Langes Stromkabel, kleine Stütztakkus, Höhe von Ladespannung und Ladestrom der Saftschubse

  • Hallo Herr Rücker,


    ich besitze seit über einem Jahr ein 5A Ladebooster der täglich im Einsatz ist und bin damit absolut zufrieden.


    Ich überlege seit einige Zeit, mir eine Saftschubse für meinen Mercedes W124 Kombi (S124) zuzulegen. Hintergrund ist sowohl der baldige Einbau einer Standheizung als auch die Schonung der (neuen) Starterbatterie . Aus Platzgründen kann die Zusatzbatterie aber leider nicht im Motorraum eingebaut werden, da das Fahrzeug schon als Sonderaustattung eine grössere Batterie eingebaut hat.


    Aus diesem Grund habe ich schon eine 6qmm-Leitung von der Starterbatterie bis ins Kofferraum gelegt, wo das Zweitakku-system, bestehend aus 2 parallelgeschalteten 12V 7,2Ah Bleigelakkus, unauffällig und betriebssicher eingebaut werden kann.


    Fragen:


    - Der Spannungsabfall zwischen Starterbatterie und Kofferraum beträgt aufgrund der dicken Leitung nur 0,05V unter Last. Sollte die Saftschubse dennoch eher in Nähe der Starterbatterie eingebaut werden, oder ist der Einbau im Kofferraum ohne Weiteres möglich?


    - Wird die Saftschubse im Betrieb warm? (das Gerät würde hinter der Verkleidung eingebaut werden)


    - Einige Verbraucher (kleine Endstufe, Kühltruhe) sollen direct am Zweitakku angeschlossen werden. Welche Last kann die Saftschubse in der Betriebsart Laden (also wenn der Motor läuft) verkraften?


    - Warum wurde in der Betriebsart "Stützen" die Spannung auf 13,8V limitiert, und nicht auf 14,2 V wie es beim Ladebooster der Fall ist? Laut Ihrer sehr ausführlichen Erklärungen sollte ja die Spannung der Batterien bei 14,2 oder 14,4V gehalten werden, um eine Sulfatisierung zu vermeiden.


    - Wenn nach längerer Standzeit der Stützakku entladen ist und der Motor anschliessend gestartet wird schaltet die Saftschubse auf betriebsart "Laden". Wird dadurch der Zweitakku nicht aufgrund der hohen Ladespannung und des ungeregelten Ladestromes beschädigt?. Gibt es keine Möglichkeit, die´Ladung des Zweitakkus besser unter Kontrolle zu halten?


    - Ist es möglich, die Saftschubse umzubauen, um im Stützmodus mindestend 8A zu gewären? Kann man als Alternative 2 Saftschubsen paralleschalten?


    Mfg


    Denis O.

  • Hallo,


    ich beantworte Ihre Fragen mal tabellarisch der Reihe nach:


    1. Ein Spannungsabfall von 50mV unter Last wäre völlig unkritisch. Allerdings muss man die Frage stellen, welche "Last" denn hier gemeint ist, da der Spannungsabfall mit der Höhe des fließenden Stroms linear ansteigt (U=IxR). Bei den von Ihnen angeführten 2 Stück 7,2Ah-Akkus wird sich ein Ladestrom zwischen2 und 10A ergeben, der an einen 4m langen 6mm²-Kabel keinen unzulässig hohen Spannungsabfall verursacht. Allerdings ist die Akku-Kapazität mit 14,4Ah für eine PKW-Standheizung deutlich zu klein ausgelegt. Hier würde ich nicht unter 40Ah gehen wollen, ganz besonders, wenn auch noch ungünstige Betriebsbedingungen (lange Heiz- und kurze Fahrzeiten...) hinzukommen.


    2. Ja, das Gerät entwickelt im Stützbetrieb bis zu 4W Verlustleistung, die in Form von Wärme abgeführt werden muss. Deshalb darf das Gerät nicht eingepackt werden. Eine Montage unter Verkleidungen ist daher nur in bestimmten Ausnahmefällen möglich, wenn auch die Kühlung gewährleistet ist.


