habe eine alte Ausarbeitung von Hans Kroeger zu Batterieen gefunden, sie ist immer noch aktuell.
Hallo,
es gibt (leider) sehr viele Gründe warum eine Batterie bereits nach kurzer Zeit sich verabschieden kann. In aller Regel wurde Sie "umgebracht", und zwar durch unsachgemäße Behandlung.
Dabei geht es fast immer um eines der beiden Themen:
- Unterladung
- Überladung
wobei die Unterladung die häufigste Ursache von Ausfällen ist.
Ich habe vor einiger Zeit mal zusammengestellt, was es alles zu beachten gilt, wenn man sich ein langes Batterieleben wünscht.
Ich hoffe, dass auch Laien dabei den einen oder anderen Tip finden, der weiterhilft.
Gruss
Hans
1.1 Die wichtigsten Regeln für eine langes Batterie-Leben
• Die Batterie möglichst nicht mehr als ½, und niemals mehr als ¾ entladen
• Je tiefer die Batterie entladen wurde um so früher sollte sie wieder aufgeladen werden:
- eine ½ entladene Batterie sollte sobald wie möglich (spätestens nach 1 Woche)
wieder aufgeladen werden
- ein ¾ entladene Batterie sollte möglichst sofort wieder aufgeladen werden
• Laden Sie Ihre Batterie mindestens jeden Monat einmal 100% auf, möglichst mit einem Netzladegerät mit IUoU-Kennlinie, prüfen Sie danach den Säurestand und füllen Sie gegebenenfalls destilliertes Wasser nach
• Die Einhaltung der obigen Regeln ist um so wichtiger je höher die Temperatur der Batterie ist
• Gel-Batterien sollten grundsätzlich nur mit Ladegeräten geladen werden, die eine Temperaturkompensation der Ladespannung besitzen
1.2 Grundregeln für Ausrüstung und Betrieb des Bordnetzes
Im folgenden werden die wichtigsten Grundregeln für die Ausrüstung und den Betrieb des Bordnetzes in Kurzform zusammengefaßt. Die detaillierten Erläuterungen finden sich dann in den Entsprechenden Kapiteln weiter unten.
• Verwenden Sie keine gewöhnliche Starterbatterie für das Bordnetz, sondern eine zyklenfeste nasse Batterie (häufig als Solar- oder Freizeitbatterie bezeichnet) oder eine entsprechende Gel- bzw. AGM-Batterie.
• Die Nennkapazität der Versorgungsbatterie sollte mindestens 2 mal (besser 3 mal) so groß sein wie die benötigte Kapazität zwischen den Ladevorgängen.
• Die Versorgungsbatterie muss über ein Trennrelais (oder einen Diodenverteiler) mit der Starterbatterie verbunden werden, damit sie bei Fahrt bei geschlossenem Relais aus der Lichtmaschine geladen wird. Bei abgeschaltetem Motor öffnet das Trennrelais und die Versorgungsbatterie wird von der Starterbatterie abgetrennt, so dass die Starterbatterie nicht über das Bordnetz entladen werden kann.
• Eine Gel- bzw. AGM-Batterie eignet sich als Versorgungsbatterie, wenn sie über ein Trennrelais mit der Starterbatterie verbunden wird. Die Starterbatterie beeinflußt normalerweise den Ladevorgang der Gel-Batterie durch die Lichtmaschine nicht.
• wenn Sie zwei oder mehr Versorgungsbatterien parallel schalten wollen um die verfügbare Kapazität zu erhöhen, verwenden Sie nur Batterien der gleichen Type, gleichen Alters und gleicher Kapazität
• Bedenken Sie, daß Sie die entladene Versorgungsbatterie mit der Lichtmaschine alleine kaum vollständig laden können. Dafür ist meist die Fahrtzeit zu kurz. Für die vollständige Ladung benötigen Sie ein Netz-Ladegerät oder ein Solarmodul.
