Autobatterien und zyklenfeste Batterien - 09

Naßbatterien (Auto) und zyklenfeste Antriebsbatterien werden normalerweise in drei Phasen geladen -- Hauptladung, Nachladung und Erhaltungsladung, mit einer optionalen Ausgleichsladung. Beim Laden von AGM- (Ca/Ca) und Gel- (Ca/Ca) VRLA-Auto- und zyklenfesten -Antriebsbatterien gibt es normalerweise drei Phasen -- Hauptladung, Nachladung und Erhaltungsladung. Bei ortsfesten zyklenfesten Naßbatterien meist drei -- Hauptladung, Erhaltungsladung und Ausgleichsladung und zwei bei ortsfesten zyklenfesten VRLA-Batterien -- Hauptladung, Erhaltungsladung und eine optionale Ausgleichsladung in einigen Fällen.

9.1.1. Bei der HAUPTLADUNG ist der Ladestrom konstant und die Batteriespannung erhöht sich, normalerweise in den ersten 80% des Ladevorgangs. Legen Sie irgendeine Spannung an, die die Batterie annimmt, solange nicht die 20-Stunden- ("K20", "C/20") amperestunden- (Ah) -kapazitätseinstufung um 25% oder die Reservekapazitätseinstufung (RC) um 10% überschritten wird; Naßbatterien dürfen nicht wärmer als 51,5° C und VRLA-Batterien (ventilgeregelt) nicht wärmer als 37,8° C werden.

9.1.2. Bei der NACHLADUNG liegt die Ladespannung je nach Batterie konstant bei zwischen 14,1 VDC und 14,8 VDC bei 26,7° C und der Storm nimmt ab, bis die Batterie vollständig geladen ist. Diese Phase macht normalerweise die letzten 20% des Ladevorgangs aus. Bei Naßbatterien beginnt das Gasen (blubberndes Geräusch) für gewöhnlich bei 80% bis 90% Volladung und ist normal. Eine Volladung ist typischerweise dann gegeben, wenn der Ladestrom auf 2% (C/50) oder weniger der Ah-Kapazität abfällt und jede Zelle einer Naßbatterie gleich moderat gast. Zum Beispiel der Endstrom für eine 50-Ah-Batterie (K20, C/20) ist etwa 1,0 A (1000 Milliampere) oder weniger. Wenn die Batterie eine Ladung nicht "hält", der Strom nach der geschätzten Ladezeit nicht abnimmt und die Naßbatterie heiß ist (über 50° C), könnte die Batterie permanent sulfatiert sein. (Bitte halten Sie sich an Abschnitt 16 für weitere Informationen über Sulfatierung und ihre Entfernung.) Manuelle Zweistufenladegeräte, die eine Haupt- und Nachladephase haben, müssen ausgeschaltet werden, wenn die Batterie voll geladen ist, um Überladung zu vermeiden.

9.1.3. 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" Dreiphasenladegeräte haben meist Hauptladung, Nachladung und Erhaltungsladung. (Siehe Abschnitt 13 für weitere Informationen über das Aufbewahren von Batterien und kontinuierliches Erhaltungsladen.)

9.1.4. Das optionale AUSGLEICHSLADEN 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 Naßbatterien sind sie nicht so schwierig, weil sie nicht soviel Gas erzeugen oder die Batterie aufhitzen. Sie sollten eine Naßbatterie ausgleichen, wenn eines oder mehreres hiervon auftritt:

Einige AGM- (Ca/Ca) VRLA-Batterien, wie die Concorde, können unter gewissen Umständen ausgeglichen werden, aber befolgen Sie sorgsam die vom Batteriehersteller empfohlenen Vorgehensweisen, sonst beschädigen Sie die Batterie.

Zum Ausgleichen müssen Sie zuerst prüfen, ob der Elektrolyt in allen Zellen die Platten bedeckt und dann die Batterie voll aufladen. Erhöhen Sie dann die Ladespannung auf den vom Hersteller empfohlenen Wert, oder wenn keiner angegeben ist, erhöhen Sie die Ladeschlußspannung um 5% bis 10%. In jeder Zelle sollte starkes Gasen beginnen. Eine Naßbatterie darf nicht wärmer als 51,5° C und eine VRLA-Batterie nicht wärmer als 37,8° C werden. Messen Sie stündlich das spezifische Gewicht in jeder Zelle. Beenden Sie das Ausgleichsladen, wenn die spezifischen Gewichtswerte während der Gasungsphase nicht mehr steigen und wenn jede Zelle gleich stark gast. Vergewissern Sie sich, daß die Platten immerzu mit Elektrolyt bedeckt sind, und füllen Sie destilliertes, deionisiertes oder demineralisiertes Wasser nach, falls nötig, aber füllen Sie nicht zuviel ein. Gleichen Sie eine Batterie nur aus, wenn der Batteriehersteller es empfiehlt. "Intelligente" Vierphasenladegeräte haben die Phasen Hauptladung, Nachladung, Erhaltungsladung und Ausgleichsladung.

Eine exzellente und einfach zu verstehende Einführung zum Laden von Batterien findet man unter http://batterytender.com/battery_basics.php. Die folgenden Graphen sind Beispiele für Ladealgorithmen von Deltran [Battery Tender] für Motorsportfahrzeug-, Auto- und zyklenfeste Batterien:

blau: Klemmenspannung in V, rot: Ladestrom in A, x-Achse: Ladezeit

1. Phase: Hauptladephase, begrenzter Strom
2. Phase: Nachladephase, konstante Spannung
3. Phase: Erhaltungsladephase, konstanter Strom

blau: Klemmenspannung in V, rot: Ladestrom in A, x-Achse: Ladezeit

1. Phase: Hauptladung, konstanter Strom
2. Phase: Nachladung, konstante Spannung
3. Phase: Ausgleichsladung, konstanter Strom
4. Phase: Erhaltungsladung, konstante Spannung

blau: Klemmenspannung in V, rot: Ladestrom in A, x-Achse: Ladezeit

1. Phase: Hauptladung, konstanter Strom
2. Phase: Nachladung (und Ausgleichsladung), konstante Spannung
3. Phase: Erhaltungsladung, konstante Spannung

blau: Klemmenspannung in V, rot: Ladestrom in A, x-Achse: Ladezeit

1. Phase: Hauptladung, begrenzter Strom
2. Phase: Nachladung, konstante Spannung
3. Phase: Ausgleichsladung, konstanter Strom
4. Phase: Erhaltungsladung, konstante Spannung

blau: Klemmenspannung in V, rot: Ladestrom in A, x-Achse: Ladezeit

1. Phase: Hauptladung, begrenzter Strom
2. Phase: Nachladung, konstante Spannung
3. Phase: Erhaltungsladung, konstante Spannung

[Quelle: Deltran]

Es ist äußerst wichtig, daß man die vom Batteriehersteller empfohlenen temperaturkompensierten Ladespannungen und -vorgehensweisen einhält, wann immer es möglich ist, um die optimale Batteriekapazität, Wartung und Lebensdauer zu gewährleisten. Eine vernünftige Regel ist es, kein Ladegerät (oder Ladeeinstellungen) für Batterien zu benutzen, das mehr als 25% der Ah-Kapazität (K20, C/20) oder 10% der Reservekapazität der zu ladenden Batterie oder Batteriebank hat. Wenn die Batterie beispielsweise eine RC von 100 Minuten hat, nutzen Sie kein Ladegerät mit mehr als 10 A. Die Ausnahme bildet die Aufladung großer zyklenfester AGM-Batteriebänke (Ca/Ca). Wegen der höheren Aufnahmerate der Vliesbatterien (Ca/Ca) kann ein größerer Generator bi 33% der Kapazität der zu ladenden Batteriebank benutzt werden. Ein kleinerer Generator, sofern er nicht hitzefest ist, kann Schaden nehmen. Die Ausnahme ist ein Ladegerät (oder Ladeeinstellung) für SLA-Batterien, das mehr als 10% der Ah-Kapazität (K20, C/20) hat.

