Elektrische Energie- und Startsysteme (4) 29.04.2017, 06:28

Starterbatterien: Berechnungen

So lädt der Generator die Batterie

Während der Fahrt wird die Batterie vom Fahrzeuggenerator durchgängig nachgeladen. Dabei fließt ein Ladestrom I_L von Generatorklemme B+ über Klemme 30 in die Batterie (Bild 11), sobald die Batterieklemmenspannung unter der Generator-Ausgangsspannung liegt. Ein Spannungsregler begrenzt die Höhe der Generatorausgangsspannung auf einen Wert um 14 V. So wird verhindert, dass die Fahrzeugbatterie in den Gasungsbereich gerät. Wegen des Spannungsfalls, den der Ladestrom am Innenwiderstand R_i verursacht, liegt die Batteriespannung einige Zehntel Volt unter der Generatorspannung.

Wie hoch ist der Spannungsfall U_V, wenn am Generator U_G1 = 14,1 V und an der Batterie U_G2 = 13,8 V gemessen werden?

Der Spannungsfall Uv = U_G1 – U_G2 = 14,1 V – 13,8 V = 0,3 V.   
U_V = 0,3 V

Was geschieht, wenn beim Startvorgang der Motor nicht gleich anspringt? Dann wird die Batterie stark entladen. Sobald der Motor läuft, setzt die Regelung der Generatorspannung ein. Bei 14,1 V Generatorspannung würde eine entladene Batterie einen umso höheren Ladestrom aufnehmen, je stärker sie entladen ist. Weil häufige Ladevorgänge in solchen Situationen für die Lebensdauer der Batterie schädlich sind, stimmen die Fahrzeughersteller den Maximalstrom am Generatorausgang und die Batteriekapazität aufeinander ab. Ein unzulässig hoher Batterieladestrom wird dadurch verhindert, dass die Generatorspannung absichtlich reduziert wird.  

Bild 11:

Die Batterie wird vom Batterieladegerät geladen 

Ein Batterieladegerät wird im Prinzip genau so an die Batterie angeschlossen wie ein Generator (Bild 11). Aus der Geräteaufschrift oder dem Datenblatt sind der Ladespannungs- und Ladestrombereich zu entnehmen. Dort erfährt man, ob es sich um sich um ein Ladegeräte für 12 V-Batterien oder um ein umschaltbares Ladegerät für 12-V- und 24-V-Batterien handelt. 

Man unterscheidet ungeregelte und geregelte Ladegeräte  
Einfache, ungeregelte Ladegeräte laden den Akku mit konstantem Strom (z.B. Nickel-Cadmium-Akkus) oder konstanter Spannung (z.B. Bleiakkumulatoren). Ihnen fehlen alle Einrichtungen der Steuerung, Überwachung und Beendigung des Ladevorgangs. Ist auch 
keine Abschalteinrichtung vorhanden, kann dies bei wiederholtem Laden das elektrochemische System im Akku zerstören.