[Quelle: Vintage Triumph Register]
Zuletzt aktualisiert am 20. August 2007
Original unter www.batteryfaq.org
5.1 Wie funktioniert das Ladeystem eines Fahrzeugs?
Logisches Schaltbild Ladesystem
5.4 Wie prüfe ich, ob mein Ladesystem leistungsfähig genug ist?
5.1 Wie funktioniert das Ladesystem eines Fahrzeugs?
Dan Masters' Diagramm zufolge besteht das Ladesystem eines Fahrzeugs aus einem Drehstromgenerator (oder Gleichstromgenerator), Spannungsregler, Batterie und Kontrolleuchte oder -anzeige. Eine andere gute Quelle für Informationen zu Grundlagen von Fahrzeugladesystemen findet man auf Perry Babins Webseite Basic Car Audio Electronics unter http://www.bcae1.com/charging.htm. Eine detaillierte Beschreibung, wie eine Lichtmaschine funktioniert, gibt es in Nathen Eagles Artikel Using an Alternator in Renewable Energy Projects oder Bob Hewitts Artikel Alternators - what are they, how do they work and what breaks??.
Wenn der Motor läuft, ist der primäre Zweck des Ladesystems, Strom für die elektrischen Verbraucher des Autos zu liefern, zum Beispiel Zündung, Beleuchtung, Soundanlage, Extras usw. und die Batterie des Fahrzeugs wiederaufzuladen. Die Ausgangsleistung des Generators ist direkt proportional zu der Drehzahl des Motors und der Temperatur des Generators. Ladesysteme sind normalerweise so vom Autohersteller ausgewählt, daß sie mindestens 125% (bei hohen Drehzahlen) der maximalen Belastung durch die Originalausstattung decken, so daß die Autobatterie wiederaufgeladen werden kann. Das ist der Grund, warum kurze Fahrten und Ampelverkehr bei Nacht oder bei schlechtem Wetter die Batterie möglicherweise nicht vollständig wiederaufladen, besonders wenn die Belastung durch zusätzlich eingebaute Extras erhöht ist, beispielsweise eine starke Audioanlage, Beleuchtung oder eine Elektrowinde. Ladesysteme von Fahrzeugen sind nicht dafür ausgelegt, vollständig entladene Batterien aufzuladen, dabei könnten der Stator oder die Dioden Schaden durch Überhitzung nehmen.
LOGISCHES SCHALTBILD LADESYSTEM
[Quelle: Vintage Triumph Register]
Unten im Generatorleistungsdiagramm von Balmar werden die Ausgangsleistungskurven für 65-A- und 85-A-Generatoren gezeigt. Beachten Sie, daß der 65-A-Generator in diesem Beispiel eine höhere Stromabgabe bei niedrigeren Drehzahlen hat, die der größere Generator ab etwa 3300 Umdrehungen liefert. Man beachte auch den Unterschied, den die Größe der Kurbelwellenriemenscheibe macht. Eine größere Kurbelwellenriemenscheibe führt zu einer höheren Generatordrehzahl, wodurch der Generator mehr Strom bei niedrigerer Motordrehzahl erzeugt.
LICHTMASCHINENLEISTUNG
[Quelle: Balmar]
Amperage: Stromstärke; crank pulley: Kurbelwellenriemenscheibe
Wenn das Ladesystem ausfällt, geht normalerweise eine "Batterie-" oder "Generator-"warnanzeige oder ein -warnlicht an oder der Spannungs- (oder Strom-)messer zeigt nicht "gut" an. Wenn Sie die Motordrehzahl erhöhen und das Generatorlicht heller wird, muß die Batterie vollständig wiederaufgeladen und geprüft werden. Wenn das Licht schwächer wird, liegt das Problem meist beim Ladesystem. Ein anderer einfacher Test des Ladesystems ist das Anstrahlen einer Wand mit den Scheinwerfern bei Nacht, während der Motor läuft. Wenn Sie den Motor ausschalten und das Licht schwächer wird, produziert das Ladesystem eine höhere Spannung. Wenn das Licht heller wird, haben Sie wahrscheinlich ein Problem mit dem Ladesystem. Die Kontrolleuchte (auch "Idiotenlicht") ist ein direkter Vergleich zwischen der Ausgangsspannung des Ladesystems und der Ausgangsspannung der Batterie. Für den nächsten Test benötigt man eine vollständig geladene Batterie, von der man weiß, das sie in Ordnung ist. Ersetzen Sie die alte Batterie zeitweise durch diese Batterie und lassen Sie den Motor zwei Minuten lang mit 2500 UpM oder mehr laufen. Je nach Last und Umgebungstemperatur sollte sich die Ausgangsspannung in dieser Zeit auf 13,0 bis 15,1 Volt erhöhen. Bei den meisten Fahrzeugen mit einem guten Ladesystem wird man an warmen Tagen zwischen 13,8 und 14,8 Volt messen, je nach Batterietyp, für den das Ladesystem entworfen wurde.
