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ulf

Akku-Meister

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1

24.08.2010, 17:49

Benzinerbatterie am 1,9l TDI

Hallo,

ich weiß daß ich ein wenig verrückt bin, aber möchte trotzdem hier mal etwas zu meinem "Problem" fragen, aus Gewichtsgründen eine 45Ah / 450A (EN) Batterie in einem 1,9l TDI-PKW zu betreiben.
Warum das Ganze? Um konsequent jeden unnötigen Ballast zu vermeiden (Stichwort Leistungsgewicht).
Gut 1 Zentner habe ich bisher bei meinem Ibiza abgeworfen, und in diesem Rahmen sind rund 6 kg gespartes Batteriegewicht schon eine beachtenswerte Größenordnung.

Bisher (im Sommer) schlägt sich die 45Ah-Batterie in meiner Wahrnehmung als Fahrer genauso gut wie der original verbaute 70Ah / 540A-Klotz.
Im Winter muß die kleine natürlich sehr rackern, mit Vorglühen und Starten des Diesels - der aber spätestens auf der 3. Kompression anspringt und damit eigentlich kein Batteriekiller ist.

Meine Frage: Mit welchen Problemen muß ich aus Eurer Sicht im Winter rechnen (außer daß die 45Ah-Batterie vorzeitig ausfällt - dafür steht das normale 70Ah-Teil als Ersatz bereit)?
Kann die Paarung der 120A-LiMa mit der 45Ah-Batterie evtl. direkt nach einem Knackfrost-Kaltstart die Bordspannung womöglich in elektronik-schädllche Höhe steigen lassen, wenn die Batterie noch zu sehr außer Puste ist, um die von der LiMa anrollende Energie wegzupuffern?
Oder können womöglich Induktionsspitzen des dicken Anlassers die Pufferfähigkeit der eiskalten Kleinbatterie übersteigen?
Gruß Ulf

Tom

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2

24.08.2010, 23:56

Hallo Ulf,

die wichtigste Eigenschaft von Starterbatterien ist es, beim Motorstart einen ausreichend großen Strom für den Anlasser zur Verfügung zu stellen, ohne dass die Klemmenspannung zu stark einbricht. Aus diesem Grund sind Starterbatterien (anders als z.B. Gel oder AGM-Akkus) mit vielen dünnen Platten mit großer reaktiver Oberfläche aufgebaut, wodurch ihr Innenwiderstand sehr gering ist. Dieser Aufbau ermöglicht es Starterbatterien auch, sehr hohe Ladeströme aufzunehmen, ohne dass sie dabei beschädigt werden (die Ladespannung muß dabei natürlich im zulässigen Bereich liegen). Deshalb schadet die starke 120A-Lichtmaschine einer relativ kleinen Batterie auch nicht.

Bei einen besonders krassen Missverhältnis zwischen Stromaufnahme von Anlasser und Glühkerzen beim Motorstart und der Batteriegröße reicht nun irgendwann die Klemmenspannung unter der Last des Anlassers nicht mehr aus, um den Motor schnell genug durchzudrehen. Dann ist der Innenwiderstand des Akkus für diese Anwendung einfach zu groß. Besonders bei Kälte wird dieser Fall schnell auftreten, weil der Motor dann zum Starten besonders viel Strom benötigt, der Akku durch die Kälte aber einen deutlich höheren Innenwiderstand aufweist, weshalb die Klemmenspannung beim Startversuche auf unter 6V zusammenbricht. Dann dreht sich da vorn nicht leider mehr wirklich viel...

Man erkennt daran: Zum Starten wird nicht die Kapazität in Form von Amperestunden (Ah) gebraucht, sondern in erster Linie eine hohe Stromlieferfähigkeit (Kaltstartstrom, gemessen in A), die nur durch einen möglichst geringen Innenwiderstand ermöglicht wird (Ohmsches Gesetz: U=I/R, also Spannung = Strom geteilt durch Widerstand). Dass eine hohe Kapazität (Ah) in der Regel auch mit einem hohen Kaltstartstrom (A) einhergeht, hat nur den einfachen Grund, dass die doppelte Plattenoberfläche in etwa die doppelte Kapazität ergibt, sich gleichzeitig der Innenwiderstand bei der doppelten Plattenoberfläche aber auch in etwa halbiert. Nimmt der Widerstand ab, erhöht sich der maximal mögliche Strom, ohne dass die Spannung unter Last zu stark zusammenbricht.

