HomeMatic - Projekte
Batteriebetriebene HomeMatic Geräte
mit LiPo Akkus betreiben




Seit etlichen Jahren ist bei mir zur Hausautomatisierung die HomeMatic von ELV / eQ-3 installiert (zuerst die CCU1, jetzt die CCU2). Damit werden unter anderem...

  • die Lichter geschaltet

  • die Rolläden, gesteuert

  • die Heizung geregelt

  • die Rauchmelder überwacht

  • überwacht, ob im Keller Wasser eingedrungen ist

  • die Warmwasser-Kreislaufpumpe gesteuert

  • Fenster geöffnet/ geschlossen

  • angezeigt, ob die Garage geöffnet/ geschlossen ist

  • abhängig von den Außentemperaturen Elektro-Heizkörper zu- oder abgeschaltet

  • …. und und und.

Bildquelle: eQ-3/ Homematic



Inzwischen hat sich bei mir eine stattliche Anzahl an HomeMatic Geräten angesammelt, die mit Batterien betrieben werden. Hierbei schlagen vor allem die Geräte zu Buche, die mit je zwei 1,5 Volt Batterien des Typs AA (Mignon) betrieben werden. Das sind in der Hauptsache Stellantriebe und Thermostate für die Heizung. Um den Batteriebedarf zu decken, sind regelmäßig Einkäufe von Batterie-Vorratspacks (40 Stück) notwendig, die nach Gebrauch natürlich auch wieder fachgerecht entsorgt werden müssen.

Dieses Verschwenden von Ressourcen war mir schon seit langem ein Dorn im Auge. Der Einsatz von 'normalen' Akkus mit einer Zellspannung von 1,2 Volt war hier nicht möglich. Daher habe ich zunächst versucht, die Batterien durch Nickel-Zink (NiZn) Akkus mit einer Zellspannung von 1,6 V zu ersetzen. Da die ersten Versuche ganz zufriedenstellend liefen, habe ich mir dann einen ganzen Berg dieser Akkus zugelegt. Aber nach den ersten paar Ladezyklen waren viele Akkus (vom großen C) schon nicht mehr zu gebrauchen. Da diese in der Anschaffung jedoch recht teuer waren, habe ich es mit Wiederauffrischen versucht, aber das brachte nur noch einen Bruchteil der Kapazität. Anscheinend vertragen es die Akkus nicht, wenn man sie nach der 'Batterie-Meldung' der Homematic nicht sofort austauscht und wieder aufläd.

Einen weiteren Versuch habe ich dann mit RAM Zellen gestartet. Das sind wiederaufladbare Alkali Batterien mit 1,5 Volt. Die Anzahl der Ladezyklen wird hier mit ca. 20-30 angegeben.Diese Batterien haben inzwischen einige Ladezyklen überlebt, aber auch hier gibt es bereits Ausfälle.

Also mußte mir eine andere Lösung einfallen. Ich wollt einfach nicht akzeptieren, daß ich jedes Jahr 'pfundweise' Batterien verbrauchen sollte.
Beim Durchstöbern der Akku-Angebote in Online-Katalogen von verscheidenen Elektronik-Versandhändler habe ich zufällig einen Lituim-Polymer Akku in Rundzellenform gefunden. Allerdings beträgt die Zellspannung bei diesen Akkus ca. 3,7 Volt, die HomeMatic Geräte benötigen aber nur 3,0 Volt. Also flugs eine Mail an den HomeMatic-Hersteller eQ-3 geschickt und gefragt, ob die Geräte gefahrlos mit EINER solchen Zelle betrieben werden können. Die Antwort war schon an anderen Tag da.

Darin stand lapidar:

  • die Geräte könnten Schaden nehmen

  • die Zelle wäre zu dick

  • die Kapazität im Vergleich zu Batterien sei nicht mal halb so groß.

In der Zwischenzeit war ich aber nicht untätig. Aus einer Mini-USV für den Raspberry Pi hatte ich einen rechteckigen LiPo (Lithium Polymer) Akku mit 3,7 V und 300mA übrig. Den wollte ich mal versuchsweise an einen Stellregler anschließen.Um nun kein Risiko einzugehen habe ich natürlich KEIN Gerät verwendet, das aktuell in Gebrauch war, sondern einen alten, ausrangierte Stellregler 'STA 800C-2' und einen Thermostat 'FHT 80B-2'.
Die Befürchtungen waren groß, als ich den LiPo Akku einfach mit ein Paar Drähten an die Spannungsklemmen der Geräte angeschloßen habe. Was konnte alles passieren! Das Gerät geht wegen Überspannung in Rauch auf oder versagt einfach seinen Dienst, Der Akku könnte beschädigt werden, oder sonst was unerwartetes.

