Batterie Heute

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Die moderne Starterbatterie

Moderne Blei-Calcium-Starterbatterie 12 V 44 Ah (Hochstrombatterie), geschlossenes System, absolut Wartungsfrei.

Die in der Erstausrüstung 1996 bei VW und dann 1997 bei Ford erstmals eingeführte neuartige Blei-Calcium-Batterie zeigt gegenüber der zuvor genutzten Blei-Antimon-Batterie veränderte technische Parameter und neue Gebrauchseigenschaften. Kennzeichnend ist die Verschiebung der elektrischen Parameter im Ladezustand ab etwa 60 % bis zur Volladung um 1 V nach oben. So stiegen die Ladeschlußspannung von 16 auf 17 V, die Gasungsspannung von 14,8 V auf 15,8 V und die wartungsfreie Nachladespannung von 14-14,4 V auf 15-15,4 V. Das führt zu veränderten Nutzungsbedingungen. Das Beibehalten der Betriebsspannung im Fahrzeug von 14-14,4 V (selten auch 14,8 V) vergrößert den Abstand zur Gasungsspannung von früher 0,4-0,8 V (Blei-Antimon-Batterie) auf nun 1,0-1,4 V, woraus eine absolute Wartungsfreiheit im Wasserverbrauch der Batterie resultiert. Kontrollen an 6-8 Jahre alten Batterien zeigten, daß der Säurespiegel immer noch über den Plattensatz lag.

Auch die Selbstentladung der Batterie konnte verringert werden, wodurch sich die Standzeit von früher 3 Monate auf 1 Jahr erhöht. Die mit der neuen Batterie konsequent eingesetzten Taschen-Separatoren, im Gegensatz zu den Einzelseparatoren der früheren Batterien, verhindern nicht nur das Ausschlammen der Platten, sodaß auf den früher üblichen Schlammraum komplett verzichtet werden kann, sie reduzieren auch drastisch Kurzschlüsse zwischen den Platten. Durch den Wegfall des Schlammraumes konnten die Platten vergrößert und die Leistung der Batterie gesteigert werden. Insgesamt hat sich die Lebensdauer der Autobatterie (bei fachgerechter Nutzung) auf 6-10 Jahre und darüber hinaus verlängert. Inzwischen sind frühzeitige Ausfälle allermeistens auf Nutzungsfehler und selten auf Produktionsfehler zurückzuführen.

Insbesondere für den Hersteller, aber auch für den Handel ergeben sich mit der neuen Blei-Calcium-Batterie entscheidende Vorteile in arbeitstechnischer und letztlich finanzieller Hinsicht. Da die frühere Blei-Antimon-Batterie nur eine Standzeit von 3 Monate hatte, diese Zeit aber zwischen Produktion-Großhandel-Einzelhandel-Nutzer sehr oft überschritten wurde, mußte die Batterie ohne Säurebefüllung produziert und ausgeliefert werden (trocken vorgeladen). Für den Hersteller bedeutete die säurefreie Konservierung eine zusätzliche Taktstraße im Produktionsprozeß und damit höhere Produktionskosten.

Und auch der Handel hatte mehr Aufwand, mußte zusätzlich Säure kaufen, die Batterie befüllen und Nachladen. Die neue Blei-Calcium-Batterie wird nun komplett gebrauchsfähig ab Werk an den Handel geliefert. Im ersten Jahrzehnt dieses Jahrhunderts erfolgte dann auch im Ersatzgeschäft (Ersatzteilhandel) die Umstellung auf Blei-Calcium-Batterien, sodaß seit spätestens 2010 diese neue Batterietype im Starterbatteriesektor flächendeckend auf dem Markt bzw. im Einsatz ist.

Als Nachteil der Blei-Calcium-Batterie sind die um mindestens 0,5 V höhere Ladespannung bzw. Betriebsspannung im Fahrzeug zu sehen, außerdem muß eine Entladung unter 50 % vermieden werden, da auf Grund der Säureschichtung eine spezielle Aufladung erfolgen muß.

