ladestrom bei lader 1210

  • Ich bin froh bei Microcharge gelandet zu sein, hier gibt es anscheinend die noetige Technik fuer mein Vorhaben.
    Ich moechte in meinem Van berufsbedingt spezielle Akkus ueber ein spezielles Ladegeraet laden koennen, aber das nur am Rande. Wichtig hierbei ist der benoetigte Strom von 40 A fuer den Ladevorgang . Da ich vielleicht gleichzeitig einen anderen Verbraucher anschliesse, lass uns 50A draus machen.


    Meine Lichtmaschine kann 120 A. Meine Starterbatterie hat 90 AH.


    Ich schliesse mir also eine Versorgungsbatterie AGM mit 150 AH ueber einen MOSFET 120A an die Starterbatterie. Die richtige Dimensionierung der Leitung muss ich noch nachlesen.
    Wenn ich 230V Netzspannung zur verfuegung habe, moechte ich die ueber den Lader 1210 an die Versorgungsbatterie anklemmen und meine Verbraucher trotzdem noch an der Versorgungsbatterie lassen. Geht alles soweit, wie ich gelesen habe. Die 50A werden nicht dauerhaft benoetigt, aber der hohe Strom fuehrt zu einem often Aufladebeduerfnis. hier zu meiner Frage:


    Ich habe gelesen, dass man Bleiakkus mit einem Strom laden soll, der ein zehntel der Kapazitaet betraegt, damit sie voll werden. Wie kann man dann 200Ah-Akkus mit dem Lader 1210 laden, wenn der 10A ausgibt?
    Um von ca 50% meines 150AH Akkus auf 100% zu kommen, wuerde da der Lader mit 10A Ladestrom ca. 7-8 Stunden brauchen? kann man das so einfach rechnen? (150AH/(2*10A)) (grob, ohne den kleineren Ladestrom gegen Ende zu beruecksichtigen)


    Wie hoch koennte ich theoretisch mit meiner 120A Lichtmaschine und der 90AH Starterbatterie die Versorgerbatterie Dimensionieren, ohne das es beim Volladen Schwierigkeiten gibt. Ich hatte bei Wikipedia einer Tabelle entnommen, dass ich zusammen (Starterbatterie+Versorgerbatterie) bei ca. 300AH landen sollte.


    Angenommen ich wuerde versehentlich mit angeschlossenem 230V Netz den Motor starten und der MOSFET wuerde auf Kontakt schalten, wuerde dann etwas kaputt gehen, weil Strom von der Lichtmaschine und dem 230V Netz ins gleiche System fliesst?


    vielen Dank schonmal fuer die Hilfe, ich denke Bestellung geht dann auch bald raus.


    lg
    Hans

  • Zitat

    Ich habe gelesen, dass man Bleiakkus mit einem Strom laden soll, der ein zehntel der Kapazitaet betraegt, damit sie voll werden. Wie kann man dann 200Ah-Akkus mit dem Lader 1210 laden, wenn der 10A ausgibt?

    Ja, sowas ist in der Tat oft zu lesen. Aber warum Leute solchen Unfug schreiben, wird mir vermutlich auf ewig verschlossen bleiben. Erst recht, weil sogar auch einige Bleiakku- und Ladegerätehersteller das schreiben! ;( Jetzt könnte man natürlich annehmen, das ich - weil eindeutig in der Minderheit - selbst Blödsinn schreibe (was hin und wieder natürlich auch durchaus schon mal passieren kann, ich in diesem Fall aber zwingend ausschließe). Daher folgendes:


    Bleiakkus werden mit Konstantspannung geladen. Das bedeutet, man legt eine (passende) Ladespannung an und der Strom, der sich daraufhin einstellt, wird vom Akku selbst gesteuert. Diese Spannung wird dann bis zum Ende der Ladung konstant gehalten. Der Strom wird zu Beginn der Ladung hoch sein und mit fortschreitender Aufladung immer weiter absinken. Die Vollladung wird dann definiert als der Punkt, an dem ein mit einer (wiederum passenden) Ladespannung versorgter Bleiakku den Ladestrom unter 1% der Akkukapazität fallen lässt. Bei einem 100AH-Akku wäre das also die Unterschreitung von 1A Ladestrom. Soweit dies. Das es einige programmgesteuerte Ladegeräte gibt, die mit allen möglichen anderen Techniken Bleiakkus laden, braucht uns an dieser Stelle nicht weiter zu interessieren. Wir kämen andernfalls nur von Höxchen zu Stöxchen ohne in der Sache selbst schlauer zu werden.