9.2.1. Tragen Sie für den unwahrscheinlichen Fall einer Explosion einer Auto- oder zyklenfesten Batterie immer eine Schutzbrille, um Blindheit vorzubeugen.

9.2.2. Wenden Sie die Ladeempfehlungen und temperaturkompensierten Spannungen des Herstellers an, wenn möglich, um die optimale Leistung, Wartung und Lebensdauer zu erreichen. Verwenden Sie ein zum Batterietyp, den Sie verwenden, PASSENDES Ladegerät (oder Ladegerätseinstellungen) und vergewissern Sie sich, daß die Ladespannungen kompatibel sind. Außer bei Gel- (Ca/Ca) VRLA-Batterien ist eine kleine Überladung geringfügig besser als eine Unterladung. Das Überladen von Gelbatterien (Ca/Ca) kann Hohlräume zwischen den Platten erzeugen und zum Verlust von Kapazität führen.

9.2.3. Bleibatterien sollten immer innerhalb von 24 Stunden geladen werden, nachdem Sie genutzt wurden, und je schneller, desto besser. Prüfen Sie vor dem Wiederaufladen den Elektrolyt und vergewissern Sie sich, daß er nicht gefroren ist, und daß er die Platten immer bedeckt, um Sulfatierung zu verhindern und die Möglichkeit einer inneren Explosion zu verringern. Laden Sie keine gefrorenen Batterien, weil sie das beschädigt. Lassen Sie sie erst auftauen.

9.2.4. Prüfen Sie die Elektrolytstände nach dem Wiederaufladen erneut, nachdem die Batterie abgekühlt ist und füllen Sie nach Bedarf destilliertem, deionisiertem oder demineralisiertem Wasser nach, aber füllen Sie nicht zuviel ein. (Siehe Abschnitt 3.1. für weitere Informationen über das Auffüllen von Batterien.)

9.2.5. Setzen Sie die Verschlußstopfen bei nassen (Flüssigkeits-) Batterien wieder ein, bevor Sie laden und laden Sie NUR in gut gelüfteten Bereichen, weil die explosiven und toxischen Gase Stiban und Arsenwasserstoff während der Nachladephase entstehen können. Vergewissern Sie sich, daß die Verschlußstopfen nicht verstopft sind. Setzen Sie eine Bleibatterie NICHT angezündeten Zigaretten, Funken oder Flammen aus, weil sie leicht entzündliche Gase erzeugen und explodieren könnten.

9.2.6. Befolgen Sie die Anweisungen des Herstellers beim Anschließen und Trennen der Kabel. Verbinden Sie das positive Kabel (+) des Ladegeräts mit dem positiven (+) Endpol der zu ladenden Batterie und as negative (-) Kabel des Ladegeräts mit dem negativen (-) Endpol. Gehen Sie so vor, daß sie die Möglichkeit einer Explosion oder falschen Ladung der Batterie minimieren. Sie sollten das Ladegerät immer AUSschalten oder trennen, bevor Sie die Kabel an die Batterie anschließen oder sie von ihr trennen. Wackeln Sie nicht an den Kabeln herum, während die Batterie aufgeladen wird, weil Funken eine Explosion verursachen könnten. Gute Belüftung oder ein Lüfter sind empfehlenswert, da sie das durch den Ladeprozeß erzeugte Gas von Naßbatterien verteilen. Als Sicherheitsmerkmal sind einige Ladegeräte so entworfen, daß sie nicht arbeiten, wenn die Batterie teilgeladen ist oder die Polarität vertauscht ist.

9.2.7. Wenn eine Naßbatterie heiß wird, über 51,5° C, oder wenn sie heftig gast oder Elektrolyt spritzt, schalten Sie das Ladegerät für einige Zeit aus oder verringern Sie die Laderate. Das verhindert auch thermisches Durchgehen ("thermal runaway"), die bei AGM- (Ca/Ca) und Gel- (Ca/Ca) VRLA-Batterien auftreten kann, wenn die Batterietemperatur über 37,8° C ist. Wenn ein luftgekühlter Generator während der Hauptladephase zu heiß wird, stoppen Sie und lassen Sie ihn abkühlen oder verwenden Sie einen Spannungsregler, der auf die Generatortemperaur reagiert, wie einen Balmar, oder einen wassergekühlten Generator, einen Bosch beispielsweise.

9.2.8. Vergewissern Sie sich, daß das Laden der Batterie mit einem externen Ladergät nicht das Bordnetz oder Geräte durch hohe Spannung beschädigt. Selbst wenn es nur eine entfernte Möglichkeit gibt, sollten Sie das Massekabel von der Batterie trennen, bevor Sie das Ladegerät an die Batterie anschließen.

9.2.9. Wenn Sie Gel- (Ca/Ca) VRLA-Batterien laden, sind die Ladespannungen des Batterieherstellers äußerst entscheidend. Sie benötigen eventuell spezielle Ladegeräte. In den meisten Fällen kann man Standardladegeräte für zyklenfeste Naßbatterien nicht zum richtigen Laden von Gel- (Ca/Ca) oder AGM- (Ca/Ca) VRLA-Batterien verwenden, wegen der höheren Spannungen oder Ladeprofile. Das Überladen von Gel- (Ca/Ca) und AGM-Batterien (Ca/Ca) verkürzt deren Lebensdauer signifikant oder verursacht thermisches Durchgehen ("thermal runaway"), wenn die Batterietemperatur über 37,8° C ist.

9.2.10. Wenn eine Batterie mit einem manuellen oder defekten Ladegerät geladen wird und der ganze Elektrolyt aus"gekocht" ist, können einige Batterien FEUER verursachen oder TÖDLICHES CO- (Kohlenstoffmonoxid) oder andere Gase erzeugen.

9.2.12. Trennen Sie niemals ein Autobatteriekabel ab, wenn der Motor läuft, weil die Batterie wie ein Filter für das Bordnetz agiert. Vom Generator wird ungefilterte (pulsierender Gleichstrom) Elektrizität erzeugt, die manchmal 40 Volt überschreitet. Sie kann teuere elektronische und elektrische Bauteile wie das elektronische Steuergerät, Audiosystem, Ladesystem, Alarmanlage etc beschädigen.

9.2.13. Generatoren sind nicht dafür gedacht, leere Batterien zu laden: der Stator kann verbrennen oder Dioden kaputtgehen.

9.2.14. Das Gasen bei Naßbatterien fängt normalerweise bei 80% Ladezustand in der Nachladephase an. Eine vollständige Ladung tritt normalerweise ein, wenn die Ladespannung unter 2% (C/50) der Ah-Kapazität abfällt und die Batterie moderat gast (blubbert). Der Endstrom bei einer guten 50 Ah-Batterie (K20, C/20) beispielsweise ist etwa 1,0 A (1000 Milliampere) oder weniger, je nach Batterietyp.

