Der Bleiakku
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8. März 2013

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Der Bleiakku
als Starterbatterie und zyklenfeste Batterie

 

Keine Angst, wir haben hier keine wissenschaftliche Abhandlung erstellt, zumal im Internet genügend über den guten alten Bleiakku zu finden ist. Nein, wir wollen es hier wirklich auf das Wesentliche und Wichtige beschränken, was einen Motorrad- oder Gespannfahrer interessiert, oder ggfs. interessieren sollte. Wir gehen daher nur von Batterien mit 12 Volt Spannung und sechs Zellen aus, welche eine negative Massung haben und zwar Bleibatterien die für Motorräder als Starterbatterie dienen und zyklenfeste Batterien, welche bei 26,7°C betrachtet werden und Kapazitäten von 5 Amperestunden (Ah) bis 250 Ah aufweisen. Also, die Energielieferanten, welche wir im Motorrad und im Gespann verwenden. Wir werden uns auch nicht mit dem guten alten “nassen” Säureakku befassen, sondern mit den hochmodernen sogenannten AGM oder VRLA Ablegern, wie wir sie in den heute gängigen Motorrädern im Einsatz finden.

Was ist der Unterschied zwischen einer Starterbatterie und einer zyklenfesten Batterie
Nun, das ist leider mit das Problem, warum unsere Motorradbatterie meistens nicht so alt wird, wenn gewisse Dinge nicht beachtet werden und man diese Batterie nicht wie eine "Starterbatterie" behandelt. Schauen wir uns zuerst einmal die Starterbatterie an. Starterbatterien werden eigens mit dünneren (1,02 mm) und poröseren Platten hergestellt, die eine größere Oberfläche haben, um einen höheren Strom zu liefern, den man benötigt, um einen Motor zu starten.

Sie sind für bis zu 5.000 flache (bis 3% des Energiegehaltes) Entladungen konstruiert, was theoretisch gerechnet etwa vier Motorstarts pro Tag bedeutet. Starterbatterien sollten NICHT unter 10% Entladetiefe (DoD) entladen werden. Sie haben Bleischwamm und Gitter aus Streckmetall und nicht aus massivem Blei.

Antriebs- und stationäre zyklenfeste Batterien haben viel dickere Platten (bis 6,35mm), dickere Gitter, mehr Blei und wiegen mehr als Autobatterien derselben Größe. Sie werden bei niedriger Stromstärke normalerweise zwischen 20% und 80% der Kapazität entladen. Zyklenfeste Batterien überdauern typischerweise zwei bis zehn Autobatterien in einer Zyklenanwendung.

Was heißt das denn genau?
Nun das heißt, dass eine Starterbatterie zusammen mit dem Regler und der Lichtmaschine, sowie den im System vom Hersteller verbauten Verbrauchern ein abgestimmtes System darstellt. Die Lichtmaschine ist mit Ihrer Ladekurve, sowie Ladespannung auf den verbauten Batterietyp abgestimmt. Ein Wechsel zwischen einer Naßbatterie, VRLA, AGM oder Gelbatterie benötigt also mehr Überlegungen als nur die Batterie zu tauschen. Des weiteren bedeuten zusätzliche Verbraucher im System auch zusätzlichen Energiebedarf. Wenn man nun weiß, dass eine Starterbatterie nie von der Lichtmaschine voll geladen wird, kommen wir dem Verschleiß im System schon einen kleinen Schritt näher. Aber betrachten wir die Elemente nun ein wenig mehr im Detail.

 

Die Starterbatterie
gehen wir zuerst einmal auf die Starterbatterie ein und betrachten hier die Eigenschaften und Begriffe, die es zu verstehen gilt. Nachstehend ist einmal eine Starterbatterie im Schnitt zu sehen.
 

AGM Starterbatterie Varta im Schnitt


Flachplatten-, Vliesbatterie, AGM-Batterie (Absorbed Glass Mat), Ca/Ca Batterie, VRLA-Batterie
Viele Fachbegriffe, jedoch recht einfach zu verstehen. Verschlossene Flachplatten-Vliesbatterien, (Ca/Ca) und zyklenfeste Vliesbatterien (auch:"mit festgelegtem Elektrolyt" oder "trocken") haben eine sehr dünne Bor-Silikat-Glasfasermatte zwischen ihren flachen positiven und negativen Platten, welche beide aus einer Blei-Calcium-Legierung bestehen.