Man könnte Dein Gewichtsproblem vermutlich besser lösen, wenn man spezielle Akkus mit besonders niedrigem innenwiderstand, aber gleichzeitig eher geringer Kapazität verwendet. Bei solchen Akkus ist die enthaltene Bleimenge reduziert, was kräftig Gewicht einspart, die Platten sind aber noch um einiges dünner ausgeführt, was einen sehr niedrigen innenwiderstand ermöglicht. Vertreter dieser Spezies sind z.B. Bleiakkus in Wickeltechnik (Rundzellentechnologie) wie z.B. die bekannten Optima-Akkus, die aus sechs in einem Gehäuse zusammengefassten zylindrischen 2V-Akkus bestehen. Diese Typen haben zwar nur eine Kapazität von etwa 50Ah, sind aber leicht und gleichzeitig extrem leistungsfähig, wenn es um die Stromlieferfähigkeit geht. Damit kann man sogar problemlos einen Panzer starten.

Um die Spannungsspitzen von Lichtmaschine oder Anlasser abzupuffern, sind aber auch viel kleinere Bleiakkus ausreichend. Hauptsache, es ist überhaupt ein Akku angeschlossen.

Viele Grüße!

Thomas Rücker

ulf

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3

25.08.2010, 07:09

Man könnte Dein Gewichtsproblem vermutlich besser lösen, wenn man spezielle Akkus mit besonders niedrigem innenwiderstand, aber gleichzeitig eher geringer Kapazität verwendet. Bei solchen Akkus ist die enthaltene Bleimenge reduziert, was kräftig Gewicht einspart, die Platten sind aber noch um einiges dünner ausgeführt, was einen sehr niedrigen innenwiderstand ermöglicht. Vertreter dieser Spezies sind z.B. Bleiakkus in Wickeltechnik (Rundzellentechnologie) wie z.B. die bekannten Optima-Akkus, die aus sechs in einem Gehäuse zusammengefassten zylindrischen 2V-Akkus bestehen. Diese Typen haben zwar nur eine Kapazität von etwa 50Ah, sind aber leicht und gleichzeitig extrem leistungsfähig, wenn es um die Stromlieferfähigkeit geht. Damit kann man sogar problemlos einen Panzer starten.

Hallo Tom,

danke für Deine Ausführungen :)
Meine Mini-Batterie ist schon eine neuere Entwicklung in diese Richtung: 45Ah statt original 70Ah wiegen rund 12 statt 18 kg (-33%), aber der EN-Kaltstartstrom mit 450A ist gegenüber den originalen 540A nur um 17% reduziert.
Im aktuellen Optima-Sortiment bekomme ich IMO auch nichts deutlich leichteres, müßte aber vermutlich bei der Halterung und / oder bei den Anschlußkabeln basteln, wenn die nicht bis zu den Polen der eingebauten Batterie reichen.

Jemand der noch etwas verrückter ist als ich, will das hier in seinen Polo TDI einbauen: http://www.trackandstreet.de/shop/articl…0%26aid%3D86%26
Was hältst Du von solchen Rennbatterien im mitteleuropäischen Ganzjahreseinsatz? Sind die Dinger elektrisch irgendwie zickiger als die üblichen Flüssigsäure-Starterbatterien?