9.2.15. Laden Sie keine Batterien, die undicht sind, oder bei denen das Gehäuse Risse hat.

9.2.16. Laden Sie Batteriebänke genauso, wie Sie sie entladen. Wenn Sie zum Beispiel zwei oder mehr voll geladene und identische Batterien entladen haben, die so verbunden sind, daß sie sich alle gleich stark entladen, d.h., sie alle denselben Ladezustand haben, sollten Sie sie so verbunden auch laden. Wenn Sie zwei oder mehr vollständig geladene und identische Batterien entladen haben, die nicht miteinander verbunden waren, so daß die Batterien unterschiedlich entladen wurden, d.h., es unterschiedliche Ladezustandswerte für jede Batterie oder Batteribank gibt, sollten Sie sie getrennt wiederaufladen. Wenn die Batterien in einer Bank verbunden sind, ist die Frage, wie man Entladungen und Ladungen balanciert; wenn man es nicht macht, unterlädt oder überlädt man eine oder mehrere Batterien oder Bänke. Im Laufe der Zeit reduziert Unterladung durch Akkumulation von Sulfatierung Kapazität. Die Gesamtladezeit für Batterien oder Bänke im einzelnen oder zusammen ist etwa gleich, weil man die verbrauchten Amperestunden ausgleichen muß.

9.2.17. Laden Sie Batterien nicht direkt mit einem Benzin- oder Dieselgenerator auf, der keine geregelte Gleichspannung hat; die meisten haben keine. Eine bessere Methode ist das Wiederaufladen mit einem "intelligenten" Batterieladegerät, das vom Generator gespeist wird, so daß die Batterien nicht überladen oder unterladen werden.

Im Grunde gibt es drei Arten von Ladegeräten -- die mit einem Ladekanal, die mit mehreren Kanälen und Multi-stations-Ladegeräte (unabhängige Ladekanäle). Ein Ladegerät mit einem Kanal soll eine Spannung an eine einzelne Batterie oder Batteriebank liefern. Das ist bei weitem die häufigste Form. Ein Gerät mit mehreren Ladekanälen liefert durch eine interne Trennvorrichtung eine Spannungen an mehrere Batteriebänke. Diese Art kann auch zum Laden von nur einer Batterie eingesetzt werden, sie wird häufig zum Wiederaufladen zweier, dreier oder vierer ungleichmäßig entladenen 12-V-Batterien genutzt, die in Reihe geschaltet einen Motor antreiben. Ein Multi-stations-Ladegerät wird zum Laden von mehr als einer Batterie zur selben Zeit genutzt. Von der Funktion her ist es ein Gehäuse, in dem zwei oder mehr Ladegeräten mit einem Ladekanal sind.

Abgesehen von Ladesystemen oder Ladegeräten mit einstellbarer Spannung gibt es nicht das System, daß alle Batteriearten wiederaufladen kann. Wenn die Ladeschlußspannung beispielsweise auf wartungsarme (Sb/Ca) oder AGM- (Ca/Ca) VRLA-Batterien mit 14,4 VDC eingestellt ist, würde das System die meisten Standard- (Sb/Sb) oder "wartungsfreien" (Ca/Ca) Batterien unterladen und einige Gel-Starterbatterien (Ca/Ca) überladen. Das würde zu einer verringerten Lebensdauer der Batterie führen. Wenn das Ladegerät nicht temperaturkompensiert ist, wird vom Hersteller angenommen, daß das Gerät bei 25° C (77° F) betrieben wird. Einige Ladegeräte sind mit einem elektronischen Schalter ausgerüstet, der die Batteriespannung erkennt, bevor das Laden beginnt. Bei tiefentladenen Batterien erscheint es so, als könnten sie nicht aufgeladen werden. Sehen Sie ins Betriebshandbuch, wie Sie diese "Soft-start"-Funktion übergehen können. Ein Qualitätsladegerät, mit dem man eine billige Batterie lädt, ist besser als Ladegerät mit schlechter Qualität, mit dem man eine gute Batterie lädt.

Ein Ladesystem eines Fahrzeugs besteht aus drei Teilen, der Lichtmaschine - einem Drehstromgenerator (oder Gleichstromgenerator), Spannungsregler und einer Batterie. Wenn einem Fahrzeug normalerweise Starthilfe gegeben wird, wird es dann NICHT lange genug gefahren, um die Batterie vollständig wiederaufzuladen. Die Zeitdauer zur vollständigen Wiederaufladung hängt von der Entladuung, dem zur Batterie geleiteten überschüssigen Strom, der Laufzeit des Motors, der Drehzahl und der Umgebungstemperatur ab. Die Lichtmaschine ist vom Fahrzeughersteller so ausgelegt, daß sie die maximale Stromlast durch die Extras leisten kann und eine Batterie aufrechterhalten kann, aber NICHT eine leere wiederaufladen. Wenn beispielsweise für zwei Sekunden 300 Ampere von einer voll geladenen Batterie für das Anlassen des Autos gebraucht werden, braucht ein 80-A-Ladesystem etwa 7,5 Sekunden, um die 0,167 Amperestunden zu ersetzen. Wenn 25 Ampere zum Laden der Batterie verfügbar sind, dauert es 24 Sekunden und 10 Minuten bei einem Ampere. Bei einer leeren 120-Minuten-RC-Batterie (60 Amperestunden) würde es etwa 90 Minuten bei 80 Ampere, 4,8 Stunden bei 25 A oder 120 Stunden bei einem Ampere dauern, um sie wieder vollständig aufzuladen (100% Ladezustand).

Mehr Informationen finden Sie in Abschnitt 5 oder Dan Landiss' Car Batteries Are Not 12 Volts auf http://www.landiss.com/battery.htm über Fahrzeugladesysteme. Einige Batterieexperten glauben, daß einige Ladesysteme von Fahrzeugen Starterbatterien unterladen, und daß man die Batterien regelmäßig mit einem externen Ladegerät laden sollte, um ihre Lebensdauer zu optimieren, da man angesammeltes Bleisulfat und Säureschichtung eliminiert.

Wenn Sie zur Grundausstattung Ihres Fahrzeugs Lichter, Elektrowinden, Verstärker, Funkspechgeräte oder andere stromfressende Extras hinzugefügt haben und im Ampelverkehr fahren, erzeugt das Ladesystem eventuell nicht genug Strom oder Spannung, um Ihre Batterie voll geladen zu halten. Sie müssen eventuell die Leistung des Ladesystems erhöhen. Wenn Sie auch zyklenfeste Batterien aufladen, sehen Sie sich die Warnung in Abschnitt 9.2.7. an. Idealerweise sollte die Last von den Extras unter 75% des Maximalleistung des Ladesystems liegen, so daß mindestens 25% für das Wiederaufladen der Batterie verfügbar sind.

Ein manuelles Konstantstromladegerät lädt die Batterie mit einer konstanten Stromstärke und die Batteriespannung erhöht sich, wenn der Ladezustand steigt. Wenn Sie ein externes Konstantstromladegerät verwenden, stellen Sie es so ein, daß es NICHT mehr als das geringste von folgendem liefert: 1% der Kaltstartleistung, 12% des Reservekapazitätswerts oder 25% der K20-Ah-Kapazität (C/20) der Naßbatterie und überwachen Sie außerdem genau den Stromfluß zur Batterie. Die C-Rate ist ein Maß der Ladung oder Entladung der Batterie über die Zeit. Sie wird durch die Kapazität der Batterie geteilt durch die Anzahl der Stunden zum Laden oder Entladen der Batterie dargestellt. Zum Beispiel eine 48-Amperestunden-Batterie hätte eine Lade- oder Entladerate von 4,8 A für zehn Stunden. Bei manuellen Ladegeräten muß man bestimmen, wie viele Amperestunden geladen werden müssen, und die Ladezeit auf Basis der Konstantstromabgabe Ihres Ladegeräts ermitteln. Manuelle Konstantstromladegeräte überladen Ihre Batterie, wenn sie nicht ausgeschaltet werden, wenn die Batterie vollständig geladen ist. Einige Konstantstromladegeräte haben einen Zeitgeber, der es ausschalten kann und es so vor Überladung der Batterie abhält. Diese Ladegerättypen sind nicht zum Laden von VRLA-Batterien empfohlen, weil die Ladeschlußspannung kritisch ist, besonders bei Gelbatterien (Ca/Ca).

