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Kundenanfrage

Akku-Gott

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Beiträge: 343

Registrierungsdatum: 15.04.2010

Über mich: Unter diesem Konto werden viele technischen Kundenanfragen und gegebenen Antworten zu Akkus, Installationen und MicroCharge-Produkten, die mich per eMail erreichen, in (anonymisierter) Kopie gepostet. So ist es möglich, einerseits die per eMail ankommenden Kundenanfragen direkt per eMail zu beantworten und andererseits die Forenuser an dem gegebenen Lösungsvorschlägen teilhaben zu lassen.

Thomas Rücker

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1

04.01.2013, 13:26

Ladegeschwindigkeit, Schnellladung, Entladegeschwindigkeit, Leitungsquerschnitt

Ich habe in Ihrer interessanten Abhandlung über Blei-Schwefelsäurebatterien gelesen, dass hier eine Schnellladung gar nicht möglich ist, vor allem dann nicht, wenn zuvor mit kleinen Strömen entladen wurde. - Da ich als Bordbatterie (BB) eine einfache als zyklenfeste Blei-Säure-Batterie verwende, würden mich noch weitere Details interessieren:

Ist denn die BB wieder "stromaufnahmebereiter", wenn der Entladestrom zuvor größer gewesen war, oder ist das ein eher schleichender, zeitintegraler Vorgang, dererst bei einer durchschnittlich vermehrt geringeren bzw. größeren Stromentnahme entsprechend reagiert? Oder folgt die Ladefähigkeit immer dem zuvor entnommenem mittleren - oder dem maximalen - Laststrom? Wie ist hier die zeitliche Abhängigkeit?

Zudem soll die Kapazitätseinladung gegen Ende hin zusehends langsamer vonstatten gehen. Gibt es hierzu Kurven "C-Zunahme über Zeit"? Dann müsste sich der Ladestrom ja schon deutlich reduzieren, bevor sich die Batterie-EMK der am strombegrenzten Ladegerät eingestellten Spannung nähert.

Das habe ich so alles nicht gewusst, womit sofort die Frage aufgeworfen wird, ob dann "dicke Leitungen" zur Verringerung des Kabel-R noch Sinn machen, wenn der Ladestrom ohnehin nicht angenommen wird, weil der Ri der BB größer als das Leitungs-R ist, eine beschleunigte Ladung also ohnehin kaum möglich ist. Da würde doch selbst ein Lade-booster nicht mehr den durchschlagenden Erfolg bringen können. Dann sind dünne Leitungenja nur zu Beginn bei Ladeströmen von >10A ein mehr oder weniger großes Hindernis; wenn auf < 3A abgefallen, spielt der Querschnitt eh kaum eine Rolle. Klar, bei der geringen U-Differenz zwischen Lima-U und Gasungs-U der BB ist jedes mOhm hinderlich und verzögert die Aufladung
nur.

Vermutlich müsste man dann auf eine andere Batteriefamilie wechseln. Was halten sie in diesem Zusammenhang von der OPTIMA Yellow Top 75Ah mit den zueinander versetzten Rundzellen? Oder ist die für eine Aufbaubatterie eher weniger geeignet? Hier wird immer nur auf die tolle Startleistung nach einem Winter hingewiesen, was ja über die Eignung als Bordbatterie in einem Wohnmobil nicht viel aussagt. Als reine Startbatterie soll ja die "Optima Red Top" ausgelegt sein.

Sorry, dass ich so viel geschrieben habe! Antworten Sie ruhig erst, wenn Sie mal dazu Zeit und Lust haben - es hat keine Eile.

Tom

Moderator

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Registrierungsdatum: 27.02.2010

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2

04.01.2013, 13:27

Hallo,

Hauptursache für die Abhängigkeit der Aufladegeschwindigkeit von zuvor langsam entladenen Bleiakkus ist die Größe der bei der Entladung entstandenen Bleisulfatkristalle: Je langsamer die Entladung von statten geht, desto größer werden die Kristalle. Da große Kristalle ein recht ungünstiges Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweisen, ist ihr elektrischer Widerstand hoch und die zum Abbau benötigte Zeit ebenso. Ein "Trick" zur Lösung dieses Problems wäre, zu Beginn der Entladung einmal kurz mit möglichst hohem Strom zu entladen. Dadurch würde eine große Zahl von Kristallisationskeimen entstehen, welche schon rein durch ihre Menge einem übermäßigem Wachstum bei der folgenden langsamen Entladung entgegenwirken. Leider in der Praxis nicht unbedingt ganz leicht umzusetzen.