• Unvollständiges Laden und Überladen sind die häufigsten Ursachen für den vorzeitigen Ausfall bei Versorgungsbatterien. Das gilt insbesondere bei Gel-Batterien.
• Laden Sie Ihre Batterie möglichst einmal pro Monat mit dem Netz-Ladegerät 100% voll. Dies kann gegebenenfalls bis zu 24 Stunden dauern.
• Verwenden Sie ein Netz-Ladegerät mit geregelter IUoU-Kennlinie.
• Verwenden Sie zur Ladung von Gel- bzw. AGM-Versorgungsbatterien unbedingt ein temperaturkompensiertes Netz-Ladegerät das über einen Batterie-Temperaturfühler verfügt. Die Ladespannung muß bei Temperaturen über 25 °C mit etwa 20 mV/°C reduziert und bei Temperaturen unter 25 °C mit etwa 30 mV/°C erhöht werden. Dies gilt sowohl für die Hauptladespannung als auch für die Erhaltungsladespannung.
Achtung: eine Ladespannung, die nur 0,1 Volt über dem vorgeschriebenen Sollwert liegt, führt bereits zu doppelt schneller Alterung bzw. halber Lebensdauer der Batterie.
Besitzen Sie bereits ein Ladegerät das keine Temperaturkompensation beisitzt, so beachten Sie folgende Regeln:
- beenden Sie den Ladevorgang bei Temperaturen über 25 °C spätestens nach 24 Stunden
- dehnen Sie den Ladevorgang bei Temperaturen unter 15 °C s auf mindestens 48 Stunden aus, immer vorausgesetzt, daß Sie ein Ladegerät mit IUoU Kennlinie verwenden.
• Das Netz-Ladegerät soll mindestens 1/10 K Ladestrom liefern, das sind 10 Ampere für eine Batterie mit K = 100Ah. Besser sind 2/10 K Ladestrom, das sind 20 Ampere für eine 100 Ah Batterie, sofern der Batteriehersteller keinen niedrigeren Grenzwert vorgibt.
Normalerweise muß der Ladestrom nicht begrenzt werden solange die Ladespannung den Vorgaben des Batterieherstellers entspricht.
Gel-Batterien begrenzen den maximalen Ladestrom selbst auf etwa 4/10 K Ladestrom, das sind 40 Ampere für eine 100 Ah Batterie.
• Die übliche Spannungsmessung ist wenig geeignet um den Ladezustand einer Batterie festzustellen. Eine grobe Abschätzung des Ladezustandes der Batterie läßt sich über die Spannungsmessung nur dann vollziehen wenn die Batterie mindestens 12 oder besser 24 Stunden weder ge- noch entladen wurde, und wenn Sie die spezifische Spannungskennlinie der Batterie kennen. In der praktischen Anwendung auf Reise entfällt diese Möglichkeit fast immer. Somit sind die farbigen Anzeigelämpchen, Zeigerinstrumente oder Digitalvoltmeter zur Ladezustandsbestimmung in der Praxis wenig brauchbar, da sie alle auf dem Prinzip der Spannungsmessung beruhen.
Folgender Tip kann hilfreich sein wenn Sie ein Digitalvoltmeter besitzen: wenn nach einer halben Stunde geringer Belastung, z.B. durch eine schwache Lampe, die Batteriespannung 12,2 Volt (12,3 Volt für Gel-Batterie) nicht unterschreitet, dann können Sie in der Regel davon ausgehen, daß die Batterie noch mindestens ½ voll ist.
• Wenn Sie die verfügbare Energie Ihrer Batterie wirklich nutzen wollen ohne Risiko der vorzeitigen Schädigung durch Tiefentladung, dann ist der Einbau eines Batterie-Monitors (= Batterietankuhr) unumgänglich. Der Batterie-Monitor mißt Batterie-Spannung, Batterie-Strom und die Ladung (AmpereStunden) die aus der Batterie entnommen, oder wieder in sie eingelagert wurde. Beim Einlagern korrigiert der Monitor per Kennlinienfeld die effektive Ladung entsprechend dem Wirkungsgrad der Batterie.
