Worin unterscheiden sich die Ladearten „Ausgleichsladung“, „Boost“ und „Schnellladung“?
Alle diese Begriffe beschreiben dieselbe Funktion des Ladegeräts: Es erhöht vorübergehend die Batteriespannung über den Erhaltungsladepegel. Die erhöhte Ladespannung hat verschiedene Anwendungsbereiche, wie nachfolgend dargestellt:
Allgemein verstandene Bedeutung des Begriffs
Ausgleichen – Regelmäßiges Aufladen der Batteriekapazität und Korrektur von Zellkapazitätsunterschieden
Boost – Kann „Ausgleichsladung“, „Schnellladung“ und manchmal beides bedeuten.
Schnellladung – Schnelleres Aufladen eines entladenen Akkus
Was bewirkt die „Ausgleichsladung“ und warum ist sie notwendig?
Alle Batterien, auch die zu kompakten Blöcken zusammengebauten, bestehen aus einzelnen, in Reihe geschalteten Batteriezellen, die die benötigte Gleichspannung liefern. Wie bei allen industriell gefertigten Produkten variiert die Kapazität der einzelnen Zellen. Mit zunehmendem Alter der Batterie verstärkt sich diese Variation. Da die Batterie als Kette von Zellen nur so stark ist wie ihr schwächstes Glied, ist ein System erforderlich, das sicherstellt, dass alle Zellen ihre maximale Kapazität beibehalten.
Ein Verfahren namens „Ausgleichsladung“ wird häufig bei Blei-Säure- und Nickel-Cadmium-Batterien eingesetzt. Dabei wird die Ladespannung des gesamten Batteriestrangs kurzzeitig über die normale Erhaltungsladungsspannung (Erhaltungsladung) angehoben. Durch die erhöhte Ladespannung können alle Zellen, auch die schwächeren, mehr Strom vom Ladegerät aufnehmen als bei Erhaltungsladung. Eine Folge der erhöhten Ausgleichsladungsspannung ist, dass alle Zellen der Batterie überladen werden. Dies ist für kurze Zeiträume akzeptabel, sofern die Batterie über ausreichend Elektrolyt verfügt.
Überladung beschleunigt die Elektrolyse des Wassers im Batterieelektrolyt zu Sauerstoff und Wasserstoff erheblich. Da ein niedriger Elektrolytstand die Batterie dauerhaft schädigt, ist es wichtig, Zeitpunkt und Dauer des Ladevorgangs mit der Ausgleichsspannung zu begrenzen.
Was ist „Schnellladen“?
Batterien, wie alle elektrischen Leiter, weisen einen elektrischen Widerstand in den leitfähigen Metallen auf. Das Ohmsche Gesetz besagt, dass der Widerstand proportional zum Stromfluss durch die Batterie (oder jeden anderen unvollkommenen Leiter) zunimmt. Das bedeutet, je mehr Ampere Ladung wir der Batterie zuführen, desto mehr Energie geht durch interne Erwärmung verloren.
Beim Schnellladen wird die Ausgangsspannung des Ladegeräts kurzzeitig erhöht, um den Innenwiderstand der Batterie auszugleichen. Dadurch kann die Batterie länger maximalen Ladestrom aufnehmen – anstatt ihre Ladeaufnahme vorzeitig zu reduzieren, wie es beim Laden mit normaler Erhaltungsladung der Fall wäre.
Welche Ladespannung ist korrekt?
Die Werte für Erhaltungsladung und Ausgleichs-/Boost-/Hochstromspannung werden vom Batteriehersteller festgelegt und hängen von der chemischen Zusammensetzung und Bauart der Batterie ab. Abweichungen von den empfohlenen Werten, außer wenn eine Temperaturkorrektur erforderlich ist, führen zu Unter- oder Überladung der Batterie – beides beeinträchtigt deren Lebensdauer und Leistung.
Woran erkennt man, wann das Ladegerät im Erhaltungs- oder Ausgleichsmodus arbeiten soll?
Unabhängig vom beabsichtigten Zweck der Erhöhung der Ladespannung muss es eine Möglichkeit geben, den Ladevorgang mit einer höheren Spannung als der Erhaltungsspannung zu starten und zu beenden.
Die gebräuchlichsten Bekämpfungsmethoden sind unten aufgeführt.
Steuerungsmethode: Manueller Schalter
• Vorteil: Einfach, günstig
• Nachteil: Hohes Risiko, zu vergessen, dass das Gerät mit erhöhter Ladespannung betrieben wird.
Kommentar: Nicht empfehlenswert
Steuerungsmethode: Manuell gestarteter Timer
• Vorteil: Einfach und automatische Beendigung der Gebühr
• Nachteil: Erfordert Benutzereingriff
• Kommentar: Es gibt keine Möglichkeit zu wissen, wann der Akku von einer erhöhten Ladespannung profitieren würde. Es gibt keine Möglichkeit zu wissen, welche Zeiteinstellung die richtige ist.
Steuerungsmethode: Automatisch gestarteter Timer
• Vorteil: Geeignet für abgelegene Standorte, die von Nutzern nicht häufig besucht werden.
• Nachteil: Die Zeit muss vorprogrammiert werden.