Zitat

Um die Spannungsspitzen von Lichtmaschine oder Anlasser abzupuffern, sind aber auch viel kleinere Bleiakkus ausreichend. Hauptsache, es ist überhaupt ein Akku angeschlossen.
Na ja, der GAU wäre wohl eine Art Load-Dump-Szenario:
Die LiMa läuft mit eher niedriger Drehzahl und entsprechend hohem Läuferstrom, und plötzlich steigt die Bordspannung über den Sollwert, weil ein starker Verbraucher weggeschaltet wird, z.B. beim Ende des Nachglühens beim Diesel. Dann wird zwar der LiMa-Regler sofort die Läuferspannung abschalten, aber die in der Läufer-Induktivität gespeicherte Energie wird die Bordspannung trotzdem für einen Moment weiter „unkontrolliert“ steigen lassen, bis die Energie im Läufer verbraucht ist. Je weniger dabei das Bordnetz ansonsten belastet ist, umso entscheidender ist die Batterie als Energiefalle für den Spannungsschub der LiMa. Daß dabei eine hohe – ja was nun eigentlich? Kapazität? bzw. geringer Innenwiderstand? . . . jedenfalls „irgendwie große Batterie“ den Spannungspeak wirksamer begrenzt als eine kleine, liegt IMO auf der Hand.
In diese Richtung (einschl. defekter teurer Steuergeräte, wenn der Spannungspeak zu hoch wird) gehen halt meine Bedenken bei der doch ungewöhnlichen Paarung aus 120A-LiMa und 45Ah-Batterie - wobei ich annehme, daß die Induktivität des Läufers mit der konstruktiven LiMa-Leistung steigt.
Andererseits vermute / hoffe ich, dass sich meine Minibatterie elektrisch nicht grundlegend anders verhält als eine gealterte Batterie in Normalgröße mit vergleichbarer Restkapazität. Wenn die Normalbatterien kurz vor ihrem endgültigen Ausfall nicht reihenweise Überspannungs-Elektronikschäden verursachen (richtiger wäre „zulassen“), dann sollte meine Minibatterie hoffentlich auch keine Probleme in dieser Richtung machen?
Gruß Ulf

Dieser Beitrag wurde bereits 3 mal editiert, zuletzt von »ulf« (25.08.2010, 12:27)


Ewald

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10.04.2011, 14:32

Als Starterbatterien für meine Dieselkutschen, dienen überwiegend ausgediente Exemplare aus Batterie-Sammelkontainern. Für meinen alten Daihatsu Charade 993 ccm Turbodiesel, hat für diesen Zweck "so eine 12 Volt 26 Ah Leiche" noch ganze zwei Jahre gute Dienste geleistet. :D

Tom

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10.04.2011, 19:08

Früher hab ich auch eine Menge solcher Experimente mit zweifelhaften NiCd- und Bleiackkus gemacht, oft auch mit gutem Ergebnis. Einige ärgerlicher Ausreißer sind aller Erfahrung nach aber immer dabei und dann ist die Batterie manchmal doch ausgerechnet eine Spur zu schwach, wenn man die Leistung gerade benötigt. Gerade bei Starteranwendungen kann das ärgerliche Folgen haben, weshalb ich wieder davon abgekommen bin, auch noch das Letzte aus altem Material herauszuquetschen. Statt dessen kaufe ich im Zweifel lieber neues, zuverlässiges Material. So teuer sind Akkus ja nun auch wieder nicht. Man ist dann aber dauerhaft auf der sicheren Seite. Für Übertaktung von Prozessoren gilt für mich sinngemäß das gleiche, denn wenn man nicht nur um wenige Prozent übertaktet, die man in der Praxis nicht mal bemerkt, steigt das Absturz- und Ausfallrisiko sofort spunghaft an. Und das kostet, wenn man wirklich mal objektiv nachrechnet, letztlich oft mehr, als wenn man auf solche Spielchen verzichtet.

Viele Grüße!

Thomas Rücker

ulf

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01.12.2011, 21:08

So, ich muß hier nochmal nachfragen . . .

Zu Beginn ihres 2. Winters erscheint mir die kleine 44Ah-Baterie am 1,9l TDI nicht mehr 100% fit: beim Starten blinzeln die LED-Kontrollen in der Instrumententafel schon etwas.
Eine immer noch einsatzbereite Vollformat-Dieselbatterie (alle paar Monate wieder vollgeladen) in Griffweite hilft mir zwar gegen Angst wegen eines batterebedingten Auto-Ausfalls.
Aber da ich bei der Batterie so leicht wie möglich bleiben will, denke ich schon über einen Ersatz der 44Ah nach, und zwar in Richtung der Optima Yellow oder Red Top, oder vergleichbaren Typen.