    3. Bis zu 50A Stromfluss im Modus Laden sind zulässig.


    4. Die Stützspannung beträgt genau 13V. Man könnte auch eine beliebig höhere Spannung einstellen, nur soll mit der Schubse ja ausdrücklich nicht die Starterbatterie geladen, sondern entlastet werden. Andernfalls wäre die Stützbatterie dauernd leer, wenn man sie nicht erheblich größer auslegen würde, als die Starterbatterie. Und dafür würde dann wieder der maximale Ladestrom der Saftschubse nicht ausreichen. Darüber hinaus würde die spannungsgesteuerte Schaltautomatik nicht mehr funktionieren, wenn die Stützspannung über 13,4V hinaus ansteigen würde. Das Gerät könnte dann nicht mehr sicher erkennen, wenn der Motor gestartet wird und die Lichtmaschine Strom erzeugt.


    5. Da der Stützakku auch ein 12V-Bleiakku ist, genau wie die Starterbatterie, kann er auch mit derselben Spannung geladen werden wie die Starterbatterie. Man braucht hier also keine Rücksicht auf besondere Ladebedürfnisse des Stützakkus zu nehmen. Im Gegenteil wäre ein besonders hoher Anfangsladestrom für den typischerweise eher unterladenen Stützakku sogar von Vorteil, weil Bleiakkus nur zu Beginn der Aufladung in der Lage sind, hohe Ladeströme aufzunehmen. Daher lässt sich auch die Kapazität nur zu Beginn der Ladung schnell wieder auffüllen. Wenn erst einmal 70% oder mehr Kapazität eingeladen ist, dann sinkt der Ladestrom bleiakkutypisch auf geringere Werte ab, so dass die Restaufladung um ein Vielfaches länger dauert. Daher wäre eine Strombegrenzung beim Aufladen kontraproduktiv.


    6. Dazu wäre eine Neukonstruktion notwendig. Eine Parallelschaltung sollte möglich sein, jedoch liegen hierzu nur geringe Betriebserfahrungen vor. Unterschätzen Sie aber bitte nicht die für höhere Ströme benötigten Stützakku-Kapazitäten! Schon 5A Stützstrom entleeren Ihren 14,4Ah-Akku unter realistischen Bedingungen binnen einer Stunde!


    Viele Grüße!


    Thomas Rücker

  • Hallo Herr Rücker,



    zu den verschiedenen Punkten:



    • OK, dann wäre das schonmal
      geklärt


    • Wäre in diesem Fall kein Problem,
      zwischen Kofferraumverkleidung und Karrosserie sind ca. 15cm Platz,
      da ist genügend Freiraum für Luftzirkulation.


    • OK, dann werde ich am besten eine
      30A oder 40 A- Sicherung einbauen, um das Gerät zu schützen.


    • Das macht in der Tat Sinn.


    • Das verstehe ich nicht richtig.
      Warum sollten Starterbatterien und Gel-Batterien ähnliche
      Ladekurven haben, obwohl die Entladekurven stark unterschiedlich
      sind (da Starterbatterien kurzzeitig für sehr hohe Ströme und
      Gelakkus für geringere Ströme aber über längere Zeit ausgelegt
      sind). Es wäre logich, das dann auch die Ladekurven angepasst
      werden sollten, oder?


    • OK. Macht in meinem Fall wirklich
      keinen Sinn, das Gerät umzubauen.




    Mit freundlichen Grüßen



    Denis

  • Das verstehe ich nicht richtig.

    • Warum sollten Starterbatterien und Gel-Batterien ähnliche Ladekurven haben, obwohl die Entladekurven stark unterschiedlich sind (da Starterbatterien kurzzeitig für sehr hohe Ströme und Gelakkus für geringere Ströme aber über längere Zeit ausgelegt sind). Es wäre logich, das dann auch die Ladekurven angepasst werden sollten, oder?

    Ich glaube, Sie stellen Sich unter "Ladekurve" etwas komplizierteres vor, als es tatsächlich ist - was bei der massiven Falschinformation diverser Ladegeräte-Hersteller ("IUoU-irgendwas mit Softstart und Desulfatierungfunktion"...) auch nicht wirklich überrascht. :pinch:


    Der bauliche Unterschied zwischen Hochstromakkus ("Starterbatterien") und AGM- bzw. Gel-Akkus liegt in der Gittergeometrie. Um hohe Ströme abgeben zu können, benötigen Starterbatterie Platten mit großer Oberfläche. Diese sind wegen ihrer starken räumlichen Ausdehnung beim Entladen (Bleisulfat nimmt mehr Volumen ein als Blei und Bleidioxid) aber für zyklische Anwendungen ungeeignet. Technisch betrachtet könnte man auch statt einer Starterbatterie auch mehrere parallelgeschaltete AGM- oder Gel-Akkus verwenden, da sich bei der Parallelschaltung der Innenwiderstand des Gesamtblocks vermindert. Und nun betrachten Sie einmal die Parallelschaltung mehrerer Akkus bzgl. der Anforderungen an die Ladespannung: Sie verändert sich nicht! :!: Das ist exakt dasselbe, als wenn Sie fünf Fernseher als Verbraucher parallelschalten; die wollen dann immer noch 230V "sehen", nicht mehr und nicht weniger. Soviel zur Ladespannung von Bleiakkus. Fazit: Die Veränderung der Plattengeometrie ändert die Ansprüche des Akkus an die Ladespannung um keinen Deut!


    Daran ändert auch die physikalische Erscheinungsform des Elektrolyten nichts, denn ob er nun flüssig die Platten umschwappt, ob er in einem saugfähigem Medium wie einem Glasvlies aufgesogen (AGM) mit den Platten in Kontakt steht, oder ob man eine Mischung aus verdünnter Schwefelsäure und Kieselgur anrührt, was den Elektrolyten in eine Paste verwandelt (GEL), all das spielt bei der Ladespannungen keine Rolle. Immer bedingt die Bleilegierung und die Säuredichte des Elektrolyten in Verbindung mit Temperatur und Nutzungsschema die erforderliche Ladespannung, nicht jedoch der physikalische Zustand des Elektrolyten.


    Nun zum Strom: Der Ladestrom ergibt sich aus einer Funktion aus der angebotenen Ladespannung und dem komplexem Verhalten des (Blei-)Akkus. Definitionsgemäß werden Bleiakkus mit Konstantspannung geladen, bis der Vollladezustand erreicht ist. Nun gibt es zwar eine riesige Anzahl von Ladegeräten auf dem Markt, die anders vorgehen und ein verändertes Laderegime fahren und das mag in manchen Fällen Vorteile bringen oder Nachteile, aber notwendig ist letztlich nur die Ladung mit Konstantspannung. Die erforderliche Höhe dieser Konstantspannung hängt zum einen von der Temperatur und zum anderen von Nutzungsschema (zyklisch bzw. Stand-By) ab. Strenggenommen auch von der verwendeten Bleilegierung und der Elektrolytdichte, aber hierin gleichen sich alle Bleiakkus inzwischen so stark, dass man nicht mehr wirklich von Unterschieden sprechen kann. Aus diesem Grund ist eine Unterscheidung zwischen Starterbatterien und AGM- bzw. Gel-Akkus auch unsinnig, denn die wirklichen Unterschiede beim Laden werden eben nicht von der Art des Elektrolyten oder der Plattengeometrie vorgegeben, sondern vom Nutzungsschema und der Temperatur. Gerade das Nutzungsschema macht bisweilen große Abweichungen bei der Ladespannung notwendig und auch die Temperatur stellt bei Abweichungen von mehr als +/- 15K von der Solltemperatur (+15°C) einen Grund dar, weshalb die Ladespannung entsprechend angepasst werden sollte.


    Mit Blick auf viele der heute angebotenen Ladegeräte (und den Berichten in vielen Internet-Foren) mögen meine obigen Ausführen überraschend erscheinen, weil auf die Akku-Temperatur nur von wenigen Ladern eingegangen wird und vom "Nutzungsschema" haben die allermeisten Bleiakku-Verwender überhaupt noch nie etwas gehört (außer sie lesen hin und wieder hier im Forum... ;) ). Dennoch sind dies bei Bleiakkus die wesentlichsten Betriebsparameter, deren Befolgung den Unterschied zwischen Erfolg und Misserfolg bei der Akkuverwendung ausmachen.


    Grüße, Tom

  • Zitat

    Die Veränderung der Plattengeometrie ändert die Ansprüche des Akkus an die Ladespannung um keinen Deut! [...] Definitionsgemäß werden Bleiakkus mit Konstantspannung geladen, bis der Vollladezustand erreicht ist


    Danke für diese Klarstellung. Ich dachte eben, Akkus sollten nie mit hohen Strömen geladen werden um zu vermeiden daß die Wärme, die durch den Innenwiederstand der Batterie entsteht, letzterer nicht schadet.