Starterbatterien unterscheiden sich heute (2020) in zwei Grundtypen:

             1.	Ausführung „Naß“ als Standardbatterie, Hochstrombatterie und EFB (Enhanced Flooded Battery). 
             2.	Ausführung „AGM“ (Absorbent Glass Mat), auch VRLA (valve-regulated lead-acid battery 
                       „ventilgeregelte Blei-Säure-Batterie“) mit festgelegter Säure.

Kenngrößen der beiden Starterbatteriegrundtypen:


Kenngrößen der beiden Starterbatteriegrundtypen


Eigenschaften

Die Batterie ist ein Arbeitsspeicher zur Lagerung bzw. Aufbewahrung elektrischer Arbeit. In ihr wird eine Strommenge gespeichert mit der anschließend eine Stromarbeit verrichtet werden kann, z. B. das Anlassen des Automotors, das Betätigen der Scheibenwischer, Beleuchtung, usw. Die Stromarbeit entsteht aus einem elektrischen Stromfluß (in A) während einer bestimmten Zeit (zumeist in Stunde = h definiert), also Ah (Amperestunden), ausgedrückt als einfache Formel:

                   W = I • t

(W = elektrische Arbeit, I = Stromfluß, t = Zeit). Genauere Werte erhält man, wenn die Spannung noch hinzugerechnet wird. Dann erscheint die allgemein bekannte Formel für die elektrische Arbeit:

                   W = U • I • t

Für das Aufladen einer Batterie gelten folgende Kriterien:

1. Um eine Batterie aufzuladen muß die Spannung des Ladegerätes oder der Lichtmaschine im Auto höher sein (z. B. 14 V), als die Grundspannung der Batterie (z. B. 12 V). Nur durch diese Spannungsdifferenz kann auch Strom in die Batterie hineinfließen und dort gespeichert werden. Denn die Batterie ist kein Verbraucher, wo auch niedrigere, angelegte Spannungen einen gewissen Stromfluß erzeugen, sondern sie ist ebenfalls eine Spannungsquelle und steht der Spannungsquelle von Ladegerät oder Lichtmaschine gegenüber. Sind zwei Spannungsquellen miteinander verbunden, versuchen sie sich an- und auszugleichen. Für die Speichermenge absolut maßgebend ist dabei die Ladestromstärke innerhalb eines Zeitraumes, unabhängig diverser Ladeverfahren!


2. In die Batterie fließt ein Strom hinein und verrichtet dort eine Stromarbeit, mit der das Blei der Batterie durch chemische Elektrolyse zwangsweise umgewandelt wird. Dabei entsteht in der Batterie eine Disharmonie (Ungleichgewicht, Spannung) und die Batterie ist bestrebt, dieses abzuschaffen, was ihr auch in 2-3 Jahren selbst gelingt. Schaltet man allerdings vor dieser Zeit einen elektrischen Verbraucher an die Pole an, erfolgt der Ausgleich über diesen Verbraucher und man kann die zuvor hineingegebene Stromarbeit wieder nutzbar machen (Energiespeicher).


3. Chemie ist zumeist langsam, Elektrizität dagegen blitzschnell – eine Diskrepanz, die ganz besonders auf die Bleibatterie zutrifft. Deshalb darf eine Batterie auch nur langsam geladen werden, der Ladestrom sollte 5-10 % ihrer Kapazität betragen. Nur so kann sich das Blei in der Batterie effektiv umwandeln. Umgekehrt gilt: Je höher der aus der Batterie entnommene Strom ist, um so schneller macht sie schlapp, weil einfach die Chemie, die Umwandlung des Bleis in Strom in der Batterie nicht mehr hinterher kommt.


4. Die Spannung treibt den Stromfluß – je höher die Spannung, um so höher der Ladestrom und umgekehrt.


5. Während des Ladevorgangs läuft die Batteriespannung der Spannung des Ladegerätes hinterher. Je voller eine Batterie wird, um so höher steigt auch ihre Spannung an und erreicht bei einer neuen 12 V-Batterie mit 17-17,5 V ihre Ladeschlußspannung. Das bedeutet, je mehr eine Batterie entladen ist, um so niedriger muß die Ladeanfangsspannung sein, um den geforderten Ladestrom einzuhalten und nicht zu überschreiten. Während des Ladevorgangs muß dann die Spannung kontinuierlich erhöht werden, um den geforderten Ladestrom einzuhalten und nicht zu unterschreiten. Denn, kommt die Batteriespannung in die Nähe der Ladegerätsspannung, wird die Spannungsdifferenz immer geringer und damit sinkt auch der Ladestrom.