Meiner Empfehlung für möglichst impedanzarmen Anschluss des Akkus an die Ladestromquelle liegt das Streben nach möglichst hohen Anfangsladeströmen zugrunde. Gerade zu Beginn der Aufladung ist es möglich, in kurzer Zeit beachtliche Energiemengen einzuladen. Soll also die Zeit zur Aufladung so kurz wie möglich gehalten werden, sorgt man sinnvollerweise dafür, dass hohe Anfangsladeströme möglich sind. Dass diese nach einer Weile auf deutlich geringere Werte zurückgehen ist zwar meist unerfreulich, aber aus den vielfach erwähnten physikalischen Gründen leider unvermeidlich. Sicherlich wird es Graphen und Kurven geben, die Auskunft über den Ladestromverlauf nach vorhergehender schneller bzw. langsamer Entladung geben, jedoch liegen mir leider keine vor, die ich hier zur Illustration verwenden könnte. Aber wie erwähnt gibt es hier kein festes, unverrückbares Verhältnis von Entladestromgröße und Ladestromverlauf, insbesondere wenn der vorhergehende Entladestrom nicht gleichmäßig war. Es spielen ja auch noch andere Faktoren eine Rolle, wie z.B. Ladespannung, Akku-Typ und -Alter, Temperatur und dergleichen mehr.

Ladebooster sind entgegen landläufiger Ansicht nicht dazu geeignet, um Bleiakkus gegenüber einer "normalen" Aufladung schneller aufzuladen. Sie können nur dazu verwendet werden, um ungünstige Ladespannungen oder eine zu hohe Impedanz einer Ladestromquelle auszugleichen, oder den maximalen Ladestrom elektronisch zu begrenzen, um z.B. Kabel und Sicherungen zu schonen. Natürlich kann man den Ladestrom eines Bleiakkus erhöhen, in dem man einfach die Ladespannung erhöht, jedoch wird man feststellen, dass der Gewinn an Ladegeschwindigkeit eher marginal ausfällt. Dafür liegt die Ladespannung in einem für den Akku ungesunden Bereich, was eine Menge Lebensdauer kosten kann und im schlimsten Fall zur Selbstzerstörung ("thermal runaway") mit nicht selten fürchterlicher Sauerei wegen ausgelaufener Akkumulatorensäure (Überkochen) führen kann. Leider beschreiben viele Anbieter von Ladeboostern ihre Geräte in dieser Hinsicht irreführend, so dass die Kundschaft annehmen muss, durch diese Geräte würde eine gegenüber der normalen Aufladung - deutliche Beschleunigung erfolgen. Das ist leider nicht der Fall.

Die Yellow-Top-Familie von Optima/Johnson Controls ist konzeptionell als Kombilösung einer zyklisch belastbaren Starterbatterie gedacht: Sehr hohe Stromlieferfähigkeit gepaart mit hoher Widerstandsfähigkeit gegen zyklische Lade-/Entladeschemata. Ihr Nachteil sind der hohe Preis und die im Verhältnis zum Volumen geringe Kapazität. Wenn also mit geringstmöglichem Aufwand die zyklische Leistungsfähigkeit einer Starterbatterie erhöht werden soll (typische Beispiele wären Einsatzfahrzeuge und Taxen, sowie Spezialanwendungen mit starken elektrischen Verbrauchern wie z.B. Winden oder Hydraulikpumpen), bietet sich der einfache Austausch gegen eine Yellow-Top-Batterie an. Man spart die Trennung des Bordsystems in zwei einzelne Systeme mit zwei unterschiedlichen Akkus, muss aber bei jedem Austausch der Batterie wieder den vollen Aufpreis gegenüber Standardbatterien zahlen. Wenn man die Hochstromfähigkeit der Yellow-Top aber nicht nutzen kann, empfehle ich lieber preisgünstigere und bei gleicher Kapazität deutlich kleinere zyklenfeste AGM- oder Gel-Akkus. Die Lebensdauer der Yellow-Top ist unter zyklischer Last auch nicht so hoch wie die von darauf spezialisierten Akkus. Es ist eben ein Problem mit Kompromissen.

Viele Grüße, Tom