Kalzium (Ca+/Ca-): Dieser Batterietyp wird mittlerweile im Großteil aller Neufahrzeuge verbaut. Vorteile sind der geringe Wasserverbrauch, die niedrige Selbstentladungsrate und die höhere Unfallsicherheit. Kalzium-Batterien eignen sich besonders für den Einbau in Motornähe und unter der Sitzbank (hohe Temperaturen!) oder an schwer zugänglichen Stellen. Ein Nachteil ist jedoch die geringe Zyklenfestigkeit, d.h. die Batterie übersteht weniger Lade- / Entladevorgänge.

Die AGM-Batterie wurde 1980 erfunden und 1985 erstmals im Militärflug eingesetzt. Sie hat alle Vorteile einer "wartungsfreien" (Ca/Ca) Batterie, plus:

  • Viel sicherer als Naßbatterien (wegen der Rekombination des Knallgases beim Laden)
  • Benötigen kein Wasser
  • Niedrigere Selbstentladerate (typisch sind 1%-2% pro Monat)
  • Längere Lebensdauer (üblicherweise doppelt so hoch)
  • Höhere Rüttelfestigkeit
  • Weniger Ausfälle bei Tiefentladung
  • Empfindlicher gegen unbeabsichtigte Überladung
  • Höhere Aufnahme bei der Hauptladung (bis zu 15% kürzere Aufladezeit und geringere Kosten)
  • Geringere Toleranz gegenüber Hitze
  • Brauchen keinen besonderen Versand für gefährliche Güter
  • Können in Salzwasseranwendungen eingesetzt werden
  • Auslaufsicher und können in fast jeder Position eingebaut werden (weil sie verschlossen sind)
  • Können in halbgeschlossenen Bereichen genutzt werden, z.B. Innenraum oder Kofferraum
  • Größere Widerstandsfähigkeit der Endpole gegen Korrorsion
  • Geringere Ladespannungstoleranz
  • Leiden nicht an Sulfatierung durch Säureschichtung oder Wasserverlust
  • Ladeverluste von 4% und maximale Dauerentladung von 33% ihrer Kapazitä

Was heißt das denn nun genau?
AGM Batterien kombinieren die Vorteile einer Ca/Ca Batterie mit einem Vlies zum Lage unabhängigen Einbau. Diese Batterie liefert eine höhere Startleistung, kommt aber mit etlichen Nachteilen (oben rot markiert) daher. Sie ist empfindlicher gegen Hitze und reagiert mit Kapazitätsverlust, wird sie nicht mit der richtigen Ladespannung geladen.
VRLA bedeute valve-regulated lead acid Batterie. Dies ist eine Bauform einer geschlossenen Batterie, welche ein Überdruckventil besitzt.

Fassen wir zusammen. Eine AGM Starterbatterie taugt eigentlich nur zum Starten von Motoren, hat gegenüber einer nassen Batterie eine höhere Startleistung, ist jedoch empfindlich gegen Hitze und falsches Laden. Bevor wir nun uns um die Ladetechnik kümmern, noch ein paar Erläuterungen zur Startleistung.


Kaltstartleistung (CCA, cold cranking amps)
Wenn die Batterie zum Starten eingesetzt wird, ist die Kaltstartleistung (Kälteprüfstrom) das Zweitwichtigste. Der Kaltstartstrom sollte den Anforderungen des Fahrzeugherstellers genügen (oder sie übertreffen) oder am besten für die kälteste Temperatur geeignet sein, in der das Motorrad bewegt wird.
Die Festlegung der CCA erfolgte durch das BCI und sagt Folgendes. C.C.A., cold cranking amps, also die Kaltstartleistung ist der Strom in Ampere die eine neue, vollständig geladene Batterie bei -18°C, für 30Sekunden liefern kann. Dabei darf die Spannung einer 12V Starterbatterie nicht unter 7,2Volt fallen. Aber warum gerade -18°C?. Ach logisch, das sind ja genau 0°Fahrenheit. Genauer -17,8°C sind 0°F, aber darüber sehen wir jetzt großzügig hinweg.

