Die KFZ-Batterie - was steckt dahinter?

  • Dass selbst beim Altgerät die Ampere selbstständig runter gehen bestätigt wieder, je voller die Batterie ist, desto weniger Stromstärke kann sie aufnehmen.


    Die Beobachtung ist richtig, aber die physikalische Annahme falsch. Eine Batterie nimmt keine Stromstärke auf, die Stromstärke spiegelt einfach nur die Bewegung von Ladungen wieder. Salopp gesagt - je höher die Stromstärke, desto schneller flitzen Elektronen im Kabel von A nach B. In der Batterie findet eine Ladungstrennung statt - positive Ladungen werden quasi auf die eine Seite verlagert, negative auf die andere. Daraus folgt, das desto höher die Stromstärke I, desto schneller werden die Ladungen in der Batterie umsortiert. Die Kraft, die die Ladungen hierbei zum Bewegen bringt, ist die Spannung U. Die Ladungen können der durch die Spannung U auf sie ausgeübten Kraft aber nicht mit unendlicher Geschwindigkeit folgen, da der Weg für sie mal mehr, mal weniger gut durchquerbar ist - was sich in dem Widerstand R niederschlägt.

    Der mathematische Zusammenhang ist also I = U / R
    (Für die Grundlagen würde ich gerne auf den Wikipedia-Artikel zum elektrischen Strom verweisen.)

    Jetzt zur Erklärung, warum der Strom runtergeht, anhand eines Beispiels:
    Das Ladegerät hat - hier jetzt mal angenommen - 14V, die Batterie 11V. So liegt hier eine sogenannte Potentialdifferenz von 3V vor. Das sind die effektiven 3V, die Ladungen zum Bewegen bringen. Wenn Batterie und Ladegerät jeweils 14V hätten, wären die auf die Ladungsträger wirkenden Kräfte von beiden Seiten gleich groß und würden sich aufheben.

    Nehmen wir außerdem an, der Innenwiderstand der Batterie und der Widerstand der Leitungen beträgt 0.5 Ohm. Dann würde das Ladegerät zunächst mit 3V/0.5Ohm = 6 Ampere laden.

    Mit dem Laden der Batterie erhöht sich aber die Spannung an der Batterie! Also wird die Potentialdifferenz, die den Strom über den gegeben Widerstand treibt, geringer. Wenn die Batterie nun auf 12V geladen ist und das Ladegerät weiterhin 14V bereitstellt so würde der Ladestrom jetzt schon auf 2V/0.5Ohm = 4 Ampere sinken.
    Über die Zeit gleichen Spannung des Ladegerätes und der Batterie immer weiter hin, der Strom wird hierbei exponentiell kleiner.

    3V/0.5Ohm = 6A
    2V/0.5Ohm = 4A
    1V/0.5Ohm = 2A
    0.5V/0.5Ohm = 1A
    0.25V/0.5Ohm = 0.5A

    Zum Vergleich der alten und neuen Ladegeräte nochmal: Neue Ladegeräte können aufgrund der integrierten Steuerung den Strom durch Anpassen der Ausgangsspannung regeln. Damit kann man dann auch "Ladestrategien" verfolgen und den Akku so schonender wieder aufladen. Viel hilft halt nicht immer viel. Messungen mit dem Multimeter bringen also nicht zwangsläufig einen Mehrwert, da man nicht weiß, welche Ladestrategie da verfolgt wird.

    "Alte" Ladegeräte funktionieren nach dem oben genannten Prinzip - wenn sich Akku und Ladegerät angeglichen haben fließt halt einfach kein Strom mehr.

    Dass bei tiefentladenen Akkus höchstens ein Fehler angezeigt wird ist richtig so - ihr dürft nicht vergessen, dass solche Geräte auch Laien bedienen, und da können defekte Akkus schon eine Gefahr darstellen. Das "Anladen" mit einem konventionellen Ladegerät sei mal dahingestellt - wenn der Akku einmal tiefentladen ist hat der meistens schon den Großteil seiner Kapazität verloren. Den kann man dann auf eine Spannung x wieder aufladen, diese verlieren sie aber extrem schnell wieder, da der Akku nur noch wenig Energie speichert.