Die an manchen Batterien angebrachte Bezeichnung „Wartungsfrei“ ist trügerisch und bezieht sich lediglich darauf, daß kein Wasser nachgefüllt werden muß – Wartung braucht die Batterie allemal, ist sie doch das einzige Bauteil im Auto, das „lebt“. Bestes Beispiel: Wird das Fahrzeug länger als 4 Monate nicht bewegt, ist die Batterie tot. Ein ständig voller Ladezustand ist mit die Voraussetzung für eine lange Lebensdauer und optimale Kapazitätserhaltung/Startleistung. Wer alle 6-8 Jahre eine neue Batterie kaufen muß, pflegt seine Batterie richtig, auch wenn er absolut nichts tut, denn der Ladezustand der Batterie ist ganz stark vom Fahrverhalten abhängig.

Auf Grund des höheren Spannungsniveaus im oberen Ladebereich der Blei-Calcium-Batterie wird im Fahrzeug eine permanente Betriebsspannung von mindestens 14,8 V im Bordnetz für eine ordnungsgemäße Nachladung benötigt, was aber selten der Fall war (ist). Als Folge wuchs der Problemkreis der Kurzstreckenfahrer, auch Wenigfahrer bekamen Probleme und der immer weiter steigende Leistungsbedarf im elektrischen Bordnetz ließ die Batterien zeitiger ausfallen, weil in allen Fällen keine ausreichende Nachladung erfolgte. Ursache ist der sich bei 14-14,4 V Betriebsspannung an der Batterie einstellende niedrigere Ladestrom. Denn Spannung und Ladestrom stehen im Verhältnis zueinander. Je niedriger die Spannung, um so niedriger ist auch der Ladestrom. Und ein niedriger Ladestrom erfordert wiederum eine Verlängerung der Ladezeit, da der Ladestrom multipliziert mit der Zeit die eingespeicherte Energiemenge (Ah) ergibt.

Lange Standzeiten (ab 3 Wochen) oder viel Kurzstreckenbetrieb führen zu ungenügender Aufladung und frühzeitigem Ausfall. Durch den geringen Ruhestrom im Fahrzeug (Uhr, Radio, Steuergerät) und durch Selbstentladung der Batterie muß mit einem Kapazitätsverlust von 15-20 Ah pro Monat gerechnet werden. Wer täglich nur drei oder vier Kilometer zur Arbeit und zurück fährt, dessen Fahrzeugbatterie wird nicht ausreichend geladen. Extremfall bot einst die Deutsche Post, wo vor jeder Hoftür das Auto ausgemacht und zugeschlossen werden mußte. Auch die Rentner, die das Auto vorrangig als Transportfahrzeug für ihren wöchentlichen Einkauf im Großmarkt um die Ecke nutzen, müssen innerhalb eines Jahres die Werkstatt aufsuchen.

Nach jedem Start sollte der Motor wenigstens 15 Minuten laufen, damit die Lichtmaschine nachladen kann. Etwas bessere Verhältnisse stellen sich mit einem BMS (Batterie Management System) ein, das in vielen modernen Fahrzeugen eingebaut ist. Je nach Regelumfang kann dem Kurzstreckenbetrieb etwas entgegen gewirkt werden. Die optimale Bordnetzspannung (Ladespannung) einer Batterie in der Ausführung „Naß“ liegt hier zwischen 13,6 V (Batterie geladen) und 15,4 V (niedriger Batterieladezustand). Bei der AGM-Batterie liegt die Obergrenze nur bei 14,8 V! Die Starterbatterie ist ausschließlich nur zum Starten da und nicht für die Standheizung oder zum Radio hören ohne Motorlauf oder anderer zweckentfremdeter Gebräuche! Batterie Historisch

Aufbau einer Starterbatterie, Ausführung "Naß"


Spannungswerte an Starterbatterien für Betriebsladung, Nachladung, Wartungsladung und Kapazitätskontrolle