    Wie verträgt sich diese Praxisbeschreibung der Aufladung nun mit dem Märchen, dass man Bleiakkus mit einem Ladestrom von "10% ihrer Kapazität" laden solle?


    Gar nicht!


    Denn weder gibt es nachvollziehbare Gründe, weshalb der Ladestrom nicht höher als 10% der Kapazität liegen sollte (also künstlich durch Absenken der Ladespannung begrenzt werden müsste), noch dafür, warum er nicht darunter liegen dürfe (dagegen kann man sowieso nichts machen, außer die Ladespannung auf für den Akku ungesunde Werte hochzutreiben). Und erst recht ist es kontraproduktiv, wenn man die Regel, dass Bleiakkus mit Konstantspannung (Lader mit U-Kennlinie) geladen werden sollen, durch die absurde Idee ersetzt, Bleiakkus mit Konstantstrom (I-Kennlinie) zu laden, wie es seinerzeit mal bei NiCd-Akkus üblich war. Aber genau darauf liefe es ja hinaus, würde man diese 10%-Regel konsequent befolgen.


    Die Folgen wären, dass

    • die Aufladung viel länger dauert als nötig
    • man den Akku entweder überladen würde (wenn man mit 10% bis zur Vollladung laden würde)
    • oder die Ladung lange vor Erreichen der Vollladung abbrechen müsste

    Also vergessen Sie am besten diese unausrottbare "10%-Regel". Sie ist schlicht und ergreifend FALSCH!


    Zitat

    Um von ca 50% meines 150AH Akkus auf 100% zu kommen, wuerde da der Lader mit 10A Ladestrom ca. 7-8 Stunden brauchen? kann man das so einfach rechnen?

    Nein, leider ist es nicht ganz so einfach!


    Schauen wir uns mal kurz den Ladestromverlauf eines Ladegerätes mit angeschlossenem Bleiakku an:



    Hier wurde mit einem Computerlader (Estner Akkumatik, blau) ein fast komplett entladener 12V/25Ah AGM-Akku geladen. Dass der Lader den Ladestrom in kleinen Stufen vermindert, interessiert zunächst mal nicht. Das hat technische Gründe. Entscheidend ist nur der Mittelwert.


    Man erkennt drei Kurven:

    Blau: Spannung (U)

    Rot: Strom (I) und
    Grün: Eingeladene Kapazität (arithmetisch in mAh)


    Ich will hier nur exemplarisch zeigen, dass der Ladestrom zu Beginn hoch ist (hier wird er mit Rücksicht auf das Ladegerät auf 10A begrenzt, weil die kleine Akkumatik nicht mehr Strom hergibt ohne abzurauchen (I-Kennlinie)), nach Unterschreiten der 10A-Grenze aber immer weiter zurückgeht, weil das Ladegerät die Ladespannung im Bereich um 14,25V zu halten versucht. Schaut man sich den Verlauf der eingeladenen Kapazität (grün) an, stellt man fest, dass die grüne Kurve anfangs recht schnell ansteigt, also wegen des zu Beginn hohen Ladestroms schnell viel Energie eingeladen wird, dann aber immer flacher verläuft. Daran ist erkennbar, dass Bleiakkus zu Beginn der Aufladung schnell eine große Menge Energie aufnehmen können, mit fortschreitender Ladung das Ladetempo jedoch immer weiter abfällt. Dieser Effekt ist charakteristisch für Bleiakkus und liegt daran, dass bei fortschreitender Aufladung für die Stoffumsetzung in der Tiefe der Bleiplatten zunehmend osmotische Vorgänge eine Rolle spielen, die eine Zeitfunktion mit ins Spiel bringen. Natürlich werden mit zunehmender Aufladung auch die Potentialunterschiede immer kleiner, was den Ladestrom dann zwangsläufig immer weiter sinken lässt.


