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Blei-Batterie

Über kaum ein anderes Teil der Fahrzeug-Elektrik findet man soviel geschriebenes wie über die Batterie. Sie bereitet immer mal wieder Ärger und die Fragen über Ladetechnik, Lagerung im Winter und Probleme im Frühjahr sind fester Bestandteil aller Foren.

Vermutlich ist "Akkumulator" die technisch korrektere Bezeichung. Ich verwende aber weiterhin "Batterie"..

Die üblichen Blei-Batterien sind sehr robust und überleben auch gelegentliche Torturen problemlos. Ein wenig Hintergrundwissen kann aber helfen die Lebensdauer zu verlängern und Überraschungen vorzubeugen.

Ein paar Begriffe die in diesem Zusammenhang verwendet werden:

• VRLA: (Valve Regulated Lead Acid battery): Blei-Säure Akku mit Überdruckventil.
• MF: (Maintanance Free): Wartungsfrei, das Gehäuse ist fest verschlossen, keine Schraubverschlüsse.
• AGM: (Absorbent Glass Mat): Die Batteriesäure ist in einem Vlies aus Glasfasern gebunden. Unempfindlich gegen Vibrationen. Stark geneigte Einbaulagen möglich.
• GEL-Batterie: Eine AGM-Batterie ist KEINE Gel-Batterie, auch wenn diese Bezeichnung immer wieder immer im Zusammenhang und in der Werbung für AGM-Batterien verwendet wird. Eine Gel-Batterie verwendet ein in Kieselsäure gebundenes Elektrolyt, hat einen hohen Innenwiderstand und ist als Starterbatterie ungeeignet.

Heutzutage ist VRLA die typische Ausführung für eine geschlossene Motorrad-Batterie. Durch spezielle Chemie wird beim Aufladen kein Gas erzeugt und somit kein Überdruck. Insbesondere geht dadurch auch keine Flüssigkeit verloren und muss somit auch nicht nachgefüllt werden.

Als Alternative zur Blei-Batterie kommen mittlerweile häufig LiFePO4-Akkus zum Einsatz. Die werden an anderer Stelle ausführlich besprochen.

Ladezustand und Gesundheit der Batterie

Der Ladezustand einer Batterie kann hinreichend genau anhand der Ruhespannung bestimmt werden. Dazu muss die Batterie vorher mindestens 20 Minuten "Ruhe haben". In dieser Zeit bauen sich die vom letzten Laden/Entladen noch vorhandenen Restspannungen auf den Elektroden ab.

Ein typischer (selbst gemessener) Verlauf einer weitgehend voll geladenen Batterie hat die folgende Form. Die Ladespannung (13.22V) wurde wenige Sekunden nach dem Start der Aufzeichung abgeschaltet. Die Spannung erreicht nach ca 30 Minuten ihren stationären Wert von 12.85V:


Eine für kurze Zeit angelegte Last ist ebenfalls geeignet die Restspannungen zu eliminieren. Nebenbei wurde dabei auch der Innenwiderstand bestimmt:


Zur Messung der Kapazität wird die Batterie mit einem konstanten Strom entladen. Die Kennlinie, und damit auch die maximale Kapazität, ist abhängig von der Höhe des Stroms (Beispielbild). Die untere Grenze der Entladung liegt bei einer Ruhespannung von ca 11.8V.


Eine Konstantstromsenke ist im Hobbybereich eher selten anzutreffen. Man verwendet deshalb üblicherweise einen konstanten Lastwiderstand. Das folgende Messung wurde mit einem 10.2 Ohm Widerstand gemacht. Es wurden insgesamt ca 2Ah an Ladung entnommen.


Die Angaben zur Ruhespannungen variieren abhängig vom Hersteller, der Technologie, der Temperatur,.. Die folgenden Angaben sind deshalb nur (gute) Richtwerte:

- oberhalb 12.8V: Voll geladen
- 12.8V - 12.4V: Normalzustand
- unterhalb 12.4V: Aufladen erforderlich

Auch wenn die Ruhespannung korrekt ist kann trotzdem die Kapazität der Batterie beeinträchtigt sein.

Der Innenwiderstand ist ebenfalls ein guter Indikator zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit. Niedrige Werte bedeuten einen höheren Maximalstrom und einen guten Zustand der Kapazität.

Batterie laden

Das Ladeende einer intakten Batterie ist erreicht wenn die Ruhespannung(!) einen Wert von 12.80V erreicht hat.
Voller geht nicht. Jede weitere Ladung wird in Wärme umgesetzt.

Meine Methode:

• Ein (einstellbares) Netzteil mit 13.8 Volt (max 3 Ampere)
• Strombegrenzung auf 2A
• Den Ladestrom beobachten
• Laden bis der Ladestrom auf unter 0.1A gesunken ist

Abhängig vom vorherigen Ladezustand sollte das ganze maximal ein paar Stunden dauern. Wenn der Ladestrom nicht zügig und permament sinkt, oder die Ruhespannung nicht erreicht wird, dann hat die Batterie ein Problem.