Nun steht im Datenblatt der Red Top, dass die NICHT für Anwendungen empfohlen sind, bei denen es zu tiefen Entladungen oder zyklischer Belastung kommt.
Aber wieviel % Entladetiefe gelten wohl hier als tiefe Entladung oder zyklische Belastung?
Dann wäre noch interessant, ob die Bodenleisten der Yellow bzw. Red Top mit den Klemmleisten des Ibiza 6L kompatibel sind. Leider fand ich bisher keine Maßzeichnungen der Gehäuse :(

Letzte Frage: Gibt es Alternativprodukte andere Hersteller zur Yellow Top 2.7? Deren Kaltstartstrom und Gewicht würden mir nämlich am ehesten zusagen.
Gruß Ulf

Tom

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7

02.12.2011, 10:56

Diese Rundzellenakkutypen sind keine Zyklenakkus, sondern eher eine Sonderbauform von Starterbatterie, die auf hohe Stromabgabe optimiert wurde. Man kann nun nicht sagen, bis zu Entladetiefen von 50% ist alles super, aber ab 51% gehen die kaputt, sondern nur, dass sie eben nicht sonderlich gut für zyklische Lasten geeignet sind. Oder anders gesagt: Es gibt Bleiakkus, die bei zyklischer Belastung eine vielfache Lebensdauer aufweisen.

Ab einer regelmäßigen Zyklisierung von mindestens 10% Entladetiefe würde ich eindeutig von einem zyklischen Lade-/Entladeschema sprechen.

Ob die beim Ibiza passen, weiß ich leider nicht. Frag doch mal bei Optima, die werden's wohl wissen:

Johnson Controls Batteries GmbH
Am Leineufer 51
30419 Hannover
Germany
Tel: +49 (0) 511/975-02

Kontakt: optima.de@jci.com

Blei-Rundzellenakkus anderer Hersteller in dieser Größe sind mir nicht bekannt. Hawker hatte mal die Zyklon-Serie im Programm, aber die endete bei 12,%Ah je Zelle und wird schon seit Jahren nicht mehr hergestellt.

Grüße, Tom

ulf

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8

03.12.2011, 16:07

Danke Tom,

da werde ich mal versuchen, weitere Infos zu bekommen.
Gruß Ulf

ulf

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9

14.10.2012, 15:19

Diese Rundzellenakkutypen sind keine Zyklenakkus, sondern eher eine Sonderbauform von Starterbatterie, die auf hohe Stromabgabe optimiert wurde.
Da mich das Thema grade mal wieder beschäftigt . . . .

Wie schon dargestellt, kommt es mir auch auf ein möglichst gutes "Leistungsgewicht" der Batterie an, also Ampere (Kaltstart, mein Bedarf: ab 450 A aufwärts) pro kg.
Und da haben Plattenbatterien in normalen PKW-Gehäusen laut Anbieterdaten offenbar mit einigen Wickelzellen gleichgezogen.
Beispiel:
Optima YellowTop 2,7 -> 460A / 11,6kg = 39,7 A / kg
Varta SilverDynamic C6 -> 520A / 12,5kg = 41,6 A / kg.
Demnach haben die Batteriebauer es wohl geschafft, die aktive Plattenoberfläche pro Bleimmasse auf das Niveau mancher Wickelzellenakkus zu erhöhen . . .?
Auch die A (EN) / Ah Relation ist bei diesen Typen recht hoch, manche Typen haben das Verhältnis von 10 : 1 schon hinter sich gelassen ( z.B Varta Blue Dyn. C6, Typ 550 155 054).
Weißt Du, wo die Nachteile solcher modernen Konstruktionen liegen?
Gruß Ulf

Tom

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14.10.2012, 15:39

Klassische Starterbatterien hatten eigentlich noch nie Probleme mit zu geringer Stromabgabe. Dafür einige andere: Deutlich verkürzte Lebensdauer bei zyklischer Belastung, geringe Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und Rüttelbelastung, um nur mal zwei typische Schwachpunkte zu nennen. Beides können Rundzellenakkus in Wickeltechnik deutlich besser, bei gleicher Stromlieferfähigkeit. Dafür sind die wieder teurer und nehmen ein größeres Volumen ein, bzw. weisen geringere Kapazität auf. Vom Gewicht her nimmt sich das nichts. Das Gewicht kommt eben vom Blei, welches als aktive Masse fungiert und daher in einer gewissen Mindestmenge vorhanden sein muss. Weniger geht nicht, sonst sinkt die Energiespeicherfähigkeit zwangsläufig ab. Man kann nur versuchen, das benötigte Blei so gut wie möglich elektrochemisch zu nutzen und so wenig wie möglich für andere Aufgaben wie mechanische Stabilisierung und elektrische Verbinder einzusetzen. Wickelzellen müssten bei Fragen des Gewichts wegen ihres besonders günstigen Oberflächen/Volumenverhältnisses der aktiven "Platten" deutlich in Führung liegen.