    Das führt nun dazu, dass die erste Hälfte der insgesamt eingeladenen Gesamtkapazität von etwa 27Ah schon nach nur 1,5 Stunden eingeladen war, obwohl der Ladestrom anfangs auf schlanke 10A begrenzt wurde. Hätte das Ladegerät dem Akku den vollen Strom anbieten können, den der Akku hätte aufnehmen können (so etwa 50A bei diesem AGM-Akku), wäre die Ladezeit der ersten 50% der Kapazität nochmals deutlich verkürzt worden.


    Die zweite Hälfte der Aufladung (wir erinnern uns: Ladeschluss bei einem Bleiakku ist definitionsgemäß die Unterschreitung eines Ladestroms von 1% der Akku-Kapazität) dauert in diesem Beispiel nochmals gute vier Stunden. Hierbei spielt es auch keine Rolle, was für ein Ladegerät man verwendet, denn der Ladestrom geht durch den Akku selbst immer weiter zurück. Auch eine deutliche Erhöhung der Ladedspannung bis hinauf in ungesunde Bereiche ändert daran nichts!

    Fazit:
    In der ersten Hälfte der Ladezeit von 4,5 Stunden wurden 90% der Kapazität eingeladen. Die zweite Hälfte von noch einmal 4,5 Stunden lud dann die noch fehlenden 10% ein. Traurig aber wahr, so sind Bleiakkus nun mal.


    Das eine oder andere Cleverle könnte nun auf die Idee kommen, den Akku immer nur bis auf 80 oder höchstens 90% zu laden, damit die Aufladung schneller geht. Genau so wird in der Praxis häufig ganz unbewusst verfahren, wenn man nach einer größeren Entladung eben nicht länger fährt als nur ein paar Stunden. Im Prinzip auch keine schlechte Idee, denn die Ladezeiten verkürzen sich dadurch wirklich erheblich, auch wenn man nun nicht mehr die volle Kapazität ausnutzen kann, weil der Akku ja nie voll ist. Die Sache hat aber noch einen Haken und das ist die zwangsläufig einsetzende Sulfatierung des Akkus: Dadurch, dass nun 10 bis 20% der Aktivmassen über längere Zeit nicht mehr aufgeladen werden, vergrößert sich deren Kristallstruktur auf eine schädliche Größe, wodurch eine eventuelle spätere Aufladung komplett unmöglich gemacht wird. Es bringt in solchen Fällen auch überhaupt nichts, einfach - wie gesagt: Cleverle... - einen Batteriepulser parallel anzuschließen, in dem Glauben, dass der nun die Sulfatkristalle wieder verkleinert. So einfach geht das natürlich nicht. Auf jeden Fall muss zum Sulfatabbau laaanganhaltend geladen werden, am besten mit Pulserunterstützung. Und mit "laaanganhaltend" meine ich: Wenigstens über einige Wochen! Sulfatabbau dauert immer sehr lange. Und wie an anderer Stelle schon geschrieben: Es wird zwingend ein Ladestrompulser benötigt. Pulser die pulsweise Entladen nützen uns hier naturgemäß gar nichts, denn wir wollen ja Auf- und nicht Entladen...


    Zitat

    Wie hoch koennte ich theoretisch mit meiner 120A Lichtmaschine und der 90AH Starterbatterie die Versorgerbatterie Dimensionieren, ohne das es beim Volladen Schwierigkeiten gibt. Ich hatte bei Wikipedia einer Tabelle entnommen, dass ich zusammen (Starterbatterie+Versorgerbatterie) bei ca. 300AH landen sollte.

