Wir waren bisher mit gemieteten Wohnmobilen oder unserem Jeep mit Dachzelt unterwegs. Da wir den Jeep behalten und nicht noch ein weiteres Fahrzeug anschaffen wollten, haben wir uns im letzten Jahr einen Wohnwagen zugelegt. Natürlich war unser Wunsch, dass er möglichst autark ist. Der Händler hat uns einen 70l-Abwassertank nachgerüstet, damit war ein typisches Autarkie-Problem von Wohnwagen – der fehlende Abwassertank – gelöst. Aber hier möchte ich einen zweiten Punkt, dem wir zunächst wenig Aufmerksamkeit geschenkt haben (im Wohnmobil war die Stromversorgung bei regelmäßigem Fahren nie ein Thema – und im Jeep gibt es so gut wie keine Verbraucher), noch etwas ausführlicher darstellen: Wie kommt der Strom in den Caravan? Hier wollen wir uns die 12V-Gleichspannung genauer anschauen, mit denen der Caravan vor allem während der Fahrt versorgt wird. Die Versorgung mit 230V Wechselspannung ist dann noch mal ein anderes Thema.
Zunächst klingt es einfach: Das „Autark-Paket“ ordern (hat unser Wohnwagen noch nicht, da er ein Lagerfahrzeug war – und hier wollen wir uns ja auch etwas austoben), Stecker in die Steckdose am Fahrzeug und alles ist gelöst – oder? Dazu schauen wir uns am besten genau diesen Stecker mal genauer an, da er leicht die Rolle des schwächsten Glieds in der Kette einnimmt. Dabei gibt es theoretische und praktische Aspekte – fangen wir erst mal mit der Theorie an.
Theorie
Auch wenn es teilweise noch 7-Polige Stecker gibt, die nur die Beleuchtung das Anhängers versorgen, kommt für einen Caravan wegen der Stromversorgung wohl nur die 13-Polige Variante Stecker/Dose in Frage. Einen ersten Überblick findet man z.B. auf Wikipedia. Die erste wichtige Norm ist die ISO 11446 (hier eine Beschreibung auf Wikipedia), die neben mechanischen Eigenschaften die Pinbelegung der Steckdose festlegt. In dieser Norm sind die ersten wichtigen Hinweise zu finden: Zum einen gibt es Richtung Anhänger drei getrennte Stromkreise mit getrennten Masseleitungen, einen für Beleuchtung, einen für Dauerplus und einen für Zündung. Nochmal, wichtig: Getrennte Masseleitungen wegen der Strombelastbarkeit der Kabel und Steckkontakte. Diese Stromkreise dürfen Anhängerseitig nicht verbunden sein [1], da sonst der über die Massekontakte fließende Strom nicht mehr vorhersehbar ist und es zu Überlastung und Überhitzung kommen kann. Das war nicht immer so, in älteren Normen war ein gemeinsamer Massekontakt für Dauerplus geschaltetes Plus vorgesehen (beschrieben auf Wikipedia unter „bis 2003„) und teilweise habe ich selbst in recht aktuellen Katalogen (2021) noch Steckerbelegungen mit gemeinsamer Masseleitung für Dauerplus/Zündung gesehen! Der zweite wichtige Hinweis betrifft die Kabelquerschnitte: für alle drei Masseleitungen sowie Dauerplus und Zündung müssen Kabel mit 2,5 mm2 Verwendet werden, für alle anderen können 1,5 mm2 verwendet werden [2]. Diese Querschnitte sind aufgrund der möglichen Ströme und des hohen Spannungsabfalls von Zugfahrzeug bis Caravan auch dringend zu empfehlen.
In der ISO 11446 findet sich noch der Hinweis auf die zweite Relevante Norm, nämlich die ISO 4091 für die Steckkontakte in Stecker/Dose. Dort sind Stecker für Kabelquerschnitte von 1,5 mm2 bis 6 mm2 genormt. Für die Stromversorgung im Caravan sind 2,5 mm2 üblich, die für einen Strom von 20 A ausgelegt sind [3]. Hier zeigt sich schon ein erster großer Unterschied zum Wohnmobil: der maximale Strom beträgt für den Dauerplus und Zündungs-Stromkreis jeweils 20 A, das ist also der maximale Strom der z.B. für das Laden der Batterie oder den Betrieb von Geräten während der Fahrt (z.B. der Kühlschrank) zur Verfügung steht.