Für vollständig entladene Naßbatterien führt die folgende Tabelle die empfohlenen Laderaten und -zeiten für Konstantstromladegeräte auf:

Reservekapazität (RC)	Langsam laden (EMPFOHLEN)	Schnelladung
80 Minuten oder weniger [32 Ah oder weniger]	15 Stunden bei 3 Ampere	5 Stunden bei 10 Ampere
80 bis 125 Minuten [32 bis 50 Ah]	21 Stunden bei 4 Ampere	7,5 Stunden bei 10 Ampere
125 bis 170 Minuten [50 bis 68 Ah]	22 Stunden bei 5 Ampere	10 Stunden bei 10 Ampere
170 bis 250 Minuten [68 bis 100 Ah]	23 Stunden bei 6 Ampere	7,5 Stunden bei 20 Ampere
Über 250 Minuten [über 100 Ah]	24 Stunden bei 10 Ampere	6 Stunden bei 40 Ampere

Ein manuelles 2-Phasen-Konstantspannungsladegerät (Haupt- und Nachladung) gibt in der Nachladephase eine konstante geregelte Spannung an die Batterie ab. Die Stromstärke fällt bei der vom Batteriehersteller empfohlenen Ladeschlußspannung auf unter 2% (C/50) der Batteriekapazität, wenn 100% Ladezustand erreicht ist; dann muß das Ladegerät manuell ausgeschaltet werden. Das empfohlene Ladeverfahren ist bei einem Konstantspannungsladegerät langsames Laden der Batterie mit einem Gerät, daß dafür ausgelegt ist, die Batterie über eine 10-Stunden-Zeitspanne (C/10) zu laden. Um Schaden an einer vollständig entladenen Batterie zu vermeiden, sollte der Strom während der ersten 30 Lademinuten weniger als 1% der Kaltstartleistung (CCA, Cold Cranking Amps) betragen. Das Ladegerät (oder die Gleichstromquelle) sollte an die Herstellerempfehlung bezüglich der Ladeschlußspannung angepaßt werden, ohne daß die Batterie vorher angeschlossen ist. Typische Batterieladespannungen gibt es in der untenstehenden Tabelle für die Temperatur 26,7° C, aber, falls möglich, sollten immer die vom Batteriehersteller empfohlenen temperaturkompensierten Ladespannungen und Ladeverfahren angewandt werden. Ein manuelles Konstantspannungsladegerät (oder eine Gleichstromquelle) kann eine Batterie überladen und beschädigen, wenn es nicht ausgeschaltet wird, wenn die Batterie vollständig geladen ist.

Batterietyp Ca=Calcium Sb=Antimon	Ladeschlußspannung	Erhaltungsladesspannung	Ausgleichsladespannung
Naß, Standard (Sb/Sb) zyklenfest	14,5	13,2	15,5
Naß, wartungsarm (Sb/Ca)	14,4	13,2	15,8
Naß, "wartungsfrei" (Ca/Ca)	14,8	13,2	15,8
AGM (flache Platten) VRLA	14,3	13,6	15,6*
AGM (Wickelzelle) VRLA	14,6	13,6	nicht zutreffend
Gel (Ca/Ca) VRLA	14,1 oder 14,4*	13,8 oder 13,2*	nicht zutreffend

Wenn das externe Ladegerät NICHT temperaturkompensiert ist, sollten Sie sie Ladespannung an die vom Batteriehersteller empfohlene temperaturkompensierte Spannung anpassen. Wenn die nicht verfügbar ist, dann nutzen Sie die Werte von der Tabelle unten, um die Elektrolyttemperatur in der Batterie auszugleichen. Wenn die Elektrolyttemperatur nicht gemessen werden kann und die Batterie in letzter Zeit nicht von einem wärmeren oder kälteren Ort geholt wurde, kann man die Umgebungstemperatur verwenden. Wenn die Elektrolyttemperatur beispielsweise -6,7° C ist, erhöhen Sie die Ladespannung bei einer wartungsarmen (Sb/Ca) Naßbatterie auf 15,408 Volt, wenn die normale Ladeschlußspannung 14,4 V bei 26,7° C ist. Wenn sie 43,3° C ist, verringern Sie die Ladeschlußspannung auf 14,064 Volt bei derselben Batterie.

Elektrolyttemperatur Grad F	Elektrolyttemperatur Grad C	Zur Ladespannung dazurechnen
160°	71,1°	-1,344
150°	65,6°	-1,176
140°	60,0°	-1,008
130°	54,4°	-0,840
120°	48,9°	-0,672
110°	43,3°	-0,504
100°	37,8°	-0,336
90°	32,2°	-0,168
80°	26,7°	0
70°	21,1°	+0,168
60°	15,6°	+0,336
50°	10°	+0,504
40°	4,4°	+0,672
30°	-1,1°	+0,840
20°	-6,7°	+1,008
10°	-12,2°	+1,176
0°	-17,8°	+1,344

Ladegeräte mit W-Kennlinie haben weder geregelten Strom noch geregelte Spannung und sind von dem Innenwiderstand der Batterie abhängig. Der Strom ist anfangs hoch und verjüngt sich, wenn sich die Spannung beim Annähern an den 100%igen Ladezustand erhöht. Bei einem Ladegerät mit W-Kennlinie kann ein hoher Strom (bis zu K2, C/2) nur an geschlossene Naßbatterien angelegt werden, und dann höchstens 30 Minuten oder bis die Batterie sich bis auf 51,7° C aufheizt. Der Strom wird dann durch die Batterie heruntergeregelt, bis bei der (vom Hersteller empfohlenen) Ladeschlußspannung der Ladezustand von 100% erreicht ist, bei dem der Strom dann am geringsten ist (2% oder weniger). Eine bessere Methode ist der Einsatz eines Ladegeräts, der die Batterie mindestens zehn Stunden lädt (K10, C/10). Das gibt der Säure mehr Zeit, die Platten zu durchdringen, und die mechanische Beanspruchung der Platten ist geringer. Ladegeräte mit W-Kennlinie überladen Batterien, wenn sie nicht ausgeschaltet werden, wenn die Batterie vollständig geladen ist. Sie sind zum Wiederaufladen von VRLA-Batterien nicht zu empfehlen.

Der nächste Schritt ist ein "automatisches" 2-Phasen-Ladegerät (Hauptladung und Nachladung), das zu laden aufhört, wenn die Batterie vollständig geladen ist, indem es sich bei einem vordefinierten Strom, einer Spannung, Zeit oder Kombination aus Strom, Spannung und Zeit ausschaltet. Wenn die vom Hersteller empfohlene Ladeschlußspannung benutzt wird, ist die Wahrscheinlichkeit geringer, daß die Batterie wie bei einem manuellen Ladegerät unter- oder überladen wird. Ein automatisches Ladegerät für Starterbatterien mit 4 bis 10 Ampere kostet etwa $50 (US) und ist für die meisten einfachen Autobatterieladeanwendungen mit Batteriekapazitäten von bis zu 100 Amperestunden (K20, C/20) geeignet. Einige automatische 2-Phasen-Ladegeräte wie das Dual Pro, Ctek XS 800 etc. schalten sich wieder ein (Wae-Kennlinie), wenn die Spannung auf einen bestimmten Wert fällt (normalerweise 90%-95% Ladezustand). Einige haben auch Funktionen wie die Auswahl des Batterietyps; Temperaturausgleich, welcher entscheidend ist, wenn das Laden nicht bei einer Temperatur von 26,7° C geschieht; bilden keine Funken, wenn die Klemmen angeschlossen werden; schalten sich nicht ein, wenn die Polarität vertauscht ist oder verhindern thermische Instabiliät ("thermal runaway") bei VRLA-Batterien.