• Anmerkung: Die korrekte vorprogrammierte Zeit kann nicht vorhergesagt werden, da die Abflusstiefe wahrscheinlich variiert.
Steuerungsmethode: Automatische Auslösung durch batterieabhängiges Ende
• Vorteil: Die Beendigung der erhöhten Ladespannung richtet sich nach dem Bedarf der Batterie, nicht nach einem Programm.
• Nachteil: Ein hoher Dauerstrom kann das System dazu verleiten, zu lange auf erhöhter Spannung zu verharren.
Wann ist eine Batterietemperaturkompensation erforderlich? Wie wichtig ist sie?
Es ist bekannt, dass alle Akkumulatoren – ob belüftete Blei-Säure- oder VRLA-Akkus oder Nickel-Cadmium-Akkus – bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Ladespannungen benötigen. Bei Kälte benötigt der Akku eine höhere Ladespannung als üblich, um seine maximale Leistung zu erbringen. Bei Wärme muss die Ladespannung reduziert werden, um eine Überladung und den damit verbundenen Elektrolytverlust zu vermeiden.
Befindet sich die Batterie in einer kontrollierten Umgebung, bietet die Temperaturkompensation nur geringen Nutzen. Anders sieht es aus, wenn Batterien in Außenschränken oder anderen Bereichen mit extremen Temperaturen untergebracht sind. Diese Tatsachen verdeutlichen den Wert der Temperaturkompensation:
• Wenn eine Batterie, die eine Temperatur von 90 Grad Fahrenheit hat, mit der für 50 Grad Fahrenheit korrekten Spannung geladen wird, wird sie innerhalb von drei Monaten trocken gekocht.
• Wenn eine Batterie mit einer Temperatur von 20 Grad Fahrenheit mit der für 50 Grad Fahrenheit vorgesehenen Spannung geladen wird, kann sie nicht geladen werden – und somit auch nicht die spezifizierte Leistung erbringen.
Die Verwendung eines Ladegeräts mit automatischer Temperaturkompensation kann beide Probleme verhindern.
Ich überlege, die Temperaturkompensationsfunktion zu deaktivieren, da sich Ladegerät und Akku nicht am selben Ort befinden und ich mir Sorgen um eine Überladung des Akkus mache.
Die Temperaturkompensation sollte nur dann deaktiviert werden, wenn sichergestellt werden kann, dass die Batterien stets Raumtemperatur (25 °C bzw. 77 °F) haben.
Die Ferntemperaturmessung (RTS) ist die optimale Methode für temperaturkompensiertes Laden, wenn sich Akku und Ladegerät in unterschiedlichen Umgebungen befinden. Sie ist sowohl unsachgemäßem als auch lokal kompensiertem Laden vorzuziehen. Durch die Verwendung eines direkt am Akku angebrachten Sensors werden alle Einflussfaktoren wie die Ladegerättemperatur und unterschiedliche Raumtemperaturen eliminiert. Die Nutzung von RTS bietet ausschließlich Vorteile. Im Vergleich zu deaktivierter oder im Ladegerät integrierter Temperaturkompensation steigert RTS die Akkuleistung garantiert und maximiert sie. Unabhängig von den Umgebungsbedingungen sorgt RTS dafür, dass das Ladegerät die exakt benötigte Spannung für den Akku liefert.
EVEREXCEED hat eine Möglichkeit zur Deaktivierung der Temperaturkompensation hauptsächlich für Kundenabnahmetests vorgesehen – um zu zeigen, dass die Spannungseinstellung mit der tatsächlichen Ausgangsspannung übereinstimmt. Dies kann bei einem temperaturkompensierten Ladegerät schwierig festzustellen sein.
EVEREXCEED hat sein RTS-System so konzipiert, dass das Ladegerät bei Beschädigung oder Verbindungsabbruch des Fernsensors in den nicht kompensierten Betrieb wechselt. Diese Änderung wird auf der Vorderseite des Ladegeräts angezeigt.
Warum müssen Nickel-Cadmium-Akkus „schnellgeladen“ werden?
Nickel-Cadmium-Akkus bieten die höchste Zuverlässigkeit aller Akkus und sind widerstandsfähiger gegen mechanische und umweltbedingte Belastungen als Bleiakkumulatoren. Allerdings benötigen sie ein spezielles Ladeverfahren, um ihre maximale Leistung zu erbringen.
Wird eine Nickel-Cadmium-Batterie nur mit Erhaltungsladung geladen, liefert sie typischerweise nur etwa 70 % ihrer Nennkapazität. Dies stellt insbesondere bei Anwendungen mit hohem Stromverbrauch, wie beispielsweise dem Anlassen von Motoren, ein gravierendes Problem dar, da selbst geringe Kapazitätsverluste die Leistung erheblich beeinträchtigen.
Die effektivste Methode, die volle Kapazität eines Nickel-Cadmium-Akkus zu gewährleisten, ist das regelmäßige Laden mit erhöhter Spannung. Dies kann je nach Ladegerät manuell oder automatisch erfolgen. Die automatische Ausgleichsladung ist einfacher anzuwenden und verringert das Risiko, das Umschalten auf Erhaltungsladung zu vergessen.
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