    Es handelt sich hierbei immer um Fingerzeige, sonst nichts. Man kann theoretisch selbst sehr große Bleiakkus aus kleinen Ladestromquellen aufladen, solange die Selbstentladung der Akkus nicht schon allein den ganzen Ladestrom aufzehrt.


    Eine sinnvolle Antwort auf diese Frage kann sich naturgemäß nur auf die Höhe des Ladestroms zu Beginn der Ladung beziehen, da zum Ende der Ladung selbst sehr große Akkus nur noch einen kleinen Ladestrom aufnehmen können, den praktisch jede handelsübliche Lichtmaschine mühelos liefern kann. Damit bezieht sich diese Frage aber ausdrücklich nicht auf die Vollladung. Will man, dass die Akkus möglichst schnell aufgeladen werden (und wer will das nicht?), muss man also gerade zu Beginn der Ladung möglichst hohe Ströme zur Verfügung stellen. Das gelingt am besten (und billigsten) durch verlustarme Kabel, Sicherungen und Trenn-Technik, damit am Akku möglichst die volle Spannung der Lichtmaschine ankommt. Ihre Lichtmaschine schafft maximnal 120A und man wird davon ausgehen können, dass wenigstens 50A unter praktisch allen Betriebsumständen zur Ladung der Akkus zur Verfügung stehen, soweit man den Akkus nicht gerade mehr Strom entnimmt, als die Lichtmaschine herbeischaffen kann.


    In der Praxis wird man die Kapazität der Zweitakkus auf ein Verhältnis von nicht über 1 zu 4 (Lichtmaschinenstrom in A zu Akkukapazität in Ah) begrenzen, das hat sich praktisch gut bewährt und passt auch gut zum Trenn-MOSFET, der bei asymmetrischeren Verhältnis u.U. ein instabliles Schaltverhalten an den Tag legt.


    Die Frage, ob ein Ladegerät mit 10A Maximalstrom ausreicht, um einen 150Ah-AGM-Akku zu laden, lässt sich wiederum leicht mit Blick auf das obige Diagramm beantworten: So wird die Anfangsladung natürlich länger dauern, weil der große Akku bei weitem nicht den Strom erhält, den er aufnehmen könnte. Sobald der Akkustrom aber unter 10A gesunken ist, ist es völlig belanglos, ob das Ladegerät mehr liefern könnte, denn der Akku kann in diesem Ladezustand je 'eh keinen höheren Strom mehr aufnehmen.


    Daher lautet die Antwort: Ja, auch ein 10A-Lader reicht aus, um einen 150AH-Akku aufzuladen. Es dauert aber länger, als mit einem 100A-Lader.


    Zitat

    Angenommen ich wuerde versehentlich mit angeschlossenem 230V Netz den Motor starten und der MOSFET wuerde auf Kontakt schalten, wuerde dann etwas kaputt gehen, weil Strom von der Lichtmaschine und dem 230V Netz
    ins gleiche System fliesst?

    Nein. Woher die Spannung kommt - ob von vorn oder von hinten - ist egal. Das was von einem Netzladegerät "von hinten" eingeladen wird, muss nur nicht mehr aus dem primären Netz des Fahrzeugs (also der Lichtmaschine) über den Trenn-MOSFET zum Zweitakku fließen. Es findet also eine Entlastung der Lichtmaschine und des Trenn-MOSFETs statt. Zurück vom Zweitakku über den Trenn-MOSFET ins primäre Netz kann sowieso nichts fließen, weil der Trenn-MOSFET das verhindert.


    Grüße, Tom


    PS: Kleine Bemerkung am Rande:


    Wenn man sich das obige Diagramm anschaut, wird schnell klar, woran es liegt, dass Bleiakkus im täglichen Betrieb in Wohnmobilen und Booten kaum je wirklich voll werden. Das liegt weniger an falscher Ladespannung (wenngleich diesem Thema allgemein auch zu wenig Raum gewidmet wird), als viel mehr daran, dass eine richtige Vollladung nun mal so unverhältnismäßig lange dauert! Niemand wird üblicherweise so lange Fahren (oder "Motoren", wie die Skipper sagen). Da Bleiakkus aber unvermeidlich sulfatieren, wenn sie längere Zeit im ganz oder teilweise entladenen Zustand verbleiben, wird klar, dass an einer regelmäßigen, länger dauernden Aufladung mittels Netzladegerät kein Weg vorbei führt, wenn man nicht schon in kurzer Zeit einen spürbaren Leistungsabfall seiner Akkus riskieren möchte.