Die besten Ladegeräte für nasse und einige AGM- (Ca/Ca) Starterbatterien und zyklenfeste Batterien sind "intelligente" mikroprozessorgesteuerte temperaturkompensierte Ladegeräte mit vier Phasen. Die schalten automatisch zwischen Haupt-, Nach-, Erhaltungs- und Ausgleichsladephase um, bei einigen ist die Spannung oder der Batterietyp einstellbar, manche haben automatische Tempereaturkompensation oder Funktionen, die man auch in automatischen 2-Phasen-Ladegeräten findet. Die besten Ladegeräte für Gel- (Ca/Ca) oder AGM- (Ca/Ca) VRLA-Batterien sind die weniger teueren temperaturkompensierten 3-Phasen-Versionen mit Haupt-, Nach- und Erhaltungsladefähigkeit (oder -einstellungen), die speziell für VRLA-Batterien konstruiert sind. Sie verhindern auch thermisches Durchgehen ("thermal runaway") bei VRLA-Batterien. Wenn sie ununterbrochen mit der Battrerie verbunden sind, können die intelligenten Ladegeräte mit Mikroprozessor sie ununterbrochen laden und sie für unbestimmte Zeit voll geladen halten. Einige 3-Phasen-Ladegeräte mit 1/2 bis 2 Ampere, die weniger als $50 (US) kosten, beispielsweise Battery Tender Plus, BatteryMINDer etc., sind ideal fürs Erhaltungsladen von Starterbatterien und zyklenfesten Batterien (weniger als 100 Ah), die weniger als einmal pro Woche benutzt werden. Gute Anwendungbeispiele sind Motorsport-Fahrzeuge (Geländefahrzeuge, Jet-skis, Motorräder, Schneemobile etc.), Erholungsfahrzeuge, Caravans, Hof- und Rasentraktoren, alterthümliche Fahrzeuge und Garagenfahrzeuge.

Im Grunde gibt es zwei Arten Erhaltungsladegeräte. Die erste Art ist zur Erhaltung von Naß- oder VRLA-Auto- oder zyklenfesten Antriebsbatterien, die vollständig geladen wurden. Die zweite Art ist zur Erhaltung von stationären zyklenfesten Naß- oder VRLA-Batterien.

Wenn Sie nasse oder VRLA-Batterien in Starter- oder Antriebsanwendungen (Zyklenanwendung) nutzen und bereits ein Zwei-Phasen-Ladegerät haben, kann ein spannungsgeregeltes Erhaltungsladegerät, Netzteil oder ein Battery maintainer, auf 13,2 VDC eingestellt, kontinuierlich eingesetzt werden, nachdem die Batterie vollständig geladen wurde. Ein Beispiel ist das Vector VEC080, welches weniger als 30 US-$ kostet. Erhaltungsladegeräte halten Batterien mit einer K100-Rate (C/100) auf 100% Ladezustand, um die innere Selbstentladung der Batterie auszugleichen und Sulfatierung vorzubeugen. Batterien, die dieselbe Plattenzusammensetzung haben (gleiche Batterieart), können parallel an ein Erhaltungsladegerät angeschlossen werden, nachdem sie geladen wurden und der maximale Ladestrom des Ladegeräts größer ist als 1% der gesamten Kapazität in Amperestunden der an es angeschlossenen Batterien.

Wenn Sie zyklenfeste nasse oder VRLA-Batterien in stationären Anwendungen einsetzen, dann sollten Sie ein Erhaltungsladegerät nutzen, das auf etwa 13,8 VDC eingestellt ist und die Höchstlast tragen kann sowie zusätzlich 10% oder mehr, je nachdem wie schnell Sie die Batterien aufladen wollen.

Hinweis: DIESE Art von Erhaltungsladegerät dient zum Laden anderer Batterietypen (Anm. d. Übers.)

Ein Trickle charger ist normalerweise ein billiges Ladegerät mit ungeregelter Spannung (K100, C/100) zum Erhalten von Batterien, nachdem Sie vollständig geladen wurden und kostet typischerweise weniger als $20 (US). Verwenden Sie diese Art Ladegerät NICHT, weil sie leicht Naßbatterien überlädt und beschädigt, indem sie den Elektrolyt "auskocht" und die Batterie austrocknet oder sie die Batterie unterlädt. Wenn Sie einen Trickle charger nutzen müssen, ist ein Zeitschalter sehr zu empfehlen.

Schnelladegeräte oder Startladegeräte (bzw. entsprechende Einstellungen an Ladegeräten) sollen für bis zu 15 Sekunden einen hohen Strom abgeben, damit der Motor starten kann, wenn die Batterie entladen ist. Diese Ladegerättypen (oder -einstellungen) sind zum Wiederaufladen von Batterien NICHT ZU EMPFEHLEN, weil sie sie durch übermäßige/n Strom oder Spannung leicht überladen und zerstören können. Wenn Sie eines einsetzen, dann bitte mit äußerster Vorsicht und in einem gut belüfteten Bereich, wobei Sie sich an die vom Ladegeräthersteller empfohlene Vorgehensweise halten.

Gleichstromlichtmaschinen wurden bis in die 1950er zum Laden von Autobatterien eingesetzt. Sie wurden durch Drehstromgeneratoren ersetzt, weil sie durch ihre mechanische Spannungsbegrenzung eine geringere Zuverlässigkeit haben, die Kosten für den Hersteller höher sind und ihr Gewicht größer ist. Die meisten der portablen "Generatoren", die heutzutage im Einsatz sind, sind Wechselstromgeneratoren. Einige davon haben Gleichrichterdioden zur Erzeugung einer Gleichspannung, um somit keine Batterien für 12-Volt-Verbraucher zu benötigen. Diese portablen Gleichstromgeneratoren können zum Hauptladen (bis 80% Ladezustand) oder Ausgleichsladen von Batterien verwendet werden (Batterie vorher von Verbrauchern trennen). Aber prüfen Sie die Ausgangsspannung an den Batteriepolen, laden Sie vorsichtig und überwachen Sie den Vorgang, weil die Generatoren für gewöhnlich nicht spannungsgeregelt sind und so leicht die Batterie unter- oder überladen und dadurch zerstören können. Sie benötigen je nach Batterietyp 14,1 bis 14,8 VDC zum vollständigen Wiederaufladen einer Batterie bei 26,7°C. Generatoren ohne Spannungsregler sind für das Nachladen oder Erhaltungsladen NICHT EMPFOHLEN. Eine bessere Methode wäre die Benutzung eines "intelligenten", externen, "landstromgespeisten" Batterieladegerätes, beispielsweise eines von Vector, das beim tragbaren Generator an den Wechselstrom angeschlossen wird und die Spannungsregelung bietet, die man zum korrekten Laden der Batterien benötigt.