Energieverhalten bezogen auf die TemperaturDie Festlegungen der British und International Electrotechnical Commision zur CCA sind etwas anders. Starten für 180Sekunden und Spannungsabfall nicht unter 8,4Volt bei -18°C, beziehungsweise beim IEC Starten für 60Sekunden bis 8,4Volt bei -18°C.
Der CCA Wert und auch die dazugehörige Norm sind üblicherweise auf der Starterbatterie aufgedruckt, oder dem Datenblatt des Herstellers zu entnehmen. Damit kann dann das Batterieprüfgerät recht einfach eingestellt werden.

Betrachten wir einmal eine AGM Batterie einer modernen Goldwing GL1800. Hier ist z.B. eine Yuasa vom Typ YTX20L-BS verbaut. Diese Starterbatterie hat eine Kapazität von 18Ah und der Hersteller weist in seiner Spezifikation eine C.C.A. bei 0°F, also -18°C von wenigstens 310 Ampere aus. Ich habe im Gespann meiner Frau eine Exide, vom gleichen Typ verbaut, welche immer gemäß der Spezifikation geladen und gewartet wird. Diese Starterbatterie hat gemessene 357 Ampere C.C.A. Gemessen wurde diese CCA mit einem Temperatur kompensierten Meßgerät.

Hier haben wir Euch einmal von YUASA deren Spezifikationsdatenblatt zum Download (7.5Mb) zur Verfügung gestellt. Es enthält sehr viele Informatioenn über Starterbatterien für Motorräder.

Zum Starten einer 6-Zylinder GoldWing reichen also 300 C.C.A. aus, wobei ich auch meine Varadero Batterie gemessen habe. Diese ist eine YUASA Starterbatterie mit geringfügig niedriger Kapazität. Sie ist inzwischen im dritten Jahr in Gebrauch und zeigt in der Messung eine C.C.A von 320. Für einen V2 mit 1.000ccm zu starten, eine absolut ausreichende Menge und immer noch in den Spezifikationen einer neuen Batterie. Hier zahlt sich also die richtige Ladetechnik und Pflege aus. Bares Geld zu sparen, wenn man die Neupreise einer guten AGM Batterie kennt.

 

Wie muss ich meine Starterbatterie behandeln und laden?
Damit kommen wir zum Kern, bei dem man so gut wie ALLES falsch machen kann. Gehen wir einfach einmal davon aus, dass der Zubehörhandel dir einfach nur Zubehör verkaufen möchte. Es daher bei den einschlägigen Handelsketten jede Menge unterschiedliche Ladegeräte gibt. Wir werden jedoch nur Ladegeräte betrachten, die für AGM Starterbatterien in Motorrädern und in einem Gespann die beste Wirkung erzielen.

Hierzu zu allererst eine Faustformel. Das Ladegerät für eine Starterbatterie sollte mindestens den zehnten Teil der Batteriekapazität leisten können. Möchtest Du also eine 18Ah Batterie vernüftig pflegen und laden, dann sollte das Ladegerät mindestens 1.8Ampere an Ladestrom abliefern können. Dies wird sowieso benötigt, wenn Du eine NEUE Batterie im Zubehörhandel erstanden hast und dieser nun eine Erstladung verpassen musst. Hier ist IMMER der zehnte Teil der Nennkapazität gefragt. Mit weniger Ladestrom kann die Starterbatterie nicht für den Erstgebrauch formatiert werden.

Des weiteren haben wir hier bereits gelesen, dass eine Starterbatterie zum Starten von Motoren gebaut wurde, also nur dazu, für kurze Zeit sehr große Ströme, gemessen in C.C.A. zu liefern. Ein Betrieb im Stand, wie beim GL1800 Gespann meiner Frau, wo dann üblicherweise die Kühlbox weiter läuft, das Radio dudelt, das Navigationssystem ebenfalls weiter navigiert, daher der Killerfaktor Nummer EINS für eine Starterbatterie darstellt. Geringe Ströme über einen langen Zeitraum.
Daher haben wir das Gespann mit einer
Saftschubse ausgerüstet. Lest dort mehr, wie man die beiden Batterietypen Starterbatterie und zyklenfeste Batterie am besten kombinieren kann. Aber zurück zur Ladetechnik. Wir empfehlen zwei Ladegeräte von zwei unterschiedlichen Herstellern.


