Dieser Beitrag soll dazu dienen ein geeignetes Ladegerät auszuwählen.
Im Beitrag „Akku laden“ ist erklärt was beim Laden geschieht und worauf es dabei ankommt.

Der Unterschied zwischen „Erhaltungsladen“ und „Schnellladen“ ist dort ebenfalls erläutert.


Eine Batterie verliert durch jegliche Entladung in erster Näherung nichts von ihrer Nennkapazität (analog: Tankvolumen) sondern nur von ihrer Kapazität (analog: Tankinhalt; Energie). Ihre volle Kapazität steht nicht mehr zur Verfügung. Durch den Ladevorgang soll Energie ersetzt werden, damit möglichst ihre verfügbare Kapazität der Nennkapazität entspricht..
Die „verlorene“ Energiemenge berechnet sich in Wattsekunden, also dem Produkt aus Spannung mal (Lade-) Strom und der Zeit (P=U*I).
Wir wissen, dass eine gesunde Batterie mit Nennspannung 12V bei normalen Bedingungen 13,5 V „hat“ und diese Spannung bei zunehmender Entladung sinkt. Die Kapazität von mit (eigentlich zu) hoher Spannung (13,9.....14,x) geladenen Batterien ist vorübergehend höher als ihre Nennkapazität! Die Selbstentladung in diesem Bereich der "Überkapazität" ist recht hoch und die Lebensdauer wird überproportional verringert.
Der maximale Strom den eine Batterie beim Laden aufnimmt berechnet sich nach der Formel
(Vi (Spannung-ladegerät) – Vb (Spng.-batterie)) V / Ri (Innenwiderstand der voll geladenen Batterie) = Ladestrom

Noch mal kurz zur Auffrischung:
Erhaltungsladen
Beim Erhaltungsladen soll kontinuierlich Energie ersetzt werden die durch irgendwelche Einflüsse im Laufe einer längeren Stillstandszeit verloren geht. Es handelt sich dabei um eine geringe Energiemenge pro Zeiteinheit (Selbstentladung, Uhr). Sinn ist es, eine „volle“ Batterie zu haben wenn man das Mopped nach der Stillstandszeit wieder verwenden möchte.
Also brauche ich nur dafür zu sorgen, dass die Batterie „auf“ 13,5 Volt bleibt.
Ein Ladegerät für diesen Zweck muss also eine nur sehr geringe Leistung haben weil ja pro Zeiteinheit nur sehr wenig verloren geht
Klemme ich ein Ladegerät mit 13,5 V an meine volle Batterie tut sich erst mal nichts. Die Spannungsdifferenz ist „Null“, also ist auch der Strom „Null“.; d.h. (13,5000-13,5000) / 0,008 = 0. Sinkt die Spannung der Batterie auf 13,4999 V, fliessen (13,5000-13,4999) / 0,008 = 0,0125 (A), also etwas mehr als nix und bringt die Batterie wieder auf 13,5 V. Die benötigte Leistung ist also 0,17 Watt (auch fast nix)

Analog dazu:
Öffne ich einen gefüllten Benzinkanister aus Metall mit einem Fassungsvermögen (Nennkapazität) von 10l, dann wird der Benzinpegel im Lauf der Zeit sinken (verdunsten, verdampfen). Die im Kanister enthaltene Energiemenge (Kapazität) sinkt also, doch die Nennkapazität (10l) des Kanisters bleibt konstant.
Um den Pegel „konstant“ zu halten kann ich analog zum Erhaltungsladen eine Mimik mit Ventil anbauen die kontinuierlich gerade so viel nachfüllt wie verloren geht. Fülle ich aber beispielsweise nach jeder Minute einen Tropfen nach wäre das, streng genommen, weder “konstant“ noch „kontinuierlich“

Laden
Beim Laden ist es etwas anders. Entweder hat sich während einer grösseren Zeiteinheit ein grösserer Verlust „angesammelt“ der ersetzt werden soll, oder weil man beispielsweise während irgendeiner Bastelei in der Garage das Radio der RT stundenlang dudeln liess.

