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Spannungsausgleich
Verhindert Spannungsspitzen beim Einschalten
LiFeYPo-100Ah
komplett verkabelt
Akkusteuerung-komplett
realisiert mit Bi-stabilem Relais
Akku 160 Ah
mit 2 Temperaturfühlern
Batteriemanagement
aktiv, d.h. verlustfrei und mit Temperaturüberwachung und -steuerung
Akkuzelle
LiFePO4, 3.2V, 200Ah
Batteriecomputer
Touchscreen - alle relevanten Werte

Das Ladegerät
Alle Lithium-Akkusysteme müssen mit einem Ladegerät geladen werden, dass einen Zellspannungsausgleich bereit stellt (Balancer-Ladegerät), was natürlich ebenso für LiFePO4 - Akkuspacks gilt. Derartige Ladegeräte sind in Reisemobilen und auf Booten in der Regel nicht verbaut. Falls ein solches Ladegerät doch vorhanden ist, muss unbedingt sichergestellt sein, dass dieses einen LiFePO4-Modus hat und dieser ausgewählt ist, da LiFePO4-Akkus anderenfalls Schaden nehmen!

Was ist eigentlich ein "Balancer-Laderät"?

Eines tut ein so genanntes "Balancer-Ladegerät nicht: Es balanciert nicht die Einzelzellen eines Akkupack gezielt aus, so wie man es von einem Balancermodul oder BMS kennt. Das kann es ja auch nicht, weil es weder die Einzelspannungen kennt, noch gezielt auf die einzelnen Zellen einwirken kann.

Die Bezeichnung "Balancer-Ladegerät" ist daher ein wenig irreführend. Diese Ladegeräte haben lediglich eine besondere Kennlinie, die es ermöglicht, den Akku zeitweise mit extrem geringen Strömen zu laden, und zwar mit der Ladeschlussspannung. Ist eine Zelle nun wirklich voll, wird diese zwar noch immer beaufschlagt, aufgrund des sehr geringen Gesamtstromes von meist weniger als 1 A nimmt die Zelle aber keinen Schaden, während die Zellen mit (noch) niedrigerer Zellpannung weiterhin Ladung aufnehmen und somit (irgendwann) angelichen sind. Das ist natürlich nicht so effektiv, wie ein Balancing mittels Einzelmodulen oder BMS, erfüllt aber letztendlich auch seinen Zweck. Der Nachteil hierbei ist, dass das "Ausbalancieren" erheblich länger dauert, als z.B. bei einem aktiven Balancing.

Ist ein solches Ladegerät nicht vorhanden, muss der Akku zwingend mit einem Balancersystem ausgestattet sein, das die Zellen ausbalanciert. Dann allerdings kann ein ganz normales Ladegerät für Blei-Nassakkus verwendet werden. Eine spezielle Ladekennlinie ist nicht erforderlich.

Ladegeräte für LiFePO4 Akkus sollten eine CCCV Ladecharakteristik haben, d.h. es wird erst mit konstantem Strom (CC) und dann mit konstanter Spannung (CV) geladen. Dies sind de facto die ganz normalen Ladegeräte für Blei-Nassakkus, ohne irgendwelche besonderen Kennlinien, sondern einer simplen IU-Kennlinie .
Die Ladeschlussspannung wird während während der CC-Phase nicht erreicht. Nach dieser Phase wird der Akku mit der eingestellten Ladeschlussspannung beaufschlagt. Die Stromaufnahme fällt nun ab, weil sich die Akkuspannung der angelegten Spannung angleicht.

Die Erstinbetriebnahme eines neuen LiFePO4 -Akkupacks
LiFePO4-Akkuzellen werden beim Hersteller grundsätzlich teilentladen gelagert, und haben entsprechend bei Auslieferung unterschiedliche Ladungszustände. Bei der ersten Inbetriebnahme eines LiFePO4-Akkupacks müssen die Einzelzellen zunächst vollständig geladen und ausbalanciert werden. Hierzu kann man ein Balancer-Ladegerät oder ein leistungsstarkes Balancer-Modul verwenden werden. Für nachfolgende Ladevorgänge ist normalerweise ein kleines Balancer-Modul ausreichend, um den Spannungsdrift der Zellen auszugleichen.