Hinzu kommt der Spannungsabfall: Gehen wir von 10 m Kabellänge von Batterie/Generator im Motorraum bis zu den Verbrauchern im Caravan aus, ergibt sich bei 20 A Strom ein Spannungsabfall von 2,86 V (Nach „Spannungsabfall Rechner googeln, dann finden sich diverse Online-Rechner). Bei 14 V Spannung im Motorraum kommen noch 11,14 V im Caravan an. Die max. übertragbare Leistung wären in diesem Beispiel nur ca. 220W und die Spannung ist zu niedrig zum Laden einer Batterie.
Die Ladespannung lässt sich mit einem Ladebooster erhöhen, allerdings auch mit begrenzter Leistung: Ohne Verluste im Ladebooster ergibt sich bei den oben berechneten 220 W Eingangsleistung (11,14 V / 20 A) ein maximaler Ladestrom von 15,7 A bei 14 V. Es gibt z.B. von Votronic oder Büttner spezielle Ladebooster für Caravans, die die beschränkte Stromaufnahme berücksichtigen. Verglichen mit den Möglichkeiten in einem Wohnmobil steht im Caravan aber nur ein sehr beschränkter Ladestrom zur Verfügung.
Etwas verbessern lässt sich die Situation durch Verwendung von Kabeln mit größerem Querschnitt, soweit möglich: Werden die angenommenen 10 m jeweils zur Hälfte in 6 mm² und 2,5 mm² ausgeführt, ergibt sich ein Spannungsabfall von 0,6 V + 1,43 V, womit im Wohnwagen 12,57 V oder ca. 250 W zur Verfügung stehen.
Praxis
In der Praxis gibt es Steckdosen (und Stecker) von verschiedenen Ausführungen und von verschiedenen Herstellern. Da wir am Jeep der Steckdose/Verkabelung überarbeitet haben, beziehen sich die Bilder/Beschreibungen hier auf die 13-polige Steckdose sowie die Verkabelung am Zugfahrzeug. Grundsätzlich dürfte das geschrieben aber auch für 7-Polige Steckdosen und 13/7-Polige Stecker zutreffen.
Es gibt die Steckdosen mit geschraubten oder gecrimpten Kontakten. Geschraubte Kontakte haben aus meiner Sicht zwei Nachteile: Zum einen sind Befestigungshrauben selbsthemmend, d.h. unter Längskraft ist die Reibung größer als die sich durch die Gewindesteigung ergebende „Drehkraft“ [4]. Wird die Schraubverbindung so ausgelegt, dass unter dynamischer Längskraft immer eine Vorspannung erhalten bleibt, ist die Schraube somit gegen losdrehen gesichert [5]. Sicher gestellt werden kann dass, indem die Schraubverbindung so ausgelegt wird, dass unter Berücksichtigung von Setzung und dynamischer Längskraft die Restvorspannung nicht Null wird [6]. Bei einem verschraubten Kontakt ist die Schraubverbindung keiner direkten Beanspruchung durch Längskraft ausgesetzt, trotzdem besteht unter den im Betrieb immer vorhandenen Schwingungen und Vibrationen ohne sorgfältige Auslegung das Risiko, dass sich die Schraube löst.
