Batterieaufladung

Bei Batterieladegeräten den gesamten Wirkungsgrad im Blick behalten

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Beim Aufladen und Entladen von Batterien wird durch den inneren Widerstand der Zellen (Ri) Wärme freigesetzt, wodurch ein Teil der zum Aufladen aufgewandten Energie verloren geht. Das Verhältnis der entnehmbaren zu der beim Laden aufzuwendenden Energie wird als Ladewirkungsgrad bezeichnet. Mit anderen Worten: je geringer die Ladeverluste sind, desto höher ist der Ladewirkungsgrad. Genau hier setzten die Fronius-Spezialisten an.

Sie bemängelten, dass die Ladeverluste durch vorgefertigte Ladekennlinien entstehen, bei denen die Batterie zu Beginn des Ladens mit einem vorgegebenen, unter Umständen zu hohen Ladestrom beaufschlagt wird, ohne auf den Ladezustand der Batterie einzugehen. Um dies zu ändern, schufen die Österreicher den Ri-Ladeprozess mit individueller Kennlinie.

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Batterie-spezifischer Innenwiderstand bestimmt Ladespannung

Der Innenwiderstand der Batterie „Ri“ ist ein batterie-spezifischer Wert, der sich während des Ladens und Entladens durch die sich ändernde Säurekonzentration und parasitäre Effekte wie Diffusionsprozesse, Polarisationsüberspannung oder der Umwandlung von Bleisulfat in Bleioxid verändert. Das Besondere dieser einmaligen Ri-Kennlinie ist, dass durch die Messung des Innenwiderstands die Ladespannung bestimmt wird. Diese sorgt dafür, dass sich der Ladestrom von selbst dem Verlauf der Innenwiderstands-Kurve der Batterie anpasst. Das bedeutet: Ist der Innenwiderstand höher und damit die Stromaufnahmefähigkeit der Batterie geringer als zu Beginn des Ladens, wird der Ladestrom geringer und die Ladeverluste vermieden.

Wird der Innenwiderstand im Verlauf des Ladens kleiner, steigt also die Stromaufnahmefähigkeit, erhöht sich der Ladestrom automatisch, um dann im weiteren Ladeverlauf wieder geringer zu werden, wiederum in Abhängigkeit vom ansteigenden Innenwiderstand, denn die Batterie ist nun vollgeladen, und deshalb nimmt die Stromaufnahmefähigkeit ab. Das bedeutet, dass jeder Ladezyklus pro Batterie ein Einzelfall mit individueller Kennlinie ist.

Batterieinformationen zum richtigen Laden nutzen

Damit das Ladegerät den Anfangswert und den weiteren Verlauf der Ladespannung vorgeben kann, wird der aktuelle Zustand der Batterie fortwährend ermittelt. Dabei wird geprüft, um welche Batterie es sich handelt, ob die Batterie alt oder neu ist, wie hoch die Temperatur der Batterie ist und wie weit sie entladen ist. Anhand dieser Informationen aus der Batterie passt die Ladegerätesoftware die einzelnen Ladephasen an, indem der Spannungsverlauf kontinuierlich gehalten und der Ladestrom entsprechend der Innenwiderstands-Kurve nachgeregelt wird.

Es handelt sich also bei dem Ri-Ladeprozess von Fronius um einen sich selbst regelnden Vorgang. Die Ladeverluste bei Ladebeginn schrumpfen durch den geringen Strombedarf auf ein Minimum. Die Folgen: Es wird Energie gespart und die Batterie erwärmt sich nur unwesentlich. Gegen Ladeende findet durch den Stromabfall kaum noch Überladung statt.

Dank der individuellen Ri-Ladekennlinie erreichen die neu entwickelten „Selectiva“-Geräte einen Ladewirkungsgrad, der bislang nicht vorstellbar war: stolze 90 %. Zusammen mit dem Gerätewirkungsgrad, den Fronius mit wirtschaftlich vertretbaren Mitteln auf 93 gebracht hat, ergibt sich ein Gesamtwirkungsgrad von 84 – ein bisher unerreichter Wert.

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