  • Hallo Tom,


    inwieweit kann eine Solaranlage das länger dauernde Aufladen mittels Netzladegerät ersetzen? Bei Nacht wird der Ladevorgang ja unterbrochen, hat das ev. einen negativen Einfluß auf die Batterie?


    Gruß
    Michael

  • Hallo Michael,


    eine Solaranlage ist prinzipiell ideal dazu geeignet, Bleiakkus vollständig aufzuladen. Die nächtlichen Ladepausen stellen dabei für sich allein auch kein Problem dar. Allerdings sieht es in der harten Praxis ja meist so aus, dass in den Zeiten, in denen die Solaranlage keinen oder nur wenig Strom liefert, die Akkus von diversen Verbrauchern wieder ein Stück weit entladen werden. Das steht einer wirklich vollständigen Vollladung mit Auflösung allen Bleisulfats leider entgegen, so dass die meisten Solarakkus wegen Sulfatierung (Bleiakkus mit flüssigem Elektrolyten zusätzlich noch wegen Säureschichtung) schnell an Kapazität und Leistung verlieren.


    Grüße, Tom

  • Hallo Tom,


    demnach ist eine Solaranlage auf einem Wohnmobil auf jeden Fall eine gute Investition in die Lebensdauer des Akkus. Auch wenn sie zu klein ist den täglichen Strombedarf zu decken hält sie den Akku bei doch immer wieder vorkommenden längeren Standzeiten (ohne Verbraucher) gut geladen und verlängert somit das Batterieleben. Habe ich das so richtig verstanden?


    Vielen Dank


    Gruß
    Michael

  • Prinzipiell schon. Aber eine optimale Lebensdauer lässt sich nur erreichen, wenn die Akkus auch regelmäßig wirklich VOLL geladen werden. Das wird nicht jede Solaranlage schaffen. Auf jeden Fall sollte man die zur Verfügung stehende Dachfläche (und vielleicht auch noch ein paar andere Stellen) vollständig ausnutzen. Bei den heutigen Preisen für Solarmodule fallen die Kosten dafür ja kaum noch ins Gewicht.


    Grüße, Tom

  • Kurze Ergänzug von mir:

    Wie verträgt sich diese Praxisbeschreibung der Aufladung nun mit dem Märchen, dass man Bleiakkus mit einem Ladestrom von "10% ihrer Kapazität" laden solle?


    Gar nicht!


    Denn weder gibt es nachvollziehbare Gründe, weshalb der Ladestrom nicht höher als 10% der Kapazität liegen sollte . . .

    . . . wobei diese angebliche Regel - wenn es sie gäbe - ohnehin im täglichen weltweiten Kfz-Betrieb millionen- oder milliardenfach mit Füßen getreten wird.
    Denn solange die Bordspannung unter dem Schwellwert des LiMa-Reglers liegt (ca. 14,4V), fährt die LiMa mit 100% Volllast, und die Batterie saugt sich allen Strom rein, der nicht vom restlichen Bordnetz verbraucht wird.
    Je nach aktiven Verbrauchern, LiMa-Kaliber und Motordrehzahl kann dann z.B. eine 60Ah-Batterie für ein paar sec auch mal mit 100A geladen werden, wenn der Wagen erstmals nach ein paar Wochen Standzeit (z.B. Sommerurlaub mit dem Flieger statt dem Auto) wieder gefahren wird: das wäre ca. der 16-fache Ladestrom gegenüber dem 10%-Märchen! Wäre das 10%-Märchen wahr, dann müßten bei solchen Fahrten reihenweise Batterien explodieren oder sonstige Katastrophen passieren . . . :wacko:

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