    Disclaimer: Ich habe elektronisches Grundwissen, bin aber kein Batteriefachexperte ;)

  • minidriver, wenn ich Dich richtig verstanden habe, dann bestätigst Du ja, was ich im Bezug zur Batterie-Ladung sage. Die Ampere werden durch Spannung und Ohm geregelt. Schaue mal hier, eine Seite zurück: #253

    Es spielt daher keine Rolle, ob nun 50, 100, oder 500 Ampere anliegen, wenn die Batterie nur 10A aufnehmen kann.
    Das Prinzip Spannung & Ohm = Ampere ist der entscheidende Punkt, egal wie dieser nun zustande kommt. Ob eine Batterie nun fertig ist und einen sehr hohen Innenwiderstand hat, oder sie bei 80% liegt, der Ladestrom wird durch die gegebenen Umstände aus V & Ω automatisch geregelt.

    Ich sage dazu halt, was die Batterie (oder ein Verbraucher) aufnehmen kann. Das ist fachlich nicht korrekt, ok.
    Doch vom Prinzip ist es ja richtig, und das ist genau der entscheidende Punkt.

    Danke Dir auf jeden Fall für Deinen Beitrag. :smile2:


  • Salopp gesagt - je höher die Stromstärke, desto schneller flitzen Elektronen im Kabel von A nach B.

    Hmm, die Spannung bestimmt doch die Geschwindigkeit der Elektronen.
    Die Stromstärke gibt an, wie viele Elektronen sich bewegen (1A = 6,25 Trillionen Elektronen pro Sekunde).
    So hab' ich es halt vor längerer Zeit mal gelernt.

  • Dazu auch sehr interessant das folgende Video.

    Ab Minute 6:47 bis 9:22 wird Starthilfe gezeigt:

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    Man beobachte, was da in welchen Zuständen für Ströme fließen (übrigens mit dem UNI-T UT210D gemessen :D ).
    Während das andere Fahrzeug versucht wird zu starten, fließen unter 90A, und sobald er aufhört, geht es auf 10A bis 6/7A runter, weil dann nur noch die Batterie die Ampere "aufnehmen kann".
    Ab Minute 8:09 gibt er dann Gas und man beobachte: die Ampere werden nicht mehr, sondern bleiben bei ~8/9A, ob hohe oder niedrige Drehzahl, es macht keinen Unterschied (der Lima-Regler arbeitet natürlich leicht im Verzug, sollte beachtet werden)

    Fängt der Kollege wieder an zu starten, gehen ~50/60A durch die Leitung, bis der andere Motor dann ab Minute 9:22 läuft.

    :zwinker2:

  • minidriver, wenn ich Dich richtig verstanden habe, dann bestätigst Du ja, was ich im Bezug zur Batterie-Ladung sage.

    He, der Beitrag hat eigentlich hierhin hingehört? Oder hab ich den in den falschen Thread gepostet? ?(
    Nein, wir sind noch nicht ganz auf dem selben Nenner (glaube ich).

    Zitat

    Das Prinzip Spannung & Ohm = Ampere ist der entscheidende Punkt, egal wie dieser nun zustande kommt. Ob eine Batterie nun fertig ist und einen sehr hohen Innenwiderstand hat, oder sie bei 80% liegt, der Ladestrom wird durch die gegebenen Umstände aus V & Ω automatisch geregelt.

    Wichtig ist zu verstehen, dass sich nicht der Innenwiderstand ändert (oder vielleicht ein bisschen, das weiß ich nicht genau). Primär nähern sich die Spannungen von Batterie und Ladegerät an, weswegen die Potentialdifferenz sinkt. Damit sinkt auch der Strom.

    Ein Strom liegt in diesem Sinne nicht "an" - erstmal liegt eine Spannung an, die einen Strom zum fließen bringt. Ich kann nicht hergehen und sagen ich erzeuge jetzt mit meinem Ladegerät 500A - ich kann eine Spannung einstellen, die über die Widerstände im Stromkreis einen Strom von 500A hervorruft. Das wollte ich damit nur erläutern :prost:


    Hmm, die Spannung bestimmt doch die Geschwindigkeit der Elektronen.Die Stromstärke gibt an, wie viele Elektronen sich bewegen (1A = 6,25 Trillionen Elektronen pro Sekunde).
    So hab' ich es halt vor längerer Zeit mal gelernt.


    Ganz ehrlich - was da genau auf Elektronenebene genau passiert, da bin ich mir auch nicht mehr zu 100% sicher - da ist jetzt schon was her :/
    Ich meine es ist so: Die Spannung erzeugt durch das elektrische Feld eine Kraft auf einen Ladungsträger, die diesen in Bewegung bringt. Desto höher die Kraft, desto höher die Geschwindigkeit, allerdings abhängig von der gesamten Anzahl von Ladungsträgern im Leiter - denn, desto mehr Elektronen zur Verfügung stehen, desto mehr wird diese Kraft aufgeteilt. Durch Störungen im Material und Kollisionen mit anderen Ladungsträgern wird die Bewegung weiterhin gehemmt, was sich zusätzlich im Widerstand des Materials wiederschlägt. Ich werde es aber nochmal nachsehen. Ansonsten gerne korrigieren :)

  • He, der Beitrag hat eigentlich hierhin hingehört?