Ist die Spannung der Batterie bereits auf 13,4 V gesunken flössen vorübergehend (13,5000-13,4000) / 0,008 = 12,5 (A). Die benötigte Leistung wäre also knapp 170 Watt. Das ist zwar nicht ganz exakt weil der Ri etwas steigt, zeigt aber die Tendenz. Mit 12,5A wird eine Q-Batterie ganz nett gefordert. Das sind bei einer 1200 fast 100% Ladestrom (oder 1CA) und man soll doch nur mit 0,05 bis 0,1CA laden!?
Folglich muss der Strom begrenzt werden. Wie das technisch geht ist erst mal uninteressant aber an der (gemessenen!) Grafik ist leicht zu sehen, dass dabei die Ladespannung abgesenkt wird bis die Spannungsdifferenz so klein ist (Formel oben), dass der Ladestrom nicht mehr überschritten ist. Die Batteriespannung steigt mit dem Ladezustand kontinuierlich also kann auch die Ladespannung erhöht werden ohne dass die Stromgrenze überschritten wird. Ist die maximale Ladespannung erreicht, beginnt der Strom zu sinken und tendiert, genau wie beim Erhaltungsladen gegen „Null“.
FIAMM gibt für seine FGH 21803 als maximalen Ladestrom 4,5 A an. Das allerdings sind 25% (0,25CA). Weshalb es unterschiedliche Angaben gibt -zum Einen 5% zum Anderen 25%- sehen wir später.

Die Analogie dazu
Mein Kanister ist bereits halb leer und ich fülle 5 Liter nach. Hier könnte man die Diskussion beginnen ob 5 Liter nicht auch nur ein grösserer Tropfen ist. Ist dann der Kanister wieder voll, kann man eben nur soviel nachgiessen wie auch im „Erhaltungsfall“

Schnellladen
Beim Schnellladen kommt ein Faktor Geschwindigkeit dazu. Man bekäme ja mehr Energie pro Zeiteinheit in eine Batterie wenn da nicht diese Strombegrenzung wäre.
Also setzt man die Spannung hoch. Vergleicht man die beiden Ladekurven stellt man fest, dass der „Vorteil“ des Schnellladens erst dann zum tragen kommt wenn beim Normalladen die Nennspannung erreicht ist. Ab hier kann man durch die höhere Schnelladespannung die Spannungsdifferenz und somit den Ladestrom hoch halten, und deshalb mehr Energie pro Zeit in die Batterie pumpen.
Sobald allerdings die 13,5 Volt Batteriespannung erreicht sind, betrachtet die Batterie das als „zu hoch“ und beginnt mit dem  Elektrolyseprozess bei dem Wasser in seine Bestandteile zerlegt wird. „Flüssige“ Batterien blubbern (gasen hemmungslos). Gel- / AGM Ausführungen zögern das durch ihre eingedickte Suppe etwas hinaus bzw. die Gase können in bestimmtem Umfang rekombinieren (sich wieder zu Wasser verbinden).

Akku22.gif

Fassen wir die Anforderungen zusammen
Zum Erhaltungsladen genügt es die Batteriespannung auf ca. 13,5 bis 13,7 V zu halten. Der Strom regelt sich von alleine.
Zu  Laden muss man den evtl- den Strom begrenzen. Ansonsten muss das Ladegerät ebenfalls nur Konstantspannung liefern können.
Beim Schnellladen liefert das Ladegerät eine höhere Ladespannung als die optimalen 13,5…13,7 V. Die notwendige Strombegrenzung sorgt dafür, dass die höhere Spannung erst dann zum Tragen kommt wenn beim „einfachen“ Laden die Ladeendspannung erreicht ist.

Je weniger Leistung ein Gerät liefern muss (je weniger Ampére), desto billiger ist es herzustellen, also kann ein hersteller mit einem relativ teueren Gerät welches eine Batterie „superschonend“ lädt am einfachsten Geld verdienen.
Mit weniger als 0,05CA dauert es ewig bis eine Batterie „voll“ ist, also ist es sinnlos noch weniger Ladestrom zu propagieren.
Soll eine volle Batterie „voll“-gehalten werden, so erfordert dies das so ziemlich billigst herzustellende Ladegerät.
Soll geladen werden ist ein Gerät sinnvoll dessen Maximalleistung dem maximal gewünschten/ zulässigen Ladestrom entspricht.
Soll schnellgeladen werden, wirkt dieser „Vorteil“ erst ab etwa 80% geladener Batterie. Vorher ist ein „normales“ Ladegerät genauso schnell. Zum Starten genügen 80% allemal wenn der Start nicht gerade bei -20°C erfolgen soll. Danach knüppelt die LiMa ohnehin Ladung in die Batterie.