Auf keinen Fall dürfen die Kabelenden verzinnt werden, da Weichlote unter Dauerspannung zum Kriechen neigen [7] (siehe auch: Kurtz Ersa Lötlexikon: Kriechen von Lot, Almit Terminologie des Lötens: Kriechen) und ein Lösen der Verschraubung mit anschließendem schlechten Kontakt somit garantiert ist! Korrekt ausgeführt ist bei einfachen Schraubklemmen eine Aderendhülse auf der Litze erforderlich, damit keine Einzeldrähte beschädigt werden und der volle Querschnitt den Strom trägt. Auch ohne Aderendhülse besteht das Risiko, dass Einzeldrähte nachgeben und sich die Verschraubung löst (Wikipedia: Aderendhülse)
Es spricht also alles dafür, gleich eine Steckdose mit gecrimpten Kontakten zu verwenden. Bei einer „richtigen“ Vercrimpung findet unter hohem Druck ein „Kaltverschweißen“ von Stecker und Kabel statt [Quelle], daher wird diese Verbindungensart für hohe Ströme auch häufig verwendet. Keine „echte“ Vercrimpung sind die „Klemmverbindungen“, die mit günstigen „Crimpzangen“ erzielt werden, die z.B. günstigen KFZ-Flachverbinder-Sortimenten gerne beiliegen. Ob mit dem vorhandenen Material wirklich eine „Vercrimpung“ erzielt wird, lässt sich einfach testen, indem man z.B. an einem Kabelrest mit passendem Querschnitt eine Vercrimpung durchführt und danach prüft, ob sich der Stecker einfach abziehen lässt.
Trotzdem habe ich am Ende die Anhänger-Steckdose zweimal eingebaut: Zuerst habe ich, vor allem aus Zeitgründen, eine „günstige“ Crimp-Steckdose besorgt und auf das bereits vorhandene Kabel montiert. Nach kurzer Zeit hatten wir dann doch das befürchtete „Blinklicht“ am Anhänger, als dessen Ursache sich die Steckdose herausgestellt hat. Deswegen habe ich nach kurzer Zeit auf eine „hochwertige“ Steckdose umgebaut, die aber auch kaum teurer als die „günstige“ war. Hier will ich daher kurz den Unterschied zwischen den beiden Steckdosen zeigen.
Die „günstige“ Steckdose
Unser Jeep war zu früheren Zeiten schon mal mit einer Anhängerkupplung ausgestattet, die aber entfernt wurde. Ein Kabel war noch vorhanden. Da es schnell gehen musste weil der Termin für das Abholen des Wohnwagens anstand, habe ich zuerst eine „günstige“ Steckdose, die vor allem leicht zu bekommen war, auf das vorhandene Kabel installiert. Bei dieser Ausführung werden die Kontakte für die Anhängersteckdose direkt auf die Kabel gecrimpt.
Rechts seht ihr die aufgecrimpten Kontakte. Zudem sind sie durch den Halter gesteckt, der im zusammengebauten Zustand ein Zurückrutschen der Kontakte verhindern soll. Dazu dienen die kleinen Kunststoffnasen, die beim nach dem Verriegeln des Halters im Vorderteil nicht mehr zurück federn können. Das hat nur mäßig gut funktioniert und wir hatten bereits auf den ersten Fahrten Aussetzer bei Beleuchtung und Dauerplus. Genaueres Nachsehen hat dann gezeigt, dass einige der Pin’s immer wieder in der Steckdose zurück gerutscht sind.
Neu-Installation der Steckdose
Nachdem es mit der alten Steckdose regelmäßig Wackelkontakte gab und ich die Vermutung hatte, dass es an den „verrutschenden“ Pin’s liegt, habe ich mich entschieden, eine neue Steckdose und ein neues Kabel einzubauen. Diesmal aber beides in hochwertig und so, dass später problemlos die Dauerplus- und Zündungs-Leitungen mit jeweils 20 A belastet werden können und auch die sonstigen Querschnitte ausreichend sind. Dafür wird ein 13-Adriges Kabel mit 8 * 1,5 mm² + 5 * 2,5 mm² benötigt. Die Auswahl ist da gar nicht so groß – viele Kabel, die als 13-Adriges Anhängerkabel verkauft werden, weisen geringere Querschnitte auf. Am Ende habe ich mich für ein Lapp Ölflex Truck 170 in der entsprechenden Ausführung (Artikel-Nr. 7027004) entschieden. Als Steckdose habe ich mich für die Jaeger Expert 13P/12V Wasserdicht (Artikel-Nr. 121314) entschieden.