Nun verfügt der normale Anwender ja meist nicht über ein leistungsstarkes Balancermodul oder ein Balancer-Ladegerät. Das stellt jedoch kein allzu großes Problem dar. Es ist nämlich genauso gut möglich, jede Zelle langsam einzeln bis zu einer vordefinierten Initialladespannung zu laden (die natürlich bei allen Zellen identisch sein muss und von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich ist) und sie anschließend -unter Verwendung normaler Balancermodule- in Serie zu schalten. Anschließend ist das gesamte Paket noch einmal mit der maximalen Akkupackspannung zur Initialladung zu laden (Einzel-Zellspannung x Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen) und das finale Balancing findet statt.

Um noch einmal deutlich zu machen, dass die richtige Einstellung des Akkutyps am Ladegerät sehr wichtig ist, hier einmal ein Vergleich der Spannungen untereinander:

  Li-Ion / LiPo LiFePO4
Nennspannung 3,6 – 3,7 V 3,2V
Ladeschlusspannung 4,2 - 4,22 V 3,5 - 3,65 V (Herstellerabhängig)
Entladeschlusspannung 2,5 – 3,0V 2,0 - 2,8V (Herstellerabhängig)
Initialladung   3,8 - 4,0 V (Herstellerabhängig)

 

 

 

 

Das Ladegerät muss auf eine Ladeschlussspannung von maximal 3,65V pro Einzelzelle in Reihe eingestellt werden. Ein 4S-Akku hat also eine Ladeschlusspannung von 4 * 3,65V = 14,6V. Hierbei ist auf jeden Fall die Angabe des Akku-Herstellers zu beachten, einige Hersteller lassen nur 3,5 - 3,6V pro Zelle zu.

Viele Ladegeräte sind höher eingestellt, und können zu verringerter Lebensdauer oder gar beschädigten Akkus führen.

Es soll hier auch nicht unerwähnt bleiben, dass das Anstreben der Ladeschlussspannung von 3,65V pro Zelle nicht wirklich einen nennenswerten Kapazitätsgewinn mit sich bringt. Bei Stromentnahme fällt die Zellspannung relativ schnell auf einen Wert um ca. 3,4 - 3,5 V zurück, um dann langsamer auf ca. 3,3 V zu fallen. Anschließend bleibt die Spannung über den gesamten Kapazitätsbereich nahezu konstant

Es ist überdies dem Akkuleben durchaus zuträglicher, wenn die Ladeschlusspannung bei 13,8 - 14V festgelegt wird. Das Laden dauert dann zwar geringfügig länger, ist aber umso schonender.

Man sieht also, dass die Bandbreite der verwendbaren Ladegeräte ziemlich groß ist, nur dürfen alle diese Ladegeräte nicht über eine Anti-Sulfatierungsfunktion verfügen; denn diese zerstört einen LiFePO-Akku unweigerlich.

Wird eine LiFePO4 Akkuzelle überladen, (>4V), erwärmt sich die Zelle und es entsteht ein Überdruck. Wenn das eingebaute Überdruckventil bereits ausgelöst hat, ist dies durch einen süßlichen Geruch wahrnehmbar. Die Zelle ist dann irreparabel beschädigt und muss entsorgt werden.

Starterbatterien
Starterbatterien werden während der Fahrt ausschließlich über die Lichtmaschine geladen. Hierbei ist lediglich zu beachten, dass die Lichtmaschine für einen 12 V Akku nicht mehr als 14,6V liefert

LiFePO4 Starterbatterien werden häufig ohne Balancer angeboten, z.B. Akkus mit A123-Zellen sind im Normalbetrieb nahezu driftfrei. Diftfrei bedeutet nichts anderes, als dass die einzelnen Zellen so ausgewählt wurden, dass alle nahezu die gleiche Charakteristik aufweisen und somit Ströme gleichmäßig aufnehmen, bzw. abgeben.Folglich haben die Einzelzellen (fast) immer den gleichen Ladezustand. Somit ist eine ständige Balancierung zwar nicht zwingend erforderlich, aber auch Starterbatterien danken es einem, wenn die Zellen einmal jährlich mittels eines "Balancer-Ladegerätes" wieder auf den gleichen Stand gebracht werden.

Bei der Einlagerung einer Starterbatterie (z.B. im Winter) ist keine Erhaltungsladung notwendig. Bei Bedarf kann der Akku vor der Einlagerung einmal voll geladen werden. Die Selbstentladung liegt meist bei lediglich 3% pro Monat.

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