, of anderszins van elkaar gescheiden. In grotere systemen heeft de startaccu vaak een eigen dynamo. De accuspanning kan ook verschillen, bijvoorbeeld 12 V voor start- en navigatieaccu’s, en 24 V voor de service- en boegschroefaccu’s.

Het probleem
Als een standaard dynamo uit de auto industrie wordt gebruikt om verscheidene accu’s gelijktijdig te laden ontstaan de volgende problemen:
- Op een schip zijn de kabellengtes vaak veel langer dan in auto’s, waardoor er een grotere spanningsval ontstaat tussen de dynamo en de accu (voorbeeld: de spanningsval over een kabel met een doorsnede van 10 mm² en 5 meter lengte is 0.5 V bij een stroom van 50 A).
- Diode laadisolatoren veroorzaken extra spanningsval: 0.4 tot 0.8 V voor silicium diodes en 0.1 tot 0.4 V voor FET-transistoren die als diode worden gebruikt.
- De dynamo in de motorruimte registreert een omgevingstemperatuur van 40°C of zelfs hoger terwijl de serviceaccu lager in het schip veel kouder is, bijv. 20°C. Dit resulteert in een voor de accu te lage laadspanning tgv temperatuur compensatie.
- De serviceaccu wordt meestal behoorlijk diep ontladen en moet met een hoge (absorptie) spanning worden geladen. Dit is vooral het geval als de dynamo op de hoofdmotor de enige stroombron is en elke dag kortstondig wordt gebruikt om de accu’s te laden.
- De startaccu is echter bijna altijd volledig geladen en heeft geen absorptielading nodig.
- Vaak worden verschillende soorten accu’s gebruikt voor het starten, de boegschroef en als serviceaccu. Deze verschillende soorten accu’s hebben elk hun eigen laadrecept.

Veel verschillende oplossingen
Het zou overdreven zijn om te stellen dat er net zoveel oplossingen zijn als boten, maar er zijn zeker veel manieren om de bovenstaande problemen in meer of mindere mate op te lossen. Verscheidene daarvan, maar zeker niet alle, worden hierna besproken:

Eenvoudig en niet duur: microprocessor gestuurde accuscheiders
De startaccu wordt direct aangesloten op de dynamo. Tussen de dynamo en de serviceaccu wordt een microprocessor gestuurde accuscheider geplaatst (zie bijv. de Cyrix accuscheiders van Victron Energy). Wanneer 1 van beide accu’s geladen wordt (de start accu door de dynamo, of de service accu met een acculader) en de spanning stijgt tot bijna 14 V of 28 V, dan zorgt de microprocessor ervoor dat het relais sluit, zodat beide accu’s parallel geladen worden. Zodra de spanning daalt omdat er ontlading plaatsvindt, opent het relais weer en worden de accu’ gescheiden.
Deze oplossing is eenvoudig en niet duur: de dynamo hoeft niet te worden gemodificeerd of vervangen. Het nadeel is een wat langere oplaadtijd van de serviceaccu, omdat de laadspanning aan de lage kant is. Vaak zal de motor, en daarmee het laadproces, gestopt worden lang voordat de accu vol is. Dit is geen bezwaar zolang de accu”s regelmatig wel volledig geladen worden, bijvoorbeeld met een acculader wanneer er walstroom beschikbaar is.
De Cyrix accuscheiders zijn bidirectioneel: de spanning wordt op beide “+” aansluitingen gemeten en de laadstroom zal eenvoudigweg van de accu met hoogste laadspanning naar de accu met de lagere spanning lopen. Een voorbeeld: wanneer de dynamo is aangesloten op de startaccu en een acculader op de service accu, en de 2 accu’s worden verbonden met een Cyrix, dan kunnen beide accu’s geladen worden, zowel met de dynamo als met de acculader.

Dynamospanning verhogen
De meeste dynamo’s met ingebouwde regelaar kunnen worden aangepast om een hogere spanning te leveren. Door een diode in serie met de spanningsmeting van de regelaar te plaatsen wordt de uitgangsspanning met ca. 0.6 V verhoogt.
Dit is een karwei voor de specialist, waar we hier niet verder op ingaan. Zware overlading is alleen een risico bij een zeer intensief dagelijks gebruik van de motor en zelfs dat probleem kan worden opgelost door de dynamo tijdelijk uit te schakelen (maar onderbreek nooit de verbinding tussen de dynamo en de accu terwijl de motor draait, want de resulterende spanningspiek kan de gelijkrichtdiodes in de dynamo beschadigen).

Een meertrapsregelaar met temperatuur- en spanningscompensatie
Als u voor een meertrapsregelaar besluit , zou ik adviseren de beste te nemen en een model te kiezen met:
- Spanningsense. Door de laadspanning direct op de accu te meten wordt de spanningsval over de bekabeling en eventuele diode isolatoren automatisch gecompenseerd.
- Temperatuurcompensatie. Hiervoor is een temperatuursensor nodig, die op de serviceaccu moet worden gemonteerd.

De startaccu.
Laten we aannemen dat wanneer de hoofdmotor draait, de accu’s gelijktijdig via relais, of een diode of FET-isolator worden geladen. Vrijwel alle laadstroom stroomt dan naar de service accu omdat deze accu de grootste capaciteit en de laagste inwendige weerstand heeft, en gedeeltelijk of geheel ontladen is. Dit betekent dat de spanningsval over de kabel van de dynamo naar de serviceaccu hoger zal zijn dan van de dynamo naar de startaccu. Het kan heel goed zijn dat om een absorptiespanning van bijvoorbeeld 14.4 V voor de serviceaccu te bereiken, de uitgangsspanning van de dynamo tot 15.4 V moet worden verhoogd (d.w.z. een spanningsval van 1 V van de dynamo naar de serviceaccu).
Met 15.4 V op de dynamo zou de spanning op de startaccu zeer wel 15 V (!) kunnen zijn, omdat slechts een klein percentage van de stroom naar de startaccu gaat en dus ook de spanningsval gering zal zijn. Het resultaat is dat de startaccu, die al volledig is geladen, teveel geladen wordt.
Wat te doen?
a) Verbeter de situatie door het spanningsverlies zo laag mogelijk te houden en laat het daarbij. De startaccu moet misschien eerder worden vervangen, afhankelijk van hoe vaak de hierboven genoemde omstandigheden zich voordoen en welk type startaccu wordt gebruikt.
Een gel-accu wordt in deze omstandigheden niet aanbevolen, omdat overspanning uitdrogen tot gevolg heeft.
b) Voeg 1 of 2 diodes toe in de bekabeling naar de startaccu om de spanning te verlagen.
c) Plaats een serieregelaar in de bekabeling naar de startaccu, bijvoorbeeld de “Eliminator” van Ample Power.
d) Laad de startaccu met een aparte dynamo.

De boegschroefaccu
De opgerolde cel accu is zeer geschikt voor deze toepassing. Deze accu kan zeer hoge stromen leveren en kan tevens snel en met een hoge spanning geladen worden.