    Zitat

    Die erforderliche Höhe dieser Konstantspannung hängt zum einen von der
    Temperatur und zum anderen von Nutzungsschema (zyklisch bzw. Stand-By)
    ab


    Dann hätten wir hier aber das nächste
    Problem, denn mit der Saftschubse würde die Starterbatterie
    hauptsächlich „Standby“ benutzt werden (bis auf die paar
    Sekunden, wo Vorglühanlage und Anlasser betätigt werden) und die
    Stützbatterie würde zyklisch belastet werden. Geladen würden aber
    beide Batterien mit derselben Konstantspannung, sobald der Motor
    läuft und die LiMa Strom liefert. Ist das in diesem Fall nicht
    weiter kritisch?



    Gruss


    Denis

  • Zitat

    Danke für diese Klarstellung. Ich dachte eben, Akkus sollten nie mit
    hohen Strömen geladen werden um zu vermeiden daß die Wärme, die durch
    den Innenwiederstand der Batterie entsteht, letzterer nicht schadet.

    So stets sogar in manchen Anleitungen der Akku-Hersteller. Jedoch stellt sich bei Anlegen einer zulässigen Ladespannung nie ein für den Akku selbst schädlich hoher Strom ein. Natürlich könnte man die Ladespannung eines 12V-Akkus auf 18V oder noch mehr anheben, um auf diese Weise zwangsweise einen hohen Strom durch den Akku zu erzwingen, aber das würde den Akku natürlich stark schädigen.

    Zitat

    ...würde die Starterbatterie hauptsächlich „Standby“ benutzt werden (bis auf die paar Sekunden, wo Vorglühanlage und Anlasser betätigt werden) und die Stützbatterie würde zyklisch belastet werden. Geladen würden aber beide Batterien mit derselben Konstantspannung, sobald der Motor läuft und die LiMa Strom liefert. Ist das in diesem Fall nicht weiter kritisch?

    Doch, leider. Sehr scharfsinnig erkannt. Aber das Problem ist leider nicht so ohne weiteres lösbar.


    In der Tat wird der Stützakku der Saftschubse stark zyklisch belastet. Erschwerend kommt noch hinzu, dass der Entladestrom in der Regel recht klein ist, was beides die Sulfatierung des Stützakkus fördert. Um den Stützakku nun wieder hinreichend schnell aufladen zu können und die Sulfatierung zu bekämpfen, würde eine deutlich höhere Ladespannung benötigt. Aber woher nehmen? Man müsste mit einem Gleichspannungswandler eine höhere Ladespannung aus der Spannung der Lichtmaschine erzeugen, was bei den geforderten hohen Ladeströmen aber einen sehr großen und ebenso teuren Wandler erforderlichen machen würde. Bleiben würde dann noch das Problem der zwangsläufig benötigten langen Ladezeit, aber dieses lässt sich naturgemäß auch mit größtem technischen Aufwand nicht lösen, wenn das Fahrzeug immer nur für kurze Strecken gefahren wird. Hier hat sich als praktikabelste Lösung die regelmäßige Aufladung des Stützakkus mittels Netzladegerät erwiesen, welches für mindestens 24h angeschlossen wird. Es ist klar, dass das hierfür verwendete Ladegerät eine erhöhte Ladespannung und nach Möglichkeit keine automatische Abschaltung besitzen sollte, damit die Ladezeit auch möglichst voll ausgenutzt wird. Da der Markt solche Geräte bisher nicht bereithält, werde ich in Kürze etwas passendes anbieten.


    Alternativ bliebe nur der Einsatz von Lithium-Akkus als Stützakku, aber das dürfte wohl an den Kosten scheitern. Auch ist die Schubse bisher nicht besonders gut an Lithium-Akkus angepasst. Da müsste dann also noch eine zweite Version ins Angebot kommen.


    Grüße, Tom

  • Hum. Wenn ich das jetzt richtig verstehe wird also mit der Saftschubse die Starterbatterie auf Kosten des Stützakkus geschont, also kurzgefasst:
    - Starterbatterie lebt länger
    - Stützbatterie ist schnell(er) Schrott, es sei denn man würde diese Regelmässig warten (externes Ladegerät)


    Können Sie mir das bestätigen? Damit könnte ich gut leben. Gebrauchte, kleine 7,2Ah Akkus kann ich regelmässig für kleines Geld bekommen (oft sogar kostenlos), deshalb wäre ein Regelmässiger Austausch kein Thema (wenn es nicht gerade alle 4 Wochen ist. Aber alle Jahre den Stützakku auszutauschen würde gehen). Was ist so ungefähr laut Erfahrung die Lebenserwartung der Stützbatterie?