Generell kann man aber sagen, dass bei Bleiakkus Zyklenfestigkeit und Stromlieferfähigkeit zwei um 180° gegeneinander wirkende Parameter sind. Soll heißen: Entweder, oder! Beides zusannen geht nicht gut! Zwar gibt es gewisse Hybride, bei denen versucht wurde, aus beiden Lagern etwas brauchbares zu machen, aber die sind in den Punkten Zyklenfestigkeit und Stromlieferfähigkeit drastsich schlechter als die jeweiligen Spezialisten. Nur in der Schnittmenge, also Zyklenlebensdauer bei gleichzeitigen Hochstromanforderungen sind sie besser. Und dann sind sie wegen der geringen Stückzahlen auch noch viel teurer. Was auch der Grund dafür ist, dass sie sich nicht wirklich gut verkaufen.

Wenn's bei hohen Strömen deutlich leichter werden soll, geht kein Weg an moderner Lithium-Technik vorbei. Aber die ist leider nicht kompatibel mit dem, was das Fahrzeug-Bordnetz an Spannungen für Ladung und Entladung zur Verfügung stellt, bzw. fordert. Weshalb man zwangsläufig Viel Elektronik zur Adaptierung braucht. Oder wenigstens den Lichtmaschinenregler deutlich ändern und eine Ladestrombegrenzung vorsehen muss.

Grüße, Tom

ulf

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11

15.10.2012, 16:17


Wenn's bei hohen Strömen deutlich leichter werden soll, geht kein Weg an moderner Lithium-Technik vorbei. Aber die ist leider nicht kompatibel mit dem, was das Fahrzeug-Bordnetz an Spannungen für Ladung und Entladung zur Verfügung stellt, bzw. fordert.
Na ja, auch innerhalb des konventionellen Blei-Säure-Sortiments gibt es eine erhebliche Leistungsgewichts-Bandbreite.

In der von mir betrachteten Typpalette, zu denen das www mir Gewichtsabgaben liefert, bildet die 562 019 048 (Intact Startpower) mit 30 A(EN)/kg das Schlusslicht, zusammen mit der 19 kg schweren 70Ah / 570A Varta als Werksausrüstung in meinem 2004er Polo. Der Champion ist die 550 155 054 (Varta Blue Dynamic C6) mit 41,9 A(EN)/kg: diese Daten ergeben immerhin A/kg-Unterschiede von 39% je nach Batterietyp.

Bei der A / Ah-Relation, die wohl die Spezialisierung des Gitteraufbaus in Richtung Stromlieferfähigkeit angibt, werden die Eckwerte von den gleichen Batterien mit 7,74 A / Ah (Intact) bis 10,8 A / Ah (Varta Blue Dynamic C6) markiert, hier beträgt die eine Streuung ebenfalls 39%.

Bei der Kapazität pro Gewicht liegen die Extremwerte dichter zusammen: 3,4 Ah/kg (550 046 051 Intact Startpower) bis 4,16 Ah/kg (552 401 052 Varta Silver Dynamic C6) ergeben eine Variation von "nur" 22%.