Mein Fazit:
Ein ganz einfaches, spannungsgeregeltes Ladegerät genügt vollkommen. Wenn es wie das in unserem Bautip „nur“ 1,5A liefert, braucht man sich auch gar nicht um Ladestrombegrenzung etc. kümmern. Auch Autobatterien lassen sich damit laden. Es dauert eben ein bisschen, doch eine Nacht genügt.
Schnelladen ist meist sinnlos.
Erhaltungsladen ist bei allen Batterien weitgehend gleich. Auch da taugt der Eigenbau sehr gut.
In der Bespielgrafik wird mit 0,25CA geladen. Das ist von FIAMM empfohlen (und die Grafik ist bei denen abgezeichnet). Es entspricht dem 2,5-fachen des landläufig empfohlenen Wertes (10% des Werts der Nennkapazität).
Weshalb also vermeintlich schonend Schnellladen (eigentlich ein Paradoxon!) wenn man ohnehin nur mit Strömen von 0,05 bis 0,1CA laden will?

Ich habe es mit einem regelbaren Konstantspannungsgerät getestet.
Auf 13,7V gestellt sinkt der Ladestrom nach kurzer Zeit tatsächlich auf praktisch Null. Also könnte ich das Ding den Winter über angeklemmt lassen. Geht aber nicht weil ich es auch für andere Zwecke brauche :-).
Also laden. Das wäre auch kein Problem. Es hat eine Einrichtung zur Strombegrenzung. Die kann ich beliebig einstellen. Allerdings schafft es nur 3A. Mit einer leeren Batterie meines Diesels wäre es also eine Zeitlang beschäftigt. (Lade-)Geräte mit deutlich mehr Leistung werden natürlich teuerer. Um meine 16Ah Hawker möglichst schnell voll zu bekommen müsste ich mit 160A laden. Das kann ich mir einfach nicht leisten  :-). Also würde ich auch diese mit nur 3A laden. Tut nicht weh, schadet nicht, dauert nur.
Schnellladen ist zwar kaum sinnvoll, wäre aber auch kein Problem: Spannung auf 15V gedreht und Strom begrenzt. Das Einzige: Ich müsste nach einer abzuschätzenden Zeit (wenn die Batterie zu etwa 80% geladen ist mal nachsehen und die Spannung zurückdrehen. Das machen die Edelladegeräte von selbst.
Batterie regenerieren.
Dazu braucht’s bis zu 36 Volt. Ob das ein Edelladegerät schafft? Da würde ich auch keiner Automatik mit noch so vielen blinkenden LEDs vertrauen. Zumal: Wie oft ist das wirklich notwendig?
Kein mir bekanntes „Haushaltsgerät“ interessiert die Zelltemperatur. Wie auch sollte das gemessen werden? Folgedessen bleiben Temperaturkoeffizienten ohnehin unberücksichtigt (professionelle Staplerladegeräte können das!). Ich könnte das mit meinem Gerät. Ach ja. Mein „Konstanter“(65 EUR) ist billiger als einige Edelladegeräte!

Wenige, einfache Fragen klären Folgendes:
Welche Ladespannung hat das Gerät und ist es spannungsgeregelt? Die Antwort sollte heissen 13,5….13,8V und „JA“
Welchen Strom liefert es, ist es kurzschlussfest? Hier reichen in der Praxis 1,5 A für fast alle Anwendungszwecke.
Die angegebene Ladespannung prüfe ich mit einem Voltmeter. Zumindest im Leerlauf muss sie am Ladegerätausgang anliegen.
Den Strom prüfe ich mit dem Ampéremeter indem ich den (kurzschlussfesten :-)!) Ausgang kurzschliesse. Freundlicher ist es eine Batterie dranzuhängen von der man weiss, dass sie teilentladen ist.


Links
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