    Ich habe ihn hier her verschoben, weil er für die Batterie-Ladung gewichtiger als für die Ladegeräte selbst ist.

    Wichtig ist zu verstehen, dass sich nicht der Innenwiderstand ändert (oder vielleicht ein bisschen, das weiß ich nicht genau). Primär nähern sich die Spannungen von Batterie und Ladegerät an, weswegen die Potentialdifferenz sinkt. Damit sinkt auch der Strom.

    Dann schaue Dir mal die Batterie-Messungen hier im Thread an, wie groß die Unterschiede sind. Eine 60Ah Batterie kann von neu ~4mΩ auf fertig bis über 20mΩ gehen. Und mit diesen Werten arbeiten ja auch die Tester um die Leistungsfähigkeit zu ermitteln.

    Das macht also schon richtig was aus und spiegelt sich entsprechend in der Ladestrom-"Aufnahme" wider.
    Du gehst ja nur auf die Spannung ein, doch ist der Widerstand genauso wichtig.


    Können Ampere "hervorgerufen" werden?
    Benötigt es nicht auch Energie um die Ampere liefern zu können?
    Die Ampere werden doch quasi produziert, und nicht hervorgerufen?! Ein Ladegerät muss ja eine bestimmte Leistung haben, damit eben auch bestimmte Ampere geliefert werden können.

    Egal wie, ganz am Ende haben wir den Sachverhalt, dass Verbraucher und Batterien nicht einfach mit Ampere zwangs-vollgepumpt werden können. V & Ω regeln das, und die Ampere werden nach Bedarf "hervorgerufen/aufgenommen".

  • Dass der Innenwiderstand auch merklich vom Ladezustand der Batterie abhängig ist sieht man auch im praktischen Alltag:

    Hat die Batterie noch 11,5V, wird der Innenwiderstand sehr hoch sein, denn zum Starten reicht es dann (oftmals) schon nicht mehr.

  • Hmm, bei der Strom-Abgabe ist es anders als bei der Strom-Aufnahme. Daher haben eben auch die Akku-Typen jeweils ihre Vor- und Nachteile.

    Wenn eine Blei-Säure-Batterie nur noch 11V hat, muss sie nicht zwangsläufig einen hohen Innenwiderstand haben. Es kommt hierbei einfach auf den Zustand an.
    Eine Batterie im neuen Zustand (geringer Widerstand) mit 11V kann auch mehr Ladestrom aufnehmen, als eine verschlissene (hohe Widerstand) bei gleicher Spannung. Und genauso ist es bei der Abgabe.

    Mit den alten Ladegeräten konnte man daher eben auch per A-Anzeige den Zustand einschätzen, allein mit den Werten Spannung und Ladestrom (natürlich in Abhängig der Ah).

  • Ui, hier geht es aber los:
    Wenn ich kurz mal etwas bemerken darf:
    eine entladene Batterie (11V), deren Innenwiderstand 20mA beträgt, würde immer noch einen (Kurzschluß-)Strom von über 500 A liefern können (I=U/R).
    Ich denke, wir kommen an diesem Punkt nicht weiter, weil du @Tequila009 nur den 3-stelligen Stromfluss in Richtung Anlasser akzeptierst.
    Den aus der Rückrichtung hingegen nicht. Wie der @mastergamer bereits ausführte: der sehr hohe Ladestromfluss ist nur am Anfang und bei großem Spannungsunterschied zwischen LiMa und Batterie kurzzeitig vorhanden.
    Schon nach ein paar Sek. pendelt sich das auf die von Dir genannten Werte ein.

  • Ich denke, wir kommen an diesem Punkt nicht weiter, weil du @Tequila009 nur den 3-stelligen Stromfluss in Richtung Anlasser akzeptierst.

    Moment mal.
    Angefangen hat diese Diskussion weil ich schrieb, dass eine Batterie nicht mal eben voll geladen werden kann, da sie, je voller sie wird, immer weniger Ladestrom aufnimmt. Zudem schrieb ich, dass die Batterie ihre Stromaufnahme selbst bestimmt, und nicht einfach mit Ampere zwangs-vollgepumpt werden kann, ohne die Spannung auf ein schädliches Niveau anzuheben (dafür gibt es ja die Ladeschlussspannung).
    Dem wurde widersprochen und ausgesagt, dass ja der Generator z.B. 80A liefert, und damit der verbrauchte Strom eines Startvorganges ruck zuck wieder drin sei.

