Wie funktioniert… – der Shunt?

Der Messwiderstand für Batterie-Ladungskontrolle, der sogenannte Shunt – wie funktioniert der?

Ein Anzeigeinstrument, ob Multimeter oder eine Anzeigeeinheit misst den fließenden Strom anhand eines konstanten Widerstandes, an dem der Spannungsabfall abgenommen werden kann.
Dieser Messwiderstand ist ein konstanter, definierter Widerstand, über den der Strom geleitet wird.
Zwischen den zwei Anschlusspunkten wird die Spannung abgenommen. Ändert sich die Stromstärke, so ändert sich bei konstantem Widerstand auch der Spannungsabfall.

Dafür ist nur das Ohmsche Gesetz notwendig. Ein Beispiel:

Das Ohmsche Gesetz ist U= R x I, also Spannung = Widerstand mal Stromstärke. Für dieses Beispiel hat der Messwiderstand R (als Annahme) einen kostanten Widerstand von 0,2 Ohm.
Beispielrechnung 1: Die Messung der Spannungsdifferenz der beiden Anschlusspunkte ergibt 0,1V. Durch Umstellung des schweizer Kantons URI ist I= U geteilt durch R  => 0,1 Volt geteilt durch 0,2 Ohm ergibt 0,5 Ampere.
Beispielrechnung 2: Die Messung der Spannungsdifferenz der beiden Anschlusspunkte ergibt 0,05V. 0,05 Volt geteilt durch 0,2 Ohm ergibt 0,25 Ampere.

Das Ganze ist komplett unabhängig von der vorherrschenden Systemspannung, ob 12 V oder 24 V, und dem Ladezustand, 11,8V, 12,5V oder 14,4V.
Die Stromaufnahme der handelsüblichen Shunts ist < 1 mA. Der Widerstandswert der modernen Shunts spielt sich mittlerweile im Milliohmbereich ab, z.B. 0,1 Ω.

Die Auswertung passiert direkt auf einer kleinen Platine des Shunts. Der Shunt selbst wird immer in die Minusleitung eingesetzt, auf der einen Seite wird nur der Minuspol der Servicebatterie verbunden, auf der anderen Seite alle Verbraucher und Erzeuger.

Philippi Shunt SHE300

Der Shunt von Philippi in der Abbildung bekommt an die M12 Verschraubung (Mutter) links alle Verbraucher und Batterielader, rechts ist nur und ausschließlich die Servicebatterie anzuschließen. Der Philippi Shunt verarbeitet die Messdaten über die in der Abbildung grün markierte Leitung „LIN“. Der LIN-Bus (Local Interconnect Network) ist ein Einleitungssystem zur Übertragung von geringen Datenmengen. Der Shunt verarbeitet die Messdaten also (in der schwarzen Box) und liefert den Wert für Batteriespannung 1 und 2, die Batterietemperatur und den errechneten Wert der Spannungsdifferenz
Die rot markierten Eingänge für die Batteriespannungen sind unbedingt abzusichern. Es muss mindestens eine Batteriespannung angeschlossen sein (+1), damit der Mikrocontroller überhaupt arbeiten kann.

Der Victron Shunt

Der Shunt von Victron ist ein wenig anders aufgebaut. Die M12 Verschraubungen sind ähnlich (Maschinenschraube), aber systembedingt erfolgt die Temperaturmessung der Batteriebank anders – nicht am Shunt, sondern am Ladegerät. Angeschlossen werden die beiden Batteriespannungen und das UTP Kabel, das zum Batteriemonitor-Instrument führt. Auch hier müssen die beiden Messleitungen für die Batteriespannungen abgesichert sein. Das Messinstrument bezieht seine Energie über das UTP Kabel!