Hiermit läßt sich zu jeder Zeit der Ladezustand der Batterie und somit auch die noch verbliebene Ladung der Batterie feststellen. Außerdem kann man die Verbraucherströme sowie den tatsächlichen Ladestrom (z.B. aus dem Solarmodul oder der Lichtmaschine) zu jeder Zeit exakt ermitteln bzw. bilanzieren. So lassen sich auch gefährliche parasitäre Kleinverbraucher finden (z.B. das Frostschutzventil Ihres Warmwasser-Boilers oder der Solarregler) und gegebenenfalls während der Ruhezeiten abstellen.
• Die Wirkung von Schutzschaltungen gegen Tiefentladung (Batteriewächter) sollte man nicht überschätzen (insbesondere bei kleinen Entladeströmen), da bei Erreichen der Abschaltspannung von z.B. 10,8 Volt die Batterie längst tiefentladen und möglicherweise beschädigt ist. Und es sind gerade die kleinen Ströme die bei einer Tiefentladung zur Schädigung führen.
Bei Verwendung eines Batteriewächters mit einer höheren Abschaltspannung besteht die Gefahr einer ungewollten Aktivierung durch Verbraucher mit großem Laststrom oder hohem Einschaltstrom.
Der Einbau eines Batteriewächters ist trotzdem sinnvoll. Hiermit verhindern sie eine Tiefst-Entladung der Batterie, wodurch sich das Risiko vermindert, daß vorgeschädigte Zellen einer gealterten Batterie umgepolt und damit zerstört werden.
Darüber hinaus werden die Startprobleme vermieden, die bei vielen Ladegeräten auftreten wenn die Batterie tiefentladen ist. Außerdem werden die Verbraucher vor Unterspannung geschützt.
• Niedrige Lade- und Entladeströme schädigen die Batterie oft mehr als hohe Ströme. Insbesondere ist eine vollständige Entladung der Batterie mit Strömen kleiner 0,005 K (das entspricht 0,5 A oder 6 Watt für eine Batterie mit einer Kapazität von K = 100 Ah) unbedingt zu vermeiden.
Je geringer der Entladestrom ist um so weniger tief sollten Sie Ihre Batterie entladen.
• Entladen Sie die Batterie nie mehr als bis zu 75% Entladetiefe, auch wenn das der Batteriehersteller ausdrücklich erlaubt. Anmerkung: Bei solchen Tiefentladungen sind große Ströme weniger schädlich als kleine Entladeströme.
• Laden Sie die Batterie so bald wie möglich, jedoch spätestens nach 1 Woche wieder auf, wenn die Batterie zu 50% entladen ist. Laden Sie die Batterie möglichst sofort wieder auf, wenn die Batterie zu 75% entladen ist.
• Vermeiden Sie wenn möglich hohe Temperaturen, sie schaden der Batterie. Eine Erhöhung der Temperatur von 25 °C auf 35 °C führt zu doppelt schneller Alterung bzw. halber Lebensdauer.
• Es ist nicht außergewöhnlich wenn eine Batterie nach 5 Jahren Betrieb nur noch 60 % der ursprünglichen Nennkapazität besitzt. Dies gilt auch für Gel-Batterien, die empfindlich sind gegen „Misshandlungen“. Unter günstigen Umständen kann eine AGM Batterie jedoch auch nach 8 bis 10 Jahren noch 80 % der ursprünglichen Kapazität besitzen.