Einige Konstrukteure von Ladesystemen für Autos bevorzugen geringere Aufnahmespannungen, beispielsweise 13,8 VDC, um den Wasserverbrauch zu reduzieren und bei nassen wartungsarmen (Sb/Ca) Starterbatterien die Kosten. Langfristig führt diese Kombination dazu, daß die Batterie unterladen wird und Säureschichtung auftritt, wodurch die Batterie wegen Ansammlung von Bleisulfat allmählich Kapazität verliert, oder sie verursacht vorzeitige Ausfälle. Eine mögliche Lösung ist das regelmäßige Aufladen der Batterie mit einem externen Ladegerät, um die Sulfatierung zu beseitigen oder die Erhöhung der zur Batterie abgegebenen Aufnahmespannung, wie von Chris Gibson auf http://www.smartgauge.co.uk/alt_mod.html beschrieben. Andere Lösungen sind die Benutzung eines einstellbaren oder "intelligenten" Spannungsreglers, das Hinzufügen von Widerstand zu der Meßleitung zum Regler (falls vorhanden) oder Ausgleichen der Batterie. Die Erhöhung der Ladeschlußspannung oder Ausgleichsladung erhöhen den Wasserverbrauch in Naßbatterien, folglich müssen die Elektrolytstände häufiger kontrolliert werden.
Wie beim Beispiel des Bosch-Spannungsreglers unten sind die meisten Spannungsregler temperaturkompensiert, um die Batterie bei verschiedenen Umweltbedingungen richtig zu laden. Wenn die Umgebungstemperatur unter 25° C fällt, wird die Ladespannung erhöht, um den höheren Widerstand der Batterie zu überwinden. Wenn die Umgebungstemperatur über 25° C steigt, wird die Ladespannung verringert. Andere Dinge, die die Ladespannung beeinflussen, sind die Generatortemperatur, der Batteriezustand, der Ladezustand, Sulfatierung, Strombelastung und Elektrolytreinheit.
FAHRZEUGLADESPANNUNG
[Quelle: Bosch]
Wenn die Klemmenspannung der Batterie unter 13,0 Volt ist, wenn der Motor läuft und die Batterie sich als in Ordnung erweist, nachdem Sie geladen wurde, oder wenn Sie immer noch Probleme haben, die Batterie geladen zu halten, dann prüfen Sie die Ausgangsspannung des Ladesystem und machen einen Belastungstest. Prüfen Sie auch den Ruhestrom, die Belastung bei abgestelltem Motor. (Siehe Abschnitt 10.) Ein rutschender Generatorriemen oder oder eine offene Diode reduzieren die Ausgangsleistung des Generators signifikant. Wenn die Ausgangsspannung bei einer Umgebungstemperatur über dem Gefrierpunkt bei über 15,1 Volt liegt, wenn die Elektrolytstände der Batterie häufig niedrig sind, der Elektrolyt "kocht" oder es im Bereich um die Batterie nach "verfaulten Eiern" riecht, dann ist die Batterie überladen und das Ladesystem des Fahrzeugs sollte geprüft werden.
5.2 Was ist, wenn mein "Batterie-" oder "Generator"-Licht leuchtet? (Oder die Anzeige keinen Ladezustand anzeigt?)
Das "Batterie" oder "Generator"-Licht ist ein Zeichen für eine signifikante Abweichung zwischen der Spannung, die das Ladesystem liefert, und der Batteriespannung. Einige Fahrzeuge haben einen Spannungsmesser oder Strommesser, der anzeigen soll, ob das Ladesystem arbeitet. Die Batterie und das Ladesystem müssen zusammenarbeiten, um den elektrischen Strom für das Fahrezeug zu liefern und die Batterie geladen zu halten, damit sie den Motor wieder starten kann. Die häufigsten Gründe sind in dieser Reihenfolge:
Wenn die Elektrolystände und der Generatorriemen in Ordnung sind und die Batterieklemmen frei von Korrosion, fahren Sie mit Ihrem Fahrzeug zu einem Autoteile- oder Batteriegeschäft und lassen Sie Batterie und Ladesystem testen (sehr zu empfehlen) oder nutzen Sie die Fehlerbehebungsanleitung von oben. In den Vereinigten Staaten und Kanada prüfen einige Geschäfte wie Auto Zone, Sears, Wal-Mart, Pep Boys etc. das gratis. Die drei einfachen ersten Fehler in der Liste haben schon bei vielen dazu geführt, daß sie ihre gute Batterie ersetzen haben lassen. Eine neue Batterie kann einen schwachen Generator oder Anlasser zum Ausfall bringen.