Gleich beim Auspacken gab es die ersten Unterschiede: Es liegen reichlich Crimpkontakte, Einzeladerdichtungen und sogar die Schrauben zur Montage bei. Ein paar weitere Vorteile will ich hier noch zeigen:
Links sehr ihr die zum größten Teil montierten Crimpkontakte. In diesem Fall handelt es sich bei den aufs Kabel gecrimten Kontakte um eine Art „Zwischenkontakt“: Die Kontakte für den Anhänger-Stecker sind im Vorderteil der Dose eingegossen, sie werden dann von hinten mit den aufgecrimpten Kontakten verbunden. Für jede Ader ist zudem eine Dichtung vorhanden, die verhindert, dass Feuchtigkeit von hinten in den Kontakt kriecht und dieser korrodiert.
Nachdem alle Kontakte gecrimpt sind, werden diese in das Mittelteil der Steckdose eingeclipst und zusätzlich mit einer Verriegelung (roter Pfeil) gesichert. Außerdem befindet sich hier eine weitere Dichtung (blauer Pfeil), die verhindert, dass Feuchtigkeit in die Steckdose kriecht.
Zuletzt wird dann das Mittelteil in das Vorderteil der Steckdose geclipst. Die Kontakte zum Anhängerstecker sind in diesem Vorderteil eingegossen, so dass die eingeschobenen Crimpkontakte beim Einstecken/Abziehen des Anhängersteckers nicht mechanisch belastet werden. Es sieht also so aus, als ob genau die Ursachen der Kontaktprobleme bei der „günstigen“ Steckdose hier deutlich besser gelöst sind.
Fazit
Bei der „günstigen“ Steckdose hatten wir schon auf den ersten Fahrten mit dem neuen Wohnwagen Probleme mit nicht funktionierender Beleuchtung am Anhänger. Nachdem ich auf die „Jäger Expert“-Steckdose umgerüstet habe, begleitet sie uns jetzt seit ca. 2,5 Jahren auf diversen Fahrten und wir hatten nie wieder ein Problem. Die Kühlschrankleistung im 12V-Betrieb ist noch etwas schwach – mit der alten Steckdose habe ich da auch ein Kontaktproblem vermutet, wahrscheinlich ist aber die Spannung unter Last im Wohnwagen sehr niedrig. Ein Thema, dass ich mir bei nächster Gelegenheit genauer anschauen werde.
[1] DIN ISO 11446, Straßenfahrzeuge – Elektrische Steckverbindungen zwischen Zugfahrzeugen und Anhängern – 13-polige Stecker für Fahrzeuge mit 12-V-Bordnetz-Nennspannung, April 2004, S. 8, Tabelle 1
[2] DIN ISO 11446, Straßenfahrzeuge – Elektrische Steckverbindungen zwischen Zugfahrzeugen und Anhängern – 13-polige Stecker für Fahrzeuge mit 12-V-Bordnetz-Nennspannung, April 2004, S. 8
[3] ISO 4091, Road vehicles – Connectors for the electrical connection of towing and towed vehicles – Definitions, tests and requirements, November 2003, S. 7
[4] D. Muhs, H. Wittel, D. Jannasch, J. Voßiek: Roloff/Matek Maschinenelemente, 17. Auflage, Wiesbaden, Deutschland: Vieweg-Verlag, 2005, S. 241
[5] D. Muhs, H. Wittel, D. Jannasch, J. Voßiek: Roloff/Matek Maschinenelemente, 17. Auflage, Wiesbaden, Deutschland: Vieweg-Verlag, 2005, S. 227
[6] D. Muhs, H. Wittel, D. Jannasch, J. Voßiek: Roloff/Matek Maschinenelemente, 17. Auflage, Wiesbaden, Deutschland: Vieweg-Verlag, 2005, S. 216
[7] D. Muhs, H. Wittel, D. Jannasch, J. Voßiek: Roloff/Matek Maschinenelemente, 17. Auflage, Wiesbaden, Deutschland: Vieweg-Verlag, 2005, S. 216