Blei-Akku-Ladegerät HTDC 5000, 3-in-1 von H-Tronic

Highlights & Details

  • Laden, Pflegen und Testen
  • Für Blei-Akkus bis 100 Ah
  • Ideal zum Überwintern


HTDC 5000
Beschreibung
3-in-1 Multifunktions-Ladegerät - die Innovation zum Laden, Pflegen und Testen von Blei-Akkus. Herkömmliches Laden allein reicht nicht, um einer Batterie konstante Leistungsfähigkeit und ein aktives, langes Leben zu geben. Dieses Ladegerät ermöglicht einen maßgeschneiderten Ladeprozess,  effektive Pflege und permanente Überwachung aller Funktionen. Der kompakte HTDC 5000 ist dazu das perfekte Hightech-Service-Center für alle 12V Bleiakkus bis 100Ah. Microprozessor und Kennlinien-gesteuerte Ladetechnik sowie modernste Software steuern und überwachen vollautomatisch den Ladeablauf. Der Akku kann über Monate angeschlossen  bleiben. Ein Überladen ist nicht möglich. Die Sulfat-Ablagerungen im Akku reduziert der Aktivator mit einer speziell für diese Aufgabe entwickelten Hardware. Das garantiert eine lange Lebensdauer. Permanente Test- und Diagnose-Möglichkeit. Alle wichtigen Informationen über Akku, aktueller Ladestrom, Ladespannung und Ladezustand sind über ein LC-Display und acht farbige LEDs ersichtlich. Integrierte Schutzschaltungen sorgen für einen sicheren Betrieb.

Ausstattung

  • Ladestrom auswählbar, max. 1A für Blei-Akkus bis ca. 15Ah, max. 2.5A für Blei-Akkus bis ca. 40 Ah und max. 5 A für Blei-Akkus bis ca. 100 Ah
  • Blau beleuchtetes, multifunktionales LC-Display
  • Anzeige von Akkuspannung, Ladestrom, Ladesymbolen und Ladekapazität im Display
  • Mehrstufen I/U- Ladekennlinie (I-Phase, U1-Phase, U2-Phase)
  • Verpolungs- und Kurzschlusssicher
  • Integrierter Aktivator
  • Erhaltungsladung
  • Akkutestfunktion
  • Akku-Defekt-Erkennung
  • 8 LED-Anzeige für Netz, Fehler, Verpolt, Laden, Test, Erhalten, Pflege und Fertig.
  • Lieferumfang

  • Ladegerät
  • Batterieklemmen
  • Bedienungsanleitung.

Technische Daten

 Passender Akku

 Blei-Gel, Blei-Säure, Blei-Vlies

 Max. Ladestrom

 5 A

 Ladekanäle/ -schächte

 1

 für Akkus

 12 V

 Betriebsspannung

 230 V

 Empf. Akkukapazität

 1 - 100 Ah

 Typ

 HTDC 5000

Leistung

 80 W

 Abm.

 (B x H x T) 125 x 100 x 205 mm

 Gewicht

 1 kg

 

Bleiakku Ladegerät CTEK MXS 5.0 TEST & CHARGE

CTEK MXS 5.0Das MXS 5.0 TEST&CHARGE ist eine Kombination aus einem hoch  entwickelten, mikroprozessorgesteuerten Batterielade- und einem  Batterie- und Lichtmaschinen Prüfgerät; es bietet die bestmögliche  Prüfung, Ladung und Erhaltungsladung.

Laden: Das MXS 5.0 TEST & CHARGE bietet exzellente Leistung bei Batterien von 1,2Ah bis 110Ah. Das Ladegerät löst eine Reihe von Batterieproblemen, verfügt über einen patentierten automatischen  Entsulfatierungsschritt sowie über einen speziellen Rekonditionierungsschritt, der Batterien, in denen sich Säureschichten gebildet haben, sowie tief entladene Batterien wiederherstellt. Die patentierte Float/Pulse-Erhaltungsladung macht das Ladegerät ideal für die Langzeiterhaltung. Die Optionen RECOND und COLD WEATHER arbeiten  unabhängig voneinander oder zusammen sowohl im SMALL BATTERY als auch im NORMAL BATTERY Programm, was dem Nutzer große Flexibilität verschafft.