5.3 Was ist, wenn ich meine Batterie nicht voll geladen halten kann und der Batterietest nichts ergeben hat?
Der Strombedarf des Fahrzeugs wird normalerweise zuerst von dem Ladesystem gedeckt und dann wird mit der verbleibenden Energie die Batterie geladen. Wenn beispielsweise der Gesamtverbrauch 14 Ampere beträgt und das Ladesystem 35 A bei 2500 UpM erzeugt, sind bis zu 11 A für das Wiederaufladen der Batterie verfügbar, was etwa 6 Minuten dauern wird. Wenn das Ladesystem mit sagen wir mal seiner Maximalleistung von 90 A bei 5000 UpM läuft, dann wird die Batterie üblicherweise innerhalb von zwei Minuten wiederaufgeladen. Angenommen, der Motor ist im Leerlauf und das Ladesystem kann nur 10 A erzeugen. Dann werden vier Ampere von der Batterie benötigt, um die Differenz auszugleichen, um den elektrischen Verbrauch von 14 A zu decken. Die Batterie wird weiter entladen. Deswegen gibt es bei kurzen Fahrten, bei Ampelverkehr oder während schlechten Wetters eine größere Belastung; die Starterbatterie könnte nicht wiederaufgeladen werden oder sogar "komplett" entladen.
Um das Beispiel von oben weiterzuführen, lassen Sie uns annehmen, ein nicht originales 400-Watt-Hochleistungsaudiosystem bei 69% Wirkungsgrad, eine 20-A-Elektrowinde oder 276-Watt-Licht eingebaut sind, was eine zusätzliche Last von 20 A darstellt. Um die Wattleistung des Endverstärkers in Ampere umzurechnen, multiplizieren Sie die Wattzahl des Verstärkers mit 0,5 bis 0,85 (je nach Wirkungsgrad des Verstärkers) und teilen Sie dann durch die Betriebsspannung. Um die Leistung der Winde oder der Beleuchtung (in Watt) in Ampere umzurechnen, teilen Sie die Wattangabe durch die Betriebsspannung. Bei einer Gesamtstrombelastung von 34 A und einer Drehzahl unter 2500 wird die Batterie bei einem 90-A-System nie aufgeladen. Wenn der Motor in diesem Fall läuft, muß die Batterie den Fehl bereitstellen. Die Lösung ist eine Aufrüstung des Ladesystems auf 125% oder mehr für die neue Belastung im Höchstfall. In diesem Beispiel wäre auf der Grundlage von häufigen Fahrten bei Ampelverkehr ein Hochleistungsladesystem mit 105 A oder mehr vonnöten, damit die Batterie voll geladen werden kann. Hohe Generatortemperaturen können die Maximalleistung eines Ladesystems weiter reduzieren, also ist Kühlung und Abstimmung auf die Dauerlast wichtig. Hitze zerstört Generatoren, deshalb gibt es von Bosch zum Beispiel wassergekühlte Modelle.
Für Bootsbesitzer empfiehlt Balmer, daß der/die Anlasser bei Naßbatterien 25% der Gesamtkapazität haben und 35% bis 40% bei AGM- (Ca/Ca) und Gel- (Ca/Ca) VRLA-Batterien. Die Größe des Generatorriemens ist auch wichtig. Ein einzelner 1-cm-Riemen treibt einen Generator mit bis zu 80 Ampere an, ein 1,27-cm- mit bis zu 110 Ampere und mehrere Riemen mit über 110 Ampere. Ample Power hat eine exzellente Anleitung, Troubleshooting the Alternator System.
5.4 Wie prüfe ich, ob mein Ladesystem leistungsfähig genug ist?
Ein einfacher Test zur Bestimmung, ob das Ladesystem genügend Leistung hat, ist die Prüfung des Ladezustands der Batterie, nachdem die Oberflächenladung eliminiert wurde. Wenn der Ladezustand konstant über 95% ist, lädt das Ladesystem die Autobatterie bei Ihren Fahrgewohnheiten und der Strombelastung vollständig auf. Wenn er konstant unter 80% ist, sollten Sie über eine Aufrüstung des Ladesystems nachdenken, damit mehr Strom erzeugt wird. Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Leistung Ihres Ladesystems zu erhöhen, einschließlich der Änderung des Riemenscheibendurchmessers, des Ersatzes der Lichtmaschine durch ein Modell mit größerer Leistung, des Hinzufügens eines zweiten Ladesystems (für eine Dualbatterieanordnung), des Ersetzens des Spannungsreglers etc. Eine Werkstatt für Autoelektrik oder Lichtmaschinen kann Ihnen dabei behilflich sein. Wenn der Ladezustand schwankt, sollten Sie vielleicht die Nutzung eines temperaturkompensierten "intelligenten" Ladegeräts mit Schnelltrennung in Betracht ziehen, um Ihre Batterie vollzuladen. Wenn Sie eine hohe Stromlast haben, während der Motor läuft, richten Sie ein Dual- oder Multibatteriesystem ein, mit der hohen Last auf einer zyklenfesten Batteriebank. Wenn eine Bleibatterie ständig unterladen oder überladen ist, verliert sie Leistung und fällt frühzeitig aus.
<<<zurück
[Inhalt]
[nach oben]
weiter>>>