Allerdings scheint die 550 155 054 nicht mehr gebaut zu werden, ebenso wie 560 170 064 (Varta Blue Dynamic D21) . . . als wenn Typen mit einer A / Ah-Relation über 10 irgendwie problematisch wären ?(
Kannst Du abschätzen, ob die Industrie bei ihrem vermutlichen Ziel, mit möglichst wenig Blei möglichst hohe Ströme zu erreichen übers Ziel hinausgeschossen ist, indem Batterien mit mehr als 10 A / Ah z.B. zu häufig noch während der Garantiezeit kaputtgegangen sind?
Gruß Ulf

Tom

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15.10.2012, 17:23

Zitat

Kannst Du abschätzen, ob die Industrie bei ihrem vermutlichen Ziel, mit möglichst wenig Blei möglichst hohe Ströme zu erreichen übers Ziel hinausgeschossen ist, indem Batterien mit mehr als 10 A / Ah z.B. zu häufig noch während der Garantiezeit kaputtgegangen sind?
Nein, das würde ich mir nicht anmaßen wollen, denn so genau kenne ich die feinen technischen Unterschiede der verschiedenen Starterbatterietypen nicht. Die genannten Probleme sind mir aber wohlbekannt.

Aber praktisch jedes Mal ist hoher Ladungsdurchsatz bzw. starke Zyklisierung die Ursache solcher Defekte, soweit kein direkter Herstellungsfehler vorliegt. Da liegt zumindest die Vermutung nahe, dass eine konstruktive Überzüchtung der Batterie in Richtung Hochstromlieferfähigkeit schnell zum (für den Hersteller oft teuren) "Mangel" einer kurzer Lebensdauer führt, zumindest seit dem moderne Fahrzeuge auch regelmäßig eine hohe Ruhestromaufnahme aufweisen. Mir sind Fälle bekannt, wo der Batterie-Garantiefall bereits im Showroom des PKW-Herstellers regelmäßig auftrat.

Seit der Zeit sind die Fahrzeuge dort regelmäßig verkabelt, also fest ans 230V Stromnetz angeschlossen. :rolleyes: Die KFZ-Hersteller haben dann gleichzeitg noch die Ladespannungen der Lichtmaschinen-Regler drastisch angehoben, um die Wiederaufladung der ständig durch den hohen Strombedarf der Fahrzeuge unterladenen Batterien zu beschleunigen. Dass dadurch die Batterien im Sommer im Langstreckenbetrieb quasi vergewaltigt werden, spielt anscheinend eher keine Rolle. Hauptsache die ersten 6 Monate Sachmängelhaftungsfrist werden heil überstanden. Schönen Dank auch... :cursing:

Grüße, Tom

ulf

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13

16.10.2012, 20:02

praktisch jedes Mal ist hoher Ladungsdurchsatz bzw. starke Zyklisierung die Ursache solcher Defekte, soweit kein direkter Herstellungsfehler vorliegt. Da liegt zumindest die Vermutung nahe, dass eine konstruktive Überzüchtung der Batterie in Richtung Hochstromlieferfähigkeit schnell zum (für den Hersteller oft teuren) "Mangel" einer kurzer Lebensdauer führt, zumindest seit dem moderne Fahrzeuge auch regelmäßig eine hohe Ruhestromaufnahme aufweisen.
Anders ausgedrückt: Batterien wie die Varta Blue Dynamic C6 mit 50Ah, 540A(EN) und 41,9 A/kg könnten zwar optimal in Wagen wie meinen (mit niedrigem Ruhestrom und kräftiger LiMa) passen, wurden aber vermutlich schon wieder vom Markt genommen, weil sie in den heutigen, elektrisch überfrachteten Durchschnittswagen zu oft zu früh ausfallen.

Hinsichtlich Motorsportbatterien (in Plattentechnik) wie z.B. http://www.trackandstreet.de/shop/articl…0%26aid%3D86%26 dürfte dann wohl die Regel gelten

Zitat

Generell kann man aber sagen, dass bei Bleiakkus Zyklenfestigkeit und Stromlieferfähigkeit zwei um 180° gegeneinander wirkende Parameter sind. Soll heißen: Entweder, oder! Beides zusannen geht nicht gut!
mit der Folge, dass noch weiter in Richtung Hochstromfähigkeit gezüchtete Batterien schon auf kleinere Teilentladungen mit Dauerschäden reagieren?
Gruß Ulf

Tom

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16.10.2012, 22:46

Zitat

mit der Folge, dass noch weiter in Richtung Hochstromfähigkeit
gezüchtete Batterien schon auf kleinere Teilentladungen mit Dauerschäden
reagieren?
Nein, das wohl nicht. Entladetiefen bis 20% sind auch bei Starterbatterien nur wenig lebensdauermindernd.

Grüße, Tom