    Und seit dem diskutieren wir nun darüber.
    Mittlerweile wurde ja mehrfach bestätigt, dass die letzten % sehr lange dauern, da eben nur noch sehr wenig Ladestrom aufgenommen wird. Das heißt, der Stromverbrauch eines Startvorganges ist nicht mal eben in paar Minuten wieder ausgeglichen.

    Dann wurde gesagt, dass eine sehr entladene Batterie mit 11-11,5V Ströme im dreistelligen Bereich aufnehmen kann. Und so lange man mir dies nicht nachvollziehbar aufzeigen kann, glaube ich es nicht.
    Ich könnte mich darauf einigen, dass eine solch leere Batterie vielleicht max. 50-60A ziehen kann, doch bei dreistellig halte ich eben dagegen.

    Und selbst wenn sie es für 2 Sekunden kann, weil die chemischen Prozesse in der Batterie erstmal beginnen müssen, ist das ziemlich unwichtig. Denn als tatsächlichen Ladestrom kann man dies nicht wirklich bezeichnen.
    Das ist wie bei meinem Ladegerät, dieses ganz kurz auf 7A geht, und dann sofort auf 2-3A Ladestrom einbricht.

    Nun also zu sagen, wir kämen nicht weiter, weil ich dreistellige Ladeströme nicht glaube, ist etwas dahergeholt.
    mastergamer wollte ja einen Test mit 250A machen, und auf diesen warte ich jetzt erstmal.

  • Dem wurde widersprochen und ausgesagt, dass ja der Generator z.B. 80A liefert, und damit der verbrauchte Strom eines Startvorganges ruck zuck wieder drin sei.

    Was glaubst du braucht dein Motor, oder ein beliebiger Beispielmotor zum starten?

    Die geschätzte Angabe bitte in Wh oder von mir aus auch in Ah.

    Wenn ich dazu komme, werde ich auch das mal mit konkreten Zahlen untermauern, aber das wird noch etwas dauern.

  • Leute, die Gleichstrom Rechnerei ist doch voll einfach:

    Anlasserstrom:

    Innenwiderstand Batterie: 0,02 Ohm
    Widerstand Anlasser: 0,07 Ohm (Nennleistung gut 2 kW)
    Leerlaufspannung 13V

    Startstrom = 13V / (0,02 + 0,07) Ohm = 144,4A
    Der Anlasser entfacht an dieser Batterie unter diesen Bedingungen eine Leistung von
    P = I² x R = 144,4² x 0,07 = 1460 Watt

    Was passiert beim Laden?

    Die Batterie hat durch den Start für den Moment 0,2 V Leerlaufspannung eingebüßt. liegt also nun bei 12,8V.

    Das Fahrzeug fährt nun los. Die Lichtmaschine hat nun zunächst angenommen eine unendliche Leistung. Der Laderegler regelt das Bordnetz auf gesunde 14,05V (Die Mitte zwischen den 13,8V und 14,3V die ganz klassisch als gesunder Regelbereich gelten).

    Die Differenzspannung zwischen der Batterie und dem Bordnetz beträgt 1,25V

    Ladestrom:

    I = U / R = 1,25V / 0,02 Ohm = 62,5 A.

    So weit die Theorie und das hier rechnerische Maximum. Einen Ladestrom von 40A habe ich kurz nach dem Starten an einem LiFePO4 Akku tatsächlich schon mal gemessen. Ein Bleiakku wird aber nur 1/10 bis maximal 1/5 seines Ah-Wertes aufnehmen können. Das gibt die Technologie nicht her und hat wohl mit den chemischen Prozessen zu tun.

    Mazda RX8 ロータリーエンジン - Rōtarīenjin

    Motor: :ams: XL 10W-40
    Getriebe: :rav: VSG 75W-90
    Achsgetriebe: :ams: Severe Gear 75W-90

  • Ein Bleiakku wird aber nur 1/10 bis maximal 1/5 seines Ah-Wertes aufnehmen können. Das gibt die Technologie nicht her und hat wohl mit den chemischen Prozessen zu tun.

    Weiter oben hatte ich ja schon gezeigt, dass eine 75er über Stunden ganz locker 22A schluckte, was nicht ganz 1/3 der Nennkapazität entspricht.
    Ich habe aber dank wiki (siehe Literatur) endlich eine gute, zitierbare Quelle gefunden, die schon mal einen wirklich guten Anhaltspunkts gibt, der weit über dem liegt, was viele hier annehmen.