Geladen wird idealerweise mit einem maximalen Ladestrom in Höhe von 10% der Nennkapazität. Bei den im Motorrad-Bereich verwendeten Baugrössen liegt dieser Wert bei typisch 1 Ampere.

Die notwendige Ladespannung liegt immer etwas (1V?) über der Ziel-Ruhespannung. Die Zellen scheinen eine kleine "Spannungshürde" überwinden zu müssen um in den Lademodus zu kommen. Eine höhere Spannung kann eine Zeit lang verwendet werden um den Ladestrom zu erhöhen.

Wenn man das "zu Fuss" mit einem simplen Netzteil machen möchte dann empfiehlt es sich die Batterie am Anfang nur für eine sehr begrenzte Zeit an das Ladegerät zu klemmen (1..2 Stunden?) um Überladen zu vermeiden. Dabei möglichst eine Strombegrenzung auf 1A benutzen, oder die Ladespannung entsprechend nachziehen. 14.4V scheinen eine gesunde Obergrenze zu sein.
Danach die Ruhespannung messen (s.o., Wartezeit beachten) und bei Bedarf wiederholen.

Eimal voll geladen reicht das für einen ganzen Winter. Die schonenste Lagermethode ist im voll aufgeladenen Zustand, ohne Dauerladung, bei Raumtemperatur.

Erhaltungsladung/Dauerladung mit kleinen Strömen kann zu Problemen führen weil die permanent nachgeschobene Energie in Wärme umgewandelt wird. Besonders bei "angeknacksten" Batterien ist das problematisch und schadet mehr als es hilft.

Das früher übliche "Blubbern" der Batterien während des Ladens gibt es bei wartungsfreien Ausführungen nicht mehr. Die verwendete Chemie sorgt für eine sofortige Absorption der Gase. Das funktioniert aber nicht mehr bei totaler Überladung und kann zum Öffnen des Überdruckventils führen.

Das korrekte Laden ist eine Wissenschaft für sich, wenn man grossen Wert auf Langlebigkeit legt und maximale Kapazität benötigt (z.B. bei Notstrom- und Solaranlagen). In Fahrzeugen sieht es ganz anders, dort ist die Batterie eher ein Buffer der "irgendwie parallel mit am Bordnetz hängt".

Warum geht meine Batterie im Motorrad immer wieder kaputt?

Weil sie nicht "ordentlich" aufgeladen wird und permanent in den Tiefentladebereich rutscht.

Am Motorrad passiert das leicht während der Überwinterung. Kleine, permanente Verbraucher in Verbindung mit tiefen Temperaturen lassen die Batterie "ein wenig" sterben.

Weiterhin ist bei vielen älteren Motorradmodellen die Lade-Elektrik schlecht ausgelegt. Sobald die Kabel und Steckverbinder ein klein wenig altern kann der Laderegler keine ausreichende Spannung mehr an den Batterieklemmen(!) bereitstellen. Teilweise kommt die Regelung dabei sogar ins Schwingen. Eine durchgebrannte Lichtmaschine kann ein Indiz dafür sein.
Für den Betrieb der Motorradelektrik ist das alles noch okay und ausreichend, aber der Batterie fehlt das entscheidende letzte Volt Ladespannung..

Ein möglicher dauerhafter Ausweg ist es den Laderegler möglichst optimal mit der Batterie zu verbinden. Neue Leitungen mit grossem Querschnitt, minimaler Länge und direkt an die Batterie. Und dabei, falls nicht vorhanden, direkt auf einen moderneren Laderegler wechseln (FH020 oder sowas?).

Batterie wiederbeleben

Vergiss es. In einer tiefentladenen Batterie bilden sich chemische Produkte (Sulfatierung) in so grossen Mengen dass sie später nicht mehr aufgelösst werden können. Das verrignert schrittweise die Kapazität. Je länger dieser Zustand andauert desto schlimmer wird es. Mysteriöse "De-Sulfatierer" versprechen das rückgängig zu machen, gehören aber eher in die Kategorie "Aluminium-Hut". Also besser direkt in eine neue Batterie investieren.

Links

Yuasa YTZ10S
http://www.elektronikinfo.de/strom/bleiakkus.htm
Batterie-Test in "Touren-Fahrer"
ifz_Batterien_in_Kraftraedern.pdf
elektroniknet: Akkus_schnell_und_schonend_laden_-_Teil_1
elektroniknet: Akkus_schnell_und_schonend_laden_-_Teil_2
http://www.optimate.de/pdf/LagerungWartung.pdf
http://www.optimate.de/pdf/InteressantesueberBatterien.pdf