Prüfen: Drei leicht zu verwendende Programme zur Prüfung der Batteriespannung, der Startleistung und der Lichtmaschinenleistung geben ein vollständiges Bild des Batteriezustandes und der Systemgesundheit  des Fahrzeugladesystems ab. Das MXS 5.0 TEST CHARGE ist sicher und einfach zu bedienen, funkenfrei, verpolungsgeschützt und kurzschlussfest, und schützt die  Motorradelektronik. Das MXS 5.0 TEST & CHARGE hat 5 Jahre Garantie.

  • Auto: Vollautomatisch für optimales Laden
  • 12V: Für alle Blei-Säure-Batterien
  • Schritt 7: Voll Aufgeladene Batterie
  • Schritt 8: Wartungsladung
  • COLD/AGM: Laden bei kaltem Wetter und Laden von AGM-Batterien
  • RECOND: Instandsetzungsladen tief entladener Batterien
  • BATTERY: Prüfung der Batteriespannung
  • START POWER: Prüfung der Batteriestartleistung
  • ALTERNATOR: Prüfung der Lichtmaschinen-Ladeleistung

Modellnummer

1066

Volt

12 V

Nennwechselspannung AC

220 - 240VAC, 50 - 60Hz

Ladespannung

KLEIN, NORMAL: 14,4 V, KALT/AGM: 14,7 V, RECOND: 15,8 V

Min. Batteriespannung

2.0V

Ladestrom

5A max

Netzstrom

0,65A effektiv (bei vollem Ladestrom)

Rückentladestrom

<1Ah/Monat

Welligkeit

<4%

Umgebungstemperatur

-20°C bis +50°C, Ausgangsleistung wird bei hohen
Temperaturen automatisch reduziert

Ladegerät-Typ

Achtstufiger, vollautomatischer Ladezyklus mit einstellbaren Parametern

Batterietypen

Alle Typen von 12V-Blei-Säure-Batterien (nass, wartungsfrei, Ca/Ca, AGM und Gel)

Batteriekapazität

1,2 bis 110Ah, bis zu 160Ah für Erhaltungsladung

Abmessungen

168 x 65 x 38 mm (L x B x H)

Isolationsklasse

IP65

Gewicht

0,6 kg

 

Diese Ladegeräte sind so konzipiert, dass man sie immer nutzen kann, also auch bei eingebauter Batterie. Ein Überladen also so gut wie ausgeschlossen ist. Eine weitere Faustformel sagt, dass eine Starterbatterie nie weniger als 12.5V Leerlaufspannung haben sollte.
Also gemessen im Zustand: kein Verbraucher eingeschaltet und die Starterbatterie sich etwa 1.5h im Ruhebetrieb befindet.

Leider kann man bei modernen Fahrzeugen nicht alle Verbraucher ausschalten. Bei einer GL1800 fliesst z.B. immer etwa 5mA sogenannter Leckstrom, der die Zentraverriegelung bedient, sowie die Speicher für Radio und CD Player puffert. Für unsere Überlegungen reicht aber die Überlegung, 12.5V, direkt an den Batterieklemmen gemessen sind die Grenze. Darunter sollte es nie gehen, sonst schlägt die Sulfatierung zu. Zu vergleichen mit Zahnbelag. Aber das wäre nun ein weiteres Thema.

Um jedoch die Annehmlichkeiten der Goldwing zu genießen, benötigt es zur Starterbatterie eine Erweiterung. Diese haben wir unter dem Thema Saftschubse im Detail erläutert.

 

Ladeverfahren einer AGM Batterie
Nun endlich zum Ladeverfahren einer AGM Batterie, welches sich natürlich vom Ladeverfahren einer Nassbatterie oder Gelbatterie unterscheidet. Die Ladeschlußspannung sind bereits unterschiedlich. Eine AGM oder Gel Batterie gleich zu laden wie eine Nassbatterie führt unweigerlich zum frühzeitigen Ende durch Kapazitätsverlust. Wir haben dies an einer GL1800 Exide AGM Starterbatterie einmal erläutert.