Ein Wechselrichter/Ladegerät ist ein wechselstromgespeistes Batterieladegerät mit eingebautem Gleichstrom/Wechselstrom-Konverter (Inverter), der von Batterie gespeist wird, wenn kein Wechsel- bzw. "Landstrom" verfügbar ist. Hersteller dieser Geräte sind unter anderem Mastervolt, Newmar, Parallax, Progressive Dynamics, TrippLite, Victron undXantrex. Wenn Sie sich ein Wechselrichter/Ladegerät aussuchen, vergewissern Sie sich, daß das Ladegerät zu Ihrem Batterietyp, den Sie laden wollen, paßt und die vom Hersteller empfohlenen temperaturkompensierten Ladespannungen erzeugen kann. Einige Wechselrichter-Ladegerät-Kombinationen sind Erhaltungsladegeräte für ortsfeste Batterien und erzeugen nur etwa maximal 13,8 VDC. In dem Fall müssen Sie die Batterien regelmäßig nach- oder ausgleichsladen, um deren Gesamtlebensdauer zu erhöhen.

Wenn eine Batterie entladen ist, muß wegen des Ladeverlusts mehr Energie ersetzt werden. Jedoch wird die Energie teilweise in Hitze umgewandelt und geht teilweise durch den Widerstand der Kabel, Verbinder und Bauteile in der Batterie verloren. Für die meisten Batterien, die weniger als 20% entladen sind, kann man die benötigte Zeit in etwa so veranschlagen: die zu ersetzenden Amperestunden geteilt durch die Leistung des Ladegeräts. Bei einer 5% entladene 40-Ah-Batterie zum Beispiel müßte man etwa 2 A ersetzen. Mit einem 5-Ampere-Ladegerät würde das Wiederaufladen etwa 24 Minuten dauern (2 Amperestunden/5 Ampere x 60 Minuten). Bei einem 10-A-Ladegerät würde es etwa halb so lange dauern, also 12 Minuten. Bei Batterien, die mehr als 20% entladen sind, kann man die Zeit mit den doppelten zu ersetzenden Amperestunden geteilt durch die Leistung des Ladegeräts veranschlagen. Bei einer zu 95% entladenen 40-A-Batterie beispielsweise müßte man 38 Amperestunden ersetzen. Mit einem 5-A-Ladegerät würde das etwa 12,5 Stunden dauern. Mit einem 10-A-Ladegerät bedürfte es etwa halb soviel Zeit.

Normalerweise wird eine der folgenden drei Methoden angewandt, um zu bestimmen, ob die Batterie voll ist; aufgelistet nach sinkender Genauigkeit und nach Batterietyp:

Wenn sich die Batterie auf Raumtemperatur abgekühlt hat, prüfen Sie noch einmal die Elektrolytstände. Die Platten müssen allzeit bedeckt sein, um eine Explosion im Batterieinneren oder Sulfatierung zu vermeiden. Wenn die Batterie eine Ladung nicht "halten" kann, die Ladespannung nicht unter 2% fällt (K50, C/50) und die Batterie warm oder heiß ist, dann ist sie vielleicht permanent sulfatiert. Siehe Abschnitt 16 für weitere Informationen über Sulfatierung und wie man sie entfernt.

Normalerweise steigt durch Überladung der Wasserverbrauch einer Naßbatterie und die Elektrolytstände fallen. Andere Anzeichen überladener Batterien sind Geruch nach "faulen Eiern", starkes Gasen, Spritzen mit Elektrolyt, schwarze "Wasserstandspegel" an den Innenwänden der Zellen oder schwarze Ablagerungen an den Unterseiten der Verschlußstopfen. Andere Anzeichen fürs Überladen sind klumpiges braunes Sediment und schlammiger roter oder brauner Elektrolyt. Anzeichen fürs Überladen sind bei AGM- (Ca/Ca) oder Gel-VRLA- (Ca/Ca) oder SLA-Batterien ein zischendes Geräusch, Verlust an Kapazität und Überhitzung. Wenn Überhitzung auftritt, überprüfen Sie die Ladespannungen.

Es folgen einige Tips zum Kauf von Ladegeräten für Autobatterien und zyklenfeste Blei-Säure-Akkumulatoren für Endkunden. Siehe Abschnitt 7.1 zu Definitionen der Batterietypen. Ein ausgezeichnetes und einfach zu verstehendes Tutorium über Battery Charging Basics findet man auf http://www.batterytender.com/.

9.7.1. Tragen Sie bei der Arbeit mit Batterien für den unwahrscheinlichen Fall, daß sie explodiert, eine Schutzbrille.

9.7.2. Die Ausgangsspannungen des Ladegerätes müssen mit den vom Hersteller empfohlenen Spannungen für Haupt-, Erhaltungs- und (falls benötigt) Ausgleichsladephase übereinstimmen. Abweichungen führen hier leicht zum Über- oder Unterladen der Batterie. Einige Ladegeräthersteller behaupten, ihre Ladegeräte könnten alle oder die meisten Batterietypen laden. Es gibt aber Unterschiede bei den Ladespannungen und Profilen (Ladeverfahren) zwischen den Batteriearten, deshalb kann eine Ladeeinstellung unmöglich auf alle Typen passen, und zwar wegen den Unterschieden in der Plattenzusammensetzung und den verwandten Legierungen. Wenn die Spannungen nicht in der Anleitung der Batterie oder des Ladegeräts oder nicht auf der Website des Herstellers stehen, setzen Sie sich mit dem Kundendienst in Verbindung und fragen Sie nach. Wenn Sie Ihre Batterien nicht bei einer Temperatur von 26,7° C laden, muß man die Ladespannungen an die Temperatur anpassen, um die Batterie korrekt zu laden. Neulich hat eine Studie ergeben, daß das Ausgleichen der Zellen die Lebensdauer von Naß-, Standard- (Sb/Sb), wartungsarmen (Sb/Ca) und "wartungsfreien" (Ca/Ca) signifikant erhöht. Ein Zellenausgleich wird für Gelbatterien (Ca/Ca) und die meisten Vliesbatterien (AGM VRLA) (Ca/Ca) NICHT empfohlen.

9.7.3. Die Dimensionierung des Ladegeräts sollte nach Grad der Entladung und der Zeit, in der die Batterien aufgeladen sein sollen, gerichtet werden. Langsames Laden wird empfohlen, also sollten Ladegeräte genutzt werden, die 10% der Kapazität der nassen, Vlies- (Ca/Ca) oder Gelbatterien (Ca/Ca) haben. Schnellaufladung ("boost") kann die Batterien zerstören, weil sie die Batterieplatten verziehen kann. Überschreiten Sie nicht die vom Hersteller angegebenen Strom- und Spannungsgrenzen. Für die meisten Autobatterien sollte eine Ladegerätsleistung von 4 bis 10 Ampere ausreichen, bei Motorradbatterien oder Batterien für Motorsport-Anwendungen 1 bis 2 Ampere. Für weitere Informationen zur Dimensionierung von Ladegeräten siehe Chris Gibsons Artikel http://www.smartgauge.co.uk/chargesize.html.

9.7.4. Überlegen Sie sich, welche Sonderfunktionen und Merkmale Sie vom Gerät erwarten, zum Beispiel, "intelligente" Steuerung durch einen Mikroprozessor, "automatische Abschaltung" (zwei Phasen), automatische Temperaturkompensation, "soft start" (keine Funken beim Verbinden), Tragbarkeit, Wasserdichtheit, Anzeigen, Strommesser, Verpolungsschutz, Kurzschlußschutz, Schutz vor hohen Temperaturen etc.