• Auch wenn dies vom Hersteller ausdrücklich empfohlen wird sollte man eine Gel-Batterie bei längerem Nichtgebrauch nicht dauernd (mehr als 48 Stunden) am Netz-Ladegerät angeschlossen lassen. Die Erhaltungsladespannung von typisch 13,8 Volt führt zu einem beschleunigten Kapazitätsverlust. Besser ist es bei längerem Nichtgebrauch die Batterie nach dem Volladen abzuklemmen oder eine verminderte Erhaltungsladespannung (z.B. 13,5 Volt) zu wählen, sofern dies möglich ist. AGM- und Gel-Batterien können mehrere Monate ohne Nachladung gelagert werden. Es gibt auch spezielle (preisgünstige) Geräte mit intermittierender Ladung (Sägezahnerhaltungsladung) die ständig angeschlossen bleiben können.
• Der maximale Strom den eine entladene Gel-Batterie am Anfang des Ladevorganges aufnimmt ist etwa 4/10 K, das entspricht 40 Ampere bei einer 100 Ah Batterie. Voraussetzung ist, daß die Verbindungsleitungen vom Ladegerät oder von der Lichtmaschine zur Versorgungsbatterie entsprechend großzügig dimensioniert sind.
Bei nassen und bei AGM Batterien können größere Ladeströme auftreten. Die Stromstärke ist abhängig davon, wieviel Strom das Ladegerät oder die Lichtmaschine liefern können. Insbesondere AGM-Batterien können extrem hohe Ladeströme aufnehmen ohne Schaden zu nehmen. Eine Strombegrenzung im Ladegerät ist bei allen Batterien nicht notwendig, sofern die vorgegebenen Grenzwerte für die Ladespannung eingehalten werden.
• Für eine schnelle Aufladung empfiehlt es sich die Verbindungsleitungen von der Lichtmaschine zur Versorgungsbatterie so wie die Masseverbindung mit einem großen Querschnitt zu wählen. Bei „längeren“ Verbindungsleitungen ist ein entsprechend größerer Querschnitt zu wählen. Diese Leitungen im Ladestrang müssen entsprechend abgesichert werden!
• Verwenden Sie für die Versorgungsbatterie Hochstrom-Schmelzsicherungen zum Schutz gegen Kabelbrand. Die Sicherungen müssen nahe an den Batteriepolen angebracht werden.
• Verwenden Sie nur Hochleistungstrennrelais (typisch 75 A) zwischen Lichtmaschine und Versorgungsbatterie.
• Alle Leitungsanschlüsse im Ladestrang zwischen Lichtmaschine bzw. Ladegerät und Versorgungsbatterie sollten unbedingt geschraubt sein. Dies gilt ebenso für das Trennrelais wie die Hochstrom-Schmelzsicherungen und die Batterieanschlüsse selbst.
• Aufgeklebte Solargeneratoren mit typischerweise 36 Zellen können wegen der fehlenden Hinterlüftung im Sommer so heiß werden, daß Ihre Spannung unter den notwendigen Minimalwert der Batterieladespannung sinkt. Ihre Ladeleistung geht dann gegen Null. Verwenden Sie in diesem Falle nur Solargeneratoren mit 40 Zellen.
• Beachten Sie, daß bereits ein schmaler Schatten (z.B. von einem Zweig) einen Solargenerator „tot-legen“ kann. Er liefert dann kaum noch Strom obwohl die Fläche fast vollständig von der Sonne beleuchtet wird.
• Ein 75 Watt Solarmodul liefert in einem 12 Volt System typisch pro Tag etwa folgende Ladungsmenge
– 20 Ah (240 Wh) bei Sonne im Sommer
– 10 Ah (120 Wh) bei Sonne im Frühjahr und Herbst
– 5 Ah (60 Wh) bei Sonne im Winter
– 0 Ah (0 Wh) im Schatten
• Für die Aufladung von Gel- bzw. AGM-Versorgungsbatterien aus dem Solarmodul sollten Sie unter allen Umständen einen Laderegler verwenden, der über eine Temperaturkompensation verfügt. Die Ladespannung muß bei Temperaturen über 25 °C mit etwa 20 mV/°C reduziert und bei Temperaturen unter 25 °C mit etwa 30 mV/°C erhöht werden.