Ladekennlinie AGM Exide GL1800 Starterbatterie

Nassbatterien (Starterbatterien) und zyklenfeste Antriebsbatterien werden normalerweise in drei Phasen geladen -- Hauptladung, Ausgleichsladung und Erhaltungsladung, mit einer optionalen Ausgleichsladung (Peak).
Beim Laden von AGM (Ca/Ca) und Gel (Ca/Ca) VRLA Starterbatterien und zyklenfesten Antriebsbatterien gibt es normalerweise auch drei Phasen. Die Hauptladung, Nachladung und Erhaltungsladung. Dies kann jedoch durch entsprechende intelligente Ladetechnik, welches die beiden oben angeführten Microcontroller gesteuerten Ladegeräte bereitstellen, optional durch eine zusätzliche Ausgleichsladung, dem Ausgleichs Peak, ergänzt werden.


Bei der HAUPTLADUNG ist der Ladestrom konstant und die Batteriespannung erhöht sich, normalerweise in den ersten 80% des Ladevorgangs. Nassbatterien dürfen nicht wärmer als 51,5° C und VRLA-Batterien (ventilgeregelt) nicht wärmer als 37,8° C werden.


Bei der AUSGLEICHSLADUNG liegt die Ladespannung je nach Batterie konstant bei zwischen 14,1VDC und 14,8VDC bei 26,7° C und der Strom nimmt ab, bis die Batterie vollständig geladen ist. Diese Phase macht normalerweise die letzten 20% des Ladevorgangs aus. Eine Volladung ist typischerweise dann gegeben, wenn der Ladestrom auf 2% (C/50) oder weniger der Ah-Kapazität abfällt. Zum Beispiel der Endstrom für eine 18Ah GoldWing Batterie (K20, C/20) ist etwa 400 Milliampere oder weniger. Wenn die Batterie eine Ladung nicht "hält", der Strom nach der geschätzten Ladezeit nicht abnimmt und die Batterie heiß wird (über 50°C), könnte die Batterie permanent sulfatiert sein.


Der optionale AUSGLEICHS PEAK ist eine kontrollierte 5- bis 10%ige Überladung zum Angleichen der Spannung und des spezifischen Gewichts in jeder Zelle. Das Ausgleichen macht die Zunahme von chemischen Effekten wie Säureschichtung rückgängig, bei der die Säurekonzentration am Boden der Batterie grösser ist. Es hilft auch beim Entfernen der Sulfatkristalle, die sich eventuell auf der Oberfläche oder den Poren der Platten abgelagert haben. Die Empfehlung zur Häufigkeit der Durchführung variiert bei den Herstellern von zyklenfesten Antriebsbatterien von einmal im Monat bis einmal im Jahr. Bei ortsfesten zyklenfesten hat sich etwas kurzes tägliches (30 Minuten oder weniger) Ausgleichsladen als nützlich erwiesen; dann braucht man die längeren Ausgleichsladezyklen nicht mehr.


Bei der optionalen ERHALTUNGSLADUNG wird die Ladespannung bei 26,7° C je nach Batterietyp konstant auf zwischen 13,0 VDC und 13,8 VDC reduziert gehalten. Sie kann zum Erhalten der vollen Batterieladung auf unbestimmte Zeit genutzt werden, um der natürlichen Selbstentladung entgegenzuwirken. Der Strom wird auf etwa 1% (C/100) oder weniger reduziert. "Intelligente" Vierphasenladegeräte haben meist Hauptladung, Ausgleichsladung, Peak und Erhaltungsladung.

 

WICHTIGER HINWEIS!
Wie bereits oben mehrfach erwähnt, werden AGM, Gel und Nassbatterien unterschiedlich geladen. Möchte man hierbei keinerlei Risiko eingehen seine wertvollen Bleiakkus zu zerstören, dann überlässt man am besten die Ladung und Pflege der Akkus intelligenter Ladetechnik. Damit fahren wir bestens, seit vielen Jahren.

 

Quellennachweise: Varta, Battery FAQ, CTEK, Wikipedia