9.7.5. Finden Sie die Gesamtkosten heraus. Nutzen Sie eine Suchmaschine, wenn Sie online einkaufen, wie http://www.google.com oder http://www.yahoo.com, um die besten Preise zu finden. Ein Ladegerät ist eine langfristige Geldanlage; ein gutes Ladegerät für eine billige Batterie ist um einiges besser als ein schlechtes Ladegerät für eine gute Batterie.

9.7.6. Wenn Sie ein Zweiphasenladegerät haben, nutzen Sie ein Erhaltungsladegerät. Nachdem die Batterie durch das Zweiphasenladegerät oder das Ladesystem des Fahrzeugs vollgeladen wurde, kann man mit einem spannungsgeregelten, 0,5- bis 2-A-Erhaltungsladegerät, welches zum Batterietyp paßt, stets die Ladung erhalten, wenn die Batterie gerade nicht genutzt wird. Das verhindert, daß Sulfation auftritt, während die Batterie nicht genutzt wird. Billige ungeregelte Erhaltungsladegeräte (Konstantstrom) können die Batterie überladen und zerstören.

9.7.7. Wenn Sie ein "intelligentes" 0,5- bis 2-A-Batterieladegerät wie den Battery Tender Plus nutzen, müssen Sie, wenn Sie eine größere Batterie laden, eventuell das Ladegerät alle 6 Stunden "zurücksetzen", indem Sie es vom Netz trennen und wieder einstecken. Einige "intelligente" Ladegeräte mit geringer Leistung haben feste Zeitschalter, die dann von der Nachladephase auf die Erhaltungsladephase schalten, wodurch für die komplette Ladung einer Batterie mit höherer Kapazität nicht genügend Zeit zur Verfügung steht. Der festeingestellte Zeitschalter soll verhindern, daß eine sulfatierte Batterie auskocht.

Zwischenladen meint Wiederaufladen zwischen zwei normalen täglichen Ladezyklen. Als Beispiel sei hier die Batterie eines elektrischen Gabelstaplers genannt, die geladen wird, wenn sie während des Werktags und den Essenspausen nicht gebraucht wird. Einige Experten werden argumentieren, daß eine zyklenfeste Batterie so dimensioniert werden sollte, daß die mittlere Entladetiefe nicht unter 50% fällt (oder 80%, je nach Zusammensetzung der Platten). Und daß die Batterie nur einmal am Tag geladen werden sollte, weil bei jedem Ladezyklus eine mikroskopisch kleine Schicht vom gesamten Gitter abgetragen wird und schließlich der obere Teil des Gitters den Strom nicht mehr führen kann. Dies ist einer der hauptsächlichen Gründe, warum die Konstruktion des Gitters und ihre Zusammensetzung bei den Blei-Säure-Batterien eine große Rolle für eine lange Lebensdauer spielen. Andere Experten werden argumentieren, daß das Zwischenladen die durchschnittliche Entladetiefe signifikant verringert und zu mehr und flacheren Zyklen pro Tag führt, was besser ist als eine höhere durchschnittliche Entladetiefe und ein einziger tiefer Zyklus am Tag mit einer (?) niedrigeren durchschnittlicheren Entladetiefe. Die Antwort auf diese Frage liegt wohl irgendwo dazwischen. Man muß die Auswirkungen der niedrigeren durchschnittlichen Entladetiefe und den mehreren Zyklen mit denen der größeren Entladetiefe und dem einen Zyklus vergleichen, indem man die Daten des Herstellers verwendet, und versuchen, die Rentabilitätsgrenze herauszufinden. Im allgemeinen ist Zwischenladen gut, besonders wenn die durchschnittliche Entladetiefe zwischen 20% und 50% liegt und man die Batterie, wenn sie im Gebrauch ist, mindestens einmal in einem Zeitraum von 24 Stunden vollständig wiederaufladen kann und einmal pro Woche, wenn sie nicht im Gebrauch ist, um Sulfatierung zu verhindern.
Siehe Zwischenladen von Blei-Antriebsbatterien vom Fachverband Batterien des ZVEI.

Wenn eine nasse (flüssiger Elektrolyt) wartungsarme (Sb/Ca) Batterie die Nachladephase erreicht, welche bei etwa 14,4 VDC bei 26,7° C oder 80% Ladezustand während der Ladung liegt, fängt sie zu gasen an (blubbern), was für den Ladevorgang normal ist. Gasen ist die Elektrolyse von Wasser in zwei Teile Wasserstoffgas und ein Teil Sauerstoffgas und kann explosionsgefährlich sein. Die Gasblasen, die von den Platten abgegeben werden, unterstützen die Durchmischung des Elektrolyts, während sie nach oben steigen. Dies verhindert Säureschichtung. Bei der Säureschichtung ist die Säurekonzentration am Boden der Batterie höher als oben; sie tritt besonders in Batterien mit mehr als 100 Ah Kapazität auf. Bei normalem Laden sollte ein moderates, gleichmäßiges Gasen in allen Zellen entstehen, was gut ist. Das Überladen oder Schnelladen einer Batterie mit hoher Spannung führt zu starkem Gasen, Hitze, exzessivem Wasserverbrauch, beschleunigt die Korrosion des positiven Gitters, verzieht die Platten und ist NICHT zu empfehlen. Belüftung wird bei allen Blei-Säure-Batterien benötigt und bei Naßbatterien ist gute Belüftung obligatorisch, um die explosionsgefährlichen und giftigen Gase, die während des Ladens entstehen, zu verteilen.

Gleichrichter (AC/DC-Stromversorgung) verwendet man zum Umformen von 120- oder 240-V-Wechselstrom in gefilterten 12- bis 13,8-Volt-Wechselstrom für den Betrieb von Gleichstromgeräten mit "Landstrom" anstatt mit Hausstrom von Batterie. Stromrichter sind normalerweise spannungsgeregelt, damit sie einen konstanten Gleichstrom liefern, und wenn die Spannung hoch genug ist, laden sie die Batterie teilweise wieder auf. Zum vollständigen Aufladen einer Batterie benötigt man 14,1 bis 14,8 Volt bei 26,7° C, je nach Batterieart. Wenn Sie einen Gleichrichter oder Gleichrichter/Inverter (Umrichter) verwenden, sollten Sie Ihre Batterien mindestens zweimal in der Woche komplett laden. Während sie mit dem Landdstrom verbunden sind, ist es besser, die Hausverbraucher zeitweilig von den Hausbatterien zu trennen, einen Gleichrichter für die Versorgung der Hausverbraucher zu verwenden und ein "intelligentes" Ladegerät zum Wiederaufladen und Pflege Ihrer Hausbatterien zu verwenden.

Ein manuelles Batterieladegerät ist zum Laden einer Batterie gedacht und erzeugt für gewöhnlich höhere Spannungen. Ein automatisches oder "intelligentes" Ladegerät soll zu laden aufhören, wenn ein eingestellter Strom, Spannung oder Zeit erreicht wird oder soll unterschiedliche Spannungen erzeugen, je nachdem in welchem Ladezyklus es ist. Batterieladegeräte haben typischerweise keinen so hohen Grad an Filterung, wie es Stromrichter oder Netzteile haben.

Laderegler und Spannungsregler sind Geräte, die den oder die Pegel, für den Fall von Drei- oder Vier-Phasen-Geräten, der Gleichspannung von einer Stromquelle zur Batterie oder zu den Batterien kontrollieren. Typischerweise werden Laderegler zur Kontrolle des Ausgangs von Solarkollektoren verwendet und Spannungsregler für Gleichstromgeneratoren oder Alternatoren.