Und was geschah: NICHTS dergleichen!

Der Stellregler fuhr in seine Montage-Ausgangsposition und arbeitete ganz normal. Auch der Thermostat erledigte seine Einschaltroutine ohne zu murren, fragte nach Datum, Uhrzeit, etc. und war dann problemlos zu bedienen.

Inzwischen habe ich einen Test gestartet um zu sehen, ob nicht doch noch Spätfolgen auftreten. Dieser ist aber noch ganz am Anfang (Stellantrieb läuft gerade mal seit einem Tag). Die Ergebnisse dieses Tests werde ich dann hier wiedergeben.

Inzwischen hatte mich auch das Problem des zu großen Durchmessers der Rundzelle nicht losgelassen. Ein Nachmessen des verfügbaren Platzes im Batteriefach des Stellreglers hatte ergeben, daß hier tatsächlich ein maximaler Durchmesser von 14,5 mm nicht überschritten werden kann.
Beim gleichen Versandhändler gibt es nun bei den LI-Ion Rundzellen auch welche mit 14 mm Durchmesser. Allerdings hat diese Zelle KEINEN integrierten Schutz gegen Tiefentladung. Da ich deswegen nicht wieder Geld verbrennen wollte, habe ich weiter gesucht und eine Zelle im gleichen Format aber MIT Schutz entdeckt. Dabei ist allerdings die Kapazität deutlich geringer (750mAh) und die Zelle ist erheblich teurer.

Akkus und ein passendes Ladegerät muß ich mir aber noch zulegen. Dann erst können wiederholbare Tests gestartet werden


Da die Spannung, die der LiPo-Akku liefert nun aber effektiv 4,0 Volt beträgt (siehe letzte Wertezeile im rechten Bild, 1. Spalte), weiß ich nicht, ob die HomeMatic Geräte das auf Dauer durchstehen.

(Ja, inzwischen teste ich mit einem aktuellen Heizungsregler, der bei mir als Ersatz vorrätig ist)

Um nun eventuell die Akku-Spannung zu reduzieren sind mir zwei Möglichkeiten eingefallen:

  1. ein Längsspannungsregler mit fester Ausgangsspannung von z.B. 3 oder 3,5 Volt

  2. ein DC/DC Wandler mit geregelter Ausgangsspannung von z.B. 3,0 oder 3,3 Volt


Für beide Variationen gibt es Für und Wider


Spannungsregler

Vorteil:
billig, einfacher Aufbau, zuverlässig, stabil, geringer Platzbedarf


Nachteil:
der (Längs-)Spannungsregler ist eigentlich ein regelbarer Widerstand, der sich selbst so weit auf- oder zuregelt, bis die gewünschte Spannung am Verbraucher ansteht. Die Differenz zwischen Akku-Spannung und Spannung, die beim Verbraucher ankommen darf, wird hier (mit dem gleichen Strom, den der Verbraucher 'zieht') nach dem ohmschen Gesetz (P = U x I) in Wärme umgesetzt (also 'verbraten') und belastet den Akku. D.h. die Akkukapazität kann nicht optimal ausgenutzt werden!


DC/DC Wandler

Vorteil:
Die Akkukapazität kann voll (nicht ganz, das hängt vom Wirkungsgrad des Wandlers ab) ausgeschöpft werden


Nachteil:
kompliziertere Technik die eher ausfallen kann, höherer Platzbedarf, höherer Preis, größere Restwelligkeit, Störstrahlung


Ich für meinen Teil tendiere eher zu einem DC/DC Wandler, da hierbei die Akkukapazität weit besser ausgenutzt werden könnte.
Ob sich das aber mit den Sende-/ Empfangs-Modulen der HomeMatic verträgt, müßte zuerst noch getestet werden.
Davon bin ich aber im Moment noch weit entfernt.



Letzte Aktualisierung: 07.09.2017