    Zitat von Konrad Reif (Hrsg.) Batterien, Bordnetze und Vernetzung

    Lademethoden
    Normalladung
    Bei Normalladung wird allgemein mit dem Ladestrom I10 geladen, der 10 % der Batterienennkapazität entspricht: I10 = 0,1 · K20 · A/A · h. Die Ladezeit kann je nach Verfahren bis zu 14 Stunden betragen.
    Schnellladung
    Mit der Schnellladung lassen sich entladene intakte Batterien in kurzer Zeit ohne Schaden auf ca. 80 % ihrer Nennkapazität aufladen und damit startbereit und fahrzeugtauglich machen. Unterhalb der Gasungsspannung ist ein hoher Ladestrom – z. B. in der Höhe des Zahlenwertes der Nennkapazität (relativer Ladestrom I1 = K20 · A/A · h) – problemlos möglich. Bei Erreichen der Gasungsspannung ist die Schnellladung jedoch zu beenden oder auf Normalladung umzuschalten.

    Bis 80% sind 1C also kein Ding.

    :edi:
    Die Forensoftware löscht mir immer den Link bei dem Zitat, zu lang vllt.?!:

    https://books.google.de/books?id=8NCld…%B7%20h&f=false

    Komplettes Buch bei Library Genesis ;)

    :red: Euro Series 5w40

    :aroi: AR 9100

    :she: V-Power

    :rav:MTF3+VSG 70/30

  • 1C würde sich ja mit dem theoretisch berechneten Maximalwert aus meinem Beispiel decken. Gemessen habe ich sowas aber nicht. Würde wohl am ehesten, auf eine neue, aber relativ leere Batterie zutreffen.

    Mazda RX8 ロータリーエンジン - Rōtarīenjin

    Motor: :ams: XL 10W-40
    Getriebe: :rav: VSG 75W-90
    Achsgetriebe: :ams: Severe Gear 75W-90

  • Egal mit wem ich mich von meinen Freundlichen unterhalte. Alle empfehlen mir eine VRLA Batterie für mein Fahrzeug. 80Ah - 800a. Manche sagen sogar "MUSS"...Ich kann mit denen Leute nicht ins Detail gehen weil immer das gleiche kommt. Mein Fahrzeug braucht viel Energie und dafür sind die AGM bestens geeignet und keine andere Batterie...schluss aus Ende. Ätzend hätte ich mir sparen können.
    Trotzdem Verunsicherung bei mir !
    Wollte jetzt fragen. 100% Ganz sicher das man die Mixtech MT 90, 90AH - 780a ( leider gibt es die nicht mit 800a, hat aber dafür 10AH mehr) für mein Fahrzeug AMG A45 BJ.2017 absolute Vollausstattung nehmen kann?

  • Also den "Freundlichen" würde ich schon mal als unabhängige Quelle ausschließen. Die müssen ihr Zeugs verkaufen.
    In wieweit man den Werten auf dem Aufdrucken wirklich glauben kann, ich weiß nicht.
    Mir wäre die Zuverlässigkeit wichtiger, als die letzte Amperestunde.

  • Ich möchte die Theoretische Debatte mal mit einem Fall aus der Praxis kurz unterbrechen, und bitte um Bestätigung / Korrektur meiner Rückschlüsse:

    12V-12Ah Yuasa Mopped-Batterie anno 04/2011, startet immer, hängt (fast) immer am 0,6A-OptimateIII-Lader. Dann im August eine längere Tour gemacht aber viele Stopps + Anlassen und nicht wieder angeschlossen, war ja Hochsaison.

    7 Wochen später will ich eine Tour machen und bekomme zwar noch blinkenden Lämpchen, aber keinen Anlasser mehr ("klack").
    Also Ausbau + Wiederbelebungsversuche = rote "Error"-Lampe beim Lader. Es sieht so aus, als ob die Ladespannung nicht über 13,6 V steigt und nach dem Abstecken des Laders verharrt die Spannung bei 11,6 V. Kurzschlussversuche mit dem dünnsten Blumendraht, den ich finden konnte, führten leider nicht zu eindrucksvollem Funkenflug für die Kinder sondern nach 2 Sekunden zu gemütlicher Rotglut und währenddessen hat die Batterie eine Spannung von 2-3 V.

    Fazit:
    a) bei über 8 Jahren für eine Moppedbatterie kann sich niemand beschweren
    b) Kapazität und Spannung sind im Eimer, da ich einen Plattenschluss in einer Zelle vermute
    c) Aufgrund von Saison kauft man die neue Yuasa lieber im März, dann geht sie frischer in die Saison