Das Entladen hängt, wie das Laden, von einer Reihe von Faktoren ab, wie dem ursprünglichen Ladezustand, der durchschnittlichen Entladetiefe, dem Zustand und der Kapazität der Batterie, der Belastung und der Temperatur. Um die Entladezeit (t) für eine voll geladene Batterie bei 26,7° C zu bestimmen, verwendet man oft die einfache Formel Amperestundenwert (C) durch durchschnittliche Last in Ampere (I) oder t = C / I. Folglich hält eine 100-Amperestundenbatterie mit einer durchschnittlichen Last von 5 Ampere ungefähr 20 Stunden (100 Ah / 5 A). Die Gesamtstromstärke, mit der eine voll geladene Batterie mit 10,5 Volt in 20 Stunden (K20, C/20) entladen wird, wird meist zur Angabe der Kapazität einer zyklenfesten Batterie angeführt; jedoch wären fünf (C/5) oder sechs Stunden (C/6) für Golfwagen und acht Stunden (C/8) für Wohnmobile/Boote sinnvoller.

Wenn beispielsweise eine zyklenfeste Batterie 100 Amperestunden (Ah) für 20 Stunden (K20, C/20) liefert, sind das etwa 83 Ah für acht Stunden (C/8), 63 Ah in zwei Stunden (C/2) und 55 Ah in einer Stunde (C/1). Das liegt am Peukert-Effekt.

Das wiederholte Entladen einer nassen wartungsarmen zyklenfesten Batterie unter 20% Ladezustand (etwa 12,0 Volt) oder geringe Entladungen von weniger als 10% können die Anzahl der Zyklen während der Lebensdauer signifikant reduzieren. Bitte sehen Sie sich den Graph mit der durchschnittlichen Entladetiefe in Abschnitt 11.3 an. Neue Batterien brauchen oft eine "Vorbehandlungs-" oder "Einlaufzeit" von bis zu 30 Zyklen, bis sie ihre Nennkapazität erreichen. Die Kapazität verringert sich im Laufe der Zeit, da sich die aktive Masse von den Platten ablöst und einige der Poren mit hartem Sulfat verstopfen.

Um die Zeit zu reduzieren, die Ihr Ladesystem läuft, laden Sie die Batterie nur bis zu 80% Ladezustand auf, und das bei einer Amperestundenrate, die die zuzuführende Anzahl an Amperestunden nicht übersteigt oder C/4 (25% der Ah-Kapazität), je nachdem, was niedriger ist. Wenn beispielsweise 50 Amperestunden von einer 100-Ah-Batterie verbraucht wurden, dann sollten Sie sie mit nicht mehr als 25 A pro Stunde laden. Bei einer Laderate von 25 A sollte es ungefähr zwei Stunden dauern, um auf 80% Ladezustand zu kommen. Bitte beachten Sie, daß es fast genauso lange dauern wird, bei reduziertem Strom die Batterie mit den restlichen 20% zu laden, um sie auf 100% Ladezustand zu bringen, wie es anfänglich gedauert hat, sie von 50% auf 80% zu laden. Wenn die Batterie auf 80% Ladezustand geladen wird, sollte sie mindestens bei jedem zehnten Zyklus oder einmal die Woche (je nachdem, was zuerst vorüber ist) auf 100% geladen werden.

Die Nutzung von AGM- (Ca/Ca) VRLA-Batterien verkürzt auch die Wiederaufladezeit, weil sie eine höhere Aufnahmerate haben als nasse Bleibatterien. (Siehe Abschnitt 7.4 für weitere Informationen und AGM-Batterien.)

Die Batteriehersteller wählen die Konzentration der Schwefelsäure im Elektrolyt einer vollständig geladenen Batterie so, um Kapazität, Lebensdauer, Wasserverbrauch, Verwendung in Erhaltungsanwendungen, hohe Entladefähigkeit, Batteriegröße und Selbstentladerate zu optimieren. Wenn das spezifische Gewicht absichtlich oder durch Zusätze erhöht wird, werden die folgenden Eigenschaften erhöht: Kapazität, Lebensdauer, Wasserverbrauch, Entladefähigkeit und Selbstentladerate. Wenn man das spezifische Gewicht verringert, tritt das Gegenteil auf. Jetzt fragen Sie sich vielleicht, warum es nicht gut ist, das spezifische Gewicht von nassen Starter- oder zyklenfesten Antriebsbatterien zu erhöhen? Die Antwort: es beschleunigt auch die Korrosion der Gitter der positiven Platten und Polbrücken und die Batterie könnte vorzeitig ausfallen, folglich beeinflußt es die Gesamtlebensdauer, aber offensichtlich gibt es einige kurzzeitige Vorteile auf Kosten des erhöhten Wasserverbrauchs.

Normalerweise sollte nie Batteriesäure in die Batterie gefüllt werden, außer bei Verschütten. Wenn die temperaturkompensierten spezifischen Gewichtswerte in einer Zelle aus irgendeinem Grund erhöht werden müssen, entnehmen Sie eine kleine Menge des bestehenden Elektrolyts und ersetzen Sie sie mit frischer Batteriesäure mit dem spezifischen Gewichtswert von 1,300. Wiederholen Sie den Schritt, bis die Zelle den spezifischen Gewichtswert der anderen Zellen hat, oder bei einer vollständig geladenen Batterie den vom Hersteller empfohlenen temperaturkompensierten Wert für eine geladene Zelle. Wenn der temperaturkompensierte spezifische Gewichtswert in irgendeiner Zelle aus welchem Grund auch immer vermindert werden muß, entnehmen Sie eine kleine Menge des bestehenden Elektrolyts und ersetzen Sie sie mit destilliertem, deionisiertem oder demineralisiertem Wasser. Wiederholen Sie den Vorgang, bis die Zelle den spezifischen Gewichtswert der restlichen Zellen hat, oder bei einer vollständig geladenen Batterie den vom Hersteller empfohlenen temperaturkompensierten Wert. Einige typische spezifischen Gewichtswerte bei 26,7° C für vollständig geladene Zellen sind:

SLA (Sealed Lead-Acid), also verschlossene Bleibatterien sind Teil der VRLA-Batteriefamilie (ventilgeregelt) und haben normalerweise weniger als 50 Amperestunden Ladung. Die meisten SLA-Batterien, die heutzutage genutzt werden, sind AGM-Batterien (Ca/Ca), weil sie weniger teuer sind, aber es gibt auch einige Gel-SLA-Batterien (Ca/Ca). Zum schnelleren Laden sollten Sie den Strom auf 30% der Amperestundenkapazität begrenzen und eine Ladeschlußspannung von 2,45 VDC/Zelle oder 14,7 VDC für eine 12-Volt-Batterie verwenden. Wenn der Ladestrom auf das 0,01fache der Amperestundenkapazität gefallen ist, dann ist die Batterie vollständig geladen und die Schnelladespannung sollte beseitigt oder auf eine Erhaltungsladespannung von 2,25 Volt/Zelle oder 13,5 VDC bei einer 12-Volt-Batterie reduziert werden.

9.16. Wie lade ich ungleichmäßig entladene oder nicht identische Batterien gleichzeitig?

Wenn die Entladung ungleich sein muß oder nicht identische Batterien eingesetzt werden müssen, sollte man ein Ladegerät mit unabhängigen Ladekanälen, eines mit einem Ladekanal und einer externen Trenndiode (auf den Spannungsabfall angepaßt) oder eine Weiche zum gleichzeitigen Aufladen der Batterien.

9. BATTERIEN LADEN UND AUSGLEICHEN