    Bei mir ist das Lebenszyklus meiner Bleigelakkus wie folgt:
    1) Neubatterie: Einsatz in USV (Firma oder Kunde)
    2) Laut Wartungsvertrag werden nach 2J. die Batterien grundsätzlich ausgetauscht. Die meisten landen dann bei mir zu hause.
    3) Batterien werden getestet und bei mir in USV's weitere 2-3 Jahre genutzt (Privat)
    4) Wenn die Akkus nicht mehr gut genug für USV's sind, würde ich sie dann im Auto als Stützakku benutzen
    5) Wenn die Kapazität zu schwach wird, betreibe ich meinen umgebauten Akkuschrauber damit
    6) Wenn die Kapazität sogar für den Akkuschrauber nicht mehr reicht, wird der Akku entsorgt (Akkus sind inzwischen 10-12 Jahre alt)


    Nachdem ich die technischen Seiten auf microcharge.de gelesen hatte, habe ich mir folgende Ladeeinrichtung gebastelt (wenn mein Ladebooster nicht gerade im Karavan eingesetzt wird):


    Labornetzteil (13,8V 10A) => Ladebooster => Fahrzeug bzw. runstehende (zZ unbenutzte) Bleiakkus


    Macht es dennoch Sinn, ein spezielles Produkt hierfür zu entwickeln? Mit meiner Ladeeinrichtung werden die Batterien ja auch auf schonende 14,2 V geladen und gehalten. Habe ich da was falsch gemacht (oder falsch verstanden)?


    Gruss,


    Denis

  • Ich schrieb ja schon, dass die zyklsiche Last auf den Stützakku gelegt wird. Dazu muss natürlich ein zyklenfester Stützakku verwendet werden. Der geht dann also wenigstens nicht kaputt (so wie es die Starterbatterie bei zyklischer Belastung täte), sondern sulfatiert bei geringer Nutzung des Fahrzeugs "nur". Diese Sulfatierung ist aber wenigstens reversibel.


    Von der Verwendung altersschwacher USV-Akkus als Saftschubsen-Stützakkus rate ich ab. Denn die werden nicht ausgetauscht, weil die dummen Versicherungen es so wollen, sondern weil sie meistens verschlissen sind (Gitterkorrosion durch die Dauerladung in USVs) und ohnehin in Kürze ausfallen würden.


    Statt dessen empfehle ich, zwei baugleiche Akkus ausreichender Kapazität(!) neu zu kaufen und regelmäßig wechselweise zu betreiben. Jeweils ein Akku kann dann im Keller langanhaltend desulfatiert werden. Ergebnis: Starterbatterie und Stützakkus werden gemeinsam steinalt. Blöd: Man rent alle paar Wochen mit einem Klotz unterm Arm rauf und runter. -|- Verwendet man Stützakkus mit zu knapp bemessener Kapazität, hat man aber nur Kosten und Arbeit, kann jedoch die Vorteile der Saftschubse nicht mal ansatzweise ausschöpfen.


    Wir haben immer 25Ah-AGM-Akkus verwendet und das klappte bei erhöhter Dauerstromaufnahme des Fahrzeugs viele Jahre ganz vorzüglich. Bei Standheizungsbetrieb stellen aber 45Ah schon ein gewisses Minimum dar, dessen Unterschreitung wiederum die Nachteile überwiegen lässt. Mit den kleinen 7Ah-Akkus ist hier also kein Staat zu machen. Erst recht nicht, wenn sie nur noch 2-4Ah tatsächliche Kapazität nach längerem USV-Aufenthalt besitzen und ohnehin schon aus dem letzten Loch pfeifen.


    Ein entsprechendes Produkt zur Aufladung ansulfatierter Akkus braucht man nicht zu entwickeln. Es reicht irgendein Netzteil mit konstanter Ausgangsspannung in geeigneter Höhe und IU-Kennlinie. Sowas gibt's durchaus schon zu kaufen, nur leider nicht mit "geeigneter Ausgangsspannung".


    Grüße, Tom

Jetzt mitmachen!

Sie haben noch kein Benutzerkonto auf unserer Seite? Registrieren Sie sich kostenlos und nehmen Sie an unserer Community teil!